레이저 접합 기술 또는 레이저 용접 기술은 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료 표면에 레이저 에너지를 집중시키고 조사량을 조절하는 기술입니다. 재료 표면은 레이저 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환하고, 이로 인해 재료가 국부적으로 가열되어 녹습니다. 이후 냉각 및 응고 과정을 통해 동종 또는 이종 재료를 접합합니다. 레이저 용접 공정에는 10의 레이저 출력 밀도가 필요합니다.410까지8와트/cm2기존 용접 방식과 비교했을 때 레이저 용접은 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
레이저 접합 기술 또는 레이저 용접 기술은 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료 표면에 레이저 에너지를 집중시키고 조사량을 조절하는 기술입니다. 재료 표면은 레이저 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환하고, 이로 인해 재료가 국부적으로 가열되어 녹습니다. 이후 냉각 및 응고 과정을 통해 동종 또는 이종 재료를 접합합니다. 레이저 용접 공정에는 10의 레이저 출력 밀도가 필요합니다.410까지8와트/cm2기존 용접 방식과 비교했을 때 레이저 용접은 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
1-플라즈마 구름, 2-용융 물질, 3-열구멍, 4-융합 깊이
키홀이 존재하기 때문에 레이저 빔이 키홀 내부를 조사하면 재료에 의한 레이저 흡수가 증가하고 산란 및 기타 효과로 인해 용융 풀 형성이 촉진됩니다. 두 용접 방법을 다음과 같이 비교합니다.
위 그림은 동일한 재료와 동일한 광원을 사용한 레이저 용접 공정을 보여줍니다. 에너지 변환 메커니즘은 키홀을 통해서만 이루어지며, 키홀과 키홀 벽 근처의 용융 금속은 레이저 빔의 진행에 따라 이동합니다. 용융 금속은 키홀을 밀어내면서 뒤에 남은 공기를 채우고 응축되어 용접 이음매를 형성합니다.
용접할 재료가 이종 금속인 경우, 용융점, 열전도율, 비열 용량, 열팽창 계수 등의 열적 특성 차이가 용접 공정에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 차이는 용접 응력, 용접 변형, 용접 접합 금속의 결정화 조건 변화를 초래하여 용접부의 기계적 특성을 저하시킵니다.
따라서 용접 현장의 다양한 특성에 따라 레이저 필러 용접, 레이저 브레이징, 이중 빔 레이저 용접, 레이저 복합 용접 등과 같은 용접 공정이 개발되었습니다.
레이저 와이어 충진 용접
알루미늄, 티타늄, 구리 합금의 레이저 용접 공정에서 이러한 재료는 레이저 광 흡수율이 낮기 때문에(<10%) 광 생성된 플라즈마가 레이저 광을 어느 정도 차폐하여 스패터 발생이 용이하고 기공이나 균열과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다. 또한, 박판 스퍼터링 시 공작물 사이의 간격이 스폿 직경보다 클 경우에도 용접 품질에 영향을 미칩니다.
위의 문제들을 해결하기 위해, 용가재를 사용하는 방법을 통해 더 나은 용접 결과를 얻을 수 있습니다. 용가재는 와이어나 분말 형태일 수도 있고, 사전 설정된 용가재 배합법을 사용할 수도 있습니다. 용가재를 사용하면 작은 집중 스폿으로 인해 용접부가 좁아지고 표면이 약간 볼록한 형태를 띠게 됩니다.
레이저 브레이징
두 용접 부위를 동시에 녹이는 융접과는 달리, 브레이징은 모재보다 녹는점이 낮은 용가재를 용접면에 첨가하고, 모재의 녹는점보다 낮고 용가재의 녹는점보다 높은 온도에서 용가재를 녹여 틈새를 채운 다음, 응고시켜 고체 용접부를 형성하는 방식입니다.
브레이징은 열에 민감한 마이크로 전자 장치, 얇은 판, 휘발성 금속 재료에 적합합니다.
또한, 브레이징 재료를 가열하는 온도에 따라 연질 브레이징(<450°C)과 경질 브레이징(>450°C)으로 세분화할 수 있다.
이중 빔 레이저 용접
이중빔 용접은 레이저 조사 시간과 위치를 유연하고 편리하게 제어할 수 있어 에너지 분포를 조절할 수 있습니다.
주로 알루미늄 및 마그네슘 합금의 레이저 용접, 자동차용 판재 접합 및 겹침 용접, 레이저 브레이징 및 심층 융합 용접에 사용됩니다.
이중 빔은 두 개의 독립적인 레이저를 사용하거나 빔 분할기를 사용하여 빔을 분할함으로써 얻을 수 있습니다.
두 개의 빔은 시간 영역 특성(펄스형 대 연속형), 파장(중적외선 대 가시광선) 및 출력이 서로 다른 레이저의 조합으로 구성될 수 있으며, 이는 실제 처리 대상 재료에 따라 선택할 수 있습니다.
4. 레이저 복합 용접
레이저 빔만을 유일한 열원으로 사용하는 단일 열원 레이저 용접은 에너지 변환율과 활용률이 낮고, 용접 모재 접합면에서 정렬 불량, 기공 및 균열 발생 등의 단점이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다른 열원의 가열 특성을 활용하여 레이저가 공작물에 가하는 가열 효율을 향상시키는데, 이를 레이저 복합 용접이라고 합니다.
레이저 복합 용접의 주된 형태는 레이저와 전기 아크의 복합 용접이며, 1 + 1 > 2의 효과는 다음과 같습니다.
적용된 아크 근처의 레이저 빔 이후,전자 밀도가 상당히 감소합니다.레이저 용접으로 생성된 플라즈마 구름이 희석되는데,레이저 흡수율을 크게 향상시킬 수 있습니다.또한, 바탕 재료의 예열 과정에서 발생하는 아크는 레이저의 흡수율을 더욱 증가시킬 것입니다.
2. 아크의 높은 에너지 활용도 및 총 에너지에너지 이용률이 증가할 것입니다..
3. 레이저 용접의 작용 영역은 작아서 용접 포트의 정렬 불량이 발생하기 쉽지만, 아크 용접의 열 작용은 커서용접 포트의 정렬 불량을 줄입니다.동시에,용접 품질과 아크 효율이 향상됩니다.레이저 빔이 아크에 초점을 맞추고 방향을 유도하는 효과 때문입니다.
4. 레이저 용접은 최고 온도가 높고 열영향부가 크며 냉각 및 응고 속도가 빨라 균열과 기공이 발생하기 쉽습니다. 반면 아크 용접은 열영향부가 작아 온도 구배를 줄이고 냉각 및 응고 속도를 향상시킬 수 있습니다.기공 및 균열 발생을 줄이거나 없앨 수 있습니다..
레이저 아크 복합 용접에는 크게 두 가지 형태가 있습니다. 레이저 TIG 복합 용접(아래 그림 참조)과 레이저 MIG 복합 용접입니다.
레이저 용접, 플라즈마 아크 용접, 레이저 및 유도 열원 복합 용접과 같은 다른 형태의 용접도 있습니다.
MavenLaser 소개
메이븐 레이저는 중국 레이저 산업화 응용 분야의 선두 기업이자 글로벌 레이저 가공 솔루션의 권위 있는 공급업체입니다. 당사는 제조업 발전 추세를 깊이 이해하고 제품 및 솔루션을 끊임없이 발전시키며, 자동화, 정보화 및 지능화의 산업 접목을 위해 노력하고 있습니다. 다양한 산업 분야에 고출력 시리즈를 포함한 레이저 용접 장비, 레이저 마킹 장비, 레이저 세척 장비, 레이저 금은 세공 장비 등을 제공하며 레이저 장비 분야에서 영향력을 지속적으로 확대하고 있습니다.
게시 시간: 2023년 1월 13일
