レーザー溶接機は、工業生産で一般的に使用される溶接装置の一種であり、レーザー材料加工に欠かせない機械でもあります。レーザー溶接機は初期の開発から現在に至るまで技術が徐々に成熟し、多くの種類の溶接機が開発されてきました。中でも、広く普及しているハンドヘルド型レーザー溶接機は、溶接作業の強力な補助装置として活用されています。
ハンドヘルドレーザー溶接機で溶接する際にシールドガスを使用する理由は何ですか? ハンドヘルドレーザー溶接機は、主に薄肉材料や精密部品の溶接に使用される新しいタイプの溶接方法で、スポット溶接、突合せ溶接、重ね溶接、シール溶接などを実現できます。高い深さ比、小さな溶接幅、熱の影響範囲が小さく、変形が少なく、溶接速度が速く、滑らかで美しい溶接シームが得られ、溶接後に処理する必要がないか、簡単な処理のみが必要で、高品質の溶接シームが得られ、気孔がなく、精密な制御が可能で、焦点スポットが小さく、位置決め精度が高く、自動化を容易に実現できます。
1. 金属蒸気による汚染や液滴の飛散から焦点レンズを保護できます。
シールドガスは、レーザー溶接機の集光レンズを金属蒸気汚染や液滴の飛散から保護する。特に高出力溶接では、噴出が非常に強力になるため、レンズを保護する必要性が高まる。
2.シールドガスは、高出力レーザー溶接からのプラズマシールドを消散させるのに効果的です。
金属蒸気はレーザー光を吸収してプラズマ雲に電離し、金属蒸気の周囲の保護ガスも熱によって電離する。プラズマが過剰に存在すると、レーザー光はプラズマによっていくらか消費される。プラズマは加工面に第二のエネルギーとして存在し、溶融池の浸透深さを浅くし、表面を広くする。
プラズマ中の電子密度を低減するために、電子とイオンおよび中性原子との三体衝突を増加させることで、電子の再結合率を高める。中性原子が軽いほど衝突頻度が高くなり、再結合率も高くなる。一方、イオン化エネルギーの高い保護ガスのみでは、ガス自体のイオン化によって電子密度が増加することはない。
3.保護ガスは溶接中にワークピースを酸化から保護することができる。
レーザー溶接機は、 保護のため、プログラムは保護ガスを先に放出してからレーザーを放出するように設定し、連続加工中のパルスレーザーの酸化を防ぐ必要があります。不活性ガスは溶融池を保護できます。表面酸化を気にせずに溶接する材料の場合、保護は考慮されない場合がありますが、ほとんどの用途では、溶接中にワークピースが酸化されるのを防ぐために、ヘリウム、アルゴン、窒素などのガスが保護ガスとしてよく使用されます。
4.ノズル穴の設計
シールドガスは一定の圧力でノズルから噴射され、ワークピースの表面に到達します。ノズルの流体力学的形状と出口径は非常に重要です。噴射されたシールドガスが溶接面全体を覆うのに十分な大きさが必要ですが、レンズを効果的に保護し、金属蒸気による汚染や金属飛沫によるレンズの損傷を防ぐためには、ノズルのサイズも制限する必要があります。流量も制御する必要があり、そうしないとシールドガスの層流が乱流になり、溶融池に雰囲気が混入して、最終的に気孔が形成されます。
レーザー溶接において、シールドガスは溶接形状、溶接品質、溶接深さ、および溶接幅に影響を与えます。ほとんどの場合、シールドガスを吹き込むことは溶接に良い影響を与えますが、場合によっては悪影響を及ぼすこともあります。
肯定的な役割：
1) シールドガスの適切な吹き込みは、溶融池を効果的に保護し、酸化を軽減または防止します。
2) シールドガスの適切な吹き付けは、溶接中に発生するスパッタを効果的に低減することができます。
3) 保護ガスの適切な吹き込みは、溶融池が凝固する際に均一に広がることを促進し、溶接形状を均一で美しくします。
4) 保護ガスの適切な吹き込みにより、金属蒸気プルームやプラズマ雲によるレーザーへ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) シールドガスの適切な吹き込みは、溶接部の気孔率を効果的に低減できます。
ガスの種類、流量、吹き付け方式の選択が正しければ、理想的な効果が得られます。しかし、保護ガスを誤って使用すると、溶接に悪影響を及ぼす可能性があります。
副作用：
1) シールドガスの不適切な注入は、溶接不良の原因となる可能性があります。
2) ガスの種類を誤ると、溶接部に亀裂が生じる可能性があり、溶接部の機械的特性が低下する可能性もあります。
3) ガス吹き込み流量の選択を誤ると、溶接部の酸化がさらに深刻化す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、溶融池の金属が外部からの力によって大きく乱され、溶接部の崩壊や不均一な成形につながる可能性があります。
4) ガス注入方法を誤ると、溶接部の保護効果が得られなかったり、保護効果がほとんどなかったり、溶接部の形成に悪影響を及ぼしたりする可能性があります。
5) 保護ガスの注入は溶接の溶け込みに一定の影響を与え、特に薄板を溶接する場合、溶け込みを減少させます。
一般的に、保護ガスとしてはヘリウムが用いられます。ヘリウムはプラズマを最大限に抑制できるため、溶け込み深さを深くし、溶接速度を向上させることができます。また、軽量で逃げやすく、気孔が発生しにくいという利点もあります。もちろん、実際の溶接結果から判断すると、アルゴン保護ガスを用いた場合の効果も悪くありません。
レーザー溶接についてもっと知りたい場合、または自分に最適なレーザー溶接機を購入したい場合は、ウェブサイトにメッセージを残して、直接メールでご連絡ください。!
投稿日時：2023年2月4日
