차폐 가스는 대기 가스에 의한 오염으로부터 용융 금속을 보호하기 위해 용접 및 금속 제조에 사용되는 가스의 특수 선택된 가스 또는 혼합물입니다. 주요 역할은 용접 구역 주위에 "보호 장벽"을 만들어 산소, 질소, 수소 및 수분이 뜨거운 반응성 금속과 상호 작용하는 것을 방지하는 것입니다. 이 보호는 강력하고 깨끗하며 결함 - 프리 용접 -를 생산하는 데 중요합니다. - 대기 가스는 관절에서 다공성, 브리티 니스 또는 약한 융합을 유발할 수 있습니다. 차폐 가스는 불활성 또는 반 - 비활성이므로, 용융 금속과 반응하지 않아 강한 결합으로 냉각하고 굳어집니다.
차폐 가스의 핵심 기능
차폐 가스는 용접에서 세 가지 필수 역할을 수행하며, 모두 용접의 무결성을 보존하는 데 중점을 둡니다.
1. 대기 오염을 방지합니다
금속이 녹는 점 (종종 2,500도 이상의 용접)으로 가열되면 반응성이 높아집니다. 대기 가스에 노출되면 돌이킬 수없는 손상이 발생합니다.
산소는 용융 금속과 반응하여 산화물 (예를 들어, 강철의 산화철 또는 알루미늄의 산화 알루미늄)을 형성하며, 이는 부서지기 쉬우 며 용접을 약화시킨다. 이 산화물은 스트레스를받지 못하는 균열 또는 "냉기"(냉기 부위)를 만들 수 있습니다.
질소는 용융 금속에 용해되어 냉각 할 때 단단하고 부서지기 쉬운 질화물을 형성합니다. 이로 인해 용접은 특히 높은 - 응력 응용 분야에서 구조 강철과 같은 크래킹이 발생합니다.
수소 (공기 또는 금속 표면의 수분으로부터)는 다공성이라고 불리는 작은 거품으로 고형 용접에 갇히게된다. 다공성은 금속에 틈을 만들어 용접의 강도를 줄입니다.
차폐 가스는 이러한 가스를 용접 구역에서 대체하여, 오염 물질과 반응하지 않고 용융 금속이 융합 될 수있는 깨끗한 환경을 만듭니다.
2. 용접 아크를 안정화시킵니다
아크 용접 공정 (예 : MIG, TIG 또는 플라즈마 아크 용접)에서 금속이 녹는 전기 아크는 안정적인 환경에 의존하여 일관된 열 출력을 유지합니다. 차폐 가스는 다음과 같이이 호를 안정화시키는 데 도움이됩니다.
아크의 난기류를 감소시켜 스퍼터링 또는 열 변동을 방지합니다.
아크의 "모양"및 에너지 분포 제어. 예를 들어, 일부 가스 (아르곤과 같은)는 부드러운 열 흐름이있는 "부드러운"아크를 생성하는 반면, 다른 가스는 더 뜨겁고 집중된 아크를 만듭니다.
아크가 기본 금속 및 필러 재료로 열 효율적으로 열을 전달하여 용접을 약화시킬 수있는 고르지 않은 용융을 피합니다.
가스를 차폐하여 활성화 된 안정적인 아크는 용융 금속 풀이 균등하게 형성되고베이스 메탈과 올바르게 융합되도록합니다.
3. 용접 비드 특성에 영향을 미칩니다
차폐 가스는 또한 용융 금속이 흐르고 응고하는 방식에 영향을 미쳐 용접 비드의 외관, 침투 및 기계적 특성을 형성합니다. 이를 통해 용접기는 용접을 특정 요구에 맞게 조정할 수 있습니다.
구슬 모양 : 아르곤과 같은 가스는 부드러운 가장자리가있는 넓고 평평한 구슬을 홍보하며 가시 용접 (예 : 자동차 패널)에 이상적입니다. 이산화탄소 (CO₂)가있는 가스는 좁고 침투하는 비드를 생성하며 두꺼운 구조용 강철에 더 좋습니다.
침투 깊이 : 헬륨 또는 CO₂와 같은 가스는 아크 열을 증가시켜 용접이 두꺼운 금속으로 깊게 침투 할 수있게합니다. 열 출력이 낮은 아르곤은 얇은 금속이 화상을 피하기 위해 더 좋습니다.
스패터 감소 : 아르곤과 같은 불활성 가스는 스 패터를 최소화하여 (기본 금속에 달라 붙는 용융 금속 액 적)를 최소화하여 포스트 - 용접 청소를 감소시킵니다. 순수한 COS와 같은 반응성 가스는 더 많은 스 패스를 유발할 수 있지만 더 깊은 침투와 같은 다른 이점을 제공 할 수 있습니다.
일반적인 유형의 차폐 가스
차폐 가스는 화학적 특성으로 분류되며 용접 공정,베이스 메탈 및 원하는 용접 특성에 따라 선택됩니다. 가장일반적인 유형은 다음과 같습니다.
1. 불활성 가스
불활성 가스는 용융 금속과 반응하지 않으므로 쉽게 산화되는 민감한 금속에 이상적입니다. 1 차 불활성 차폐 가스는 다음과 같습니다.
아르곤 (AR) : 가장 널리 사용되는 차폐 가스. 밀도가 높고 제어하기 쉽고 안정적인 아크를 생성합니다. 아르곤은 용접 알루미늄 (산화물 형성 방지), 스테인레스 스틸 및 구리에 필수적입니다. 그것은 종종 다른 가스와 혼합되어 침투를 향상시킵니다.
헬륨 (HE) : 아르곤보다 더 뜨거운 아크를 생성하는 가볍고 덜 밀집된 불활성 가스. 두꺼운 알루미늄 또는 구리 (열을 빨리 전도하는) 용접하는 데 사용되며 종종 열과 차폐의 균형을 잡기 위해 아르곤과 혼합됩니다.
2. 반응성 가스
반응성 가스 (또는 "활성"가스)는 용융 금속과 약간 상호 작용할 수 있지만 여전히 용접에 안전합니다. 이들은 일반적으로 아크 성능 또는 침투를 향상시키기 위해 불활성 가스와 혼합되어 사용됩니다.
이산화탄소 (COx) : 아크 열 및 침투를 증가시키는 반응성 가스. 혼자서는 거의 사용되지 않지만 (스패터를 유발할 수 있기 때문에) 강철 용접을위한 믹스의 주요 첨가제입니다 (예 : 75% Argon + 25% co₂).
산소 (O₂) : 스테인레스 스틸 용접을 위해 혼합 된 소량 (1-5%)으로 사용됩니다. 아크를 안정화시키고 과도한 산화를 일으키지 않고 구슬 모양을 향상시킵니다.
3. 혼합 가스
대부분의 용접 응용 분야는 가스 혼합물을 사용하여 다른 가스의 이점을 균형을 유지합니다. 일반적인 믹스에는 다음이 포함됩니다.
75% Argon + 25% Co₂ : 온화한 강철 MIG 용접을위한 "Workhorse"믹스. Argon의 안정성을 Co₂의 침투와 결합하여 강력하고 깨끗한 용접을 생성합니다.
90% Argon + 10% Co₂ : 스테인레스 스틸 및 높은 - 품질 강철 용접에 사용됩니다. 75/25 혼합물에 비해 스 패터를 감소시켜 스테인레스 스틸의 부식 저항을 보존합니다.
아르곤 + 헬륨 (예 : 75% AR + 25% HE) : 두꺼운 알루미늄에 이상적입니다. 헬륨은 더 깊은 침투를 위해 열을 추가하는 반면 Argon은 좋은 차폐를 보장합니다.
다른 용접 공정에서 가스 차폐
차폐 가스는 각각 특정 요구 사항을 가진 여러 용접 공정에서 사용됩니다.
MIG 용접 : 연속 전선 공급 및 용접 풀을 보호하기 위해 가스 차폐 (또는 플럭스 코어)에 의존합니다. 일반적인 가스에는 Argon - Co₂ 믹스 (강철) 및 순수한 아르곤 (알루미늄)이 포함됩니다.
TIG 용접 : 차폐 가스를 사용하여 비 - 소모품 텅스텐 전극 및 용접 풀을 보호합니다. 순수한 아르곤은 알루미늄 및 강철의 표준입니다. Argon - 헬륨 믹스는 두꺼운 금속에 사용됩니다.
플라즈마 아크 용접 : TIG와 유사하게 비활성 가스 (아르곤 또는 아르곤 - 수소 혼합)를 사용하여 플라즈마 아크와 용융 금속을 보호합니다.
Flux - Cored Welding : 일부 Flux - Cored 프로세스는 차폐 가스 (가스 - Shielded Flux Core)를 사용하여 자체 - 플럭스 코어를 대신 플럭스에 자극합니다.
대조적으로, 스틱 용접 (SMAW) 또는 Oxy - 연료 절단과 같은 공정은 차폐 가스를 사용하지 않습니다. - 스틱 용접은 플럭스를 사용하여 용접을 보호하는 반면, 산소 - 연료는 열에 대한 화학 반응에 의존합니다.
차폐 가스가 전달되고 제어되는 방법
차폐 가스는 높은 - 압력 실린더로 저장되고 규제 된 시스템을 통해 용접 건에 전달됩니다.
실린더 : 가스는 압축 가스 (Argon, Co₂) 또는 액체 (CO₂, 방출 될 때 증발)로 저장됩니다. 실린더는 작은 20 - 입방에서 - 풋 탱크 (애호가들)에서 300 쿠제 탱크 (산업용 사용)까지 다양한 크기로 제공됩니다.
조절기 : 높은 실린더 압력을 안전하고 유용한 유량으로 줄이는 장치 (시간당 입방 피트, CFH). 규제 기관은 안정적인 방패를 유지하는 데 중요한 일관된 가스 흐름을 보장합니다.
유량계 : 조절기에 부착 된 가스 유량 (일반적으로 대부분의 용접의 경우 10-30 CFH)을 표시합니다. 흐름이 너무 낮은 유량은 용접을 보호하지 않습니다. 가스가 너무 높고 난기류가 발생할 수 있습니다.
호스와 노즐 : 가스는 호스를 통해 용접 건로 이동하여 노즐이 아크와 용접 풀 주위에 지시되어 보호 방패를 형성합니다.
현대 용접에 가스가 가스를 차폐하는 이유
가스를 차폐하지 않으면 대부분의 금속에서 높은 - 품질 용접을 달성하는 것은 거의 불가능합니다. 대기 오염은 용접이 약하거나 다공성이거나 부서지기 쉬운 - 구조적, 자동차 또는 산업적 사용에 부적합하게 만들 수 있습니다. 차폐 가스가 가능합니다.
일관되고 반복 가능한 용접 : 모든 부품이 안전 표준을 충족 해야하는 제조에 중요합니다.
민감한 금속의 용접 : 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 구리는 불활성 가스 보호없이 산화되거나 부식됩니다.
효율성 : 결함과 스 패스를 줄임으로써 가스를 차폐하면 재 작업 및 청소 시간이 줄어 듭니다.
결론
차폐 가스는 용접 중에 용융 금속을 보호하고 아크를 안정화 시키며 용접 특성을 형성하는 보호 가스 또는 혼합물입니다. 그것은 대기 오염을 방지하고, 강한 융합을 보장하며, 용접기가 구슬 모양과 그들의 필요에 대한 침투를 조정할 수 있도록합니다. Argon (알루미늄)과 같은 불활성 가스에서 Co₂ (강철)과의 반응성 혼합에 이르기까지, 현대식 제조에서 높은 - 품질 용접을 생산하기 위해 가스 차폐 가스가 없어야합니다. 가정 워크샵이든 산업 공장에서든 올바른 차폐 가스는 강력하고 깨끗하며 안정적인 조인트를 달성하는 데 중요합니다.
