레이저 용접의 장점과 한계: 강력한가?

용접 산업에서 레이저 용접은 강력하고 정교한 접합 공정 방법으로 간주됩니다. 레이저라고 하는 고농축 광선을 활용합니다. 재료의 표적 표면에서 레이저 빔은 접촉 지점에 강렬한 열을 생성하고 재료가 녹고 냉각되고 응고되면서 강한 결합을 형성합니다.

레이저 용접에는 장단점이 있습니다. MIG나 TIG와 같은 다른 용접 공정을 비교하면 레이저 용접이 더 강력합니다. 오늘은 레이저 용접, 장점과 한계, 사용성 등에 대해 알아보겠습니다. 또한 이 글에서는 레이저 용접을 여러 용접 방법과 비교해 보겠습니다.

그러면 레이저 용접의 세계로 뛰어들어 보겠습니다.

레이저 용접이란 무엇입니까?

레이저 용접은 고열의 집중된 레이저 빔을 사용하여 금속 표면을 녹이는 용접 방법입니다. 녹은 부품은 식은 후 접합되고 응고됩니다. 다른 레이저 기계와 마찬가지로 레이저 용접기 또한 고체 레이저, 가스 레이저를 포함한 레이저의 특정 요소를 활용합니다.CO2 레이저), 다이오드 레이저 등이 있습니다.

최소한의 왜곡과 가열 구역으로 고품질 용접이 가능하여 광범위한 용접 프로젝트에 적합한 선택입니다.

가스 메탈 아크 용접(GMAW/MIG), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW/TIG), 차폐 금속 아크 용접(스틱), 플럭스 코어드 아크 용접, 잠수 아크 용접, 저항 점 용접, 전자빔 용접 등과 같은 다른 용접 공정도 있습니다.

특히 레이저 용접은 가장 실용적이고 다재다능합니다.

어떻게 진행합니까?

레이저 용접은 고농축 초점 레이저 빔을 사용하여 금속 표면을 가열하여 녹입니다. 부품을 접합한 후 단단해질 때까지 냉각시킵니다.

단계별로 사용자 정보가 아래에 나와 있습니다.

1. 빔 생성: 용접 공정은 고출력 레이저 빔의 생성으로 시작됩니다. 고체 레이저, 가스 레이저(예: CO2 적용 요건에 따라 레이저(광학 레이저), 다이오드 레이저 등을 사용할 수 있습니다.

2. 빔 포커싱: 그런 다음 레이저 빔을 거울과 렌즈를 사용하여 초점이 맞춰진 지점으로 향하게 합니다. 재료의 효율적인 가열 및 용융은 초점 지점과 온도의 정확도에 크게 좌우됩니다.

3. 재료 준비: 용접 공정을 시작하기 전에 재료 준비가 필수입니다. 여기에는 세척, 클램핑 및 표면 처리가 포함됩니다.

4. 용접 공정: 준비된 재료 표면에 레이저 빔을 집중시킵니다. 표면의 지향점은 레이저의 집중된 열로 녹습니다.

5. 용접 형성: 용융된 재료가 융합되어 단단한 조인트를 형성합니다. 조인트 강도를 높이고 틈새를 채우기 위해 추가 필터를 사용할 수 있습니다.

6. 냉각 및 응고: 용접이 완료되면 용융된 재료가 빠르게 냉각되고 응고되어 접합된 표면 사이에 견고한 결합이 형성됩니다. 왜곡을 최소화하려면 적절한 냉각 제어가 매우 중요합니다.

7. 용접 후 검사: 용접의 품질과 무결성을 검사합니다. 용접 마감에 따라 연삭, 연마 또는 코팅과 같은 추가 마무리 공정이 필요할 수 있습니다.

레이저 용접은 강력합니까?

네, 레이저 용접은 강력하고 신뢰할 수 있는 용접 기술로 간주됩니다. 레이저 용접이 강력한 용접 공정인 이유는 다음과 같습니다.

• 정밀도 및 제어

전력, 속도, 초점과 같은 용접 매개변수를 정밀하게 제어하면 일관된 용접 및 재료 특성을 유지할 수 있습니다. 이는 강력한 용접 조인트를 생성합니다.

• 최소 열영향부(HAZ)

집중된 빔은 열 영향 구역을 최소화합니다. 이는 재료의 열 변형, 잔류 응력 및 약화를 줄입니다. 결과적으로 용접 조인트의 기계적 특성은 다른 용접 방법으로 달성한 것보다 종종 우수합니다.

• 깊은 침투

레이저 용접은 높은 종횡비로 깊은 침투를 달성할 수 있습니다. 두꺼운 재료에서 용접하는 것이 더 쉬워집니다. 조인트의 구조적 무결성을 향상시킵니다.

• 고 에너지 밀도

높은 에너지 밀도는 재료의 효율적인 용융 및 융합을 보장합니다. 이는 강력한 야금 결합을 초래합니다. 이 높은 에너지 밀도는 또한 강철 및 비철 합금의 용접을 가능하게 합니다.

• 비접촉 프로세스

레이저 용접은 비접촉 용접 방식이기 때문에 용접된 재료의 물리적 변형과 오염을 최소화합니다.

장점과 단점

레이저 용접은 광범위한 용접 작업에 다재다능하고 유용한 공정입니다. 그러나 때로는 다른 용접 방법과 비교했을 때 필요한 출력을 제공하지 못합니다. 레이저 용접의 강점과 단점을 나란히 살펴보겠습니다.

장점	단점
복잡하고 섬세한 부품에 적합한 매우 정확하고 제어된 용접이 가능합니다.	레이저용접장비의 초기투자비용은 기존용접방식에 비해 상대적으로 높습니다.
금속, 플라스틱, 이종재료 등 다양한 재료를 용접할 수 있습니다.	매우 두꺼운 재료나 레이저 빔을 반사하거나 산란시킬 수 있는 고도로 반사되는 표면이 있는 재료에는 적합하지 않을 수 있습니다.
주변 재료의 기계적 특성을 보존하여 열 변형 및 재료 손상을 줄입니다.	레이저 빔의 시선 방향 특성으로 인해 쉽게 접근할 수 없거나 복잡한 형상을 가진 용접 조인트에서의 사용이 제한됩니다.
고속용접이 가능하여 생산성 향상 및 제조시간 단축
종종 단일 패스로 높은 종횡비를 갖는 두꺼운 재료에서 강력한 용접을 달성합니다.
자동화된 제조 시스템에 쉽게 통합되어 효율성과 일관성이 향상됩니다.

레이저용접의 한계를 극복하는 방법!

레이저 용접은 올바른 방식으로 활용하면 좋은 기회가 될 수 있습니다. 그렇습니다. 특정 제한이 있지만 대부분을 극복할 수 있습니다. 그렇다면 어떻게 해야 할까요?

높은 장비 비용

• 철저한 비용-편익 분석을 수행합니다. 생산성 증가로 인한 장기적 절감을 고려합니다.

• 자금조달 또는 리스 옵션을 살펴보세요.

• 기계에 대한 최소 투자로 시작하십시오. 점차적으로 투자를 늘리십시오.

재료 제한

• 반사 재료에 코팅이나 표면 처리를 사용합니다. 이렇게 하면 레이저 흡수가 향상되고 반사 문제가 줄어듭니다.

• 재료 속성과 두께에 더 잘 맞도록 레이저 매개변수를 최적화합니다.

• 레이저 용접을 다른 용접 방법(MIG 또는 TIG 등)과 결합합니다.

제한된 관절 접근성

• 로봇 팔과 자동화 시스템을 사용하면 접근하기 어려운 관절에도 접근할 수 있습니다.

• 맞춤형 고정장치와 지그를 설계합니다.

• 다축 레이저 용접 시스템 사용

또한 기존 제품을 점진적으로 구현하고, 호환성 평가를 실시하고, 시범 프로젝트를 시작하면 기계의 효율성을 높이고 제한을 눈에 띄게 줄일 수 있습니다.

레이저 용접 대 MIG

기능	레이저 용접	MIG
열원	레이저 빔	전기 아크
Precision	매우 높은	보통
열영향부	최소의	확대
용접 속도	높음	보통에서 낮음
침투	깊고 종종 단일 패스	좋음, 여러 번 통과해야 할 수도 있음
재료 호환성	용접이 어려운 부분을 포함한 광범위한 범위	광범위한 일반 금속
튐	최소한의 것	튀김을 발생시킨다
장비 비용	높음	낮 춥니 다
기술 요구 사항	고도의 전문적인 교육이 필요합니다	중간, 배우기 쉬움
공동 접근성	시야가 필요합니다	보다 유연한
자동화	쉽게 자동화됨	자동화가 쉽지 않음
안전	고출력 레이저로 인한 심각한 위험	예방 조치가 필요하지만 일반적으로 더 안전합니다.

레이저 용접 대 TIG

상들	레이저 용접	TIG 용접
정밀도 및 제어	매우 높은 정밀도로 복잡하고 자동화된 프로세스에 이상적	수동 제어로 높은 정밀도를 구현하여 세부적이고 고품질의 용접에 이상적
열영향부(HAZ)	최소 HAZ로 열 변형을 줄이고 재료 특성을 보존합니다.	HAZ는 최소화되지만 레이저 용접만큼은 아닙니다.
속도	고속용접으로 생산성 향상	용접 속도가 느리면 생산성이 떨어집니다.
다재	금속, 플라스틱, 이종재료 등 광범위한 재료에 적합	다양한 금속, 특히 비철 금속에는 매우 뛰어나지만 플라스틱에는 그다지 적합하지 않습니다.
기술 요구 사항	전문적인 교육과 전문성이 필요합니다	최상의 결과를 얻으려면 상당한 기술과 경험이 필요합니다.
비용	초기 장비 비용이 높음	장비 비용은 적당하지만 다른 방법보다 높습니다.
어플리케이션	고정밀, 자동화, 대량 생산 애플리케이션에 이상적입니다.	항공우주, 자동차, 예술적 금속 가공과 같은 고품질 용접 및 수동 제어에 가장 적합합니다.