레이저 빔 용접
레이저 빔 용접은 고에너지 밀도 레이저 빔을 열원으로 사용하는 고효율, 고정밀 용접 방법입니다. 용접은 레이저의 연속 또는 펄스 빔으로 수행할 수 있습니다. 레이저 용접의 원리에 따라 공정은 열전도 용접과 레이저 심용접의 두 가지로 더 나눌 수 있습니다. 104 ~ 105 W/cm2 미만의 전력 밀도는 열전도 용접을 말합니다. 그 당시 침투 깊이는 얕고 용접 속도가 느립니다. 전력 밀도가 105 ~ 107W/cm2보다 클 때 열 작용 하에서 금속 표면은 홈을 "구멍" 모양으로 가져가 심용입 용접을 형성합니다.
기능
빠른 용접 속도와 큰 종횡비의 특징
레이저 빔 용접은 일반적으로 연속적인 레이저 빔을 사용하여 재료의 연결을 완료합니다. 야금학적 물리적 과정은 전자 빔 용접과 매우 유사합니다. 즉, 에너지 변환 메커니즘은 "키홀" 구조로 완료됩니다.
충분히 높은 전력 밀도의 레이저 조사 하에서 재료는 증발하고 작은 구멍을 형성합니다. 증기로 채워진 이 작은 구멍은 흑체와 같으며 입사 빔의 거의 모든 에너지를 흡수합니다. 캐비티의 평형 온도는 약 2500C입니다. 열은 고온 캐비티의 외벽에서 전달되어 캐비티를 둘러싼 금속을 녹입니다. 작은 구멍은 빛 빔 아래에서 벽 재료의 지속적인 증발로 생성된 고온 증기로 채워집니다.
작은 구멍의 4개 벽은 용융 금속을 둘러싸고 액체 금속은 고체 재료를 둘러싼다. (대부분의 기존 용접 공정과 레이저 전도 용접에서 에너지는 1차(작업물 표면에 증착된 다음 전달을 통해 내부로 전달됨)입니다. 구멍 벽 외부의 액체 흐름과 벽 층의 표면 장력은 구멍 공동에서 지속적으로 생성되는 증기 압력과 일치하며 동적 균형을 유지합니다. 광선은 지속적으로 작은 구멍에 들어가고 작은 구멍 외부의 재료는 지속적으로 흐릅니다. 광선이 이동함에 따라 작은 구멍은 항상 안정적인 흐름 상태에 있습니다.
즉, 작은 구멍과 구멍을 둘러싼 용융 금속은 선행 빔의 전진 속도에 따라 앞으로 이동합니다. 용융 금속은 작은 구멍이 남긴 틈을 채우고 응축되어 용접이 형성됩니다. 위의 모든 프로세스는 매우 빠르게 진행되어 용접 속도가 분당 수 미터에 쉽게 도달할 수 있습니다.
1. 레이저 빔 용접은 레이저 빔을 에너지원으로 사용하여 용접부위에 충격을 가하는 용융 용접입니다.
2. 레이저 빔은 평평한 광학 요소(예: 거울)에 의해 안내될 수 있으며, 그런 다음 빔은 반사 초점 요소 또는 렌즈로 용접 이음부에 투사됩니다.
3. 레이저 빔 용접은 비접촉 용접입니다. 작업 중에 압력이 필요하지 않지만 용융 풀의 산화를 방지하기 위해 불활성 가스가 필요합니다. 필러 메탈은 가끔 사용됩니다.
4. 레이저 빔 용접은 MIG 용접과 결합하여 레이저 MIG 복합 용접을 형성하여 대용입 용접을 달성할 수 있으며, MIG 용접에 비해 열 입력이 크게 감소합니다.
어플리케이션
레이저 용접기는 자동차, 선박, 비행기, 고속철도와 같은 고정밀 제조 분야에서 널리 사용됩니다. 그것은 사람들의 삶의 질을 크게 향상시켰고 또한 가전제품 산업을 정밀 엔지니어링으로 추진했습니다.
플라즈마 아크 용접
플라스마 아크 용접은 플라스마 아크 고에너지 밀도 빔을 용접 열원으로 사용하는 용융 용접 방법을 말합니다. 용접하는 동안 이온 가스(이온 아크를 형성)와 차폐 가스(용융 풀과 용접 이음매를 공기의 유해한 영향으로부터 보호)는 순수 아르곤입니다. 플라스마 아크 용접에 사용되는 전극은 일반적으로 텅스텐 전극이며 때로는 금속(용접 와이어)으로 채워야 합니다. 일반적으로 DC 양극 연결 방법이 채택됩니다(텅스텐 막대가 음극 전극에 연결됨). 따라서 플라스마 아크 용접은 본질적으로 압축 효과가 있는 텅스텐 가스 차폐 용접입니다.
플라스마 아크 용접은 에너지 집중도, 생산성이 높고, 용접 속도가 빠르고, 응력 변형이 작고, 전기 절연이 안정된 특성을 가지고 있으며, 얇은 판과 상자 재료의 용접에 적합합니다. 특히 다양한 내화성, 쉽게 산화되고, 열에 민감한 금속 재료(예: 텅스텐, 몰리브덴, 구리, 니켈, 티타늄 등)에 적합합니다.
가스는 아크의 가열에 의해 해리되고 고속으로 수냉 노즐을 통과할 때 압축되어 에너지 밀도와 해리도가 증가하여 플라스마 아크를 형성합니다. 그 안정성, 발열량 및 온도는 일반 아크보다 높으므로 침투성과 용접 속도가 더 큽니다. 플라스마 아크를 형성하는 가스와 그 주변의 차폐 가스는 일반적으로 순수한 아르곤을 사용합니다. 다양한 작업물의 재료 특성에 따라 일부는 헬륨, 질소, 아르곤 또는 둘의 혼합물을 사용합니다.
기능
1. 마이크로빔 플라즈마 아크 용접은 호일과 얇은 판을 용접할 수 있습니다.
2. 작은 구멍 효과로 단면 용접 및 양면 자유 성형을 더욱 잘 실현할 수 있습니다.
3. 플라스마 아크는 높은 에너지 밀도, 높은 아크 컬럼 온도, 강한 관통력을 가지고 있습니다. 10-12mm 베벨 용접이 없는 두꺼운 강철. 한 번에 양면 성형을 통해 용접할 수 있습니다. 용접 속도가 빠르고 생산성이 높으며 응력 변형이 작습니다.
4. 장비가 비교적 복잡하고 가스 소모량이 크며, 그룹은 작업물의 클리어런스 및 청결에 대한 요구 사항이 엄격하여 실내 용접에만 적합합니다.
어플리케이션
플라스마 용접은 산업 생산에 있어서 중요한 수단 중 하나로, 특히 구리 및 구리 합금, 티타늄 및 티타늄 합금, 합금강, 스테인리스강, 몰리브덴 및 기타 항공우주용 금속을 용접하는 데 사용되며, 군사 및 기타 첨단 산업에서 사용됩니다. 여기에는 티타늄 합금으로 만든 특정 유형의 미사일 껍질이나 항공기의 부분적으로 얇은 벽을 가진 용기를 제조하는 데 사용됩니다.
비용, 유지 관리 및 운영 효율성
산업용으로 레이저 빔 용접과 플라즈마 아크 용접 간의 기술 선택을 비교하는 데 관련된 몇 가지 요소로는 비용, 유지 관리 및 운영 효율성이 있습니다.
비용 분석
레이저 빔 용접은 장비가 플라즈마 아크 용접에 비해 복잡하기 때문에 초기 투자가 많이 필요합니다. 일반적인 산업용 레이저 용접 시스템의 가치는 일반적으로 200,000달러 이상인 반면, 플라즈마 아크 용접 시스템의 비용은 10,000달러에서 50,000달러 사이입니다. 그러나 LBW는 처리 속도가 증가하고 용접 후 마무리가 최소화되어 장기적으로 상당한 비용 절감 가능성이 있습니다. 플라즈마 용접은 지속적인 운영을 위해 더 높은 소모품 비용이 들 수 있습니다.
유지 보수 요구 사항
전극 및 가스 노즐과 같은 소모품이 더 자주 마모되기 때문에 플라즈마 아크 용접 시스템은 일반적으로 더 자주 유지 관리해야 합니다. 반면 레이저 용접 시스템은 소모품이 덜 필요하지만 광학 장치와 레이저 소스는 가끔씩 세척하고 재보정해야 합니다. 레이저 소스는 적절하게 유지 관리하면 다운타임이 줄어들어 20,000시간 이상 지속될 수 있습니다. 플라즈마 시스템은 더 간단하지만 소모품이 마모되기 때문에 더 자주 중단될 수 있습니다.
운영 효율성
레이저 용접 기술은 훨씬 빠르고 정확하며, 얇은 소재에서 분당 최대 10미터의 속도에 도달하므로 대량 생산에 매우 이상적입니다. 또한 매우 미세한 열 영향 구역을 생성하여 최소한의 소재 변형을 제공하여 제품의 품질을 향상시킵니다. 플라스마 용접은 두꺼운 소재에서 효과적이지만 속도가 느리며 종종 연삭과 같은 용접을 정리하기 위한 추가 마무리 작업이 필요합니다.
레이저 빔 용접은 처음에 더 높은 투자 비용이 필요하지만, 효율성과 덜 빈번한 유지 관리 필요성은 장기적으로 비용 이점을 제공하는 경우가 많으며, 특히 고정밀성이 필요한 애플리케이션의 경우 그렇습니다. 플라스마 아크 용접은 덜 복잡한 작업과 소규모 작업에 여전히 적합합니다.
