레이저 용접에서 아르곤의 중요한 역할

파이버 레이저 절단 생산 및 가공에서 보조 가스의 선택은 재료에 따라 크게 달라집니다. 절단 두께에 따라 필요한 가스 압력과 사양 또한 다릅니다. 비용 측면에서 탄소강 절단에 사용되는 산소(O₂)는 비교적 저렴한 반면, 스테인리스강 절단에 사용되는 질소(N₂)는 상당한 양이 소모됩니다. 스테인리스강이 단단할수록 필요한 질소의 양과 순도가 높아져 비용이 증가합니다.

레이저 절단기에 사용되는 주요 가스:

1. 레이저 가스(레이저 공진기 내부에 사용되어 레이저 빔을 생성하는 가스.)

2. 압축 공기 (일반적으로 레이저 경로 보호에 사용되며, 일부 제조업체는 차폐 가스 생성에도 사용합니다.)

3. 보조/공정 가스 (절단 토치 노즐에서 분출되는 가스)

탄소강 절삭 시 산소의 역할:

탄소강 레이저 절단에는 산소(일반적으로 순도 99.5% 이상)가 사용됩니다. 산소의 주요 기능은 발열 연소를 지원하고 용융 슬래그를 날려버리는 것입니다. 필요한 압력은 레이저 절단기 제조업체마다 다르며 노즐 유형/크기 및 재료 두께에 따라 크게 달라집니다. 일반적인 압력 범위는 0.3~0.8MPa이며, 토치 부분의 압력은 보통 0.02~0.05MPa입니다. 유량 또한 중요합니다. 예를 들어, 22mm 탄소강을 절단하는 데에는 최대 10m³/h의 산소가 필요할 수 있습니다(이는 이중층 토치를 보호하는 역할도 합니다).

스테인리스강 절단 시 질소 사용:

스테인리스강 절단 시 산화를 방지하고 슬래그를 제거하기 위해 질소를 사용합니다. 질소는 매우 높은 순도(특히 두께 8mm 이상의 스테인리스강의 경우 99.999% 이상 요구)와 1MPa 이상의 고압을 필요로 합니다. 두께가 12mm를 초과하거나 최대 25mm에 이르는 경우에는 압력이 2MPa 이상으로 증가합니다. 유량은 상당하며 토치 종류에 따라 달라집니다. 예를 들어, 12mm 스테인리스강 절단에는 약 150m³/h가 필요할 수 있지만, 3mm 두께의 경우에는 50m³/h 미만이 필요할 수 있습니다.

레이저 용접 시 아르곤 사용:

레이저 용접 공정에는 아르곤 가스가 사용됩니다. 아르곤은 특정 압력으로 노즐을 통해 공작물 표면에 분사됩니다. 많은 사람들이 아르곤이 왜 사용되는지 궁금해할 것입니다. 여기에서 션위에자 가스의 기술 전문가들이 레이저 용접에 아르곤을 사용하는 주요 이유를 설명합니다.

이유 1: 초점 렌즈를 오염으로부터 보호합니다.

아르곤 가스는 레이저 용접 장비의 초점 렌즈를 금속 증기 및 액체 비산물로 인한 오염으로부터 보호합니다.물방울 보호는 특히 분출물이 더 강하게 발생하는 고출력 용접에서 매우 중요합니다.

두 번째 이유: 고출력 용접 시 플라즈마 차폐를 효과적으로 분산시킵니다.

금속 증기는 레이저 에너지를 흡수하여 이온화되어 플라즈마 구름을 형성합니다. 주변의 아르곤 또한 가열되면 이온화될 수 있습니다. 과도한 플라즈마는 레이저 빔을 흡수 및 산란시켜 가공물에 전달되는 에너지를 감소시킬 수 있습니다. 표면에서 2차 에너지원으로 작용하는 이 플라즈마는 용접 깊이를 얕게 하고 용접 풀을 넓힐 수 있습니다. 높은 이온화 에너지를 가진 아르곤은 삼체 충돌을 통해 전자와 이온의 재결합 속도를 증가시켜 플라즈마 밀도를 감소시킵니다. 아르곤의 가벼운 원자량은 플라즈마 자체 형성에 크게 기여하지 않으면서도 더 높은 충돌 빈도와 더 빠른 재결합을 촉진합니다.

세 번째 이유: 용접 중 공작물 산화를 방지합니다

레이저 용접에는 일반적으로 가스 차폐가 필요합니다. 레이저와 동기화하여 아르곤 가스를 사용하도록 공정을 설정하면 연속 작업 중 산화를 방지할 수 있습니다. 불활성 가스 차폐는 용융 풀을 보호하며, 산화가 문제가 되지 않는 재료의 경우 필요하지 않을 수도 있지만, 대부분의 응용 분야에서는 용접 중 공작물의 산화를 방지하기 위해 헬륨, 아르곤 또는 질소와 같은 가스가 일반적으로 사용됩니다.