레이저 용접
레이저 용접 방법에서는 에너지 밀도가 높은 집중 광선(빔 직경 0.1 ~ 2mm)을 사용하여 부품을 연결합니다. 광선의 유형에 따라 레이저 용접은 펄스형 및 연속형이 될 수 있습니다. 스폿 조인트는 펄스 방식으로 용접되며 연속 이음새의 경우 펄스 주기적 또는 연속 방사가 사용됩니다. 펄스 용접은 연속 또는 대량 생산에서 고속 용접을 위해 온도 가열로 인한 변형을 최소화하고 높은 정확도를 지속적으로 보장해야 하는 경우에도 사용됩니다.
레이저 용접은 수십에서 수 밀리미터 두께의 강철, 티타늄, 알루미늄, 내화 금속, 구리, 금속 합금, 귀금속, 바이메탈 등 다양한 재료를 접합하는 데 사용됩니다. 그러나 알루미늄, 구리와 같은 반사성 금속은 레이저 용접이 다소 어렵습니다. 금속의 레이저 용접은 Fig. 2.
활성 금속의 용접은 광선에 노출되는 영역으로 향하는 제트 형태의 차폐 가스를 사용하여 수행됩니다.
사진 1 — 고체 레이저 용접: 1 — 활성 매체(루비, 석류석, 네오디뮴), 2 — 펌프 램프, 3 — 불투명 거울, 4 — 반투명 거울, 5 — 광섬유, 6 — 광학 시스템, 7 — 디테일, 8 — 초점 포인트의 레이저 빔, 9, 10 — 레이저 빔 스플리터.
사진 2 — 재료의 용접성
침투 깊이에 따라 세 가지 유형의 레이저 용접이 있습니다.
1) 미세용접(100 미크론 미만),
2) 미니 용접(0.1 ... 1mm),
3) 매크로 용접(1mm 이상).
일반적으로 침투 깊이가 4mm를 초과하지 않기 때문에 레이저 용접은 주로 정밀 공구 제조, 전자 장치, 시계 제조, 항공기 제조, 자동차 산업, 파이프 용접에 널리 사용되며 다음과 같은 분야에서도 널리 사용됩니다. 보석 산업.
맞대기 용접 및 겹침 전에 0.1 ~ 0.2 mm의 간격을 확보하십시오. 간격이 크면 소진 및 합성 부족이 발생할 수 있습니다.
레이저 용접 모드의 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
1) 펄스 지속 시간 및 에너지,
2) 펄스 주파수,
3) 광선의 직경,
4) 집속된 빔의 가장 작은 부분에서 표면까지의 거리,
5) 용접 속도. 5mm / s에 도달합니다. 속도를 높이려면 펄스 주파수를 높이거나 연속 모드를 사용합니다.
업계에서는 레이저 용접에 2가지 유형의 레이저를 사용합니다.
1) 고체 - 루비, 네오디뮴 및 YAG 레이저(이트륨 알루미늄 가넷 기반)
2) 가스 CO2 레이저.
최근에는 활성 요소가 석영으로 만들어진 광섬유 인 레이저 용접기도 등장했습니다.이러한 레이저는 "문제가 있는" 재료(구리 및 반사율이 높은 황동, 티타늄)의 용접을 허용합니다.
다양한 레이저 용접기의 기능이 표 1과 2에 나와 있습니다.
CO2 가스 레이저 용접 모드의 예는 표 3에 나와 있습니다.
표 1 - 시트 두께 및 용접 레이저 출력
표 2 - 레이저 적용 가능성
표 3 — 가스 레이저를 사용한 레이저 맞대기 용접 모드
레이저 빔의 직경은 일반적으로 0.3mm입니다. 0.3mm보다 작은 빔으로 용접된 맞대기 용접은 접착력이 부족하고 침투력이 부족할 수 있습니다. 최대 10kW의 레이저를 사용한 용접은 일반적으로 필러 없이 수행됩니다.
레이저 용접 중 열의 영향을 받는 면적이 작기 때문에 용접부가 매우 빠르게 냉각됩니다. 이는 용접 조인트의 품질에 부정적인 영향과 긍정적인 결과를 모두 가져올 수 있습니다. 많은 금속은 조인트의 빠른 냉각으로 최상의 물리적 및 기계적 특성을 제공합니다. 그러나 스테인리스강을 용접할 때 용접 파단이 발생할 수 있습니다. 펄스 폭을 10ms로 늘리고 예열하면 이 현상을 제거하는 데 도움이 됩니다.
용접 재료 및 모드의 올바른 선택을 통해 레이저 용접은 최고 품질의 이음새를 생성합니다.
레이저 시스템은 3가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1) 인클로저 장치. 이러한 장치에서 공작물은 보호 중립 분위기와 레이저 빔을 포함하는 특수 폐쇄 공간에 배치됩니다. 용접기는 특수 광학 시스템을 사용하여 용접 프로세스를 제어하고 모니터링할 수 있습니다.
2) 옥외 용접용 장치.레이저 빔은 몇 가지 자유도를 가지며 프로그래밍된 움직임을 생성합니다. 용접 영역은 가스 흐름으로 보호됩니다.
3) 수동 레이저 용접용 장치. 레이저 토치는 TIG 용접 토치와 매우 유사합니다. 레이저 빔은 광섬유를 사용하여 토치로 전송됩니다. 용접하는 동안 용접기는 한 손에 레이저 토치를 잡고 다른 손에는 필러 재료를 잡습니다.
표 4 - 다양한 유형의 레이저 용접 비교
레이저 용접의 장점은 다음과 같습니다.
1) 재료에 대한 레이저 빔의 열 효과의 작은 영역 및 결과적으로 미미한 열 변형;
2) 레이저 방사선(유리, 액체, 가스)에 투명한 환경에서 접근하기 어려운 장소에서 용접 가능성;
3) 자성 재료의 용접;
4) 광선의 작은 직경, 미세 용접 가능성, 미적 특성이 좋은 좁은 용접 솔기;
5) 프로세스를 자동화하는 능력;
6) 광학 전송을 통한 광선의 유연한 조작;
7) 레이저 장비의 다양성(레이저 용접 및 절단, 마킹 및 드릴링 사용 가능성)
8) 다른 재료를 용접할 수 있는 가능성.
레이저 용접의 단점:
1. 레이저 장비의 높은 비용과 복잡성.
2. 용접 가장자리의 준비, 청소에 대한 높은 요구 사항.
3. 벽이 두꺼운 부품의 용접 불가능, 전력 부족.용접 레이저의 출력 증가는 금속에 대한 레이저 빔의 더 강한 효과로 인해 용접 영역에서 활발히 산란되어 장치의 광학 시스템을 손상시키고 몇 시간 만에 레이저를 비활성화한다는 사실에 의해 제한됩니다. .