차폐 가스

Shielding gas

차폐 가스는 여러 용접 공정, 특히 가스 금속 아크 용접 및 가스 텅스텐 아크 용접(GMAW 및 GTAW, 각각 MIG(Metal Inert Gas) 및 TIG(Tungsten Inert Gas)로 알려진)에서 일반적으로 사용되는 불활성 또는 반불활성 가스입니다.용도는 용접 부위를 산소 및 수증기로부터 보호하는 것입니다.용접되는 재료에 따라 이러한 대기 가스로 인해 용접 품질이 저하되거나 용접이 더욱 어려워질 수 있습니다.다른 아크 용접 프로세스에서도 대기로부터 용접을 보호하는 대체 방법을 사용합니다. 예를 들어, 실드 금속 아크 용접은 소비 시 이산화탄소를 발생시키는 플럭스로 덮인 전극, 즉 강철 용접에 적합한 차폐 가스인 세미 인터트 가스를 사용합니다.

용접 가스를 잘못 선택하면 다공성 및 약한 용접 또는 과도한 스패터가 발생할 수 있습니다. 스패터는 용접 자체에 영향을 미치지는 않지만 산란된 낙하물을 제거하는 데 필요한 인력으로 인해 생산성이 저하됩니다.

부주의하게 사용할 경우, 보호 가스는 산소를 대체하여 저산소증과 [1]사망의 원인이 될 수 있습니다.

[2]

공통 차폐 가스

차폐 가스는 두 가지 범주로 분류됩니다. 즉, 비활성 또는 반 비활성입니다.헬륨과 아르곤이라는 두 개의 희가스만이 용접에 사용될 만큼 비용 효율이 높습니다.이러한 불활성 가스는 가스 텅스텐 아크 용접에 사용되며, 비철 금속 용접을 위한 가스 금속 아크 용접에도 사용됩니다.반불활성 차폐 가스 또는 활성 차폐 가스에는 이산화탄소, 산소, 질소 및 수소가 포함됩니다.이러한 활성 가스는 철 금속에 GMAW와 함께 사용됩니다.이러한 가스의 대부분은 다량으로 인해 용접이 손상되지만, 소량의 제어된 가스를 사용하면 용접 특성이 개선될 수 있습니다.

특성.

차폐 가스의 중요한 특성은 열 전도율 및 열 전달 특성, 공기에 대한 밀도 및 이온화 과정의 용이성입니다.공기보다 무거운 가스(예: 아르곤)는 용접 부위를 덮고 공기보다 가벼운 가스(예: 헬륨)보다 낮은 유량을 요구합니다.아크 주변의 용접 부위를 가열하는 데 열 전달이 중요합니다.전리성은 아크가 얼마나 쉽게 시작되는지, 그리고 얼마나 높은 전압이 필요한지 등에 영향을 미칩니다.보호 가스는 순수하게 사용하거나 두 개 또는 세 개의 [3][4]가스의 혼합물로 사용할 수 있습니다.레이저 용접에서 차폐 가스는 용접부 위의 플라즈마 구름 형성을 방지하고 레이저 에너지의 상당 부분을 흡수하는 추가적인 역할을 한다.이것은 CO 레이저에 중요합니다2.Nd:YAG 레이저는 이러한 혈장을 형성하는 경향이 낮습니다.헬륨은 이온화 잠재력이 높기 때문에 이러한 역할을 가장 잘 합니다. 가스는 이온화되기 전에 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있습니다.

아르곤은 가장 일반적인 차폐 가스이며, 보다 특수화된 [5]가스 혼합물의 베이스로 널리 사용됩니다.

이산화탄소는 가장 비용이 적게 드는 차폐 가스이며, 깊이 침투하지만 아크의 안정성에 부정적인 영향을 미치고 용융 금속이 물방울(스플래터)[6]을 생성하는 경향을 개선합니다.용융금속 표면장력을 줄이기 위해 아르곤과 혼합할 때 일반적으로 1~2% 농도의 이산화탄소를 사용한다.또 다른 일반적인 혼합물은 GMAW의 [7]경우 이산화탄소 25%, 아르곤 75%입니다.

헬륨은 공기보다 가볍기 때문에 더 큰 유속이 필요합니다.불활성 가스이며 용해된 금속과 반응하지 않습니다.열전도율이 높습니다.아크를 시작하려면 더 높은 전압이 필요하기 때문에 이온화가 쉽지 않습니다.높은 이온화 잠재력으로 인해 더 높은 전압에서 더 뜨거운 아크를 생성하며 넓고 깊은 비드를 제공합니다. 이는 알루미늄, 마그네슘 및 구리 합금의 장점입니다.다른 가스는 종종 첨가된다.스테인리스강 용접에는 5~10%의 아르곤과 2~5%의 이산화탄소("트리믹스")를 첨가한 헬륨 혼합물을 사용할 수 있다.알루미늄 및 기타 비철금속, 특히 두꺼운 용접에 사용됩니다.아르곤에 비해 헬륨은 에너지가 풍부하지만 안정성은 떨어진다.헬륨과 이산화탄소는 세계 2차대전이 발발한 이후 처음으로 사용된 차폐 가스였다.헬륨은 이산화탄소 [8]레이저의 레이저 용접에서 차폐 가스로 사용된다.헬륨은 아르곤보다 가격이 비싸고 유량이 더 많이 필요하기 때문에 그 장점에도 불구하고 대량 [9]생산에 비용 효율적인 선택이 아닐 수 있습니다.순수한 헬륨은 불규칙한 아크를 유발하고 스패터를 촉진하기 때문에 강철에는 사용되지 않습니다.

산소는 다른 가스와 함께 소량 사용되며, 일반적으로 아르곤에 2 ~ 5%의 첨가물로 사용됩니다.아크 안정성을 향상시키고 용해된 금속의 표면 장력을 감소시켜 고체 금속의 습도를 증가시킵니다.연탄소강, 저합금 및 스테인리스강의 스프레이 전사 용접에 사용됩니다.그 존재는 슬래그의 양을 증가시킨다.아르곤-산소(Ar-O2) 혼합물은 종종 아르곤-이산화탄소로 대체된다.아르곤-이산화탄소-산소 혼합도 사용된다.산소는 용접의 산화를 유발하므로 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 일부 외래 금속 용접에는 적합하지 않습니다.산소가 증가하면 보호 가스가 전극을 산화시켜 전극에 충분한 탈산화제가 포함되어 있지 않을 경우 침전물에 다공성이 발생할 수 있습니다.특히 처방되지 않은 용도로 사용할 경우 과도한 산소는 열 영향 영역에 취약성으로 이어질 수 있습니다.용접부의 탄소 함량이 낮아 아르곤-CO를2 사용할 수 없는 오스테나이트계 스테인리스강에는 아르곤-산소가 1~2% 산소와 혼합되어 사용됩니다. 용접부는 산화물 코팅이 단단하여 세척이 필요할 수 있습니다.

수소는 니켈과 일부 스테인리스강, 특히 두꺼운 조각의 용접에 사용됩니다.용융된 금속의 유동성을 향상시키고 표면의 청결을 향상시킵니다.아르곤에 보통 10% 미만의 양으로 첨가됩니다.그것은 아르곤-이산화탄소 혼합물에 첨가되어 이산화탄소의 산화 효과를 상쇄할 수 있다.아크가 추가되면 아크가 좁아지고 아크 온도가 상승하여 용접 용입이 개선됩니다.고농도(최대 25%의 수소)에서는 구리와 같은 전도성 재료 용접에 사용할 수 있습니다.단, 다공성 및 수소취화 현상을 일으킬 수 있으므로 강철, 알루미늄 또는 마그네슘에는 사용하지 마십시오. 일반적으로 일부 스테인리스강에서만 사용이 제한됩니다.

산화질소 첨가는 오존의 생산을 감소시키는 역할을 한다.알루미늄 및 고합금 스테인리스강 용접 시 아크를 안정시킬 수도 있습니다.

다른 가스는 특수 용도(순수 또는 혼합 첨가제)에 사용될 수 있습니다(예: 황 육불화물 또는 디클로로디플루오로메탄).[10]

육불화황을 알루미늄 용접용 차폐 가스에 첨가하여 용접 부위에 수소를 결합시켜 용접 다공성을 [11]낮출 수 있습니다.

디클로로디플루오로메탄은 알루미늄-리튬 [12]합금의 용융을 위한 보호 분위기에 사용할 수 있다.알루미늄 용접의 수소 함량을 줄여 관련 다공성을 방지합니다.그러나 이 가스는 오존 파괴 가능성이 강하기 때문에 덜 사용되고 있다.

공통 혼합

  • 이산화 아르곤
    • C-50(50% 아르곤/50% CO2)은 파이프의 쇼트 아아크 용접에 사용된다.
    • 일부 플럭스 코어 아크 용접 케이스에는 C-40(60% 아르곤/40% CO2)이 사용됩니다.C-25보다 용접 용입이 우수합니다.
    • C-25(75% 아르곤/25% CO2)는 취미 생활자나 소규모 생산에 흔히 사용됩니다.단락 및 구상 전사 용접으로 제한됩니다.저탄소강의 단락 가스 금속 아크 용접에 공통.
    • 탄소강의 단락 및 분무 이행에는 C-202(80% 아르곤/20% CO)이 사용된다.
    • C-15(85% 아르곤/15% CO2)는 탄소강 및 저합금강의 생산 환경에서 일반적입니다.스패터가 낮고 용접 용입이 양호하여 밀 스케일(mill scale)로 상당히 덮인 두꺼운 판과 강철에 적합합니다.단락, 구상, 펄스 및 스프레이 전사 용접에 적합합니다.단락 모드에서 얇은 금속의 최대 생산성. CO 혼합량이 높은 경우보다2 연소 경향이 낮고 적정한 증착 속도를 가지고 있습니다.
    • C-10(90% 아르곤/10% CO2)은 생산 환경에서 일반적입니다.C-15보다 낮지만 스패터가 적고 용접 용입이 양호하여 많은 강철에 적합합니다.85/15 믹스와 같은 어플리케이션.페라이트계 스테인리스강에는 충분합니다.
    • 저합금강의 펄스 스프레이 전사 및 단락에는 C-5(95% 아르곤/52% CO)가 사용된다.C-10보다 적지만 아르곤-산소보다 밀 규모에 대한 내성이 우수하고 웅덩이 제어가 우수합니다.C-10보다 열이 [13]적습니다.페라이트계 스테인리스강에는 충분합니다.산소 1%의 아르곤과 비슷한 성능입니다.
  • 아르곤산소
    • O-5(95% 아르곤/5% 산소)는 일반적인 탄소강 용접에 가장 일반적인 가스입니다.산소 함량이 높을수록 용접 속도가 빨라집니다.산소 농도가 5%를 초과하면 보호 가스가 전극을 산화시켜 전극에 충분한 탈산화제가 포함되어 있지 않을 경우 다공성이 발생할 수 있습니다.
    • O-2(98% 아르곤/2% 산소)는 스테인리스강, 탄소강 및 저합금강의 스프레이 아크에 사용됩니다.산부인과보다는 오줌 싸는 게 낫지용접은 O-1보다 진하고 산화성이 높습니다.2% 산소를 추가하면 스프레이 아크 및 펄스 스프레이 아크 GMAW에 중요한 스프레이 전달이 촉진됩니다.
    • 스테인리스강에는 O-1(99% 아르곤/1% 산소)이 사용됩니다.산소는 아크를 안정화시킨다.
  • 아르곤헬륨
    • A-25(25% 아르곤/75% 헬륨)는 높은 열 입력과 양호한 용접 외관이 필요할 때 비철 베이스에 사용됩니다.
    • A-50(50% 아르곤/50% 헬륨)은 고속 기계화 용접 시 0.75인치 미만의 비철 금속에 사용됩니다.
    • 두꺼운 알루미늄의 기계화 용접에는 A-75(75% 아르곤/25% 헬륨)가 사용됩니다.구리의 용접 다공성을 줄입니다.[14]
  • 아르곤수소
    • H-2(98% 아르곤/2% 수소)
    • H-5(95% 아르곤/5% 수소)
    • H-10(80% 아르곤/20% 수소)
    • H-35(아르곤 65%/[15]수소 35%)
  • 다른이들
    • 헬륨이 25-35%이고 CO가 1~2%인2 Argon은 오스테나이트계 스테인리스강에서 높은 생산성과 양호한 용접을 제공합니다.스테인리스강과 탄소강을 접합하는 데 사용할 수 있습니다.
    • 수소를 1~2% 함유한 Argon-CO는2 용접 표면의 산화물의 양을 낮추고 습윤 및 침투성을 개선하는 환원 분위기를 제공합니다.오스테나이트계 스테인리스강에 적합합니다.
    • 질소 2~5%와 CO 2~5%의2 단락을 가진 아르곤은 양호한 용접 형태와 색상을 제공하며 용접 속도를 높입니다.스프레이 및 펄스 스프레이 이행의 경우 다른 혼합물과 거의 동일합니다.질소가 있는 상태에서 스테인리스강과 탄소강을 접합할 때는 적절한 용접 미세 구조를 보장하기 위해 주의를 기울여야 합니다.질소는 아크의 안정성과 침투성을 높이고 용접부의 왜곡을 줄여줍니다.듀플렉스 스테인리스강은 적절한 질소 함량을 유지하는 데 도움이 됩니다.
    • 85–95% 헬륨, 5~102% 아르곤, 2–5% CO는 탄소강의 단락 용접에 대한 업계 표준입니다.
    • 아르곤 – 이산화탄소 – 산소
    • 아르곤-헬륨-수소
    • 아르곤 – 헬륨 – 수소 – 이산화탄소

적용들

차폐 가스의 적용은 주로 가스 비용, 장비 비용 및 용접 위치에 의해 제한됩니다.아르곤과 같은 일부 차폐 가스는 가격이 비싸 사용을 제한합니다.가스 공급에 사용되는 장비도 추가 비용이므로, 결과적으로 비용이 적게 드는 차폐 금속 아크 용접과 같은 프로세스가 특정 상황에서 선호될 수 있습니다.마지막으로 대기 이동으로 인해 차폐 가스가 용접 주위에 분산될 수 있으므로 차폐 가스가 필요한 용접 프로세스는 환경이 안정되고 대기 가스가 용접 영역에 효과적으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 실내에서만 이루어지는 경우가 많습니다.

바람직한 가스 흐름 속도는 주로 용접 형상, 속도, 전류, 가스 유형 및 사용되는 금속 전달 모드에 따라 달라집니다.평면 용접은 가스가 더 빨리 분산되기 때문에 홈이 있는 용접 재료보다 높은 유량이 필요합니다.일반적으로 용접 속도가 빠르다는 것은 적절한 커버리지를 제공하기 위해 더 많은 가스가 공급되어야 한다는 것을 의미합니다.또한 전류가 높을수록 더 많은 흐름이 필요하며, 일반적으로 아르곤보다 더 많은 헬륨이 적절한 커버리지를 제공하기 위해 필요합니다.아마도 가장 중요한 것은 GMAW의 네 가지 주요 변형은 차폐 가스 흐름 요건이 다르다는 것입니다. 단락 및 펄스 스프레이 모드의 소규모 용접 풀의 경우 일반적으로 약 10 L/min(20ft3/h)이 적합하지만 구상 이행의 경우 약 15 L/min(30ft3/h)이 선호됩니다.스프레이 전달 변동은 일반적으로 더 높은 열 입력과 그에 따른 더 큰 용융지 때문에 더 많은 것을 필요로 합니다. 즉, 20-25 L/min(40–503 ft/[16]h)의 라인을 따릅니다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

레퍼런스

  1. ^ "Welder's Helper Asphyxiated in Argon-Inerted Pipe -- Alaska". The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). CDC.
  2. ^ Jawaid, Asra. "Dealing With Welding Fumes : Resources : American Welding Society". www.aws.org.
  3. ^ 리틀, 케빈(2005-01-11) 차폐가스 선정 간소화더 패브레이케이터2010-02-08에 취득.
  4. ^ 보호 가스의 진화Aws.org 를 참조해 주세요.2010-02-08에 취득.
  5. ^ 고급 용접 공급 가스 유형 가이드
  6. ^ 가스 차폐에 대해 알아야 할 사항
  7. ^ 플럭스 코어 용접을 위한 차폐 가스 선택
  8. ^ Dawes, Christopher (1992), Laser welding: a practical guide, Woodhead Publishing, p. 89, ISBN 978-1-85573-034-2.
  9. ^ Bernard – 훌륭한 용접부에는 적절한 가스가 필요합니다. 보호 가스가 용접을 만들거나 파괴하는 방법 2010-09-18년 웨이백 머신에 보관되어 있습니다.Bernardwelds.com 를 참조해 주세요.2010-02-08에 취득.
  10. ^ 레이저 용접을 위한 보호 가스 – 특허 3939323.Freepatentsonline.com 를 참조해 주세요.2010-02-08에 취득.
  11. ^ 다공성이 낮은 용접재료의 방법– 20070045238 특허출원Freepatentsonline.com (2005-08-29)2010-02-08에 취득.
  12. ^ 녹은 알루미늄-리튬 또는 순수 리튬을 위한 블랭킷 분위기 – 특허 EP0268841.Freepatentsonline.com 를 참조해 주세요.2010-02-08에 취득.
  13. ^ Argon-Carboice 혼합물– Praxair의 StarGold와 Mig Mix Gold가 2010-01-13년에 Wayback Machine에서 아카이브되었습니다.Praxair.com 를 참조해 주세요.2010-02-08에 취득.
  14. ^ 피복강 용접용 아르곤-헬륨 혼합물
  15. ^ 차폐 가스 상호 참조도
  16. ^ Cary, Howard B.; Helzer, Scott C. (2005), Modern Welding Technology (6th ed.), Prentice Hall, pp. 123–125, ISBN 0-13-113029-3.