휴대용 레이저 용접 속도 차트

주로 판금 용접을 위한 레이저 용접 공정은 레이저 유형에 따라 파이버 연속 레이저 용접 또는 YAG 펄스 레이저 용접으로 분류할 수 있습니다. 레이저 용접은 레이저의 원리 용접은 전도 용접과 심용입 레이저 용접으로 나눌 수 있습니다.

전력 밀도가 104~105W/cm보다 낮은 경우²는 전도 용접으로 간주되며, 얕은 침투력과 느린 용접 속도가 특징입니다. 전력 밀도가 105~107W/cm를 초과하는 경우²를 사용하면 금속 표면이 가열되어 '캐비티'로 들어가면서 빠른 용접 속도와 높은 깊이 대 폭 비율로 알려진 심용입 용접이 생성됩니다.

전도형 레이저 용접의 원리는 레이저 방사가 가공할 표면을 가열하는 것입니다. 표면 열은 열전도를 통해 안쪽으로 확산됩니다. 펄스 폭, 에너지, 피크 출력 및 반복 속도와 같은 레이저 매개 변수를 제어하여 공작물을 녹여 특정 용융 풀을 형성하여 얇은 판을 용접하는 데 적합합니다.

기어 용접 및 야금 박판 용접에 사용되는 레이저 용접기는 주로 심관통 레이저 용접을 사용합니다.

표 1 핸드헬드 레이저 용접 두께 속도 차트

심용입 레이저 용접의 원리

레이저 심용입 용접의 원리는 연속 파이버 레이저 빔을 사용하여 재료를 접합하는 것입니다. 이 야금학적 물리적 프로세스는 "키홀" 구조를 통해 에너지 변환 메커니즘이 이루어지는 전자빔 용접의 프로세스와 매우 유사합니다.

레이저의 높은 출력 밀도 아래에서 재료는 기화되어 키홀을 형성합니다. 이 증기로 채워진 키홀은 흑체처럼 작용하여 거의 모든 입사 빔 에너지를 흡수하며, 캐비티 내부의 평형 온도는 약 2500°C에 이릅니다.

고온의 캐비티 벽에서 열이 전달되어 캐비티 주변의 금속을 녹입니다. 키홀은 레이저 아래에서 벽 재료의 지속적인 기화에 의해 생성된 고온 증기로 채워지며, 용융 금속이 키홀 벽을 둘러싸고 용융 금속 주변의 고체 재료로 채워집니다(대부분의 기존 용접 공정 및 레이저 전도 용접은 에너지가 먼저 공작물 표면에 축적된 후 내부로 전달되는 것과는 달리).

구멍 벽 외부의 액체 흐름과 벽층의 표면 장력은 캐비티 내부의 지속적인 증기 압력에 따라 동적으로 균형을 이룹니다. 빔이 지속적으로 키홀로 들어가고 키홀 외부의 물질이 지속적으로 흐르며 빔이 이동함에 따라 키홀은 안정적으로 흐르는 상태를 유지합니다.

즉, 구멍 벽을 둘러싼 키홀과 용융 금속이 선행 빔의 속도로 앞으로 이동하여 움직이는 키홀이 남긴 빈 공간을 용융 금속으로 채운 다음 응고되어 용접을 형성합니다. 이 전체 과정은 매우 빠르게 진행되므로 용접 속도는 분당 수 미터에 달할 수 있습니다.

레이저 용접기의 용접 속도에 영향을 미치는 요소들

전력 밀도의 중요성
출력 밀도는 레이저 용접기의 용접 속도를 결정하는 핵심 요소입니다. 출력 밀도가 높을수록 용접 영역에 더 많은 에너지가 집중되어 용융과 풀 형성이 더 빨라지기 때문에 용접 속도가 빨라질 수 있습니다. 따라서 출력 밀도를 최적화하는 것이 레이저 용접 속도를 높이는 효과적인 방법입니다.

레이저 빔 직경이 용접 속도에 미치는 영향
레이저 빔의 직경은 또 다른 중요한 고려 사항입니다. 일반적으로 레이저 빔 직경이 작을수록 출력 밀도가 높아져 용접 속도가 빨라집니다. 다양한 재료와 용접 작업에 맞게 레이저 빔 직경을 조정하는 것은 용접 효율성을 높이기 위한 핵심 전략입니다.

소재 유형 및 두께의 차이
재료에 따라 레이저에 다르게 반응하며 재료의 두께는 용접 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 일부 재료는 레이저로 더 쉽게 가열할 수 있는 반면, 얇은 재료는 일반적으로 더 빨리 가열하고 용접할 수 있습니다. 따라서 용접 계획을 수립할 때는 최적의 용접 속도를 달성하기 위해 재료의 종류와 두께를 모두 고려하는 것이 중요합니다.

용접 속도 설정 조정
레이저 용접기 작업자는 용접 속도를 조정하여 용접 공정을 유연하게 제어할 수 있습니다. 용접 속도를 높이면 일반적으로 레이저 용접기가 단위 시간당 더 멀리 이동하여 더 빠른 용접 속도를 달성할 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 작업자가 용접 품질이 저하되지 않도록 용접 파라미터에 대한 깊은 이해가 필요합니다.

용접 가스 및 대기 조건의 중요성
레이저 용접은 산소가 용접 부위에 유입되어 산화를 일으키는 것을 방지하기 위해 아르곤과 같은 차폐 가스를 사용해야 하는 경우가 많습니다. 대기 조건의 품질과 구성도 용접 속도에 영향을 미칩니다. 레이저 용접의 안정성과 효율성을 위해서는 적절한 분위기를 유지하는 것이 중요합니다.

레이저 출력 및 파장 조절
레이저의 출력과 파장은 용접 속도에 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 일반적으로 레이저 출력이 높을수록 용접 속도가 빨라집니다. 또한 레이저의 파장을 조정하면 다양한 재료의 흡수 특성에 더 잘 적응할 수 있으므로 용접 효율이 향상됩니다.

용접 헤드 모양 및 스폿 구성 선택
용접기의 레이저 스폿의 모양과 구성도 용접 속도에 큰 영향을 미칩니다. 모양과 구성에 따라 다른 용접 매개변수가 필요할 수 있으므로 적절한 용접 헤드 모양을 선택하려면 특정 용접 요구 사항을 신중하게 고려해야 합니다.

용접 각도 및 방향 조정
용접 헤드의 각도와 방향도 용접 속도에 영향을 미치는 요소입니다. 용접 각도와 방향을 적절히 조정하면 열을 보다 균일하게 분배하여 용접 속도를 향상시킬 수 있습니다.

보조 재료 및 장비의 적용
용접 보조 장치 또는 보조 가열 장치와 같은 적절한 보조 재료 및 장비를 사용하면 용접 공정 중 열 전도 및 풀 형성을 개선하여 용접 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 특정 용접 작업에 이러한 보조 수단을 적용하면 효율성을 높이는 효과적인 방법이 될 수 있습니다.

용접 설계 고려 사항
용접의 디자인과 기하학적 모양은 용접 속도에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 용접 모양이 복잡하면 용접 시간이 더 오래 걸릴 수 있으므로 용접 전에 용접을 합리적으로 설계하면 용접 속도를 최적화할 수 있습니다.

레이저 초점 거리 최적화
레이저 용접기의 초점 거리(초점에서 공작물 표면까지의 거리)는 용접 효과를 최적화하고 용접 속도를 높일 수 있습니다. 레이저 용접기의 성능을 최대한 활용하려면 초점 거리를 올바르게 선택하는 것이 중요합니다.

공작물 전처리의 영향
공작물 표면의 상태와 전처리는 용접 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 깨끗한 표면과 적절한 전처리는 레이저 에너지의 흡수와 투과를 개선하여 용접 속도에 영향을 줄 수 있습니다.

온도 제어의 필요성
용접 공정 중 환경 온도와 공작물의 초기 온도는 고려해야 할 요소입니다. 경우에 따라 적절한 온도를 유지하여 용접 속도와 품질 간의 균형을 유지하기 위해 냉각 또는 가열 조치가 필요할 수 있습니다.

몇 가지 요인이 영향을 미칩니다. 레이저 용접기의 용접 속도를 통해 출력 밀도, 레이저 빔 직경, 재료 유형 및 두께, 용접 속도 설정을 포함한 다양한 파라미터를 설정할 수 있습니다. 작업자는 이러한 파라미터를 조정하여 더 나은 용접 결과를 얻을 수 있습니다. 또한 보조 재료, 용접 헤드 모양, 레이저 초점 거리 최적화도 용접 속도에 영향을 미치는 중요한 역할을 합니다. 이러한 요소들의 협업 효과는 레이저 용접 기술에 더 큰 유연성을 제공하여 제조 산업을 효율적이고 정밀한 미래로 이끌고 있습니다.