レーザー溶接におけるアルゴンの重要な役割

ファイバーレーザー切断の製造および加工において、補助ガスの選択は材料によって大きく異なります。切断する材料の厚さによって、必要なガス圧や仕様も異なります。コスト面では、炭素鋼の切断に使用される酸素（O₂）は比較的安価ですが、ステンレス鋼の切断に使用される窒素（N₂）の消費量は相当なものです。ステンレス鋼が硬いほど、必要なN₂の量と純度が高くなり、コストが増加します。

レーザー切断機で使用される主なガス：

1. レーザーガス（レーザー共振器内部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（通常はレーザー光路を保護するために使用されます。一部のメーカーはシールドガスを生成するためにも使用します。）

3. 補助ガス／プロセスガス（切断トーチのノズルから噴射されるガス）

炭素鋼の切削における酸素の役割：

炭素鋼のレーザー切断には、酸素（一般的に純度99.5%以上）が使用されます。酸素の主な役割は、発熱燃焼を促進し、溶融スラグを吹き飛ばすことです。必要な圧力はレーザー切断機のメーカーによって異なり、ノズルタイプ/サイズと材料の厚さに大きく左右されます。一般的な圧力は0.3～0.8MPaで、トーチ部は0.02～0.05MPa程度です。流量も重要で、例えば22mm厚の炭素鋼を切断するには、最大10m³/hの酸素が必要になる場合があります（酸素は二層構造のトーチを保護する役割も果たします）。

ステンレス鋼切断における窒素の使用：

ステンレス鋼の切断には、酸化防止とスラグ除去のために窒素が使用されます。窒素には非常に高い純度（特に8mmを超えるステンレス鋼の場合、多くの場合99.999%以上が必要）と高圧（通常1MPa以上）が求められます。厚さが12mmを超える場合、または25mm以下の場合は、圧力要件が2MPa以上に増加します。流量は大きく、トーチの種類によって異なります。例えば、12mmのステンレス鋼を切断するには約150m³/hが必要ですが、3mmの場合は50m³/h未満で済む場合があります。

レーザー溶接におけるアルゴン：

レーザー溶接プロセスではアルゴンが使用されます。アルゴンはノズルから特定の圧力でワークピース表面に噴射されます。なぜアルゴンが使用されるのか疑問に思う方も多いでしょう。ここでは、沈月佳ガスの技術専門家が、レーザー溶接でアルゴンを使用する主な理由を説明します。

理由１：フォーカスレンズを汚れから保護する

アルゴンガスは、レーザー溶接装置の集光レンズを金属蒸気や液体の飛沫による汚染から保護する。液滴。この保護は、噴出物がより激しく発生する高出力溶接において特に重要です。

理由２：高出力溶接におけるプラズマ遮蔽を効果的に分散させる

金属蒸気はレーザーエネルギーを吸収してイオン化し、プラズマ雲を形成します。周囲のアルゴンも加熱されるとイオン化します。過剰なプラズマはレーザー光を吸収・散乱し、ワークピースへのエネルギー供給を減少させます。このプラズマは表面で二次エネルギー源として作用し、溶接部の溶け込み深さを浅くし、溶融池を広げる可能性があります。アルゴンはイオン化エネルギーが高いため、三体衝突による電子とイオンの再結合率を高め、プラズマ密度を低下させます。アルゴンの軽い原子量は、プラズマ形成自体に大きく寄与することなく、衝突頻度を高め、再結合を速めます。

理由３：溶接中のワークピースの酸化を防ぐ

レーザー溶接では通常、ガスシールドが必要です。レーザーと同期したアルゴンガスを使用するようにプロセスを設定することで、連続運転中の酸化を防ぐことができます。不活性ガスシールドは溶融池を保護し、酸化が問題にならない材料では不要な場合もありますが、ほとんどの用途では、溶接中にワークピースが酸化しないように、ヘリウム、アルゴン、窒素などのガスが一般的に使用されます。