레이저 용접이란 무엇일까요? 레이저 용접에 대한 모든 것을 알려드립니다! 핵심 원리와 주요 공정 매개변수를 포함하여 레이저 용접에 대해 알아야 할 모든 것을 알려드립니다!
많은 고객이 레이저 용접기의 기본 작동 원리를 이해하지 못하고, 더 나아가 올바른 레이저 용접기를 선택하는 것도 이해하지 못합니다. 하지만 Mimowork Laser는 여러분이 올바른 결정을 내릴 수 있도록 돕고 레이저 용접을 이해하는 데 도움이 되는 추가 지원을 제공합니다.
레이저 용접이란?
레이저 용접은 일종의 용융 용접으로, 레이저 빔을 용접 열원으로 사용합니다. 용접 원리는 특정 방법으로 활성 매질을 자극하여 공진 공동 진동을 형성한 다음 자극된 방사선 빔으로 변환하는 것입니다. 빔과 작업물이 서로 접촉하면 에너지가 작업물에 흡수되고 온도가 재료의 녹는점에 도달하면 용접이 가능합니다.
용접 풀의 주요 메커니즘에 따르면, 레이저 용접에는 열전도 용접과 심용입(키홀) 용접이라는 두 가지 기본 용접 메커니즘이 있습니다. 열전도 용접에서 생성된 열은 열전달을 통해 공작물로 확산되어 용접 표면이 용융되고 기화되지 않습니다. 이는 저속으로 얇은 부품을 용접할 때 자주 사용됩니다. 심용입 용접은 재료를 기화시켜 다량의 플라즈마를 형성합니다. 높은 열로 인해 용융 풀 전면에 구멍이 생깁니다. 심용입 용접은 가장 널리 사용되는 레이저 용접 모드로, 공작물을 완전히 용접할 수 있으며, 입력 에너지가 높아 용접 속도가 빠릅니다.
레이저 용접의 공정 매개변수
레이저 용접의 품질에 영향을 미치는 공정 매개변수에는 전력 밀도, 레이저 펄스 파형, 초점 흐림, 용접 속도 및 보조 보호 가스의 선택 등이 있습니다.
레이저 출력 밀도
출력 밀도는 레이저 가공에서 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다. 출력 밀도가 높을수록 표면층이 마이크로초 이내에 끓는점까지 가열되어 다량의 기화가 발생합니다. 따라서 고출력 밀도는 드릴링, 절단, 조각과 같은 재료 제거 공정에 유리합니다. 출력 밀도가 낮을 경우, 표면 온도가 끓는점에 도달하는 데 수 밀리초가 걸리고, 표면이 기화되기 전에 바닥이 녹는점에 도달하여 양호한 용융 용접을 형성하기 쉽습니다. 따라서 열전도 레이저 용접의 출력 밀도 범위는 10^4~10^6W/cm²입니다.
레이저 펄스 파형
레이저 펄스 파형은 재료 제거와 재료 용융을 구분하는 중요한 매개변수일 뿐만 아니라, 가공 장비의 용량과 비용을 결정하는 핵심 매개변수이기도 합니다. 고강도 레이저 빔을 재료 표면에 조사하면, 재료 표면은 레이저 에너지의 60~90%를 반사하여 손실로 간주되는데, 특히 금, 은, 구리, 알루미늄, 티타늄 등 반사율이 강하고 열 전달이 빠른 재료의 경우 더욱 그렇습니다. 금속의 반사율은 레이저 펄스가 발생하는 동안 시간에 따라 변합니다. 재료 표면 온도가 용융점까지 상승하면 반사율이 급격히 감소하고, 표면이 용융 상태에 이르면 반사율이 일정 값으로 안정화됩니다.
레이저 펄스 폭
펄스 폭은 펄스 레이저 용접의 중요한 매개변수입니다. 펄스 폭은 침투 깊이와 열영향부에 의해 결정됩니다. 펄스 폭이 길어질수록 열영향부는 넓어지고, 침투 깊이는 펄스 폭의 1/2승에 따라 증가합니다. 그러나 펄스 폭이 증가하면 피크 전력이 감소하므로, 펄스 폭 증가는 일반적으로 열전도 용접에 사용되며, 넓고 얕은 용접 크기를 만들어내며, 특히 박판과 후판의 겹치기 용접에 적합합니다. 그러나 피크 전력이 낮으면 과도한 열 입력이 발생하므로, 각 재료는 침투 깊이를 최대화하는 최적의 펄스 폭을 가지고 있습니다.
디포커스 수량
레이저 용접은 일반적으로 어느 정도의 초점 이탈이 필요한데, 이는 레이저 초점 중심의 출력 밀도가 너무 높아 용접 재료가 구멍으로 쉽게 증발하기 때문입니다. 출력 밀도 분포는 레이저 초점에서 멀어지는 각 평면에서 비교적 균일합니다.
두 가지의 디포커스 모드가 있습니다.
양의 디포커스와 음의 디포커스. 초점면이 가공물 위에 위치하면 양의 디포커스이고, 그렇지 않으면 음의 디포커스입니다. 기하 광학 이론에 따르면, 양의 디포커스와 음의 디포커스 평면과 용접면 사이의 거리가 같을 때, 해당 평면의 출력 밀도는 거의 같지만 실제로 얻어지는 용융 풀의 모양은 다릅니다. 음의 디포커스의 경우, 더 큰 침투력을 얻을 수 있으며, 이는 용융 풀의 형성 과정과 관련이 있습니다.
용접 속도
용접 속도는 용접 표면 품질, 용입 깊이, 열영향부 등을 결정합니다. 용접 속도는 단위 시간당 입열량에 영향을 미칩니다. 용접 속도가 너무 느리면 입열량이 너무 높아져 소재가 타버릴 수 있습니다. 용접 속도가 너무 빠르면 입열량이 너무 적어 소재가 부분적으로만 용접되고 마무리되지 않을 수 있습니다. 일반적으로 용입도를 높이기 위해 용접 속도를 낮춥니다.
보조 블로우 보호 가스
보조 분사 보호 가스는 고출력 레이저 용접에서 필수적인 공정입니다. 금속 재료의 스퍼터링과 초점 거울 오염을 방지하고, 용접 공정에서 생성된 플라즈마가 과도하게 집중되어 레이저가 재료 표면에 도달하는 것을 방지합니다. 레이저 용접 공정에서는 헬륨, 아르곤, 질소 등의 가스를 용융 풀 보호에 사용하여 용접 공정에서 소재의 산화를 방지합니다. 보호 가스의 종류, 공기 흐름의 크기, 분사 각도와 같은 요인은 용접 결과에 큰 영향을 미치며, 다양한 분사 방식 또한 용접 품질에 일정한 영향을 미칩니다.
당사가 추천하는 휴대용 레이저 용접기:
레이저 용접기 - 작업 환경
◾ 작업 환경 온도 범위: 15~35℃
◾ 작업 환경의 습도 범위: < 70% 결로 없음
◾ 냉각: 레이저 방열 부품의 열을 제거하는 기능으로 인해 수냉식 냉각기가 필요하며, 이를 통해 레이저 용접기가 원활하게 작동할 수 있습니다.
(냉각수기에 대한 자세한 사용법과 안내는 다음에서 확인하실 수 있습니다:CO2 레이저 시스템의 동결 방지 조치)
레이저 용접기에 대해 더 알고 싶으신가요?
게시 시간: 2022년 12월 22일