개요
현대 산업의 정밀 영역에서 레이저 용접 기술은 의심 할 여지없이 빛나는 스타입니다. 자동차 제조의 자동차 본체와 부품을 원활하게 연결하는 것에서 항공 우주 산업의 중요한 항공기 구조를 정확하게 연결하는 것에 이르기까지; 전자 장치의 작은 칩 핀을 섬세하게 용접하는 것부터 의료 기기의 삶과 건강에 중요한 정밀 부품 제조에 이르기까지 레이저 용접 기술은 어디에나 있습니다. 높은 정밀도, 고효율 및 저열 - 영향을받는 영역과 같은 수많은 장점으로 다양한 산업의 개발을 이끄는 주요 힘이되어 제품 품질과 성능을 크게 향상시키고 한 번 복잡한 용접 프로세스를 효율적이고 정확한 프로세스로 변환했습니다.
그러나이 겉보기 마법의 레이저 용접 공정에서는 종종 간과되지만 중요한 "성명이없는 영웅": 차폐 가스가 있습니다. 무대의 행위자가 적절한 단계 환경이 필요한 것처럼 레이저 용접은 차폐 가스의 "보호"가 필요합니다. 레이저 용접에서 가스를 차폐하는 중요한 역할을 공개합시다.
가스 보호의 중요한 임무
(i) 용접의 잠재적 위험
미세한 세계에서레이저 용접 기계, 차폐 가스의 참여없이 용접은 수많은 잠재적 위험에 직면 해 있습니다. 레이저 빔이 즉시 높은 에너지를 방출하여 금속을 빠르게 녹이고 용융 수영장을 형성하면 주변 공기의 산소는 대기 "침입자"처럼 작용합니다. 예를 들어, 차폐 가스가없는 자동차 제조의 일반적인 공정 인 탄소강 용접에서 높은 - 온도 용융 풀이 산소와 접촉하면 산소와 빠르게 반응하여 산화철과 같은 산화물을 생산합니다. 이 산화물은 용접의 화학적 조성을 변화시킬뿐만 아니라 경도를 증가시키고 인성을 줄입니다. 이로 인해 용접은 후속 사용 중에 크래킹에 취약하여 자동차 부품의 구조적 강도와 안전성을 줄입니다.
동시에 공기 중의 질소는 또한 고온에서 금속과 반응 할 수 있습니다. 예를 들어, 알루미늄 합금을 용접 할 때, 질소는 알루미늄과 반응하여 질화증 알루미늄을 형성하는데, 이는 단단하고 부서지기 때문에 용접의 기계적 특성에 심각하게 영향을 미칩니다. 또한, 냉각 및 응고 공정 동안 차폐 가스의 안정화 효과없이, 액체 금속의 흐름은 난류가되어 쉽게 기공의 형성으로 이어진다. 요새 안에 묻힌 숨겨진 위험과 같은이 모공은 용접의 강도와 밀봉을 크게 약화시킵니다. 항공 우주 산업에서 중요한 항공기 구성 요소를 용접하기 위해서는 기공 결함이 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 더욱이, 가스를 차폐하기 위해 가스를 분산시키지 않으면 서, 금속 증기는 용접 영역에 모여 플라즈마 구름을 형성합니다. 이 플라즈마 구름은 레이저 빔의 "베일"처럼 작용하여 레이저 에너지가 효과적으로 공작물로 전달되는 것을 방지하는 레이저 빔을 강력하게 흡수, 산란 및 반사합니다. 이로 인해 얕은 용접 깊이와 불안정한 용접 품질이 발생합니다.
acey - lwm gantry 연속금속 레이저 용접 기계금속 용접, 특히 프리즘 및 파우치 팩 어셈블리에 사용됩니다. 회사의 독립적으로 개발 된 디자인과 결합 된 국제적으로 고급 섬유 레이저 소스를 사용하면 탁월한 강성과 안정성이 있습니다.
(ii) 차폐 가스의 강력한 효과
차폐 가스는 레이저 용접에서 여러 주요 역할을하며 강력한 효과를 보유합니다. 첫째, 그것은 용접을 공기에서 분리하는 "충성 가디언"역할을합니다. 특수 설계된 노즐을 통해, 차폐 가스는 적절한 유량과 속도로 용접 영역에 주입하여 용융 수영장 주위에 단단한 "공기 커튼"을 형성하여 산소, 질소 및 수증기와 같은 유해한 대기 요소를 차단합니다. 이것은 용융 풀에 대한 견고한 "보호 소송"처럼 작용하여 금속과 이러한 유해한 요소 사이의 화학 반응을 근본적으로 방지하여 용접의 순도와 화학적 안정성을 보장합니다.
차폐 가스는 또한 용융 수영장을 안정화시키는 데 중요한 역할을합니다. 용융 수영장 표면에 특정 압력이 가해져 액체 금속의 폭력적인 변동이 억제됩니다. 차분한 호수의 수호자처럼 녹은 수영장을 비교적 안정적으로 유지합니다. 이를 통해 응고 중에 액체 금속의보다 균일 한 분포를 허용하여 불안정한 용융 풀에 의해 발생하는 스 패터를 상당히 감소시킵니다. 스 패턴은 재료를 폐기 할뿐만 아니라 용접 장비를 오염시켜 후속 용접 작업에 영향을 줄 수 있습니다. 차폐 가스의 존재는이 문제를 효과적으로 해결하여보다 미학적으로 유쾌하고 일반 용접을 초래하여 용접 품질과 효율성을 향상시킵니다.
차폐 가스는 또한 용접 미세 구조를 최적화합니다. 용접하는 동안, 그것은 열 소산을 도우며 용접의 냉각 속도를 제어합니다. 예를 들어, 스테인레스 스틸 용접에서 적절한 냉각 속도는 균일 한 미세 - 그레이드 구조를 형성하여 용접의 강도, 강인성 및 부식 저항을 향상시키는 데 도움이됩니다. 냉각 속도가 너무 빠르면 곡물이 조잡하여 용접 성능이 줄어 듭니다. 냉각 속도가 너무 느리면 과도한 용접 왜곡이 발생할 수 있습니다. 차폐 가스는 정확한 "온도 조절기"로서 작용하여 적절한 온도 범위 내에서 용접을 냉각시키기 위해 약간의 열을 제거하여 원하는 미세 구조 및 특성을 달성합니다.
또한, 높은 - 전력 레이저 용접에서, 차폐 가스는 안정적인 빔 전송을 유지하는 데 중요한 역할을합니다. 용접 공정 동안 생성 된 금속 증기 및 플라즈마 구름을 효과적으로 소산하여 레이저 빔이 공작물 표면에 도달하여 효율적인 레이저 에너지 전달, 안정적인 용접 공정 및 일관되고 신뢰할 수있는 웰드 품질을 보장합니다.
레이저 용접에서 질소의 독특한 성능
(i) 질소의 기본 특성
공기의 약 78%를 차지하는 가스 인 질소는 고유 한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 레이저 용접에 중요한 역할을합니다. 화학적으로, 질소 분자는 948.9 kJ/mol의 결합 에너지를 갖는 강한 질소 - 질소 트리플 결합 (N≡N)에 의해 함께 결합 된 2 개의 질소 원자로 구성됩니다. 이것은 실온과 압력에서 질소를 매우 안정적으로 만들어서 다른 물질과 반응하기가 어렵습니다. 차분한 "수호자"와 마찬가지로, 용접의 높은 - 온도 환경에서도 안정성을 유지합니다.
물리적 특성의 관점에서, 질소의 밀도는 1.25 g/L (0도, 1 atm)이며 공기 밀도와 비슷하지만 약간 낮습니다. 이 특성은 차폐 가스로 사용될 때 용접 영역 위에 안정적인 가스층을 형성하여 공기에 의해 쉽게 분산되지 않도록합니다. 이온화 에너지는 레이저 작용 하에서 혈장을 덜 생성하며, 이는 레이저 용접 중에 안정적인 레이저 에너지 전송을 유지하는 데 중요합니다. 이것은 플라즈마에 의한 레이저 에너지의 흡수, 산란 및 반사를 감소시켜 용접에 효율적인 레이저 에너지 전달을 보장합니다. 표준 대기압에서, - 195.8 도로 냉각 될 때 액체 질소로의 질소 액화는 -209.9도에서 눈 모양의 고체로 응고한다. 그러나 레이저 용접에서 주요 사용은 차폐 및 보조 기능을위한 기체 형태입니다. 이러한 기본 특성은 레이저 용접에 질소의 다양한 응용을위한 견고한 기초를 제공합니다.
(ii) 질소의 특정 역할
산화 방지 :레이저 용접 중에, 높은 - 에너지 레이저 빔이 금속 표면에 집중되어 금속을 빠르게 녹여 녹은 풀을 형성합니다. 이 용융 수영장은 뜨겁고 활성화되어 공기 중 산소에 매우 반응이 있습니다. 차폐 가스 역할을하는 질소는 적절한 유량과 속도로 특수 설계된 노즐을 통해 용접 영역에 주입되어 용융 수영장 주변에 단단하고 보호 된 공기 흐름을 만듭니다. 이 공기 흐름은 고체 "장벽"역할을하며, 공기 중의 산소를 분리하고 뜨거운 용융 수영장과 새로 고형 된 용접이 산소와 접촉하는 것을 방지하여 뿌리에서 산화를 제거합니다. 예를 들어, 용접 스테인레스 스틸, 질소 보호가없는 상태에서 산화는 용접 표면에 검은 색 산화물 스케일을 형성하여 외관에 영향을 줄뿐만 아니라 용접의 내식성 및 강도를 줄입니다. 질소 보호를 통해 용접은 밝은 금속성 색상을 유지하고 안정적인 내부 화학 조성을 유지하며 부식성과 기계적 특성을 효과적으로 보호합니다.
스 패터 감소 :용접 공정 동안, 용융 풀 표면의 액체 금속은 레이저 에너지의 영향, 금속 증기의 탈출 및 가스 팽창과 같은 인자로 인해 스 패스 터에 취약합니다. 질소 흐름은 용융 수영장의 표면의 대기를 효과적으로 제어하여 표면을 안정화시키기 위해 부드러운 "손"처럼 작용합니다. 액체 금속의 폭력적인 변동을 억제함으로써, 가스 팽창 또는 금속 증발로 인한 스 패터를 감소시켜 고형화 중에 더 부드러운 용접이 생성되고보다 미적으로 유쾌하고 균일 한 마감 처리가됩니다. 자동차 부품의 레이저 용접에서 스 패터를 줄이면 용접 품질이 향상 될뿐만 아니라 용접 표면의 후속 청소 및 연마의 필요성을 줄이며 생산 효율성을 높이고 비용을 줄입니다.
열 소산 지원 :질소의 열전도율은 헬륨만큼 좋지는 않지만 레이저 용접 중에는 여전히 약간의 열을 소산하여 용접 냉각을 지원할 수 있습니다. 뜨거운 용접이 질소와 접촉 할 때, 열은 질소 분자로 옮겨져 질소 흐름에 의해 사라진다. 적합한 냉각 속도는 용접 미세 구조의 형성에 중요하며, 더 미세하고보다 균일 한 입자 구조에 기여합니다. 예를 들어, 알루미늄 합금을 용접 할 때 질소 - 보조 열 소산은 빠른 냉각으로 인한 용접의 균열을 방지 할 수 있습니다. 또한 곡물 크기를 개선하여 용접의 강도와 인성을 향상시켜 용접 된 알루미늄 합금 성분이 더 높은 성능 요구 사항을 충족시킬 수있게합니다.
빔 안정성 유지 :일부 높은 - 전력 레이저 용접 시스템에서 용접 공정은 많은 양의 금속 증기, 먼지 및 연기를 생성합니다.
이러한 물질은 광 경로에 축적되어 레이저 빔 전송에 심각하게 영향을 줄 수 있습니다. 질소는 광학 경로를 정화하여 이러한 증기, 먼지 및 연기를 즉시 소산하여 공작물 표면으로의 방해받지 않은 레이저 빔 전송을 보장하고 안정적인 용접 공정을 유지합니다. 이로 인해 레이저 빔의 "녹색 채널"이 생겨 레이저 에너지가 용접 부위로 정확하고 효율적으로 전달되어 일관되고 안정적인 용접 품질을 보장합니다. 빔 안정성을 유지하는 것은 용접 정밀 전자 성분에 특히 중요하며, 콜 용접 및 빔 불안정성으로 인한 불충분 한 용접 강도와 같은 문제를 효과적으로 피하십시오.
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