레이저 용접 기술 원리

레이저 용접은 연속 또는 펄스 레이저 빔을 사용하여 수행할 수 있습니다. 레이저 용접의 원리는 열전도 용접과 레이저 심용입 용접으로 나눌 수 있습니다. 출력 밀도가 104~105W/cm2 미만인 경우 열전도 용접으로 용융 깊이가 얕고 용접 속도가 느립니다. 전력 밀도가 105~107W/cm2보다 크면 금속 표면이 가열되어 "구멍"으로 오목해지며 깊은 용입 용접이 형성되며 이는 빠른 용접 속도와 큰 깊이 대 폭 비율의 특성을 갖습니다.
그 중 열전도 레이저 용접의 원리는 레이저 방사선이 가공할 표면을 가열하고 표면 열이 열전도를 통해 내부로 확산된다는 것입니다. 폭, 에너지, 피크 전력, 레이저 펄스의 반복 주파수 등의 레이저 매개변수를 제어함으로써 가공물이 녹아 특정 용융 풀을 형성합니다.
기어 용접 및 금속 박판 용접에 사용되는 레이저 용접기는 주로 레이저 심용입 용접을 포함합니다.
레이저 심용입 용접은 일반적으로 연속 레이저 빔을 사용하여 재료 연결을 완료합니다. 야금학적 물리적 공정은 전자빔 용접과 매우 유사합니다. 즉, 에너지 변환 메커니즘은 "열쇠 구멍" 구조를 통해 완성됩니다. 충분히 높은 전력 밀도의 레이저 조사 하에서 재료는 증발하여 열쇠 구멍을 형성합니다. 증기로 채워진 이 작은 구멍은 흑체처럼 작용하여 입사 광선의 에너지를 거의 모두 흡수합니다. 구멍 공동의 평형 온도는 약 2500도에 도달합니다[1]. 이 고온 구멍 공동의 외벽에서 열이 전달되어 구멍 공동을 둘러싼 금속이 녹습니다. 작은 구멍은 빔 조사에 따라 벽 재료가 지속적으로 증발하여 생성된 고온 증기로 채워집니다. 작은 구멍의 네 벽이 용융 금속을 둘러싸고 액체 금속은 고체 재료로 둘러싸여 있습니다. (대부분의 기존 용접 공정 및 레이저 전도 용접에서는 에너지가 먼저 공작물의 표면에 축적된 다음 내부로 전달됩니다.) . 구멍 벽 외부의 액체 흐름과 벽 층의 표면 장력은 구멍 공동에서 지속적으로 생성되는 증기 압력과 동적 균형을 유지합니다. 빔은 지속적으로 작은 구멍으로 들어가고, 작은 구멍 외부의 물질은 계속해서 흐릅니다. 빔이 이동함에 따라 작은 구멍은 항상 안정된 흐름 상태에 있습니다. 즉, 작은 구멍과 구멍 벽을 둘러싸는 용융 금속은 선두 빔의 전진 속도에 따라 앞으로 이동합니다. 작은 구멍을 제거하고 남은 틈을 용탕이 채워 응축되면서 용접이 형성됩니다. 위의 모든 공정은 매우 빠르게 진행되어 용접 속도가 분당 수 미터에 쉽게 도달할 수 있습니다.