レーザー切断機で加工する材料によって、使用する補助ガスは異なります。切断厚さも異なり、補助ガスの圧力や要求される条件も異なります。コスト面では、炭素鋼を酸素で切断する場合は比較的安価ですが、窒素を多量に用いて切断する場合は、切断する炭素鋼の量が非常に多くなり、ステンレス鋼は厚みが増すほど窒素の量と純度が高くなるため、コストは比較的高くなります。
レーザー切断機の補助ガスは主に以下の用途に使用されます。
1. レーザーガス（レーザー発生器内でレーザー光を生成するために使用されるガス）
2. 圧縮空気（一般的に光路の保護に使用され、一部のメーカーは保護ガスとしても使用）
3．補助ガス（切断機の切断ノズルから噴射されるガス）
酸素を用いて炭素鋼を切断する場合、酸素の純度要件は一般的に99.5%以上です。主な機能は、切断されたスラグの燃焼と吹き飛ばしを補助することです。レーザー切断機のメーカーごとに圧力と流量が異なり、これは切断ノズルモデルのサイズと切断材料板の厚さに関係しています。一般的に、圧力は0.3～0.8Mpa、切断ノズルは一般的に0.02～0.05Mpaです。流量は一概には言えませんが、例えば22mmの炭素鋼を切断する場合、メーカーによっては流量が10M3/h（酸素による二重層切断ノズル保護を含む）になる場合もあります。
窒素はステンレス鋼の切断に使用されます。その機能は、酸化反応を防ぎ、スラグを吹き飛ばすことです。窒素の純度には高い要求があり（特に8mm以上のステンレス鋼の場合、一般的に99.999%の純度が要求されます）、圧力の要求は比較的大きく、一般的に1Mpa以上が必要です。たとえば、12mm以上、または25mmまでの厚さのステンレス鋼を切断する場合、必要な圧力はさらに高く、2Mpa以上またはそれ以上になります。流量は切断ノズルのモデルによって異なりますが、非常に大きく、たとえば、12mmのステンレス鋼を切断する場合、一部のメーカーでは150m3/h、3mmを切断する場合は50m3/h以下の流量で済みます。
レーザー溶接機は溶接工程で保護ガスを使用します。保護ガスはノズルから噴射され、一定の圧力でワークピースの表面に到達しますが、なぜ保護ガスを使用するのかを知らない人も多いでしょう。そこで、Shengyujiaガス技術者が、レーザー溶接機で保護ガスを使用する理由を以下に説明します。
理由１：金属蒸気汚染や液滴の飛散からフォーカスレンズを保護できます
保護ガスは、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します。特に高出力溶接では、噴出物が非常に強力になるため、レンズの保護がより重要になります。
理由２：保護ガスは、高出力レーザー溶接によって発生するプラズマシールドを分散させるのに非常に効果的である。
金属蒸気はレーザービーム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します。プラズマが多すぎると、レーザービームはプラズマによってある程度消費されます。第二のエネルギーとして、プラズマは作業面に存在するため、溶接深さが浅くなり、溶融池の表面積が広くなります。電子とイオンおよび中性原子との三体衝突が増加することで電子の再結合率が増加し、プラズマ中の電子密度が減少します。中性原子が軽いほど、衝突頻度が高くなり、再結合率も高くなります。一方、電離エネルギーの高い保護ガスだけでは、ガス自体の電離によって電子密度が増加することはありません。
理由３：保護ガスは溶接工程中のワークピースの酸化を防ぐことができる。
レーザー溶接機は保護ガスを使用する必要があり、連続加工中にパルスレーザーが酸化する現象を防ぐため、プログラムはまず保護ガス、次にレーザーの順に設定する必要があります。不活性ガスは溶融池を保護できます。材料によっては表面酸化を気にしなくてよいため、保護ガスは不要ですが、ほとんどの用途では、溶接プロセス中にワークピースを酸化から保護するために、ヘリウム、アルゴン、窒素などのガスがよく使用されます。
レーザー溶接機で溶接を行う際に保護ガスを使用する理由は以下のとおりです。一般的に保護ガスとして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し、溶け込み深さを深くし、溶接速度を向上させる効果があります。また、軽量であるため、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、アルゴンによる保護効果も良好です。
投稿日時：2025年1月8日