레이저 아크 하이브리드 용접레이저 아크 하이브리드 용접은 레이저 빔과 아크를 결합하여 용접하는 방식입니다. 레이저 빔과 아크의 결합은 용접 속도, 용입 깊이 및 공정 안정성을 크게 향상시킵니다. 1980년대 후반부터 고출력 레이저의 지속적인 발전은 레이저 아크 하이브리드 용접 기술의 발전을 촉진해 왔습니다. 재료 두께, 재료 반사율, 틈새 메우기 능력과 같은 문제들은 더 이상 용접 기술의 장애물이 되지 않으며, 중후판 재료 부품 용접에 성공적으로 적용되고 있습니다.
레이저 아크 하이브리드 용접 기술
레이저 아크 하이브리드 용접 공정에서는 레이저 빔과 아크가 공통의 용융 풀에서 상호 작용하여 좁고 깊은 용접부를 생성함으로써 생산성을 향상시킵니다(그림 1 참조).
그림 1. 레이저 아크 하이브리드 용접 공정 개략도
레이저 아크 하이브리드 용접의 기본 원리
레이저 용접은 열영향부가 매우 좁고, 레이저 빔을 작은 영역에 집중시켜 좁고 깊은 용접부를 생성할 수 있어 용접 속도를 높이고 열 입력량을 줄이며 용접 부품의 열 변형 가능성을 낮추는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 레이저 용접은 틈새 메우기 능력이 떨어지기 때문에 공작물 조립 및 모서리 가공에 높은 정밀도가 요구됩니다. 또한 알루미늄, 구리, 금과 같이 반사율이 높은 재료를 용접하기에는 매우 어렵습니다. 반면 아크 용접은 틈새 메우기 능력이 우수하고 전기 효율이 높아 반사율이 높은 재료도 효과적으로 용접할 수 있습니다. 하지만 아크 용접 시 에너지 밀도가 낮아 용접 속도가 느려지고 용접 부위에 많은 열이 집중되어 용접 부품의 열 변형이 발생할 수 있습니다. 따라서 고출력 레이저 빔을 이용한 심층 용접과 고효율 아크 용접의 시너지 효과를 통해 기존 아크 용접의 단점을 보완하고 장점을 극대화하는 하이브리드 용접 방식이 개발되었습니다(그림 2 참조).
레이저 용접의 단점은 틈새 메우기 능력이 떨어지고 공작물 조립에 대한 요구 조건이 높다는 점입니다. 아크 용접의 단점은 에너지 밀도가 낮고 두꺼운 판재 용접 시 용융 깊이가 얕아 용접 부위에 많은 열이 발생하고 용접 부품의 열 변형을 유발한다는 점입니다. 이 두 용접 방식을 결합하면 서로 영향을 주고받으며 각각의 단점을 보완하여 레이저의 심용융과 아크 용접의 피복이라는 장점을 최대한 활용할 수 있습니다. 이를 통해 그림 3에서와 같이 낮은 열 입력, 적은 용접 변형, 빠른 용접 속도 및 높은 용접 강도를 얻을 수 있습니다. 표 1은 중후판재에 대한 레이저 용접, 아크 용접 및 레이저-아크 하이브리드 용접의 효과를 비교한 것입니다.
표 1. 중간 두께 및 두꺼운 판재의 용접 효과 비교
그림 3 레이저 아크 하이브리드 용접 공정도
메이븐레이저 아크 하이브리드 용접 케이스
Mavenlaser 아크 하이브리드 용접 장비는 주로 다음으로 구성됩니다.로봇 팔레이저, 냉각기,용접 헤드그림 4에 나타낸 바와 같이 아크 용접 전원 장치 등이 있다.
레이저 아크 하이브리드 용접의 응용 분야 및 개발 동향
지원 분야
고출력 레이저 기술이 발전함에 따라 레이저 아크 하이브리드 용접은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 높은 용접 효율, 높은 틈새 허용 오차, 깊은 용접 침투 깊이 등의 장점을 가지고 있어 중후판 용접에 특히 적합하며, 대형 장비 제조 분야에서 기존 용접 방식을 대체할 수 있는 유망한 용접 기술입니다. 건설 기계, 교량, 컨테이너, 파이프라인, 선박, 철강 구조물 및 중공업 등 다양한 산업 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.
게시 시간: 2024년 6월 7일
