3D 로봇식 레이저 용접기 현재 일반적으로 사용되는 새로운 유형의 용접 방법입니다. 3D 로봇 레이저 용접기는 "용접 작업대"와 "용접 로봇 팔"의 두 부분으로 구성됩니다. 3D 레이저 용접 로봇은 방출된 레이저 빔을 광섬유에 결합한 다음 평행 빔을 사용하여 제품에 초점을 맞춰 연속 용접을 수행합니다. 용접에서 빛의 연속성은 용접의 실제 효과를 더 강하게 만들고 용접 이음매는 더 세련되고 아름답습니다.
3D 로봇 레이저 용접기는 빠른 용접 속도, 작은 변형, 거품 없음과 같은 실용적인 효과를 얻을 수 있습니다. 동시에 용접 공정 중에 3D 레이저 용접 로봇은 제품의 접근이 불가능한 부분에 비접촉 레이저 용접을 채택할 수 있어 작동 및 사용에 있어 더욱 유연하고 편리합니다. 또한 용접기에는 다음이 장착되어 있습니다. CCD 카메라 실시간 모니터링 시스템으로 용접 위치를 더 좋게 만듭니다. 정확도 덕분에 용접 공정 중 용접 지점의 에너지 분포를 쉽게 관찰할 수 있어 용접 제품의 아름다움이 크게 향상됩니다. 동시에 3D 로봇 레이저 용접기는 또한 기업이 생산을 자동화하는 데 도움이 될 수 있으며, 동시에 여러 개의 레이저 빔을 처리하고 생산하여 제품의 대량 생산을 달성할 수 있습니다.
항공기 용접
기존의 리벳 동체 패널 대신 용접 일체형 동체 패널을 사용하면 구성 요소의 w8을 크게 줄이고 제조 비용을 절감하며 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 대규모 민간 항공기 제조 기술의 개발 추세 중 하나가 되었습니다. 이중 레이저 빔 용접은 스킨 롱 트러스 구조에 더 명확한 w8 감소 효과가 있고 동시에 복잡한 구성 요소에 대한 공간 접근성이 더 좋기 때문에 광범위한 주목을 받았습니다. 현재 에어버스와 같은 항공 우주 제조 회사는 많은 모델에 레이저 용접 일체형 동체 패널 제조 기술을 채택했습니다. 그러나 일체형 동체 패널에 대한 용접 기반 제조 기술은 현대 민간 항공기 제조 기술의 어려움 중 하나입니다. 현재 대형 여객기 설계에서 동체 패널을 위한 새로운 알루미늄 합금 용접 기술은 제조 가능성에 고유한 특성을 가지고 있습니다.
항공기 용접용 레이저 용접 로봇
로봇은 높은 반복성, 우수한 신뢰성, 강력한 적용성으로 인해 다양한 산업에서 사용됩니다. 현재 항공우주 제품의 제조 공정은 여전히 노동 집약적이고 절차가 복잡하며 작업 조건이 좋지 않으며 많은 수의 공구 고정 장치와 수동 제조로 보완됩니다. 자동화된 생산 능력의 부족은 무기 및 장비의 신뢰성과 생산 능력 향상을 제한하는 병목 현상이 되었습니다. 항공우주가 활발하게 발전하는 시대에 항공우주 제조 기업이 자동화된 생산에 산업용 로봇을 적용하는 것은 기업 생산 모델의 변형 및 업그레이드와 첨단 장비 제조 역량의 향상에 큰 의미가 있습니다. 용접은 공식적인 항공우주 제품 제조 공정에서 중요한 연결 고리입니다. 여기에서 용접 로봇이 수행하는 역할은 매우 중요합니다.
알루미늄 합금의 레이저 용접성 개요
1세대가 태어난 이래로 레이저 용접기 1960년 레이저 용접 기술은 급속히 발전했습니다. 1965년 두꺼운 필름 구성 요소를 용접하는 루비 레이저 용접기가 개발되었습니다. 1974년 세계 최초의 1축 레이저 가공기인 갠트리 레이저 용접기가 포드 자동차 회사에서 제작되었습니다. 이후 미국의 포드 자동차 회사는 레이저 용접 생산 라인을 개발했습니다. 오늘날 용접에 사용할 수 있는 레이저 발전기는 1세대에서 진화했습니다. CO2 가스 레이저에서 YAG 고체 레이저, 그리고 최신 파이버 레이저까지. 레이저 용접의 가장 큰 장점은 에너지가 집중되어 용접 조인트의 종횡비가 크고 용접 변형이 작다는 것입니다. 레이저 빔 품질이 지속적으로 향상됨에 따라 레이저 용접은 이제 성숙한 용접 방법이 되었으며 국가 경제와 국방 건설의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
알루미늄 합금은 밀도가 낮고 내식성이 좋으며 피로 저항성이 높고 비강도와 비강성이 높으며 항공기 구조물에 이상적인 재료입니다. 최근 몇 년 동안 티타늄 합금 및 복합 재료와 같은 새로운 재료가 항공 우주 산업에서 광범위한 주목을 받았지만 풍부한 자원, 우수한 성능, 쉬운 가공 및 알루미늄의 낮은 비용과 같은 일련의 이점으로 인해 기존 알루미늄 합금의 지속적인 새로운 열처리 개발 및 새로운 알루미늄 합금(예: 알루미늄-리튬 합금)의 출현으로 인해 항공기 구조물에 알루미늄 합금을 적용하는 것이 앞으로도 장기간 대체할 수 없는 이점이 있을 것으로 예상됩니다. 따라서 알루미늄 합금 용접 기술은 중요한 기술적 핵심이 되었습니다. 레이저 용접 기술을 사용하여 알루미늄 합금 항공 구성 요소를 연결하는 것은 용접 깊이 대 폭 비율이 크고 용접 열 영향 구역이 작고 용접 변형이 작으며 용접 속도가 빠른 등 많은 이점이 있습니다. 그러나 알루미늄 합금의 레이저 용접에는 몇 가지 기술적 어려움이 있습니다.
대형 여객기 동체 패널용 레이저 용접 방식에 대한 자세한 설명
대형 여객기 동체 외피의 긴 트러스 레이저 용접 부품에서 단일 용접의 길이는 4m 이상일 수 있습니다. 동시에 외피와 긴 트러스가 매우 얇기 때문에 용접 생산을 통해 용접 공정의 안정성을 효과적으로 유지할 수 있습니다. 성공의 열쇠 중 하나입니다. 이 솔루션에서는 이중 레이저 빔을 외피 안쪽의 양쪽에 동시에 용접합니다. 외피의 무결성을 유지하기 위해 용접 공정은 외피를 관통할 수 없으며 T자형 구조는 종횡비를 너무 강조할 필요가 없습니다. 핵심은 연속적이고 결함이 없는 고성능 용접 조인트를 형성하는 것입니다. 따라서 레이저 심층 침투 용접 중에 작은 구멍과 용융 풀의 안정성을 유지하는 것이 필요합니다.
이는 주로 2가지 측면에서 고려됩니다. 한편, 용접 도구 및 장비 보증의 관점에서 고정밀 클램핑 및 레이저 초점 및 센터링을 유지하고, 움직임에서 높은 반복을 유지하는 것이 필요합니다. 3D 로봇 레이저 용접기는 용접 헤드를 제어합니다. 위치 정확도와 궤적 위치 정확도는 필요한 경우 적절한 추적 시스템을 사용합니다. 반면, 액체 알루미늄 합금의 유동성이 좋고 표면 장력이 낮고 용융 풀의 안정성이 낮기 때문에 동시에 알루미늄의 이온화 에너지가 낮고 용접 공정이 가볍습니다. 플라스마는 과열 및 팽창하기 쉽고 용접 안정성이 떨어집니다. 따라서 용접 야금의 관점에서 연구를 수행해야 합니다.
1. 알루미늄 합금은 레이저 빔에 대한 매우 높은 초기 표면 반사율을 가지고 있습니다( 90% 을 통한 CO2 레이저와 가까이 80% YAG 레이저의 경우 용융 풀이 형성되기 전에 더 큰 레이저 출력이 필요합니다.
2. 야금, 기술 등 여러 요인의 영향으로 알루미늄 합금 레이저 용접은 기공이 생기기 쉽습니다.
3. 알루미늄 합금은 전형적인 공융 합금으로, 레이저용접의 급속 응고 조건에서는 열균열이 발생하기 쉽습니다.
4. 레이저용접 틈새 적응성이 작고 용접부의 조립 정확도가 높습니다.
5. 알루미늄 합금은 선팽창 계수가 크기 때문에 용접 변형이 발생하기 쉽습니다.
6. 알루미늄 합금의 열전도도가 크고 냉각 시간이 짧으며 용융 풀의 야금 반응이 불충분하여 결함이 발생하기 쉽습니다.
7. 액체 알루미늄 합금은 유동성이 좋고 표면 장력이 낮으며 용융 풀의 안정성이 좋지 않습니다.
레이저 용접 기술은 항공우주 제조에서 알루미늄 합금을 용접하는 가장 효과적인 방법입니다.
레이저 용접 기술은 여전히 항공우주 분야에서 알루미늄 합금을 용접하는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 지속적인 실험과 연구를 통해 레이저 용접은 용접 후 점차 우수한 공정 성능과 기계적 특성을 보여주었습니다. 기존의 TIG 용접 및 MIG 용접과 비교할 때 레이저 용접은 높은 용접 품질, 높은 정밀도 및 빠른 속도의 특성을 가지고 있습니다. 현재 가장 빠르게 개발되고 가장 많이 연구된 방법 중 하나입니다. 최근 몇 년 동안 많은 국제 과학 연구자들이 알루미늄 합금 레이저 용접에 대한 많은 연구를 수행했으며 점차 더 신뢰할 수 있는 알루미늄 합금 레이저 용접 기술을 형성했습니다.
기존의 리벳 동체 벽 패널과 비교했을 때, 레이저 용접 동체 벽 패널은 w8 감소 효과가 뚜렷하고, 연결 부품의 성능을 개선할 수 있으며, 제조 비용을 절감하고 생산 효율을 개선하는 장점이 있습니다. 그러나 레이저 용접으로 인한 응력 집중 및 변형 문제는 리벳 공정에는 존재하지 않습니다. 대형 여객기 동체 패널의 레이저 용접 공정은 크기가 크고 두께가 얇으며 용접 이음매가 여러 개인 복잡한 용접 공정이며, 변형 공정이 매우 복잡합니다.
로켓 용접
엔진은 로켓의 심장이며, 혹독한 작업 조건은 로켓 엔진의 구조에 대한 엄격한 요구 사항을 제시합니다. 노즐 본체 영역은 꼬리 화염 기류의 충격과 강한 진동을 견뎌야 하며, 고속 제트 속도는 마하 4를 초과합니다. 노즐 연장 섹션의 내부 및 외부 층 사이의 거리는 단지 1mm, 이는 얼음과 불의 이중 하늘입니다. -100℃ 이하의 저온 연료는 중간층 내부로 흐르고 3000℃ 이상의 초음속 꼬리 화염은 중간층 외부로 흐릅니다. 중간층은 수십 개의 심지어 수백 개의 대기압 충격과 이로 인한 강한 진동을 견뎌야 합니다. 일련의 엄격한 요구 사항은 엔진 용접의 품질에 큰 도전이 됩니다.
로켓용접용 레이저용접로봇
3D 로봇 레이저 용접기는 로켓 엔진 본체와 노즐 연장의 용접 방법으로서 많은 장점이 있습니다. 전통적인 로켓 엔진 노즐 연장 섹션은 재생 냉각 유형, 복사 냉각 유형, 배기 냉각 유형, 절삭 냉풍 유형으로 나뉩니다. 진공 브레이징은 밀링 홈 재생 냉각 노즐의 샌드위치를 위한 기존 용접 방법입니다. 이 방법은 평균적인 용접 강도와 복잡한 작업 절차를 가지고 있습니다. 용접은 진공 환경에서 수행되어야 합니다. 용접 공정을 자동화하기 어렵고 비교적 높은 수준의 작업자가 필요합니다. 높고 제조 주기가 길고 생산 비용이 높습니다. 분석 및 시연 후 레이저 용접은 밀링 홈 재생 냉각 노즐의 샌드위치 구조 용접을 위한 1순위 선택입니다. 짧은 제조 주기, 높은 수준의 자동화, 낮은 환경 요구 사항과 같은 많은 장점이 있습니다. 로켓 엔진 노즐 개발 주기(압축 가능 최대 10시간)를 크게 단축하고 노즐의 제조 비용을 줄여 로켓 발사 비용을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
