保護ガスの役割
レーザー溶接では、シールドガスが溶接部の形成、溶接品質、溶接溶け込み、溶け込み幅に影響します。ほとんどの場合、シールドガスを吹き付けると溶接に良い影響がありますが、悪い影響をもたらすこともあります。
プラスの効果
1) シールドガスを適切に吹き付けると、溶接プールの酸化が効果的に防止され、酸化が回避されます。
2) シールドガスを適切に吹き込むことで、溶接プロセス中に発生するスパッタを効果的に低減できます。
3) 保護ガスを適切に吹き付けると、凝固時に溶接プールが均一に広がり、溶接が均一かつ美しく形成されます。
4) 保護ガスを正しく吹き込むことで、金属蒸気プルームやプラズマ雲によるレーザーの遮蔽効果を効果的に低減し、レーザーの有効利用率を高めることができます。
5) シールドガスを適切に吹き付けると、溶接の気孔を効果的に減らすことができます。
ガスの種類、ガス流量、吹き付け方法を正しく選択すれば、理想的な効果が得られます。
ただし、シールドガスを不適切に使用すると、溶接に悪影響を与える可能性もあります。
副作用は以下の通りです。
1) シールドガスの吹き付けが不適切だと溶接不良につながる可能性があります。
2) 間違った種類のガスを選択すると、溶接部に亀裂が生じ、溶接部の機械的特性も低下する可能性があります。
3) ガス吹き付け流量を誤って選択すると、溶接部の酸化がより深刻になる可能性があります (流量が大きすぎても小さすぎても)。また、溶接プールの金属が外力によって深刻に乱され、溶接が崩壊したり、不均一に形成されたりする可能性があります。
4) 間違ったガス吹き付け方法を選択すると、溶接部の保護効果が得られなかったり、保護効果がまったくなかったり、溶接の形成に悪影響を与えたりする可能性があります。
5) シールドガスを吹き込むと溶接の溶け込み深さに一定の影響があり、特に薄板を溶接する場合は溶接の溶け込み深さが減少します。
保護ガスの種類
一般的に使用されるレーザー溶接シールドガスは主にN2、Ar、Heであり、それらの物理的および化学的性質が異なるため、溶接への影響も異なります。
1 窒素 N2
N2のイオン化エネルギーは中程度で、Arよりも高く、Heよりも低い。レーザーの作用下では、イオン化の程度は中程度であり、プラズマ雲の形成をよりよく減らし、それによってレーザーの有効利用を高めることができる。窒素は、一定の温度でアルミニウム合金や炭素鋼と化学反応を起こして窒化物を生成し、溶接部の脆さを増加させる可能性がある。WeChatパブリックアカウント：溶接工、靭性が低下し、溶接継手の機械的特性に大きな悪影響を及ぼします。したがって、アルミニウム合金と炭素鋼の溶接部を保護するために窒素を使用することは推奨されません。
窒素とステンレス鋼の化学反応によって生成される窒化物は溶接継手の強度を向上させ、溶接部の機械的特性の向上に役立つため、ステンレス鋼を溶接する際の保護ガスとして窒素を使用することができます。
2 アルゴン アルゴン
Arのイオン化エネルギーは比較的低く、レーザーの作用下でのイオン化の程度は比較的高く、プラズマ雲の形成を制御するのに役立たず、レーザーの有効利用に一定の影響を与えます。しかし、Arの活性は非常に低く、一般的な金属と化学反応を起こしにくいです。反応しにくく、Arのコストは高くありません。また、Arの密度は大きく、溶接プールの上部に沈みやすく、溶接プールをよりよく保護できるため、従来のシールドガスとして使用できます。
3 ヘリウム He
Heは最も高いイオン化エネルギーを持ち、レーザーの作用下でのイオン化度は非常に低く、プラズマ雲の形成をうまく制御できます。レーザーは金属に非常によく作用します。金属と化学反応を起こし、優れた溶接シールドガスですが、Heのコストは高すぎます。一般に、このガスは大量生産製品には使用されません。Heは一般的に科学研究や付加価値の非常に高い製品に使用されます。
シールドガス吹き付け方法
現在、保護ガスを吹き付ける主な方法は 2 つあります。1 つは図 1 に示すように、近軸側に保護ガスを吹き付ける方法であり、もう 1 つは図 2 に示すように、同軸に保護ガスを吹き付ける方法です。
図1
図2
2 つの吹き付け方法の選択は総合的に考慮する必要がありますが、一般的には、サイド吹き付け保護ガス方式の使用が推奨されます。
保護ガス吹き付け方法の選択原則
まず、溶接部のいわゆる「酸化」は単なる俗称であることを明確にする必要があります。理論的には、溶接部が空気中の有害成分と化学反応を起こし、溶接部の品質が劣化することを意味します。溶接金属が一定の温度にあることはよくあります。空気中の酸素、窒素、水素などと化学反応を起こします。
溶接部の「酸化」を防ぐということは、溶融金属だけではなく、溶接金属が溶けてから凝固し、一定温度以下に下がるまでの期間に、高温でそのような有害成分が溶接金属と接触するのを減らすか、または防止することです。
例
例えば、チタン合金の溶接は、温度が 300 度を超えると水素を急速に吸収し、温度が 450 度を超えると酸素を急速に吸収し、温度が 600 度を超えると窒素を急速に吸収するため、チタン合金の溶接が凝固して温度が 300 度に下がるまでの段階を効果的に保護する必要があり、そうしないと「酸化」されてしまいます。
以上の説明から、吹き付けられたシールドガスは、溶接プールを適時に保護する必要があるだけでなく、溶接されて固まったばかりの領域も保護する必要があることは理解しにくいことではありません。そのため、図1に示す側軸側が一般的に使用されます。シールドガスを吹き付けると、この方法の保護範囲は図2の同軸保護方法よりも広くなり、特に溶接が固まったばかりの領域はよりよく保護されます。
エンジニアリング用途では、すべての製品がサイドシャフトサイドブローシールドガスを使用できるわけではありません。一部の特定の製品では、同軸シールドガスのみを使用できます。製品の構造とジョイントの形状から、ターゲットを絞った選択を行う必要があります。
特定の保護ガス吹き付け方法の選択
1 直線溶接
図3に示すように、製品の溶接継ぎ目の形状は直線であり、接合形態は突合せ接合、重ね接合、入隅角継ぎ目接合または重ね溶接接合であり、軸側に保護ガスを吹き付けるのが良い。
図3
2 平面の閉じたグラフィック溶接
図4に示すように、製品の溶接継ぎ目の形状は、平面円、平面多角形、平面多線分線などの閉じた形状であるため、図2に示す同軸シールドガス方式を使用するのが適切です。
図4 平面閉図形形状溶接
シールドガスの選択は、溶接生産の品質、効率、コストに直接影響します。しかし、溶接材料の多様性のため、実際の溶接プロセスでは溶接ガスの選択も比較的複雑です。溶接材料、溶接方法、溶接位置を総合的に考慮する必要があります。必要な溶接効果だけでなく、溶接テストを通じてのみ、より適切な溶接ガスを選択して、より良い溶接結果を得ることができます。
