레이저 용접 두께 차트 및 파워 설정
레이저 용접이 금속 가공을 어떻게 변화시키는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 정밀도와 강도를 보장하는 중요한 매개변수에 초점을 맞춰 레이저 용접의 비밀을 공개합니다. 레이저 출력 조정부터...
제조업의 미래가 궁금하신가요? 레이저 용접은 정밀성, 다용도성, 효율성을 바탕으로 업계에 혁신을 일으키고 있습니다. 이 블로그 게시물에서는 레이저 용접의 주요 특징과 분류, 작동 원리를 살펴보며 레이저 용접의 세계에 대해 자세히 알아볼 것입니다. 이 최첨단 기술 뒤에 숨겨진 비밀을 알아보고, 레이저 용접이 어떻게 제작과 건축 방식을 변화시키고 있는지 함께 알아보세요. 빛의 힘에 놀랄 준비를 하세요!
레이저 용접은 고에너지 레이저 빔을 주 열원으로 사용하여 용접 인터페이스에서 재료를 녹이고 결합하는 고급 융착 용접 프로세스입니다. 이 기술은 집중된 광자 에너지를 사용하여 열 영향 영역(HAZ)을 최소화하면서 좁고 깊은 용접을 만듭니다.
이 비접촉 용접 방식에서는 집중된 레이저 빔이 기계적 압력을 가하지 않고 국부적인 가열을 발생시킵니다. 용융 풀을 대기 오염으로부터 보호하고 용접 품질을 보장하기 위해 불활성 차폐 가스(일반적으로 아르곤 또는 헬륨)가 사용됩니다. 특정 용도의 경우 접합 특성을 향상시키거나 맞춤 간격을 보정하기 위해 필러 금속을 도입할 수 있습니다.
레이저 용접의 가장 큰 장점 중 하나는 에너지 전달 및 제어의 탁월한 정밀성입니다. 출력 밀도, 펄스 지속 시간, 초점 크기와 같은 파라미터를 조작할 수 있어 열 입력의 정확도를 비교할 수 없을 정도로 높일 수 있습니다. 따라서 레이저 용접은 전자, 의료 기기, 항공 우주와 같은 산업에서 복잡한 마이크로 부품과 얇은 벽으로 된 구조물을 접합하는 데 특히 적합합니다.
또한 레이저 용접은 재료 호환성에서 놀라운 다양성을 보여줍니다. 전통적으로 접합하기 어렵거나 서로 다른 것으로 간주되는 금속과 합금을 포함하여 광범위한 금속과 합금을 효과적으로 접합할 수 있습니다. 이 기능은 고강도 강철, 알루미늄 합금, 티타늄 및 일부 이색 재료까지 확장됩니다. 이 공정의 유연성과 고속 자동화의 잠재력은 효율성과 품질이 가장 중요한 현대 제조 환경에서 그 가치가 점점 더 높아지고 있습니다.
레이저 용접 기술은 고출력 레이저 연구 및 개발의 발전에 힘입어 산업 전반의 접합 공정에 혁신을 가져왔습니다. 레이저 용접의 특징은 다음과 같습니다:
원칙 레이저 브레이징 용접은 다음과 같습니다:
레이저 빔이 열원으로 사용되며, 집중된 빔이 필러 와이어의 표면으로 향하게 됩니다. 와이어는 빔 에너지에 의해 지속적으로 가열되어 녹아 고온의 액체 금속을 형성합니다.
이 액체 금속은 용접할 부품의 접합부에 침투하고 적절한 외부 조건으로 공작물과 필러 와이어 사이에 우수한 야금 결합이 형성됩니다.
레이저 적용 브레이징 를 용접에 적용하면 제품의 외관이 향상되고 밀봉이 개선될 뿐만 아니라 용접 부위의 강도와 차량의 전반적인 안전 성능도 크게 향상됩니다.
공작물 간의 결합은 다음을 통해 달성된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 브레이징 용융된 금속과 기본 재료는 심한 레이저 융합을 거치지 않아야 합니다.
레이저 브레이징의 장점은 다음과 같습니다:
단점은 다음과 같습니다:
레이저 브레이징 시스템은 레이저 발생기 및 냉각 시스템, 레이저 브레이징 헤드, 와이어 공급 메커니즘, 로봇, 고정 장치, 먼지 제거 시스템, 제어 시스템 등과 같은 구성 요소로 구성됩니다.
레이저 발생기 및 냉각 시스템
레이저 제너레이터는 레이저 광을 발생시키는 장치로, 레이저 브레이징 시스템의 주요 에너지원입니다.
레이저 브레이징 헤드
주로 콜리메이션 모듈, 제어 모듈, 포커스 모듈, 용접 이음새 추적 모듈, 에어 커튼 모듈 등 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다.
와이어 공급 시스템
와이어 공급 시스템은 용접 중에 안정적인 와이어 공급을 유지하는 역할을 합니다.
푸시풀 와이어 공급 메커니즘을 사용하여 적절한 와이어 정렬과 일관된 와이어 공급 속도를 보장합니다. 예열이 필요한 경우 열선 전원이 추가됩니다.
로봇 공학
용접 궤적의 이동을 용이하게 하는 모션 시스템에는 레이저 브레이징 헤드와 부속 장치, 물 및 가스 회로도 포함되어 있습니다.
로봇은 용접 프로세스를 실행하고 자동화 시스템과 통신하여 시스템에 저장된 용접 프로세스 파라미터에 액세스하는 역할을 담당합니다.
제어 시스템
자율 공정 캐비닛은 산업용 버스를 통해 로봇, 레이저, 브레이징 헤드, 와이어 피더, 예열 시스템의 타이밍을 제어하여 용접 공정을 완료합니다. 메인 생산 라인 PLC는 산업용 버스를 통해 로봇과 신호를 교환합니다.
레이저 융착 용접은 레이저 빔을 열원으로 사용하여 두 판재 부품의 모서리에 있는 모재를 녹이고 용접 와이어를 녹여 모서리를 채워 액체 금속을 만드는 용접 기술입니다. 냉각 후 강력한 결합이 이루어집니다. 이 과정은 그림 2에 나와 있습니다.
레이저 융착 용접은 다음과 같은 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 관통 용접, 와이어 충전이 없는 레이저 용융 용접 및 레이저 용융 와이어 충전 용접. 이러한 방법은 일반적으로 자동차 지붕과 바닥 용접에 사용됩니다.
레이저 원격 용접 는 로봇의 여섯 번째 축에 진동 미러 스캐닝 헤드를 사용하여 로봇 팔이 따라갈 필요 없이 렌즈 반사를 통해 레이저 빔의 움직임을 구현하는 방식입니다.
따라서 일반 로봇 스폿 용접기 6~9세트를 대체할 수 있는 유연성과 효율성이 뛰어난 시스템입니다.
레이저 원격 용접의 주요 이점 중 하나는 생산성 향상입니다. 스캐닝 헤드 렌즈의 빠른 움직임으로 로봇의 위치 설정 시간이 대폭 단축되어 제조 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
저항의 경우 초당 0.5 조인트의 평균 속도와 비교했을 때 스폿 용접레이저 원격 용접 속도는 초당 3~4조인트이므로 레이저 빔을 최대한 활용할 수 있습니다.
대량 생산 테스트에서 레이저 원격 용접은 기존 대비 80%의 시간을 단축하는 것으로 나타났습니다. 저항 용접.
또 다른 레이저의 장점 원격 용접의 장점은 다용도성입니다. 스캐닝 렌즈는 높은 유연성을 제공하여 다양한 용접 모양을 만들 수 있습니다.
특히 C자형 용접 이음새는 선형 용접 이음새에 비해 용접 속도가 훨씬 빠릅니다.
레이저 원격 용접은 주로 자동차 산업에서 차체-인-화이트 하위 어셈블리에 사용됩니다. 그림 3은 실제 레이저 원격 용접의 예를 보여줍니다.
사이의 거리는 레이저 헤드 렌즈 보호 유리의 수명을 연장하는 500mm 이상의 공작물입니다.
레이저 복합 용접은 주로 레이저와 MIG의 조합을 말합니다. 아크 용접. 이 과정에서 그림 4와 같이 레이저와 아크가 함께 작동합니다.
레이저 복합 용접은 레이저와 MIG 아크 용접을 결합한 것으로, 레이저 용접만 사용하는 것보다 경제적입니다.
레이저 빔과 전기 아크를 함께 사용하면 용접 속도가 빠르고 용접 공정이 안정적이며 열 효율이 높을 뿐만 아니라 용접 간격이 넓어집니다.
레이저-MIG 복합 용접의 용융 풀이 작을수록 열 입력이 적고 열 영향 영역이 작으며 공작물 왜곡이 줄어들어 용접 후 필요한 보정 작업이 줄어듭니다. 레이저 복합 용접의 접합 효과는 아래 그림에 나와 있습니다.
레이저 용접은 연속 또는 펄스 레이저 빔을 사용하여 이루어질 수 있으며 레이저 용접의 원리는 열전도 용접과 레이저로 나눌 수 있습니다. 딥 퓨전 용접.
열전도 용접의 경우, 전력 밀도는 104~105W/cm 미만입니다.2를 사용하여 용융 깊이가 얕고 용접 속도가 느립니다.
레이저 딥 퓨전 용접의 경우 출력 밀도가 105~107W/cm보다 큽니다.2를 사용하여 금속 표면에 "구멍"을 형성하고 깊은 융착 용접을 유도합니다. 이 방법은 용접 속도가 빠르고 깊이 대 너비 비율이 큰 것이 특징입니다.
열 전도형 레이저 용접의 원리는 다음과 같습니다. 레이저 방사 처리할 표면을 가열하고 열전도를 통해 표면 열이 내부로 확산됩니다.
레이저 펄스의 폭, 에너지, 피크 출력 및 반복 주파수와 같은 레이저 파라미터를 제어하여 특정 용융 풀을 형성하고 공작물을 용융시킵니다.
레이저 딥 퓨전 용접은 주로 다음 분야에서 사용됩니다. 레이저 용접기 기어 용접 및 금속 시트 용접에 사용됩니다. 레이저 딥 퓨전 용접의 원리는 다음과 같습니다.
레이저 딥 퓨전 용접은 고출력 연속 레이저 빔을 사용하여 전자 빔 용접과 유사한 공정을 통해 재료를 접합합니다. 이 기술의 핵심은 효율적인 에너지 전달과 재료 융합을 촉진하는 '키홀' 구조의 형성과 유지에 있습니다.
고강도 레이저 빔이 공작물에 충돌하면 기화점을 넘어 재료를 빠르게 가열하여 키홀로 알려진 좁은 증기로 채워진 공동을 만듭니다. 이 키홀은 거의 완벽한 흑체 흡수기처럼 작동하여 입사된 레이저 에너지의 약 95%를 포착합니다. 키홀 내부의 온도는 대부분의 금속의 녹는점을 훨씬 뛰어넘는 25,000°C를 초과할 수 있습니다.
키홀 벽에서 방출되는 열이 주변 금속의 용융을 유도하여 용융 풀을 형성합니다. 키홀은 증기압, 표면 장력, 수압 사이의 섬세한 균형에 의해 유지됩니다. 키홀 전면의 지속적인 재료 기화와 주변의 용융 금속 흐름이 결합되어 동적 평형을 이룹니다.
표면 흡수와 전도를 통해 열 전달이 주로 이루어지는 기존 용접 방식이나 레이저 전도 용접과 달리 키홀 메커니즘을 사용하면 재료 내부 깊숙이 직접 에너지를 증착할 수 있습니다. 따라서 종횡비(깊이 대 너비)가 10:1을 초과하는 좁고 깊은 용접 프로파일이 특징적으로 생성됩니다.
레이저 빔이 공작물을 가로지르면 키홀과 주변의 용융 풀이 함께 움직입니다. 용융된 재료가 키홀 주위로 흐르면서 그 여파로 남은 빈 공간을 채웁니다. 이 용융 풀의 빠른 응고가 용접 이음새를 형성합니다. 높은 에너지 밀도와 효율적인 커플링 덕분에 분당 수 미터의 용접 속도가 가능하며, 일부 고급 시스템은 얇은 재료의 경우 최대 10 m/min의 속도를 달성할 수 있습니다.
키홀 동역학은 용접 품질과 결함 형성에 큰 영향을 미칩니다. 키홀 안정성을 유지하고 다공성, 스패터 또는 불완전한 융합과 같은 문제를 방지하려면 레이저 파라미터(출력, 초점 및 이동 속도)와 차폐 가스 흐름을 적절히 제어하는 것이 중요합니다.
고휘도 파이버 및 디스크 레이저의 개발 등 최근 레이저 기술의 발전으로 레이저 심용입 용접의 기능이 더욱 향상되어 다양한 재료와 두께에서 더 깊은 침투, 더 빠른 속도, 향상된 용접 품질을 구현할 수 있게 되었습니다.
(1) 레이저 출력
레이저 용접에는 용융물의 깊이가 얕아지는 임계 에너지 밀도가 있고, 그 이상에서는 용융물의 깊이가 급격히 증가합니다.
안정적인 딥 퓨전 용접을 위해서는 플라즈마가 생성되어야 하며, 이는 다음과 같은 경우에만 발생합니다. 레이저 출력 밀도 가 재료에 따라 달라지는 임계값을 초과하는 경우입니다.
레이저 출력이 이 임계값보다 낮으면 공작물의 표면 용융만 발생하고 용접 공정은 안정적인 열 전달 방식입니다.
그러나 레이저 출력 밀도가 작은 구멍 형성의 임계값에 가까워지면 심용융 용접과 전도 용접 모두 불안정해져 용융 깊이가 번갈아 가며 큰 변동을 일으킵니다.
레이저 심용입 용접에서는 레이저 출력에 따라 침투 깊이와 용접 속도가 모두 결정됩니다.
용융의 깊이는 빔 출력 밀도에 정비례하며 입사 빔 출력과 빔의 초점에 따라 달라집니다.
고정된 레이저 빔 직경의 경우 빔 출력이 증가함에 따라 융합 깊이가 증가합니다.
(2) 빔 초점
빔 스폿 크기는 출력 밀도에 영향을 미치기 때문에 레이저 용접에서 매우 중요한 요소입니다. 빔 스폿 크기를 측정하는 것은 고출력 레이저 애플리케이션에서 까다롭지만, 간접 측정 기법이 많이 있습니다.
빔 초점 크기의 회절 한계는 빛의 회절 이론을 사용하여 계산할 수 있지만 초점 렌즈의 렌즈 수차로 인해 실제 스팟은 계산된 값보다 더 큽니다.
가장 간단한 측정 방법은 등온 프로파일 방법으로, 두꺼운 종이로 폴리프로필렌 판을 태우고 관통한 후 초점과 천공 직경을 측정하는 것입니다.
이 방법을 사용하려면 연습을 통해 레이저 출력 크기와 빔 작동 시간을 숙지해야 합니다.
(3) 재료 흡수 값
재료에 의한 레이저 흡수는 여러 가지 중요한 요소에 따라 달라집니다. 재료 속성흡수율, 반사율, 열전도율, 용융 온도, 증발 온도 등 다양한 정보를 확인할 수 있습니다.
이러한 특성 중 가장 중요한 것은 흡수율입니다. 레이저 빔에 대한 재료의 흡수율에 영향을 미치는 요인은 크게 두 가지 측면으로 분류할 수 있습니다.
우선, 재료의 저항은 저항 계수의 제곱근과 비례 관계를 가지며, 이는 온도에 따라 변화합니다. 이 관계는 소재의 연마된 표면의 흡광도를 측정하여 발견되었습니다.
둘째, 재료의 표면 상태(또는 마감)는 빔 흡광도에 더 큰 영향을 미치므로 용접 공정의 결과에 상당한 영향을 미칩니다.
CO2 레이저의 출력 파장은 일반적으로 10.6μm입니다. 비-금속 재료 세라믹, 유리, 고무, 플라스틱과 같은 소재는 상온에서 흡수율이 높은 반면, 금속 소재는 녹거나 기화하면 흡수율이 급격히 높아지는 등 흡수율이 떨어집니다.
표면 코팅 또는 산화막 방식의 표면 생성을 사용하면 재료의 빔 흡수를 개선하는 데 효과적입니다.
(4) 용접 속도
용접 속도는 용융 깊이에 큰 영향을 미칩니다. 속도를 높이면 용융 깊이가 얕아지지만 속도가 너무 낮으면 재료가 과도하게 용융되어 공작물이 용접될 수 있습니다.
특정 레이저 출력과 재료 두께에 따라 적절한 용접 속도 범위가 있으며, 해당 속도 값에서 최대 용융 깊이를 달성할 수 있습니다.
아래 그림은 1018 강철의 용접 속도와 용융 깊이 사이의 관계를 보여줍니다.
(5) 보호 가스
레이저 용접 공정에서는 용접 공정 중에 용융물을 보호하기 위해 불활성 가스를 사용하는 경우가 많습니다.
일반적으로 헬륨, 아르곤, 질소는 공작물의 산화를 방지하기 위해 사용됩니다.
이온화 에너지가 높은 헬륨은 레이저 용접에 가장 효과적인 차폐 가스이지만 가격이 더 비쌉니다.
아르곤은 가격이 저렴하고 밀도가 높아 더 나은 보호 기능을 제공하지만 고온 금속 플라즈마 이온화에 취약하여 용접 속도와 용융 깊이를 손상시키고 유효 레이저 출력을 감소시킬 수 있습니다.
아르곤으로 보호되는 용접은 헬륨으로 보호되는 용접에 비해 표면이 더 매끄러운 경향이 있습니다.
질소는 가장 저렴한 차폐 가스이지만 랩 영역의 흡수 및 다공성으로 인해 특정 유형의 스테인리스강 용접에는 적합하지 않습니다.
용융 풀을 보호하는 것 외에도 차폐 가스는 특히 고출력 레이저 용접에서 금속 증기 및 용융 방울로 인한 오염과 스퍼터링으로부터 초점 렌즈를 보호합니다.
보호 가스의 또 다른 기능은 고출력 레이저 용접으로 생성되는 플라즈마를 분산시키는 것입니다. 금속 증기가 레이저 빔을 흡수하여 플라즈마 구름으로 이온화되면 금속 증기를 둘러싼 보호 가스도 열에 의해 이온화됩니다.
플라즈마가 너무 많으면 레이저 빔이 부분적으로 소모되어 용융 깊이가 얕아지고 용접 풀 표면이 넓어집니다.
전자-이온 및 중성원자 3체 충돌 횟수를 늘리면 전자 착화 화합물의 합성 속도를 줄일 수 있습니다. 중성 원자가 가벼울수록 충돌 빈도와 복합화율이 높아집니다.
이온화 에너지가 높은 보호 가스는 스스로 이온화하지 않기 때문에 전자 밀도를 증가시키지 않습니다.
표 일반적인 기체 및 금속의 원자(분자) 중량 및 이온화 에너지
| 자료 | He | Ar | N | Al | Mg | Fe |
| 원자(분자) 수량 | 4 | 40 | 28 | 27 | 24 | 56 |
| 이온화 에너지(eV) | 24.46 | 15.68 | 14.5 | 5.96 | 7.61 | 7.83 |
표에서 볼 수 있듯이 플라즈마 구름의 크기는 사용되는 보호 가스에 따라 달라지며, 헬륨이 가장 작고 질소가 그다음이며 아르곤을 사용할 때 가장 큽니다.
플라즈마 구름이 클수록 용융 깊이가 얕아집니다. 이러한 변화는 가스 분자의 이온화 수준이 다르고 보호 가스의 밀도가 다르기 때문에 금속 증기의 확산이 달라지기 때문입니다.
헬륨은 이온화 정도가 가장 낮고 밀도가 가장 낮아 용융 금속 풀에서 상승하는 금속 증기를 빠르게 분산시킵니다.
따라서 헬륨을 보호 가스로 사용하면 플라즈마를 최대한 억제하여 용융 깊이를 늘리고 용접 속도를 향상시킬 수 있습니다. 헬륨은 질량이 가볍기 때문에 다공성을 유발하는 경향이 적습니다.
용융 깊이에 대한 플라즈마 구름의 영향은 낮은 용접 속도 영역에서 가장 두드러지며, 용접 속도가 증가함에 따라 영향력이 감소합니다.
보호 가스는 특정 압력에서 노즐을 통해 공작물 표면으로 전달됩니다.
효과적인 보호를 위해서는 노즐의 모양과 배출구 직경 크기가 중요합니다. 노즐은 다음을 덮을 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 용접 표면하지만 금속 증기 오염이나 렌즈 손상을 방지하기 위해 크기가 제한되어 있습니다.
제어되지 않은 흐름은 난류를 일으켜 대기가 용융 풀과 혼합되어 다공성을 초래할 수 있으므로 차폐 가스의 유량도 제어해야 합니다.
보호 효과를 향상시키기 위해 더 작은 직경의 노즐을 통한 측면 송풍을 사용하여 가스를 심용융 용접의 작은 구멍으로 직접 비스듬히 향하게 할 수도 있습니다.
차폐 가스는 공작물 표면의 플라즈마 구름을 억제할 뿐만 아니라 구멍의 플라즈마 및 작은 구멍 형성에 영향을 미쳐 용접 이음새가 더 깊고 넓어집니다.
그러나 난류가 용융 풀을 손상시키고 용접 공정의 안정성을 방해할 수 있으므로 가스 흐름의 크기와 방향을 정밀하게 제어해야 합니다.
(6) 렌즈 초점 거리
용접에는 일반적으로 레이저의 초점을 맞춰야 하며 일반적으로 사용되는 렌즈의 초점 길이는 63-254mm(2.5″-10″)입니다. 스팟 크기는 초점 거리에 비례하며 초점 거리가 짧을수록 스팟이 작아집니다.
그러나 초점 거리는 초점 깊이에도 영향을 미치므로 초점 거리와 함께 초점 깊이가 증가합니다.
초점 거리가 짧을수록 출력 밀도는 향상될 수 있지만 초점 깊이가 작기 때문에 렌즈와 공작물 사이의 거리를 정확하게 유지해야 하므로 용융 깊이가 제한됩니다.
실제 용접에서 최단 초점 깊이는 용접 프로세스 중 발생하는 스패터와 레이저 모드의 영향으로 인해 대부분 126mm(5인치)입니다.
더 큰 이음새를 용접하거나 스폿 크기를 늘리려면 초점 거리가 254mm(10인치)인 렌즈를 선택할 수 있지만, 딥 퓨전 작은 구멍 효과를 얻으려면 더 높은 레이저 출력 전력(출력 밀도)이 필요합니다.
2kW를 초과하는 레이저 출력의 경우, 특히 10.6μm CO2 레이저 빔은 초점 렌즈의 광학적 손상 위험을 피하기 위해 광택이 나는 구리 거울을 반사판으로 사용하는 반사 초점 방식을 사용하는 경우가 많습니다.
이는 종종 고출력 레이저 빔 포커싱 냉각 효과가 뛰어나기 때문입니다.
(7) 초점 위치
용접 시 초점의 위치는 적절한 출력 밀도를 유지하는 데 매우 중요합니다. 공작물 표면에 대한 초점 위치의 변화는 용접의 폭과 깊이에 직접적인 영향을 미칩니다.
아래 그림은 초점 위치가 1018 강철의 용융 깊이와 이음새 폭에 미치는 영향을 보여줍니다.
대부분의 경우 레이저 용접 애플리케이션를 사용하면 초점은 일반적으로 공작물 표면 아래에서 의도한 용융 깊이의 약 1/4에 위치합니다.
(8) 레이저 빔 위치
레이저 빔의 위치는 용접 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 하며, 특히 랩 조인트보다 더 민감한 맞대기 조인트의 경우 더욱 그렇습니다.
예를 들어, 연강 드럼에 경화 강철 기어를 용접할 때 레이저 빔 위치를 적절히 제어하면 용접이 더 낮은 탄소 함량 균열 저항성을 개선했습니다.
일부 응용 분야에서는 용접할 공작물의 모양에 따라 레이저 빔을 비스듬히 굴절시켜야 합니다.
빔 축과 접합면 사이의 편향 각도가 100도 이내인 한, 공작물에 의한 레이저 에너지 흡수는 영향을 받지 않습니다.
(9) 용접 시작 및 종료 시 레이저 출력의 점진적 상승 및 감소 제어
레이저 심용융 용접에서는 용접 깊이에 관계없이 항상 작은 구멍이 존재합니다. 용접 프로세스를 종료하고 전원 스위치를 끄면 용접 끝에 크레이터가 형성됩니다.
또한 새 레이저 용접 층이 이전 용접을 덮으면 레이저 빔이 과도하게 흡수되어 용접이 과열되거나 다공성이 생길 수 있습니다.
이러한 문제를 방지하기 위해 전원 시작 및 중지 지점을 프로그래밍하여 전원 시작 및 중지 시간을 조정할 수 있습니다.
즉, 시작 전력을 단시간에 0에서 설정된 전력 값으로 전자적으로 증가시키고 용접 시간을 조정할 수 있으며 마지막으로 용접 프로세스가 완료되면 전력을 설정 값에서 0으로 서서히 줄일 수 있습니다.
(1) 레이저의 특성 딥 퓨전 용접
(2) 레이저 딥 퓨전 용접의 장점
(3) 레이저 딥 퓨전 용접의 단점
레이저 딥 퓨전 용접은 일반적으로 연속파 CO2 레이저는 '작은 구멍' 효과를 내기에 충분한 출력을 유지할 수 있는 레이저입니다.
이를 통해 레이저가 공작물의 전체 단면을 녹여 견고한 용접 조인트를 만들 수 있습니다.
레이저의 경우 방향성이 뛰어난 평행 빔을 생성하고 열원 역할을 하는 간단한 장치입니다.
레이저 용접은 고품질의 접합 강도와 큰 깊이 대 폭 비율을 제공하며 용접 속도가 비교적 빠릅니다.
또한 진공 환경이 필요하지 않기 때문에 렌즈와 광섬유를 사용하여 생산에서 원격 제어 및 자동화가 가능합니다.
이 레이저는 높은 출력 밀도를 자랑하므로 티타늄, 석영과 같은 까다로운 재료는 물론 다양한 특성을 가진 재료를 용접하는 데 적합합니다.
마이크로 용접도 레이저 용접으로 수행할 수 있습니다. 레이저 빔은 초점을 맞춰 작은 스폿을 생성하고 정확한 위치를 지정할 수 있어 마이크로 및 소형 공작물 용접의 대량 자동화 생산에 이상적입니다.
용접 시스템용 레이저와 액세서리는 고가이기 때문에 기존 용접 공정에 비해 초기 투자 및 유지보수 비용이 높아 경제성이 떨어집니다.
또한 레이저 용접의 변환 효율은 일반적으로 5%에서 30%로 낮습니다. 레이저 흡수 고체 물질에 의한 빛, 특히 레이저 빛에 흡수 효과가 있는 플라즈마가 있는 경우 더욱 그렇습니다.
레이저 용접의 작은 초점 스폿은 장비의 작은 편차에도 심각한 가공 오류가 발생할 수 있으므로 공작물 접합을 위한 장비의 높은 정확도가 필요합니다.
또한 레이저 용접은 레이저 초점 스폿 크기가 작고 용접 이음새가 좁기 때문에 높은 수준의 공작물 조립 정확도가 필요합니다.
용접된 부품의 위치는 매우 정밀해야 하므로 공작물에 대한 빔의 위치가 레이저 빔의 초점 범위 내에서 유지되어야 하며 크게 벗어나지 않아야 합니다.
공작물 조립 또는 빔 위치 지정의 정확도가 부적절하면 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다. 용접 결함.
레이저 용접에서 용접 이음새의 모양에 대한 요구 사항은 아래 그림에 나와 있습니다.
레이저 필렛 용접 제어하기 까다로운 공정입니다. 융합 용접은 공작물과 와이어에 각각 집중된 스폿이 향하는 용융 용접 공정입니다.
용융 풀이 작기 때문에 연속적으로 공급되는 와이어의 균일한 용융을 위해서는 필라멘트의 상대적 위치를 정확하게 제어하는 것이 중요합니다.
용접 채널은 상대적으로 빠르게 응고되어 다공성 및 취성 결함이 발생할 수 있습니다.
관통 용접의 용접 이음새는 브레이징에 비해 스패터가 많이 발생하기 때문에 외관이 거칠지만 기존 스폿 용접에 비해 훨씬 더 강합니다.
다른 용접 기술레이저와 그에 수반되는 시스템의 비용이 더 높고 초기 투자가 더 많이 필요합니다.
메인 레이저의 종류 용접에 사용되는 CO2 레이저, Nd:YAG 레이저, 파이버 레이저, 반도체 레이저 등 다양한 레이저가 있습니다.
CO2 레이저
CO2 레이저는 가스 레이저 원적외선 빔과 10.6μm의 파장을 가진 레이저입니다. 일반적으로 연속 모드로 작동하며 출력이 높아 고출력 레이저 용접에 널리 사용됩니다.
10kW 이상의 고출력 용접에 아르곤 차폐 가스를 사용하면 강한 플라즈마가 생성되어 용융 깊이가 얕아질 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 플라즈마를 생성하지 않는 헬륨이 고출력 이산화탄소의 차폐 가스로 사용되는 경우가 많습니다.2 레이저 용접.
파이버 레이저
파이버 레이저는 주로 용접 조인트에 대한 높은 안정성 요구 사항이 있는 얇은 재료의 오버랩 용접에 사용됩니다.
오버랩 용접은 더 빠른 속도로 0.01인치 이상의 용융 깊이를 달성할 수 있습니다. 예를 들어 200W 단일 모드 파이버 레이저는 최대 50인치/s의 속도로 0.004인치의 용융 깊이를 달성할 수 있습니다.
Nd:YAG 레이저
Nd:YAG 레이저는 고체 레이저 주로 1.06μm의 파장을 가진 근적외선 광선을 방출하는 광선입니다.
이 소재의 열 전도성은 이 파장에서 높은 광 흡수율을 가지며 레이저는 연속 및 펄스 모드 모두에서 작동할 수 있어 중요한 부품의 용접에 경쟁력을 갖습니다.
반도체 레이저
반도체 레이저는 작은 크기, 높은 변환 효율, 낮은 운영 비용, 긴 수명이 특징으로 미래 레이저 개발의 중요한 방향이 되고 있습니다.
국내외 학자들은 알루미늄 합금 용접에 고출력 반도체 레이저를 사용하는 연구를 시작했습니다.
반도체 레이저의 짧은 파장은 CO2 레이저 및 Nd:YAG 레이저에 비해 금속 흡수율이 훨씬 높기 때문에 용접 분야에 유망한 옵션이 될 수 있습니다.
그러나 반도체 레이저는 재료 표면에 적용할 때 전력 밀도가 낮기 때문에 얇고 플레이트 용접 레이저 용접 애플리케이션의 전자 부품 용접.
그리고 레이저의 특성 및 TIG 복합 용접입니다.
예를 들어, CO2 0.8kW 출력의 레이저는 90A의 TIG 아크 전류와 2m/min의 용접 속도와 함께 사용되며, 5kW CO2 레이저 용접기.
0.5~5m/min의 속도로 용접할 때 5kW CO2 레이저로 얻을 수 있는 용융 깊이는 5kW CO2 레이저로 얻을 수 있는 것보다 1.3~1.6배 더 깊다.2 레이저만으로.
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레이저 플라즈마 복합 용접은 그림 3과 같이 동축 방식으로 수행됩니다. 레이저 플라즈마 복합 용접은 플라즈마 아크 는 환형 전극에 의해 생성되고 레이저 빔은 플라즈마 아크의 중심을 통과하여 이동합니다.
플라즈마 아크는 두 가지 주요 기능을 수행합니다.
첫째, 이 제품은 레이저 용접 공정를 사용하여 용접의 속도와 효율성을 높입니다.
둘째, 플라즈마 아크가 레이저를 둘러싸고 있어 냉각 시간을 연장하고 경화 및 잔류 응력의 위험을 줄여 용접의 미세 구조적 특성을 개선하는 열처리 효과를 가져옵니다.
레이저-MIG 복합 용접의 기본 원리는 그림 4에 나와 있습니다.
에 투입되는 에너지 외에도 용접 영역 아크에서 레이저가 용접 금속에 열을 공급합니다. 레이저와 아크 복합 용접 기술은 동시에 작동하며, 두 가지 방식이 용접 영역에 작용합니다.
레이저와 아크는 각각 다양한 정도와 형태로 복합 용접의 성능에 기여합니다.
레이저-MIG 복합 용접에서는 공작물 표면뿐만 아니라 필러 와이어에서도 휘발이 발생하여 금속 휘발이 증가하고 레이저에서 더 쉽게 에너지를 전달할 수 있습니다.
MIG 용접은 낮은 전원 비용, 우수한 용접 브리징, 안정적인 아크, 필러 금속으로 용접 구조를 개선할 수 있다는 장점이 있습니다.
반면 레이저 빔 용접은 용융 깊이가 깊고 용접 속도가 빠르며 열 입력이 적고 용접 이음새가 좁은 것이 특징입니다.
하지만 더 두꺼운 재료를 용접하려면 더 강력한 레이저가 필요합니다.
레이저 복합 용접의 용융 풀은 MIG 용접보다 작기 때문에 공작물 변형이 적고 용접 후 보정의 필요성이 크게 줄어듭니다.
레이저-MIG 복합 용접을 사용하면 두 개의 개별 풀이 형성되고 아크에서 입력되는 열이 용접 후 템퍼링 처리 역할을 하여 특히 강철에서 용접의 경도를 낮춥니다.
레이저 복합 용접의 용접 속도가 매우 빠르기 때문에 생산 시간과 비용을 줄일 수 있습니다.
레이저 용접 공정에서는 높은 레이저 출력 밀도로 인해 모재가 빠르게 가열, 용융, 기화되어 고온의 금속 증기가 발생합니다.
그러나 지속적인 고출력 밀도는 플라즈마 구름을 형성하여 공작물에 대한 레이저의 흡수를 감소시키고 용접 공정을 불안정하게 만들 수 있습니다.
이를 해결하기 위해 피크 출력이 높은 펄스 레이저 또는 펄스 폭, 반복 주파수 및 피크 출력이 다른 두 개의 펄스 레이저를 조합하여 용접을 위해 공작물을 복합하는 데 사용할 수 있습니다.
두 개의 레이저 빔이 함께 작동하여 주기적으로 크고 깊은 용융 구멍을 만들고, 적시에 한 레이저 빔의 조사를 중단함으로써 플라즈마 구름을 줄이거나 제거하여 레이저 에너지의 흡수 및 활용도를 향상시키고 용접 깊이와 용량을 늘릴 수 있습니다.
크고 깊은 용융 구멍이 형성된 후 레이저 출력 밀도를 낮추고 계속 조사하면 플라즈마 구름을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
금속 증기에 작용하는 레이저 에너지가 감소하면 플라즈마 구름이 줄어들어 보다 안정적인 용접 공정으로 이어질 수 있습니다.
이는 레이저 응용 분야에 원하는 특성을 가진 빔을 얻기 위해 레이저 광선을 광학적으로 처리하는 일련의 과정을 말합니다.
용접 애플리케이션의 경우 퓨전 용접 헤드, 브레이징 헤드, 납땜 헤드의 세 가지 유형의 헤드를 사용할 수 있습니다. 레이저 용접 헤드.
로봇은 충분한 정밀도와 무게를 갖춘 로봇이 더 일반적입니다.
현재 전 세계적으로 ABB, 화낙, 모토만, 쿠카 등이 레이저를 적용하고 있습니다.
전력 밀도
전력 밀도는 다음과 같은 중요한 요소입니다. 레이저 가공. 전력 밀도가 높으면 재료의 표면층이 수 마이크로초 만에 끓을 정도로 가열되어 많은 양의 기화가 발생할 수 있습니다.
따라서 높은 출력 밀도는 절단, 펀칭, 조각과 같은 재료 제거 공정에 이상적입니다.
반면, 전력 밀도가 낮으면 끓는점에 도달하는 데 몇 밀리초가 걸리므로 표면층이 증발하기 전에 바닥층이 녹아 용융 용접을 쉽게 형성할 수 있습니다.
레이저 펄스 파형
고강도 레이저 빔이 재료의 표면에 조준되면 특히 금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄 등과 같이 반사가 강한 재료의 경우 레이저 에너지의 60-98%가 반사되어 손실됩니다. 금속의 반사율은 레이저 펄스 신호가 진행되는 동안 시간이 지남에 따라 변화합니다.
재료의 표면 온도가 녹는점까지 올라가면 반사율이 급격히 감소합니다. 표면이 녹으면 반사율은 특정 값에서 안정화됩니다.
레이저 펄스 폭
펄스 폭은 다음에서 중요한 파라미터입니다. 펄스 레이저 용접. 펄스 폭은 열 영향 영역의 크기와 용융 깊이를 결정합니다. 펄스 폭이 길수록 열 영향 영역이 커지고 용융 깊이가 커지며 펄스 폭의 1/2 배수만큼 증가합니다.
그러나 펄스 폭을 늘리면 피크 전력이 감소하므로 일반적으로 열 전도에 사용됩니다. 용접 방법 를 사용하여 넓고 얕은 용접을 형성합니다. 그러나 피크 전력이 낮을수록 과도한 열 입력이 발생하고 각 재료에는 용융 깊이를 최대화하는 최적의 펄스 폭이 있습니다.
오프 포커스 볼륨
레이저 용접에는 일반적으로 어느 정도의 defocus레이저 초점에서 스폿 중앙의 전력 밀도가 너무 높아서 구멍으로 증발하는 경향이 있기 때문입니다.
반면에 전력 밀도는 모든 평면에서 비교적 고르게 분포되어 있습니다. 레이저 초점.
디포커싱에는 포지티브와 네거티브의 두 가지 유형이 있습니다. 포지티브 디포커스의 경우 초점면이 공작물 위에 있고, 네거티브 디포커스의 경우 초점면이 공작물 아래에 있습니다.
이론적으로 포지티브 및 네거티브 디포커스 평면과 용접 평면이 동일하면 해당 전력 밀도 평면은 거의 동일합니다.
그러나 실제로 얻은 용융 풀의 모양은 다를 수 있습니다. 네거티브 디포커스는 용융 풀의 형성 과정과 관련된 더 깊은 용융을 초래합니다.
용접 속도
용접 속도는 용융 깊이에 큰 영향을 미칩니다. 속도를 높이면 용융 깊이가 얕아지지만 속도가 너무 낮으면 재료가 과도하게 용융되어 공작물이 용접될 수 있습니다.
따라서 특정 레이저 출력과 특정 재료의 두께에 적합한 속도 범위가 있으며, 해당 범위 내에서 해당 속도 값에서 최대 용융 깊이를 얻을 수 있습니다.
보호 가스
레이저 용접 공정에서는 용융 풀을 보호하기 위해 헬륨, 아르곤, 질소와 같은 불활성 가스를 사용하는 경우가 많습니다.
또한 차폐 가스는 금속 증기 오염과 액체 방울 스퍼터링으로부터 초점 렌즈를 보호합니다. 고출력 레이저 용접에서는 분사되는 재료가 강력하기 때문에 렌즈 보호가 더욱 중요해집니다.
차폐 가스의 세 번째 역할은 고출력 레이저 용접으로 생성된 플라즈마 차폐를 효과적으로 분산시키는 것입니다.
금속 증기는 레이저 빔을 흡수하여 플라즈마로 이온화되며, 플라즈마가 너무 많으면 레이저 빔이 플라즈마에 의해 부분적으로 소모됩니다.
1. 시트 간 용접
여기에는 4가지 유형의 프로세스 방법이 포함됩니다:
2. 와이어–에–와이어 용접
여기에는 4가지 유형의 프로세스 방법이 포함됩니다:
3. 금속 와이어 및 블록 구성 요소의 용접
레이저 용접을 사용하여 와이어를 덩어리 요소에 성공적으로 연결할 수 있으며, 덩어리 요소는 어떤 크기로도 만들 수 있습니다.
용접하는 동안 와이어 요소의 형상에 주의를 기울여야 합니다.
4. 용접 다른 금속
용접 다양한 유형의 금속 는 용접성 및 용접성 매개변수의 범위를 다루어야 합니다.
서로 다른 유형의 금속 간의 레이저 용접은 특정 재료 조합에서만 가능합니다.
레이저 브레이징은 일부 부품 연결에는 적합하지 않을 수 있지만, 연납땜과 경납땜 모두에 열원으로 사용할 수 있으며 나름의 장점이 있습니다.
레이저 소프트 브레이징은 주로 인쇄 회로 기판 납땜에 사용되며 칩 부품 조립 기술에 특히 유용합니다.
납땜에는 다양한 방법이 있으며, 레이저 소프트 납땜은 그 중 하나에 불과합니다.
레이저 용접은 고에너지 레이저 광선을 공작물을 향해 쏘아 온도를 상승시켜 공작물을 녹이고 결합하여 영구적인 접합부를 형성하는 공정입니다.
레이저 용접은 전단 강도와 인열 강도가 높은 것으로 알려져 있습니다.
레이저 용접의 품질에는 여러 가지 요인이 영향을 미칠 수 있으며, 그 중 일부는 매우 불안정하고 변동성이 큽니다. 이러한 파라미터를 올바르게 설정하고 제어하는 것은 고속 연속 레이저 용접에 적합한 범위를 유지하여 용접 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다.
용접 형성의 안정성과 신뢰성은 다음과 같은 실제 구현 및 산업화를 위한 중요한 문제입니다. 레이저 용접 기술.
레이저 용접의 품질에 영향을 미치는 요소는 용접 장비, 공작물 상태, 공정 매개변수의 세 가지 측면으로 분류할 수 있습니다.
용접 장비:
레이저의 가장 중요한 품질 요건은 빔 패턴과 출력의 안정성입니다. 빔 패턴 차수가 낮을수록 빔 포커싱 성능이 향상되고, 스폿 크기가 작아지며, 동일한 레이저 출력에서 출력 밀도가 높아져 더 깊고 넓은 용접을 할 수 있기 때문에 선호됩니다. 일반적으로 기본 모드(TEM00) 또는 낮은 오더 모드를 사용하여 높은고품질 레이저 용접.
현재 중국은 빔 품질과 출력 안정성 문제로 인해 용접에 레이저를 사용하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 그러나 다른 국가에서는 레이저 빔 품질 출력 전력 안정성은 높은 수준이며 레이저 용접에 문제가 되지 않습니다.
광학 시스템과 초점 미러는 가장 중요한 요소입니다. 용접 품질.
일반적으로 사용되는 초점 거리는 127mm(5인치)에서 200mm(7.9인치) 사이이며, 초점 거리가 작을수록 초점 빔 웨이스트 스팟 직경이 줄어들지만 용접 과정에서 오염 및 스패터 손상이 발생하기 쉽습니다.
파장이 짧을수록 흡수율이 높아집니다.
전도성이 좋은 재료는 일반적으로 반사율이 높습니다. YAG 레이저의 경우 반사율은 은의 경우 96%, 알루미늄의 경우 92%, 구리의 경우 90%, 철의 경우 60%입니다.
온도는 흡광도와 선형 관계를 가지며, 온도가 높을수록 흡광도가 높아집니다. 인산염, 카본 블랙, 흑연 등과 같은 표면 코팅 재료는 흡수율을 향상시킬 수 있습니다.
공작물의 상태
레이저 용접이 성공하려면 공작물의 모서리가 정확해야 하고 레이저 스폿이 용접 이음새와 정확하게 정렬되어야 합니다. 용접 과정에서 열 왜곡으로 인해 정밀도와 정렬이 변경되지 않아야 합니다.
이는 레이저 스폿이 작고 용접 이음새가 좁으며 일반적으로 필러 금속이 추가되지 않기 때문입니다.
어셈블리 간격이 너무 크면 레이저 빔이 간격을 통과하여 기본 재료를 녹이지 못하거나 눈에 띄는 니블링 또는 함몰이 발생할 수 있습니다. 스폿 정렬이 약간 어긋나면 융착되지 않거나 용접되지 않은 스폿이 발생할 수 있습니다.
따라서 일반 플레이트 맞대기 조립 간격과 스팟 솔기 편차는 0.1mm를 넘지 않아야 하며, 반대쪽 편차는 0.2mm를 넘지 않아야 합니다.
이러한 요구 사항을 충족할 수 없기 때문에 레이저 용접 기술을 사용할 수 없는 경우도 있습니다.
좋은 용접 결과를 얻으려면 허용되는 맞대기 간격과 랩 간격이 박판 두께의 10% 이내로 제어되어야 합니다. 성공적인 레이저 용접을 위해서는 용접되는 기판이 밀착되어야 하며, 이를 위해서는 부품을 세심하게 조여야 합니다.
레이저 스폿의 출력 밀도는 레이저 용접 모드와 용접 성형 안정성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 출력 밀도가 작은 것에서 큰 것으로 증가함에 따라 용접 모드는 안정적인 열전도 용접에서 모드 불안정 용접으로, 그리고 안정적인 심융착 용접으로 변경됩니다.
레이저 스폿 출력 밀도는 주로 레이저 출력과 빔 초점 위치에 의해 결정되며, 레이저 출력 밀도는 레이저 출력에 비례합니다. 최적의 빔 초점 위치는 최상의 효과를 위해 존재합니다.
빔 초점이 공작물 표면 아래의 특정 위치(판재 두께 및 파라미터에 따라 1~2mm 이내)에 있으면 이상적인 용접 심을 얻을 수 있습니다.
이 최적 위치에서 벗어나면 공작물 표면 스폿의 크기가 증가하여 출력 밀도가 감소하고 용접 공정 형태가 변경될 수 있습니다.
용접 속도는 레이저 출력 및 초점 위치에 비해 용접 공정 형태와 안정성에 덜 큰 영향을 미칩니다.
그러나 용접 속도가 너무 빠르면 입력되는 열이 너무 작아져 안정적인 딥 퓨전 용접 공정을 유지하기 어려울 수 있습니다.
실제로 용접 선택은 용접 부품에 필요한 용융 깊이를 기준으로 해야 하며 모드 불안정 용접을 피해야 합니다.
안정적인 딥 퓨전 용접 범위에서 레이저 출력은 용융 깊이에 직접적인 영향을 미치며, 출력이 증가함에 따라 용융 깊이가 증가합니다(약 0.7배의 관계). 용접 속도가 높을수록 용융 깊이가 얕아집니다.
특정 레이저 출력 및 용접 속도 조건이 충족되면 최적의 초점 위치에서 최대 용융 깊이를 얻을 수 있습니다.
이 위치에서 벗어나면 용융 깊이가 감소하고 모드가 불안정하거나 안정적인 열전도 용접이 이루어지지 않을 수 있습니다.
차폐 가스의 주요 역할은 용접 중 공작물을 산화로부터 보호하고 금속 증기 오염 및 액체 용융 방울의 스퍼터링으로부터 초점 렌즈를 보호하는 것입니다,
위의 두 가지 경우에 해당합니다,
한편으로는 오염을 방지하고 깨끗하게 유지하려면 고품질의 안정성이 높은 광학 부품을 사용하고 유지보수를 자주 하는 것이 중요합니다.
한편, 레이저 용접 공정의 실시간 모니터링 및 제어 방법의 개발은 파라미터를 최적화하고, 레이저가 공작물에 도달할 때 레이저 출력 및 초점 위치의 변화를 모니터링하며, 레이저 용접 품질의 신뢰성과 안정성을 향상시키기 위해 폐쇄 루프 제어를 달성하는 데 필요합니다.
레이저 탄소강 용접 및 일반 합금강
탄소강의 레이저 용접은 일반적으로 잘 작동하며 용접 품질은 불순물 수준에 따라 달라집니다. 유황 및 인과 같은 요인은 용접 균열의 위험에 영향을 미칠 수 있습니다.
언제 탄소강 용접 함량이 0.25% 이상인 경우 만족스러운 용접 품질을 얻으려면 예열이 필요합니다.
탄소 함량이 서로 다른 강철을 용접할 때는 토치를 탄소 함량이 낮은 재료 쪽으로 약간 편향시켜 고품질의 접합을 보장하는 것이 가장 좋습니다.
그러나 저탄소 비등강은 유황과 인 함량이 높기 때문에 레이저 용접을 사용해서는 안 됩니다.
반대로 저탄소 저소음강은 불순물 함량이 낮기 때문에 레이저 용접에 적합합니다. 중탄소 및 고탄소 강과 일반 합금강 레이저 용접이 가능하지만 응력을 줄이고 균열 형성을 방지하기 위해 예열 및 용접 후 처리가 필요합니다.
일반적으로 레이저를 통해 고품질의 관절을 얻는 것 스테인리스 스틸 용접 는 기존 용접 방식보다 쉽습니다. 용접 속도가 빠르기 때문에 열 영향 영역이 작고 감작의 위험이 없습니다.
또한 스테인리스 스틸의 낮은 열전도율 덕분에 깊은 융착과 좁은 용접 이음새를 쉽게 구현할 수 있습니다.
다양한 금속의 레이저 용접
레이저 용접의 빠른 냉각 속도와 열 영향 영역 감소는 다양한 금속의 용접 및 용융 후 다양한 구조를 가진 재료의 호환성에 유리한 조건을 제공합니다.
다음 금속은 레이저 심용융 방법을 사용하여 성공적으로 용접할 수 있는 것으로 입증되었습니다:
제조 애플리케이션
맞춤형 블랜드 레이저 용접 기술은 자동차 제조에 널리 사용됩니다. 일본에서는 제강 산업에서 접합을 위해 플래시 버트 용접을 대체했습니다. 압연 강철 코일.
판 두께가 100미크론 미만인 초박판 용접은 융착 용접으로는 불가능하지만, 특수 출력 파형을 가진 YAG 레이저 용접이 성공하면서 레이저 용접의 넓은 미래를 보여주었습니다.
일본에서는 원자로 증기 발생기의 얇은 튜브 수리를 위해 세계 최초로 YAG 레이저 용접이 개발되었으며, 일부 기업에서는 기어에도 레이저 용접 기술을 활용하고 있습니다.
분말 야금 분야
과학과 기술의 지속적인 발전으로 전통적인 제련과 캐스팅 방법 의 제조 재료는 더 이상 산업용 재료의 특수 요구 사항을 충족하지 못합니다.
분말 야금 재료의 고유한 특성과 제조상의 이점으로 인해 자동차, 항공기, 공구 제조와 같은 산업에서 기존 재료를 대체하고 있습니다.
분말 야금 재료의 개발이 증가함에 따라 부품 연결이 점점 더 어려워져 분말 야금 재료의 적용이 제한되고 있습니다.
1980년대 초, 뚜렷한 장점을 가진 레이저 용접은 분말 야금 재료 가공 분야에 진출하여 분말 야금 재료의 응용에 대한 새로운 전망을 열었습니다.
예를 들어, 브레이징 용접 방법 분말 야금 재료에 일반적으로 사용되는 다이아몬드는 결합 강도가 낮고 열 영향 영역이 넓으며 고온과 강도 요구 사항을 견디지 못합니다. 하지만 레이저 용접을 사용하면 용접 강도와 고온 저항성을 향상시킬 수 있습니다.
자동차 산업
1980년대 후반에 킬로와트급 레이저가 산업 생산에 적용되었고, 오늘날 레이저는 용접 라인 는 자동차 제조 업계에 널리 보급되었습니다.
아우디, 메르세데스 벤츠, 폭스바겐, 스웨덴의 볼보와 같은 유럽 자동차 제조업체는 지붕, 차체, 측면 프레임 등에 레이저 용접을 최초로 사용했습니다. 판금 1980년대 용접.
1990년대에 미국의 제너럴 모터스, 포드, 크라이슬러는 레이저 용접을 자동차 제조에 도입했는데, 비록 늦게 시작했지만 빠르게 발전했습니다.
이탈리아에서 Fiat는 대부분의 강판 부품의 용접 조립에 레이저 용접을 사용했습니다.
일본에서는 닛산, 혼다, 도요타가 차체 커버링 제조에 레이저 용접 및 절단 공정을 사용합니다.
뛰어난 성능으로 인해 차체 제조에 고강도 강철 레이저 용접 어셈블리의 사용이 증가하고 있습니다.
미국 금속 시장 통계에 따르면 2002년 말까지 레이저 용접 철골 구조물의 소비량은 1998년 대비 3배 증가한 7만 톤에 달할 것으로 예상됩니다.
자동차 산업에서 사용되는 레이저 용접 장비는 업계의 배치 및 고도의 자동화 요구를 충족하기 위해 고출력 및 다중 경로를 사용합니다.
전자 산업
레이저 용접은 전자 산업, 특히 마이크로 일렉트로닉스 산업에서 널리 사용됩니다.
작은 열 영향 영역, 빠른 가열 집중도, 낮은 열 응력 등의 장점으로 인해 집적 회로 및 반도체 장치 하우징 패키징에 선호되는 소재입니다.
레이저 용접은 스테인리스 스틸 지지 링이 있는 몰리브덴 포커싱 폴과 고속 열 음극 필라멘트 어셈블리와 같은 진공 장치 개발에도 사용되었습니다.
전자 산업에서 레이저 용접은 전통적인 용접 방법으로는 해결하기 어려운 0.05-0.1mm 두께의 탄성 얇은 벽 골판지 용접에도 유용합니다. TIG 용접 는 용접하기 쉬운 반면 플라즈마 안정성이 떨어지고 많은 영향을 미치는 요인이 있습니다. 레이저 용접은 이러한 경우에 매우 효과적이며 널리 사용됩니다.
바이오메디컬
1970년대부터 생체 조직에 레이저 용접을 사용하기 시작했으며, 나팔관 및 혈관 용접에 성공한 이후 다양한 생체 조직 용접에 대한 연구가 활발해졌습니다.
오늘날 신경의 레이저 용접에 대한 연구는 레이저 파장, 선량 및 기능 회복에 미치는 영향과 레이저 선택에 초점을 맞추고 있습니다. 용접 재료.
레이저 용접은 기존의 봉합 방법에 비해 문합 속도가 빠르고 치유 과정에서 이물질 반응의 위험이 없으며 용접 부위의 기계적 특성도 보존할 수 있습니다. 따라서 향후 생의학 분야에서 더욱 널리 사용될 것으로 예상됩니다.
기타 산업
레이저 용접은 다른 산업 분야, 특히 특수 재료 용접 분야에서도 점차 인기를 얻고 있습니다.
예를 들어, 중국에서는 BT20과 같은 재료의 레이저 용접에 대한 많은 연구가 진행되었습니다. 티타늄 합금, HEl30 합금 및 리튬 이온 배터리를 사용합니다.
또한 독일의 유리 기계 제조업체인 GlamacoCoswig는 IFW 접합 기술 및 재료 실험 연구소와 협력하여 평면 유리의 레이저 용접을 위한 새로운 기술을 개발했습니다.
레이저 용접기에 대한 많은 기업가들의 초기 인상은 다음과 같은 기존 용접기에 비해 너무 비싸다는 것입니다. 아르곤 아크 용접 약 10,000위안에 불과합니다. 그러나 이는 레이저 용접기 사용의 이점을 아직 이해하지 못했기 때문에 잘못된 인식입니다.
기업이 생존하고 성장하려면 고객을 끌어들이는 고품질의 제품을 생산할 수 있는 강인한 기업이 되어야 합니다.
오늘날의 시장에서 고객들은 점점 더 안목이 높아져 기능뿐만 아니라 아름답고 섬세한 제품을 찾고 있습니다.
경쟁에서 앞서 나가고 시장의 매력을 높이려면 기업이 첨단 기술 장비와 프로세스를 도입하여 새롭고 정교한 제품을 생산하는 것이 중요합니다. 이는 경쟁력을 향상시킬 뿐만 아니라 수익과 매출도 향상시킵니다.
레이저 용접기는 기존 용접 장비에 비해 생산 품질과 효율성을 개선하는 데 도움이 되는 몇 가지 장점을 제공합니다.
레이저 용접기는 비접촉식 가공의 일종으로, 용접 과정에서 공작물에 손상을 주지 않습니다.
빠른 용접 속도, 높은 용접 강도, 매끄러운 용접 이음새, 변형 최소화, 좁은 공간과 같은 특수한 조건에서 용접할 수 있는 점 등이 장점입니다.
레이저 용접기는 내화성 금속과 같이 녹는점이 높은 특수 재료를 용접할 수 있으며 세라믹과 같은 비금속 재료의 용접에도 사용할 수 있습니다. 유연성이 뛰어나 특수 재료 용접에 좋은 효과를 발휘합니다.
비접촉식 원격 용접 기능으로 기존 용접기로 접근하기 어려운 부품에 적합합니다.
레이저 빔은 정밀하게 초점을 맞춰 작은 스폿을 생성할 수 있으며 자기장의 영향을 받지 않아 미세 용접에 이상적입니다. 정확한 위치 지정이 가능해 소형 및 초소형 공작물의 자동 대량 생산에 적합합니다.
레이저 용접은 현대 기술과 전통 기술이 융합된 기술입니다. 기존 용접 기술에 비해 독특하고 적용 범위가 넓어 용접 효율성과 정확성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
전력 밀도가 높고 에너지가 빠르게 방출되어 용접 공정이 더 효율적입니다. 또한 레이저 용접의 초점이 작아 용접되는 재료 간의 결합력이 향상되고 용접 후 가공이 필요하지 않아 재료의 손상과 변형을 방지할 수 있습니다.
이 기술은 주로 하이테크 산업에서 사용되며, 사람들이 이 기술에 대해 더 깊이 이해하고 숙달함에 따라 더 많은 분야와 산업에 적용될 수밖에 없을 것입니다.
레이저 용접은 금속과 비금속을 포함한 다양한 재료에 대한 다양한 용접 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있으며 레이저의 투과성과 굴절력으로 인해 360도 범위 내에서 임의의 초점을 맞출 수 있습니다.
또한 레이저 용접은 단시간에 많은 양의 열을 방출하여 환경 요구 사항을 줄이고 진공 또는 가스 보호 환경이 필요하지 않으므로 일반적인 상온 조건에서 수행할 수 있습니다.
수년에 걸쳐 레이저 기술은 널리 인정받으며 초기 군사용 애플리케이션에서 민간 부문에서 널리 사용되기까지 발전해 왔습니다. 레이저 용접 기술의 발전으로 레이저 기술의 범위는 더욱 확장되었습니다.
앞으로 레이저 용접은 자동차, 철강, 기기 제조와 같은 산업뿐만 아니라 군사, 의료 및 기타 분야에서도 활용될 것입니다.
특히 레이저 용접은 높은 열과 온도로 인해 신경 의학 및 생식 의학 등의 의료 분야에 적합합니다.
또한 정밀한 기기 제조를 필요로 하는 산업에도 이점을 제공하여 인류와 사회의 지속적인 발전에 기여할 것입니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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