모재의 용접성
강재 용접성
강재의 용접성은 탄소당량(CE), 냉각시간(t8/5), 예열온도(Tp) 등의 요소에 의해 결정됩니다. 일반적으로 탄소 당량이 낮고 냉각 시간이 길며 예열 온도가 낮은 강일수록 용접성이 좋습니다. 균열, 다공성, 강도 감소 등의 문제가 적은 고품질 용접이 가능해 사전 용접, 용접 중, 용접 후 처리 비용이 절감됩니다. 대부분의 스테인리스강, 합금강, 탄소강 재료는 레이저 용접에 적합한 용접성을 나타냅니다.
알루미늄 합금 소재 용접성
알루미늄 합금 소재의 용접성은 산화알루미늄 피막의 두께, 합금 조성(실리콘, 마그네슘, 구리) 및 열처리 공정과 같은 요소에 따라 달라집니다. 알루미늄 합금의 합금 원소 함량이 낮을수록 일반적으로 용접성이 향상됩니다. 시리즈 1 순수 알루미늄, 시리즈 2 알루미늄 합금(Al-Cu), 시리즈 3 알루미늄 합금(Al-Mn) 및 시리즈 4 알루미늄 합금(Al-Si)은 우수한 레이저 용접 특성을 보여줍니다. 시리즈 5 알루미늄 합금(Al-Mg) 및 시리즈 6 알루미늄 합금(Al-Mg-Si)도 성숙한 응용 분야에서 레이저 용접이 가능하며, 시리즈 6의 경우 열 균열을 제거하기 위해 충전재를 추가해야 할 수도 있습니다. 일반적으로 레이저 용접 공정에는 시리즈 7 알루미늄 합금(Al-Mg-Zn-Cu)을 사용하지 않는 것이 좋습니다 건물관리업체.
동합금 소재 용접성
구리 합금 재료는 특히 적외선 스펙트럼에서 높은 반사율로 인해 용접에 어려움을 겪습니다. 레이저 용접 초기 단계에서 과도한 에너지를 사용하면 융착 불량이 발생할 수 있습니다. 또한 구리의 높은 열 전도성으로 인해 높은 입력 에너지로 인해 변형되거나 연소되기 쉽습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 더 짧은 파장의 레이저, 특히 녹색 레이저가 종종 사용됩니다. 구리 합금 용융 풀의 점도가 낮으면 용접 이음새 모양과 표면 거칠기가 불규칙해질 수 있습니다. 전반적으로 구리 합금은 레이저 용접 시 용접성이 떨어지므로 세심한 표면 준비와 적절한 레이저 유형 및 매개변수 선택이 필요합니다.
모재의 표면상태
모재의 표면 상태는 용접에 큰 영향을 미칩니다. 윤활유 잔류물, 수분 및 수소를 함유한 표면 산화막이 존재하면 레이저 용접 중에 수소 기공이 형성되거나 수소로 인한 균열이 발생할 수 있습니다. 용접 공정 전반에 걸쳐 깨끗한 표면을 보장하는 것은 특히 구리 합금을 용접할 때 매우 중요합니다.
프로세스 매개변수
공정 매개변수에는 공정 유형, 용접 매개변수 및 장비 매개변수가 포함됩니다.
프로세스 유형
용접 공정 유형의 선택은 하중 크기, 유형 및 방향을 포함한 기계적 성능 요구 사항에 따라 달라집니다. 용접 공정은 일반적으로 레이저 융합 용접(필러 포함 또는 미포함), 레이저 브레이징, 레이저 스폿 용접으로 분류할 수 있습니다.
용접 매개변수
레이저 용접 매개변수는 선택한 공정 유형에 따라 달라집니다. 일반적인 매개변수에는 레이저 출력, 스폿 직경, 초점 거리, 용접 속도, 입사각, 펄스(또는 연속)가 포함되며, 레이저 융합 용접의 경우 필러 와이어 유형, 직경, 와이어 공급 속도 및 와이어 공급 각도가 포함됩니다. 레이저 브레이징 매개변수에는 브레이징 재료 유형, 브레이징 재료 직경, 열선 전류, 와이어 공급 속도 및 와이어 공급 각도가 포함됩니다. 레이저 진동과 관련된 프로세스에서는 진동 진폭, 주파수, 진동 속도 및 패턴을 고려해야 합니다.
장비 매개변수
장비 매개변수는 기본적으로 선택한 레이저 유형에 따라 결정되며 기본 재료의 영향을 받습니다. 레이저 파장에 따라 재료의 흡수율도 달라집니다(그림 1 참조). 강철은 다양한 파장에 걸쳐 높은 흡수율로 인해 레이저 유형에 제한을 받지 않지만 알루미늄 합금은 적색광 레이저를 선호하고 구리 합금은 녹색 또는 청색 레이저의 이점을 얻습니다.
공동 디자인
조인트 설계에는 치수 설계와 조인트 유형, 레이저 입사각에 영향을 미치는 것, 용접 이음매의 구조적 강도 및 고장 모드가 포함됩니다.
레이저 공정의 타당성을 보장하려면 흰색 본체 또는 배터리 제품의 조인트 디자인이 다음 기준을 이상적으로 충족해야 합니다.
- 강철의 경우 최소 판 두께는 3mm를 초과해서는 안 됩니다. 알루미늄의 경우 2mm를 초과하지 마십시오. 구리 합금의 경우 1.5mm를 초과하지 마십시오.
- 용접 이음매는 클램핑 또는 기타 지지 조건 하에서 접근 가능해야 합니다.
- 간격 요구사항은 최소 판 두께의 10%를 초과해서는 안 되며, 최대 간격은 0.5mm를 초과하지 않아야 하고 정렬 불량은 최소 판 두께의 15%를 초과해서는 안 됩니다.
- 부품에는 스탬핑 주름, 줄무늬, 버 또는 생산 날짜로 인한 표면 불규칙성이 없어야 합니다.
- 아연 코팅 두께는 60gr/m2를 초과해서는 안 됩니다.
- 아연 코팅 표면의 경우 조인트 설계 시 아연 금속 증기의 배출 공간을 고려해야 합니다.
- 레이저 브레이징을 위해서는 표면에 접착제가 없어야 합니다.
- 레이저 브레이징 판금의 모서리 반경은 2.5mm를 초과하지 않는 것이 좋습니다.
- 레이저 스티치 용접의 경우 동반 롤러의 통과성을 고려해야 합니다.
결론적으로, 레이저 용접 공정에 대한 포괄적인 평가는 다양한 산업 응용 분야에서 레이저 용접 공정의 잠재력을 최대한 활용하는 데 매우 중요합니다. 다양한 재료의 복잡한 용접성 고려 사항을 이해하는 것부터 프로세스 매개변수를 미세 조정하고 현명한 접합 설계를 만드는 것까지 각 측면은 레이저 용접 벤처의 성공을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
업계에서 정밀도와 효율성을 위해 레이저 용접을 계속해서 수용함에 따라 혁신과 적응이 지속적으로 필요합니다. 레이저 용접 기술의 발전은 재료 과학, 공정 최적화 및 장비 설계 분야의 발전 기회와 함께 계속 진행되고 있습니다.