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...
정밀하고 빠르며 열 왜곡을 최소화하는 용접을 상상해 보세요. 레이저 와이어 충전 용접의 세계에 오신 것을 환영합니다. 이 첨단 기술은 기존 방식을 뛰어넘어 용접 균열 및 두꺼운 재료 융합과 같은 문제에 대한 솔루션을 제공합니다. 추가 용접 와이어를 통합하여 견고한 조인트와 향상된 용접 품질을 보장합니다. 이 글에서는 자동차에서 항공우주에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 혁신의 발판을 마련하는 레이저 와이어 충전 용접의 기본 원리, 이점 및 다양한 응용 분야에 대해 알아보세요. 용접 기술에 대한 이해를 높이고 용접 기술의 미래를 탐구할 준비를 하세요.
기존 용접 방식에 비해 레이저 용접은 낮은 열 입력, 빠른 용접 속도, 작은 열 영향 영역, 열 왜곡 최소화 등 상당한 장점이 있습니다.
최근 레이저 용접은 자동차, 조선, 원자력, 항공우주 등 첨단 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 완제품 세트 장비의 가격이 하락하면서 일상적인 하드웨어 제품 및 기타 관련 분야에서의 적용이 빠르게 증가하고 있습니다.
그러나 단일 레이저 용접에는 몇 가지 단점이 있으며 점점 더 다양해지는 수요를 완전히 충족할 수는 없습니다.
첫째, 단일 조립품의 경우 엄격한 조립 허가가 필요합니다. 레이저 용접 가 0.2mm 미만이면 용접 조인트가 제대로 연결되지 않을 수 있습니다.
둘째, 단일 레이저 용접은 다음과 같은 고감도 재료를 용접할 때 용접 균열이 발생하기 쉽습니다. 용접 균열를 사용하며, 균열 발생을 제어하기 위해 용접의 구성을 조정할 수 없습니다.
셋째, 단일 레이저 용접을 사용하여 후판을 용접 할 때 초고출력 레이저가 필요하며 용융 능력은 전적으로 다음과 같은 상한에 따라 달라집니다. 레이저 파워용접 품질을 완전히 보장할 수 없습니다.
다양한 산업 분야의 개발 수요를 충족시키기 위해 이 기사에서 설명하는 레이저 와이어 충전 용접 방법과 같은 레이저 용접 방법도 개선 및 개발되었습니다.
레이저 와이어 충전 용접은 단일 레이저 용접을 기반으로 개발되었으며 이에 비해 분명한 장점이 있습니다:
용접 와이어를 추가하면 공작물의 조립 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다. 용접 프로세스 는 용접 풀의 용융 금속을 크게 증가시키고 용접 사이의 더 큰 간격을 연결하며 용접을 더 꽉 채웁니다.
용접 부위의 조직과 성능을 제어할 수 있습니다. 용접 와이어의 구성은 용접 조인트의 기본 재료와 다릅니다. 용접 와이어가 용접 풀에 녹은 후 용접 풀의 품질, 구성 및 비율을 조정하여 응고 과정과 미세 구조의 형성을 제어 할 수 있습니다.
라인 에너지의 입력이 적고, ③ 라인 에너지의 입력이 작고 열 영향 구역 및 열 변형이 적어 변형에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 용접 공작물에 매우 유용합니다.
작은 레이저 출력으로 두꺼운 재료의 용접이 가능합니다. 용접 공정에서 용접 와이어를 추가하면 멀티 패스 용접을 실현할 수 있으며 용접 풀의 용융 금속이 크게 증가합니다. 이것은 용접 조인트의 개방 및 파손을 처리하는 데 사용할 수 있으므로 실제 레이저를 줄일 수 있습니다. 용접 두께 용접물의 멀티 패스 레이저 와이어 충전 용접을 달성하고 후판 재료의 멀티 패스 레이저 와이어 충전 용접을 달성합니다.
레이저 와이어 충전 용접은 그림 1과 같으며 레이저 브레이징 그림 2에 표시된 와이어 피딩을 사용합니다.
두 가지의 기본 요소 용접 방법 는 레이저 빔, 용접 와이어, 용접할 공작물로 구성된다는 점에서 동일합니다.
보호 가스 추가는 실제 필요에 따라 달라집니다.
주요 장비로는 와이어 피더, 용접기, 필러 와이어 공급 토치, 용접 헤드, 고출력 레이저 등이 있습니다.
두 용접 방법은 외형상으로는 거의 차이가 없지만 본질적으로는 상당한 차이가 있습니다. 레이저 와이어 충전 용접에는 일반적으로 고출력 파이버 레이저가 사용됩니다.
레이저는 용접 와이어를 녹여야 할 뿐만 아니라 모재를 녹여 레이저 특유의 작은 구멍 효과를 형성해야 합니다. 관통 용접 를 사용하여 더 깊은 용접 풀을 형성합니다.
용접 와이어 구성 요소와 모재가 완전히 혼합되어 형성된 혼합 풀의 원소 구성 및 비율은 용접 와이어 및 모재의 구성 요소와 크게 다릅니다.
따라서 모재 자체의 성능 결함에 따라 적합한 용접 와이어를 선택하고 용접 공정에 추가하여 용접 이음새의 균열 저항, 피로 저항, 내식성 및 내마모성의 미세한 수준에서 목표한 개선을 달성할 수 있습니다.
또한 레이저 와이어 충전 용접은 작은 홀 효과로 심관통 용접이 가능하여 상하 두 용접 패스의 충분한 융착이 가능하고 불완전 융착의 심각한 결함을 피할 수 있어 두꺼운 접합부를 용접할 수 있는 다중 패스 용접으로 쌓을 수 있습니다.
For 레이저 브레이징 와이어 피딩에는 일반적으로 고출력 반도체 레이저가 사용됩니다. 거의 모든 레이저 에너지가 용접 와이어에 작용하며, 아주 적은 양의 레이저만이 표면의 소량의 금속을 녹입니다. 용접 조인트. 용접 풀은 녹은 용접 와이어에 의해 거의 형성됩니다.
따라서 용접의 성능은 주로 용접 와이어의 원소 구성과 비율, 용접 조인트에서 용융된 용접 와이어의 확산 및 조합에 따라 달라집니다. 와이어 피딩을 통한 레이저 브레이징의 주요 목적은 용접 조인트의 특정 연결 강도와 밀봉 성능을 달성하는 것입니다.
또한 와이어 피딩을 사용한 레이저 브레이징은 여러 패스로 쌓을 수 없으며, 상하 두 개의 용접 패스로는 충분하고 효과적인 융합을 달성할 수 없습니다. 조인트의 기계적 성능이 매우 열악합니다.
레이저 와이어 충진 기술의 발달로 용접 기술 레이저 출력의 상한이 향상됨에 따라 레이저 와이어 충전 용접의 적용 범위는 주로 다음과 같은 측면에서 점점 더 넓어지고 있습니다:
일반적으로 알루미늄 합금은 반사율이 높고 레이저에 대한 열전도율이 높기 때문에 레이저에 필요한 레이저 파워가 높습니다. 알루미늄 합금 용접 이 상대적으로 높아 알루미늄 합금의 끓는점이 낮은 원소(예: Mg, Zn 등)의 심각한 증발 및 연소뿐만 아니라 용접 풀의 낮은 표면 장력을 유발하여 용접의 응고 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
이러한 이유로 인해 용접 조인트의 기계적 특성 불량, 용접 형성 불량, 심각한 기공 및 균열과 같은 레이저 용접 알루미늄 합금의 많은 문제가 발생할 수 있습니다.
그러나 레이저 와이어 충전 알루미늄 용접 합금은 이러한 문제를 크게 개선할 수 있습니다:
레이저 와이어 충전 용접은 용접 표면의 함몰을 개선하고 용접 형성을 효과적으로 개선 할 수 있으며 용접 공정에는 소량의 스패 터가 있습니다.
용접 와이어의 추가는 용접에서 원주 결정의 결정 방향에 영향을 미칠뿐만 아니라 용접 중심에서 원주 결정의 상대적 성장에 의해 생성 된 결정 계면을 약화시키고 용접 형성을 개선 할뿐만 아니라 재료의 레이저 흡수율을 높이고 용융 폭을 증가시키고 미세 경도를 약간 감소시킬 수 있습니다.
또한 최적화된 공정 매개변수 하에서 조인트의 인장 강도와 연신율을 크게 향상시킬 수 있습니다.
적절한 용접 공정 파라미터는 심각한 내부 결함 없이 용접 접합부를 얻을 수 있고, HV60 이상의 미세 경도를 가지며, 용접 접합부의 HAZ 영역에서 현저한 연화가 발생하지 않습니다. 인장 시험에서 파단은 모재 영역에서 발생합니다.
일부 열악한 작업 환경이나 비용상의 이유로 내식성, 높은 비강도, 내열성, 내마모성, 높은 전도성, 우수한 방열성 등과 같은 여러 가지 특수 특성을 동시에 갖춰야 하는 경우가 많습니다.
그러나 대부분의 금속 소재 는 동시에 여러 개의 눈에 띄는 특수 속성을 소유할 수 없습니다.
게다가 특수한 특성을 가진 금속은 희소성이 높고 가격이 비싸서 대량으로 사용할 수 없는 경우가 많습니다.
따라서 특별한 속성을 가진 여러 자료를 효과적으로 연결할 수 있다면 사용 요구를 충족시킬 수 있습니다.
이종 금속 재료의 물리적 및 화학적 특성은 일반적으로 크게 다르며 용접 과정에서 불가피한 금속 간 화합물이 형성됩니다.
금속 간 화합물이 용접 접합 성능에 미치는 영향은 매우 크며, 부서지기 쉬운 금속 간 화합물은 용접 균열을 쉽게 일으킬 수 있습니다.
따라서 이종 금속 접합부의 직접 단일 레이저 용접은 매우 어렵고 공정 안정성을 제어하기 어렵고 공정 재현성이 어렵습니다.
많은 학자와 전문가들은 레이저 와이어 충전 용접을 사용하면 다음과 같은 이점을 발견했습니다. 이종 금속 용접 가 비교적 효과적입니다.
적절하게 선택된 필러 와이어는 금속 간 화합물의 형성에 특정 억제 효과를 가져와 용접 조인트의 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다:
Mg / Cu 랩 조인트의 레이저 와이어 충전 용접은 적절한 공정 매개 변수에서 특정 강도를 가진 좋은 모양의 이종 금속 조인트를 얻을 수 있으며 최대 전단 강도는 64%의 강도 인 164.2MPa에 도달 할 수 있습니다. 마그네슘 합금 기본 재료.
Al/Ti 랩 조인트와 맞대기 조인트의 용접에 대한 연구에 따르면 직사각형 빔을 사용하면 용접 공정이 안정적이고 형성이 아름답고 공정 매개 변수 범위가 넓으며 공정 매개 변수 범위가 넓습니다. 용접 품질 가 높고, 최대 인장 강도는 알루미늄 합금 기본 소재 강도의 94%에 달합니다.
하중을 견디는 공작물의 경우 용접 조인트가 붕괴되면 유효 두께가 감소하고 기계적 특성이 저하됩니다.
용접 조인트에 물린 모서리가 있으면 용접 조인트의 가장자리에 응력이 집중되어 기계적 특성이 저하됩니다.
외관 요구 사항이 있는 공작물의 경우 용접 조인트의 붕괴 또는 물림 모서리로 인해 심각한 시각적 효과가 발생하여 용납할 수 없습니다. 용접 조인트를 완전하고 매끄럽게 만들기 위해 레이저 와이어 충전 용접은 매우 좋은 방법입니다.
용접 풀에 용접 와이어를 추가하면 용접 풀의 부피를 효과적으로 늘릴 수 있으므로 가장자리를 물지 않고 완전하고 매끄러운 용접 접합을 보장할 수 있습니다.
접합 간격이 큰 공작물(일반적으로 ≥0.3mm)의 경우 단일 레이저 용접으로는 효과적인 연결을 달성하기 어려우며 추가 재료를 채워야만 접합 간격을 메울 수 있습니다.
따라서 레이저 와이어 충전 용접은 매우 효과적인 솔루션입니다.
좁은 간격 레이저 와이어 충전 용접은 중소형 레이저 용접기를 사용하여 중간 두께의 판재를 효과적으로 용접하는 데 사용할 수 있습니다.
용접 와이어를 추가하면 용접 금속의 구성과 미세 구조를 변경하여 용접 조인트의 종합적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.
동시에 홈 간격에 대한 단일 레이저 용접의 적응성과 내결함성을 향상시킬 수 있으며 용접의 열 영향 영역이 좁아 용접 후 조인트 응력이 낮아집니다.
따라서 공학적 응용 가치가 매우 높으며 최근 몇 년 동안 많은 전문가와 학자들이 관련 연구를 수행했습니다:
40mm 두께의 Q345D 선박 용접을 위해 좁은 간격 레이저 와이어 공급 멀티 패스 용접 방식을 사용했습니다. 강판그 결과, 적절한 용접 공정 파라미터를 사용하면 다공성 및 융착 부족과 같은 결함 없이 잘 형성된 용접 접합부를 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다.
용접 접합부 중앙의 충격 인성은 양호했고 용접부의 인장 강도는 모재보다 높았습니다.
50mm 두께의 로터강을 용접하기 위해 협갭 레이저 와이어 공급 멀티패스 용접법을 사용했으며, 그 결과 적절한 용접 공정 파라미터를 통해 측벽의 융착 부족과 같은 결함 없이 잘 형성된 용접 접합부를 얻을 수 있었습니다.
조인트의 충격 인성은 약간 감소했지만 인장 강도는 기본 재료보다 높았습니다.
20mm 두께의 5083 알루미늄 합금의 좁은 간격 레이저 와이어 충전 용접에 대한 연구 결과, 적절한 용접 공정 파라미터를 적용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었습니다, 용접 조인트 다공성 및 융합 부족과 같은 결함이 적은 제품을 얻을 수 있습니다.
개선 사항 용접 솔기 형성
요구 사항: 용접 이음새에 기공이 없고 성형이 양호한 1mm 및 3mm 스테인리스 스틸 용접.
장비: 4000W 레이저(광심 직경 200μm), 와이어 피더, 용접 헤드.
프로세스 매개변수: 표 1과 같습니다.
표 1
| 조인트 두께 (mm) | 레이저 파워 (W) | 용접 속도 (mm/s) | 와이어 이송 속도 (m/분) | 디포커스 금액 （mm） |
| 1mm+1mm | 2500 | 35 | 1.2 | +5 |
| 3mm+3mm | 1000 | 25 | 1.0 | +5 |
| 1mm+3mm | 3100 | 35 | 1.5 | +5 |
결과: 그림 3과 같이 용접 이음새에 기공이 없는 양호한 성형이 이루어졌습니다.
좁은 간격 레이저 필링 멀티 패스 용접
요구 사항: 18mm 두께의 용접 Q345 용접 이음새에 기공이 적고, 융착 부족이 없으며, 모재보다 높은 접합부 인장 강도를 가지며, 용접 이음새의 성형이 양호한 조선용 강판입니다.
장비: 6000W 레이저(광심 직경 400μm), 와이어 피더, 용접 헤드.
프로세스 매개변수: 용접 홈 를 열어야 하며, 홈 치수는 그림 4에 나와 있습니다. 기타 용접 공정 파라미터는 표 2에 나와 있습니다.
표 2
| 용접 순서 | 레이저 파워 (W) | 용접 속도 (mm/s) | 와이어 이송 속도 (m/분) | 디포커스 금액 （mm） |
| 1 | 6000 | 20 | 4 | +4 |
| 2 | 5000 | 20 | 6 | +10 |
| 3 | 5000 | 20 | 6 | +10 |
| 4 | 5000 | 15 | 6 | +10 |
| 5 | 6000 | 15 | 6 | +10 |
결과: 그림 5와 같이 용접 이음새의 융착 부족과 최소한의 기공으로 우수한 성형이 이루어졌습니다.
또한 인장 테스트를 실시한 결과, 용접 이음새가 모재에서 파단되어 접합부의 인장 강도가 모재보다 높다는 것을 알 수 있었습니다.
용접 이음새 형성 및 품질 개선
맞대기 접합에 일반적으로 사용되는 재료의 레이저 필러 와이어 용접의 경우 용접 이음새 형성을 개선하기 위해 일반적으로 레이저 출력과 파이버 코어 직경 및 용접 헤드의 구성이 0.4mm ~ 0.6mm 사이의 초점 직경을 보장하는 것이 좋습니다.
또한 적절한 와이어 등급을 선택해야 하며, 기타 용접 매개변수는 표 3과 표 4에 나와 있습니다.
표 3: 탄소강 및 스테인리스 스틸 소재
| 용접 순서 | 레이저 파워 (W) | 용접 속도 (mm/s) | 와이어 이송 속도 (m/분) | 디포커스 금액 （mm） |
| 1mm | 1500~3000 | 25~40 | 1.0~2.0 | +3~+8 |
| 2mm | 2000~3500 | 25~35 | 1.0~2.0 | +3~+8 |
| 3mm | 3500~5000 | 20~35 | 1.5~2.5 | +3~+8 |
| 4mm | 4000~5500 | 20~35 | 2.0~3.0 | +3~+8 |
| 5mm | 5000~6500 | 20~35 | 3.0~4.0 | +3~+8 |
| 6mm | 6500~8000 | 20~35 | 4.0~5.0 | +3~+8 |
| >6mm | 단일 패스 레이저 필러 와이어 용접은 전력 요구량이 너무 높고 변형이 심하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다. | |||
표 4: 알루미늄 합금 소재
| 조인트 두께 (mm) | 레이저 파워 (W) | 용접 속도 (mm/s) | 와이어 이송 속도 (m/분) | 디포커스 금액 （mm） |
| 1mm | 2000~3000 | 30~50 | 2.0~3.0 | 0~+3 |
| 2mm | 2000~4000 | 25~45 | 2.0~3.5 | 0~+3 |
| 3mm | 3000~5000 | 20~40 | 2.5~4.0 | 0~+3 |
| 4mm | 4000~6000 | 20~40 | 3.0~4.5 | 0~+3 |
| 5mm | 5000~7000 | 20~40 | 3.5~5.0 | 0~+3 |
| 6mm | 6000~8000 | 20~40 | 4.0~6.0 | 0~+3 |
| >6mm | 단일 패스 레이저 필러 와이어 용접은 전력 요구량이 너무 높고 변형이 심하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다. | |||
좁은 간격 레이저 필링 멀티 패스 용접
좁은 갭 레이저 충전 멀티 패스 용접의 후판의 경우 일반적으로 초점 스폿 직경이 0.6mm ~ 1.0mm 사이여야 하며 적절한 와이어 등급을 선택하는 것이 좋습니다.
또한 조인트의 홈 치수는 합리적으로 설계되어야 하며 홈 크기가 너무 크면 용접 이음새 내부의 융착 부족으로 쉽게 이어질 수 있습니다. 권장 그루브 치수는 표 5에 나와 있습니다.
용접 패스 횟수는 조인트의 최대 두께에 따라 결정해야 합니다. 첫 번째 패스는 장비의 최대 용접 용량을 사용하여 용접해야 하며, 이후의 각 패스는 일반적으로 3mm에서 5mm의 깊이를 가져야 합니다.
각 용접 패스에 사용되는 용접 공정 파라미터는 필요한 용접 깊이와 현재 용접 패스의 폭을 기준으로 결정해야 합니다.
측벽의 융합 부족을 방지하기 위해 용접 패스 폭이 증가함에 따라 디포커스 양을 적당히 늘려야 합니다.
표 5: 권장 홈 모양 및 치수
| 재료 두께 （mm） | 홈 모양 | 무딘 가장자리 높이 （mm） | 그루브 하단 너비 （mm） | 양면 그루브 각도 (°) |
| 10 | U | 4~6 | 2~3 | 5°~10° |
| 14 | U | 4~8 | 2~2.5 | 9°~5° |
| 18 | U | 4~10 | 1.5~2 | 8°~9° |
| 20 | U | 4~10 | 1.5~2 | 5°~7° |
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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