레이저 용접레이저를 사용하는 금속 가공 기술 분야입니다. 자동차, 정밀 기기, 전자, 항공우주, 의학 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 본 글에서는 다양한 응용 분야 중에서도 특히 판금 가공 분야에서 레이저 용접의 기본 원리를 소개합니다.
레이저 용접이란 무엇인가요? (특징)
첫째, "laser"라는 단어는 으으으으(자극 방출에 의한 빛 증폭)라는 용어의 첫 글자에서 유래되었습니다.으으으으
처음에는 다소 복잡해 보일 수 있지만, 일반적으로 인공광("ar인공적인 빛)으로 이해됩니다. 우리가 매일 보는 태양광이나 조명과 같은 일반적인 빛과 달리, 인공광인 레이저는 파장, 위상, 방향이 일정하다는 특징을 가지고 있습니다. 으으으으 결맞음(으으으으 통일)이라고 하는 이 세 가지 핵심 요소를 조절하고 활용함으로써, 으으으으 레이저는 다양한 공정에 사용될 수 있습니다.
레이저 용접 레이저 용접은 레이저 광을 물체에 집중시켜 조사하고, 금속을 국부적으로 용융 및 응고시켜 접합부를 형성하는 가공 방법입니다. 판금 가공에 레이저 용접을 도입하면 기존 아크 용접에 비해 열 변형 제어, 용접 조건 제어가 용이하며, 용접 비드가 눈에 띄지 않는 등 여러 가지 장점을 제공합니다.
레이저 용접의 원리는 무엇인가요?
~ 안에레이저 용접레이저 발진기는 열원 역할을 하는 레이저 광을 생성합니다. 이 광은 광섬유를 통해 증폭 및 전송되어 가공물 근처로 전달됩니다. 이 단계에는 레이저 가공 헤드가 필요합니다. 레이저 가공 헤드 내부에는 렌즈가 설치되어 전달된 레이저 광을 가공에 적합한 상태로 집중시킵니다. 렌즈로 광을 집중시키면 광 에너지가 더 작은 영역에 집중되어 금속을 용융하는 데 필요한 더 높은 에너지를 얻을 수 있습니다. 용융 금속의 산화를 방지하기 위해 용접 중에는 일반적으로 아르곤이나 질소와 같은 보호 가스를 분사합니다.
레이저 용접에는 어떤 유형이 있나요?
판금 가공에서 수동 용접에 적합한 레이저 용접 유형을 살펴보겠습니다. 야그 레이저를 사용하는 휴대용 레이저 용접기는 1990년대 일본에서 처음 대중화되었습니다. 그 이후로 일본 판금 산업은 오랫동안 으으으으 레이저 용접기를 야그 레이저와 동일시해 왔습니다. 그러나 2010년대 중반 파이버 레이저 용접기가 출시되면서 파이버 레이저가 휴대용 레이저 용접기의 주류가 되었습니다. 디스크 레이저를 사용하는 휴대용 용접 장치도 있습니다.
파이버 레이저 용접기를 사용한 수동 용접:
야그 레이저 용접:
YAG는 이트륨 알루미늄 가넷이라고 불리는 결정입니다. 야그 레이저는 야그 결정에 강한 빛을 조사하여 레이저 광을 생성합니다. 야그 레이저는 1064nm의 파장을 가지며, 금속에 쉽게 흡수됩니다. 따라서 비교적 낮은 에너지로 금속을 용융시킬 수 있어 레이저 용접에 적합합니다. 반면, 레이저를 생성하려면 플래시 램프가 필요하고, 높은 열 발생으로 발진기와 토치를 냉각하기 위한 냉각기가 필요합니다. 이로 인해 전력 소비가 높아져 사용 전력에 비해 가공에 필요한 에너지가 적어 용접이 불완전해지는 경우가 종종 발생합니다. 냉각수 및 램프와 같은 소모품의 유지 보수 비용 또한 높다는 큰 단점이 있습니다.
파이버 레이저 용접:
파이버 레이저는 생성된 여기광을 광섬유를 사용하여 증폭하고 전송합니다. 1070nm의 파장을 가지며, 금속에 쉽게 흡수됩니다. 레이저 중 에너지 밀도가 가장 높아 빔 집속이 용이하고, 금속에 깊이 침투할 수 있다는 것이 큰 장점입니다. 야그 레이저와 비교했을 때, 파이버 레이저는 깊은 침투, 낮은 운영 비용, 그리고 조정이나 유지 보수에 대한 부담이 거의 없다는 등 많은 장점을 제공하여 최근 몇 년 동안 빠르게 도입되고 있습니다. 파이버 레이저는 높은 출력과 효율을 제공하지만, 과도한 출력은 수동 판금 용접 작업자에게 위험을 초래할 수 있으므로 일반적으로 약 1kW로 제한됩니다. 더 높은 출력과 더 깊은 침투 깊이를 원하는 경우, 기계식 또는 로봇 용접을 고려할 수 있습니다.
디스크 레이저 용접:
디스크 레이저는 디스크 모양의 야그 크리스털을 사용하여 생성된 여기광을 증폭시킨 후 광섬유를 통해 전송합니다. 독일 회사인 퀵켄(빠르게 하다)은 고출력과 안정화 기술을 성공적으로 개발하여 산업용으로 널리 보급되었습니다. 최근 몇 년 동안 디스크 레이저의 잠재력이 재평가되었으며, 새로운 응용 분야 개발이 활발히 진행되고 있습니다. 일본에는 디스크 레이저를 사용하여 수동 용접을 수행할 수 있는 독립형 시스템이 없지만, 퀵켄 레이저 절단기 사용자는 수동 용접 토치를 선택적으로 구매할 수 있습니다.
레이저 용접의 장단점:
레이저 용접, 판금 가공에 사용되는 용접은 널리 사용되는 싸움 용접과 비교하여 다음과 같은 장점이 있습니다.
장점:
얇은 시트에서도 열 변형이 감소합니다.
싸움 용접은 용입이 얕고 열영향부가 크기 때문에 금속에 높은 열 입력을 전달하여 상당한 열 변형을 초래합니다. 이러한 열 변형을 관리하는 것은 작업자의 기술에 크게 의존하며, 이는 싸움 용접에서 가장 어려운 부분입니다. 반면, 레이저 용접은 집속 레이저를 사용하여 높은 에너지를 작은 초점에 집중시켜 금속을 용융시킵니다. 이로 인해 용접 용입이 좁아지고 열영향부가 작아져 열 변형이 발생할 가능성이 줄어듭니다. 또한, 레이저의 빈번한 온오프(으으으으) 펄스 사이클은 용융과 응고 과정을 초당 수십 회 반복하여 변형을 최소화합니다.
충분한 용접 강도:
레이저 용접은 용접 비드가 얇아 강도가 부족하다는 우려가 있습니다. 그러나 깊은 용입으로 인해 외부 외관에 비해 충분한 내부 강도를 유지합니다. 레이저 용접은 합금 용융 및 응고를 최소화하여 균열 발생을 줄입니다. 산업 시험 시설에서 실시한 강도 시험 결과, 레이저 용접은 싸움 용접보다 우수한 강도를 나타내는 것으로 확인되었습니다.
처리 시간 단축:
레이저 용접열 입력이 적고 변형 발생 가능성이 낮아 변형 제거에 필요한 시간이 크게 단축됩니다. 또한, 레이저 용접은 모재를 용접하는 방식이므로 용접 돌출부 연삭이 필요 없습니다. 또한, 가공 조건이 충족되는 한 용접 이음부 소손이 거의 발생하지 않아 전해 연삭이 필요 없게 됩니다. 이를 통해 이전에는 어려웠던 가공 시간이 단축되어 생산 효율이 향상되고 제조 비용이 절감됩니다.
관리 및 운영이 쉬운 용접 조건:
일부 레이저 용접기는 용접 조건을 등록하고 불러올 수 있는 기능을 제공하여 관리 및 재현을 용이하게 합니다. 이 경우, 숙련된 작업자가 조건을 지정하기만 하면 비숙련 용접공도 쉽게 재현할 수 있습니다. 이를 통해 비숙련 용접공은 얇은 판재를 용접할 수 있고, 숙련된 용접공은 고부가가치 작업에 집중할 수 있어 전반적인 용접 효율 향상에 기여합니다.
단점:
갭 처리 불량:
레이저 용접레이저 에너지를 직경 약 0.1~0.6mm의 매우 작은 지점에 집중시켜 금속을 용융시킵니다. 이러한 특성으로 인해 틈새가 있으면 용접이 어렵습니다. 0.1mm의 지점 직경을 가진 모델의 경우, 0.1mm만큼 작은 틈새라도 레이저가 통과하여 용접을 방해합니다. 따라서 굽힘 가공 정밀도 향상 및 지그 설치와 같은 조치가 필요합니다.
오버레이 용접의 약점:
레이저 용접은 모재 용접에는 탁월하지만 오버레이 용접에는 적합하지 않습니다. 레이저 에너지가 전극이 녹는 모재에 완전히 도달하지 못할 뿐만 아니라, 용접점, 전극, 초점을 정확하게 정렬하기 어려워 충분한 강도를 확보하지 못할 수 있습니다. 도면에 오버레이 용접이 표시된 경우, 레이저 용접의 적합성을 고려해야 합니다. 반대로, 강도와 미관상의 이유로 레이저 용접이 필요한 경우, 오버레이 용접에 대한 지침은 포함하지 않는 것이 좋습니다.
필수 안전 조치:
레이저의 오용은 심각한 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 모든 레이저 제품은 지스 으으으으 레이저 제품 안전 기준에 명시된 안전 사양을 준수해야 합니다. 으으으으 레이저를 사용하는 모든 수동 용접 장비는 최고 위험 수준인 으으으으 레벨 4로 분류되며, 제조업체는 다양한 안전 조치를 시행하고 있습니다. 레이저 관리 구역 설정, 레이저 용접용으로 특별히 설계된 용접 마스크/고글 사용, 안전 장치가 포함된 휴대용 용접 토치 사용, 장비 키 관리 등 사양 및 작동 지침에 따라 올바르게 사용하시기 바랍니다.
레이저 용접을 위한 팁:
레이저 용접견고하면서도 미적으로 아름다운 용접을 제공합니다. 얇은 판재의 변형률이 낮고 상태 관리가 용이하다는 등 많은 장점을 가진 접합 방식입니다. 하지만 이음매 처리가 어렵고 클래딩 성능이 좋지 않다는 단점도 있습니다. 레이저 용접을 효과적으로 활용하기 위한 팁은 다음과 같습니다.
굽힘 가공의 정확도를 높이고, 지그를 설치하고, 완벽한 상태를 만든 후 용접합니다.
가공 조건을 준비하고 경험이 풍부한 사람에게 가공 방법을 등록하면, 기술이 부족한 작업자라도 공정을 재현하기가 더 쉬워집니다.
싸움 용접과 같은 기존 가공 방식을 기반으로 도면을 유지 관리하다가 레이저 용접으로 전환하는 것은 어려울 수 있습니다. 때로는 설계 변경을 고려해야 할 수도 있습니다.
레이저 용접의 강도와 미적 이점을 극대화하려면 처음부터 레이저 용접을 염두에 두고 설계하는 것이 좋습니다.
레이저 용접의 가장 큰 장점은 얇은 판을 변형 없이 용접할 수 있다는 것입니다. 더욱이, 숙련되지 않은 작업자도 이러한 이점을 얻을 수 있으며, 이는 이전에는 장인의 기술에 의존했던 용접 공정을 크게 개선할 수 있습니다. 레이저 용접의 단점을 이해하고 적절히 해결하면 장점이 드러날 것입니다. 레이저 용접의 장점을 최대한 활용하십시오.