레이저 용접 두께 및 속도 차트

레이저 용접은 집중된 고에너지 레이저 빔을 사용하여 재료, 특히 금속을 뛰어난 정확도와 효율성으로 융합하는 고정밀 접합 기술입니다. 이 고급 프로세스는 인접 영역의 열 왜곡을 최소화하면서 견고한 용접을 생성하는 것으로 유명합니다. 레이저 용접 작업의 성공 여부는 주로 공작물의 두께와 용접 속도와 같은 중요한 변수를 정밀하게 제어하는 데 달려 있습니다. 이러한 변수는 작업 생산성을 향상시키면서 용접 강도와 무결성을 극대화하기 위해 세심하게 최적화됩니다.

종합적인 레이저 용접 두께 및 속도 차트는 용접 기술자 및 제조 엔지니어에게 없어서는 안 될 참고 도구입니다. 재료 특성, 조인트 구성 및 특정 애플리케이션 요구 사항에 따라 최적의 용접 파라미터를 선택하는 데 중요한 데이터를 제공합니다. 레이저 출력, 빔 모드(연속 또는 펄스), 초점 위치, 용접 속도와 같은 주요 변수를 미세 조정하여 작업자는 용접 침투 깊이, 비드 형상 및 전반적인 용접 품질을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 레이저 용접의 고유한 특성으로 인해 용접 프로파일의 종횡비(깊이 대 폭)가 높아져 열 영향 영역(HAZ)을 최소화하면서 좁고 깊은 관통 용접을 할 수 있습니다. 이렇게 국소화된 에너지 입력은 기본 재료의 기계적 특성과 미세 구조를 보존하여 용접된 구성 요소의 구조적 무결성을 유지합니다.

또한 최신 레이저 용접 시스템에는 실시간 모니터링 및 적응형 제어 기능이 통합되어 있어 재료 특성이나 조인트 맞춤의 변화를 보정하기 위해 용접 파라미터를 동적으로 조정할 수 있는 경우가 많습니다. 이러한 고급 기능과 레이저 용접의 고유한 유연성이 결합되어 자동차 및 항공우주부터 전자 및 의료 기기 제조에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 프로세스를 효과적으로 적용할 수 있습니다.

레이저 용접 출력, 두께 및 속도 차트

레이저 용접은 다양한 금속 두께에 대해 고속 고품질 용접을 제공하는 정밀 접합 기술입니다. 최적의 결과를 얻기 위해서는 레이저 출력, 재료 두께, 용접 속도 간의 관계가 중요합니다. 다음은 일반적인 재료에 대한 이러한 매개변수를 자세히 설명하는 종합 차트입니다:

스테인리스 스틸

알루미늄

황동

구리

연강

아연 도금 시트

레이저 용접의 기초

레이저 용접은 산업 분야에 혁신을 가져왔습니다. 조인 기술고속 정밀도와 다양한 재료를 결합할 수 있는 기능을 제공합니다.

레이저 용접 프로세스

레이저 용접은 집중된 레이저 빔을 사용하여 정밀하고 고품질의 접합부를 만드는 고급 고에너지 빔 융합 기술입니다. 이 프로세스는 일반적으로 직경 0.2~13mm의 작은 영역에 강렬한 전자기 방사선을 집중시켜 10,000°C가 넘는 국부적인 온도를 생성합니다. 빔의 에너지는 공작물 재료에 빠르게 흡수되어 순간적으로 용융되고 냉각되면 접합부가 융합됩니다.

주요 측면:

빔 포커스: 레이저 빔은 광학 시스템을 사용하여 정밀하게 초점을 맞춰 1~10 MW/cm²의 출력 밀도를 달성합니다. 이러한 집중도를 통해 심용입 용접 또는 키홀 용접이 가능하므로 최대 20mm 두께의 재료에 단일 패스 접합이 가능합니다.

재료 상호 작용: 재료마다 레이저 에너지를 흡수하는 효율이 다릅니다. 예를 들어 금속 강철 및 티타늄과 같은 소재의 흡수율은 일반적으로 CO₂ 레이저의 경우 30-35%, 파이버 또는 디스크 레이저의 경우 최대 80%입니다. 흡수된 에너지는 증기로 채워진 키홀을 생성하여 효율적인 에너지 결합과 깊은 침투를 촉진합니다.

속도 및 두께: 용접 속도는 재료 두께와 레이저 출력에 따라 0.5m에서 10m/min까지 다양합니다. 예를 들어, 1kW의 레이저 출력은 일반적으로 1mm 두께의 강철을 1m/분으로 용접할 수 있습니다. 0.25mm(0.01인치) 두께의 에어백 기폭 장치 케이스와 같은 얇은 판재는 펄스 Nd:YAG 레이저를 사용하여 최대 50mm/s(초당 2인치)의 속도로 용접할 수 있습니다.

프로세스 이점:

• 열 영향 영역(HAZ)을 최소화하여 열 왜곡 감소
• 높은 정밀도와 반복성으로 자동화에 이상적
• 이종 재료 및 복잡한 형상을 용접하는 기능
• 비접촉 공정으로 전극 마모 문제 제거

응용 분야: 레이저 용접은 자동차 제조, 항공우주, 전자, 의료 기기 산업에서 널리 사용됩니다. 특히 얇은 부분, 열에 민감한 부품, 알루미늄 및 구리와 같이 열전도율이 높은 재료를 접합하는 데 적합합니다.

용접용 레이저의 종류

용접용 레이저를 선택할 때는 재료의 특성, 필요한 정밀도, 생산 효율성에 따라 선택이 달라집니다. 용접 공정을 최적화하려면 다양한 레이저 유형의 특성을 이해하는 것이 중요합니다.

연속파(CW) 레이저: 일정하고 중단 없는 레이저 빔을 방출하여 심용입 용접 및 고속 심 용접에 이상적입니다. 최대 0.25인치(6.35mm) 두께 이상의 재료와 관련된 용도에 탁월합니다. CW 레이저는 특히 대량 생산 및 열전도율이 높은 재료에 효과적입니다.

펄스 레이저: 레이저 에너지를 제어된 버스트로 방출하여 얇거나 열에 민감한 재료의 열 입력 및 용접 깊이를 정밀하게 관리할 수 있습니다. 이 펄스 작용은 열 영향 영역(HAZ)을 최소화하여 전자 및 의료 기기 제조의 미세 용접 분야에 적합합니다.

산업용 용접의 일반적인 레이저 유형:

파이버 레이저: 다용도성, 에너지 효율성, 우수한 빔 품질로 유명합니다. 파이버 레이저는 높은 월 플러그 효율(최대 50%)을 제공하며 특히 미세 용접 및 고속 애플리케이션에 적합합니다. 다른 레이저 유형에서는 용접하기 어려운 알루미늄 및 구리와 같은 반사성 재료 용접에 탁월합니다.

CO2 레이저: 전통적으로 두꺼운 재료 용접에 사용되던 CO2 레이저는 많은 응용 분야에서 파이버 레이저로 점점 대체되고 있습니다. 그러나 여전히 0.5인치(12.7밀리미터) 두께 이상의 재료의 심용입 용접에서 이점을 제공하며 플라스틱 및 유기 복합재와 같은 비금속 재료에 효과적입니다.

Nd:YAG 레이저: 파이버 레이저와 CO2 레이저의 특성을 균형 있게 제공합니다. 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. 스폿 용접 및 높은 피크 전력을 필요로 하는 애플리케이션에 적합합니다. Nd:YAG 기술이 발전한 최신 디스크 레이저는 향상된 빔 품질과 효율성을 제공합니다.

다이오드 레이저: 컴팩트한 크기와 높은 효율로 잘 알려진 다이오드 레이저는 자동차 및 기타 대량 제조 분야에서 인기를 얻고 있습니다. 다이오드 레이저는 금속에 에너지를 흡수하는 능력이 뛰어나 알루미늄 합금과 아연 도금 강철을 용접하는 데 적합합니다.

최적의 용접 품질과 공정 효율성을 보장하기 위해 재료 특성, 접합 설계, 생산량 및 특정 응용 분야 요구 사항과 같은 요소를 고려하여 적절한 레이저 유형을 선택해야 합니다.

자료 고려 사항

레이저 용접을 할 때는 접합되는 재료의 특성과 다양한 두께를 모두 고려해야 합니다. 이러한 측면은 적절한 레이저 용접을 결정하는 데 매우 중요합니다. 레이저 용접 매개변수.

금속 및 합금

레이저 에너지와 다양한 금속 및 합금 간의 상호 작용은 레이저 용접 공정의 효율성과 품질을 결정짓는 중요한 요소입니다. 재료마다 레이저 에너지 흡수 특성에 큰 영향을 미치는 광학 및 열 특성이 다르기 때문에 용접성과 접합 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다.

크롬 함량과 표면 산화층이 유리하게 조합된 스테인리스 스틸은 광범위한 파장에 걸쳐 뛰어난 레이저 에너지 흡수 특성을 보여줍니다. 따라서 레이저 용접 분야에 특히 적합하며, 자동차 및 항공우주 제조와 같은 산업에서 고속, 정밀, 저왜곡 용접이 가능합니다.

반대로 알루미늄과 구리처럼 반사율이 높은 재료는 열전도율이 높고 흡수 계수가 낮기 때문에 레이저 용접에 고유한 어려움이 있습니다. 이러한 장애물을 극복하기 위해 고출력 파이버 레이저 또는 그린 레이저(약 515nm 파장에서 작동)와 같은 특정 레이저 유형이 사용됩니다. 이러한 레이저는 향상된 결합 효율을 제공하여 이러한 소재를 효과적으로 용접할 수 있습니다. 또한 표면 준비(예: 기계적 마모 또는 화학적 에칭)와 같은 기술을 활용하여 레이저 에너지 흡수를 향상시킬 수 있습니다.

재료 첨가제를 도입하면 흡수 특성과 전반적인 용접 공정이 크게 달라질 수 있습니다. 예를 들어

1. 알루미늄 합금에 티타늄을 첨가하면 레이저 흡수와 용접 침투력을 향상시킬 수 있습니다.
2. 강철 합금의 에르븀이나 이테르븀과 같은 희토류 원소는 특정 레이저 파장에서 에너지 결합을 향상시킬 수 있습니다.
3. 알루미늄 합금의 실리콘 함량은 유동성에 영향을 미치며 용접 풀 역학에 영향을 줄 수 있습니다.

재료 두께 범위

재료의 두께는 필요한 레이저 출력에 직접적인 영향을 미칩니다:

• For 얇은 플레이트(1.0mm 미만)를 사용하면 더 낮은 레이저 출력이 필요하며, 두꺼운 재료에 사용되는 매개 변수와 크게 다릅니다.
• 두꺼운 플레이트 용접의 관통력과 강도를 얻기 위해 더 높은 레이저 출력을 요구합니다. 두께와 출력 사이에는 비례 관계가 존재합니다:

다음과 같은 레이저의 매개 변수를 조정하는 것이 중요합니다. 스윙 폭 그리고 용접 속도를 사용하여 최적의 결과를 위해 특정 두께 범위에 맞게 조정할 수 있습니다.

레이저 용접 매개변수

필요한 강도와 정밀도를 갖춘 고품질 접합을 달성하려면 레이저 용접 파라미터를 선택하는 것이 중요합니다. 이러한 파라미터에는 레이저 출력, 용접 속도, 초점 위치, 차폐 가스 흐름 등이 포함되며, 모두 용접되는 특정 재료 특성, 조인트 구성 및 두께에 맞게 신중하게 최적화해야 합니다.

레이저 출력 설정

레이저 출력은 관통 깊이와 용접 비드 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 다음 지침은 초기 기준점 역할을 합니다:

• 두께 1.0mm 미만 재료: 500~1500W
• 재료 1.0-3.0mm 두께: 1500-3000W
• 두께 3.0mm 이상의 재료: 3000-6000W 이상

얇은 재료의 번스루 또는 두꺼운 부분의 불충분한 침투를 방지하려면 출력 설정을 미세 조정하는 것이 중요합니다. 예를 들어 1.5mm 스테인리스 스틸을 용접할 경우 최적의 결과를 얻으려면 약 2000W가 필요할 수 있습니다.

용접 속도

용접 속도를 보정하여 일관된 융착을 보장하고 열 영향 영역(HAZ)을 최소화해야 합니다:

• 일반적인 속도 범위: 1~10m/분, 재료 및 두께에 따라 다름
• 얇은 재료(1.0mm 미만): 고속, 5~10m/분
  두꺼운 재료(> 3.0mm): 저속, 1~5m/분

예시: 2mm 연강의 경우 적절한 전원 설정과 함께 사용하면 3~4m/min의 속도로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

초점 위치

초점 위치는 용접 비드 형상과 전반적인 용접 품질에 큰 영향을 미칩니다:

• 표면 초점: 얇은 소재에 적합하며 더 넓고 얕은 용접을 생성합니다.
• 딥 포커싱: 두꺼운 재료에 이상적이며, 좁고 깊은 관통 용접을 생성합니다.

S235JR과 같은 구조용 강철의 경우 초점 위치를 ±1mm 조정하면 깊이 대 폭 비율이 최대 20%까지 변경되어 기계적 특성 및 외관에 영향을 줄 수 있습니다.

차폐 가스

용접 풀을 보호하고 원하는 야금 특성을 달성하려면 적절한 보호 가스 선택과 유속이 필수적입니다:

• 아르곤: 대부분의 금속에 일반적으로 사용, 유량 10-20L/min
• 헬륨: 더 깊은 침투력 제공, 알루미늄과 같은 반사성 재료에 유용, 유속 20~30L/min
• 질소: 오스테나이트계 스테인리스강에 적합, 유량 10-20L/min

체계적인 테스트와 분석을 통해 이러한 파라미터를 꼼꼼하게 최적화함으로써 레이저 용접은 열 왜곡을 최소화하고 좁은 HAZ로 고강도의 정밀 접합을 일관되게 생산할 수 있습니다. 고급 공정 모니터링 및 제어 시스템은 산업용 애플리케이션에서 용접 품질과 반복성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.