레이저 용접의 두께에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까

레이저 용접의 두께에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?

레이저 용접은 제조 및 건설에 널리 사용되는 일반적인 금속 접합 기술입니다. 그 중 용접두께는 핵심변수이며, 용접두께는 용접이음부의 두께를 말하며, 이는 용접이음부의 강도와 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 용접 두께에 영향을 미치는 요소를 이해하는 것은 용접 모양과 품질을 보장하는 데 중요합니다. 이 기사에서는 용접 방법, 금속 재료, 용접 공정 및 설계 요구 사항을 포함하여 레이저 용접의 두께에 영향을 미치는 주요 요소에 대해 설명합니다.

레이저 용접 방법이 용접 두께에 미치는 영향

다양한 레이저 용접 방법은 다양한 적용 시나리오에 적합하며 용접 두께에 대한 요구 사항이 다릅니다. 이러한 방법은 용접 과정에서 전력, 가열 속도, 초점 모드 및 용접 에너지에 차이가 있으므로 용접 두께에 따라 제한 사항이 다릅니다.

레이저 출력 및 빔 품질

레이저 출력과 빔 품질은 레이저 용접의 두께에 일정한 영향을 미치는 두 가지 중요한 매개변수입니다.

레이저 출력: 레이저 출력은 레이저 빔에 의해 전송되는 에너지를 나타냅니다. 동일한 재료 및 용접 조건에서 더 높은 레이저 출력은 일반적으로 더 큰 용접 침투 깊이를 제공할 수 있으며, 이는 더 두꺼운 재료를 용접하는 데 적합합니다. 그러나 과도한 레이저 출력은 용접부의 과도한 용융 및 열 영향부의 확대를 유발하여 변형 및 품질 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 레이저 출력을 선택할 때 용접 품질과 속도 요구 사항의 균형을 맞출 필요가 있습니다.
빔 품질: 빔 품질은 용접 중 에너지 분포 및 포커싱 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 더 나은 빔 품질은 더 작은 초점 크기와 더 높은 빔 집중 능력을 제공하여 용접 에너지를 더 집중시켜 용접 정밀도와 제어 성능을 향상시킬 수 있습니다.

빔 포커싱 방법 및 초점 위치

빔 집속 방법과 초점 위치도 레이저 용접 공정 중 용접 두께에 일정한 영향을 미칩니다.

빔 포커싱 방법: 일반적인 빔 포커싱 방법에는 플랫 포커스 포커싱, 볼록 렌즈 포커싱 오목 렌즈 포커싱 등이 포함됩니다. 다양한 포커싱 방법은 용접 두께에 따라 적응성이 다릅니다.
초점 위치: 초점 위치가 용접 표면 위에 있을 때 더 큰 용접 깊이와 더 큰 열 영향 영역을 얻을 수 있습니다. 이 초점 위치는 두꺼운 재료를 용접하는 데 적합하며 용접의 침투 깊이를 증가시킬 수 있습니다. 초점 위치가 용접 표면 아래에 있으면 용접 침투 깊이가 더 작아지고 열 영향부가 더 작아질 수 있습니다. 이 초점 위치는 뒤틀림과 열 손상을 줄일 수 있는 더 얇은 재료를 용접하는 데 적합합니다.

스캔 속도 및 레이저 빔 직경

스캐닝 속도: 레이저 용접 중에 레이저 빔이 용접 영역에서 이동하는 속도를 스캐닝 속도라고 합니다. 스캐닝 속도가 낮으면 용접 시간이 길어져 열이 용접 영역으로 더 완전하게 전달되어 두꺼운 재료를 절단하는 데 적합합니다. 스캐닝 속도가 빠르다는 것은 레이저 빔이 더 짧은 시간 동안 용접 영역에 머문다는 것을 의미하며, 이는 더 얇은 재료를 절단하는 데 더 적합합니다.
레이저 빔 직경: 레이저 빔 직경이 작을수록 더 높은 에너지 밀도를 제공하고 용접 영역의 열을 더 집중적으로 만들 수 있습니다. 이것은 더 낮은 용접 침투 깊이를 달성하는 데 도움이 되며 더 얇은 재료를 용접하는 데 적합합니다. 더 큰 레이저 빔 직경은 더 두꺼운 재료를 용접하거나 더 넓은 영역을 채워야 하는 용접 작업에 유용합니다.

재료 속성이 용접 두께에 미치는 영향

재료마다 열전도율, 융점 및 용융 거동이 다르기 때문에 레이저 용접 두께에 대한 다양한 재료의 영향은 다면적입니다. 고려해야 할 몇 가지 주요 요소는 다음과 같습니다.

흡수 계수

재료의 흡수 계수는 재료가 레이저 에너지를 얼마나 효율적으로 흡수하는지를 결정합니다. 용접 공정에 사용되는 레이저 파장에 대한 높은 흡수 계수를 가진 재료는 더 많은 에너지를 흡수하고 더 빨리 가열되는 경향이 있어 더 깊은 침투와 더 두꺼운 용접을 초래합니다. 예를 들어, 강철과 같은 금속은 특정 레이저 파장에 대해 흡수 계수가 높기 때문에 알루미늄과 같이 흡수 계수가 낮은 재료보다 더 깊게 침투하고 더 두껍게 용접할 수 있습니다.

열 전도성

재료의 열전도율은 레이저 용접 중 열 분포에 영향을 미칩니다. 스테인리스 스틸과 같이 열전도율이 낮은 재료는 더 많은 열을 유지하는 경향이 있어 침투가 더 깊어지고 용접이 두꺼워집니다. 구리 또는 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 재료는 용접 영역에서 더 효율적으로 열을 전도하는 경향이 있어 용접 침투가 더 얕고 용접 두께가 더 얇아집니다. 따라서 깊은 용입과 두꺼운 용접을 달성하려면 더 높은 레이저 출력 또는 더 긴 노출 시간이 필요합니다.

녹는 점

재료의 융점은 용융 및 용접에 필요한 온도에 영향을 미칩니다. 레이저 용접 시 용접 풀을 형성하려면 재료가 융점에 도달해야 합니다. 융점이 낮은 재료는 융점에 도달하는 데 더 적은 레이저 에너지가 필요하므로 침투 및 용접 두께가 증가합니다. 반대로 융점이 높은 재료는 더 높은 레이저 에너지를 필요로 하므로 용접 침투가 얕아지고 용접 두께가 얇아집니다.

반사

재료의 반사율은 흡수되거나 반사되는 레이저 에너지의 양에 영향을 미칩니다. 고반사 재료(예: 알루미늄 또는 구리)는 대부분의 레이저 에너지를 반사하므로 흡수가 감소하고 용접 깊이가 제한됩니다. 반대로 반사율이 낮은 재료(예: 탄소강)는 더 많은 레이저 에너지를 흡수하여 더 깊은 깊이와 더 두꺼운 용접을 달성합니다.

두께

용접 재료의 두께도 용접 두께에 영향을 미칩니다. 레이저 용접은 일반적으로 레이저 에너지가 더 정확하고 효과적일 수 있기 때문에 더 얇은 재료에 더 적합합니다. 두꺼운 재료는 완전한 용융을 달성하기 위해 여러 용접 트랙 또는 더 높은 레이저 출력이 필요할 수 있으며, 이는 최종 용접 두께에 영향을 미칠 수 있습니다.

열팽창 계수

열팽창 계수는 온도 변화에 따른 재료의 팽창 또는 수축 정도입니다. 용접 중에 레이저 에너지가 가해지면 재료가 급속히 가열된 후 냉각됩니다. 열팽창 계수가 높은 재료(예: 특정 플라스틱)는 용접 중에 크게 발생하여 용접 두께가 변경될 수 있습니다.

야금 성능

성분, 입자 구조 및 합금 원소와 같은 재료의 야금학적 성능도 용접 두께에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 특정 합금 원소는 재료의 흡수 계수 또는 열 전도도를 변경하여 열 입력 및 용접 깊이에 영향을 줄 수 있습니다.

기화 및 비등 거동

일부 재료는 고온에 노출되면 기화되거나 끓을 가능성이 더 높습니다. 레이저 용접 공정 중 이러한 기화 또는 끓음으로 인해 용융 재료가 분사되어 용접 용융 깊이와 용접 두께가 감소할 수 있습니다. 성형 거동은 재료 증기압, 끓는점, 기화 잠재열과 같은 요인의 영향을 받습니다.

추종 및 응고 거동

재료마다 용융 및 응고 특성이 다르기 때문에 용융 풀의 형성 및 응고에 영향을 미칩니다. 융합된 범위에서 좁거나 압밀된 재료 또는 명백한 응고 및 수축은 달성 가능한 용접 두께에 영향을 미칩니다.

이러한 요소가 서로 상호 작용하고 레이저 용접 공정 매개변수(예: 레이저 출력, 빔 직경 및 용접 속도)와 상호 작용한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 따라서 특정 재료에 대한 레이저 용접 프로세스를 최적화하는 것을 고려해야 하며 필요한 용접 두께와 품질을 달성하기 위해 이러한 재료의 균형을 맞춰야 합니다. 또한 특정 레이저 용접 프로세스(예: 작은 구멍 용접 또는 전도 용접)도 재료 특성과 용접 두께 간의 관계에 영향을 미칠 수 있습니다.

레이저 용접 공정 제어가 용접 두께에 미치는 영향

레이저 용접 프로세스의 파라미터 설정 및 작동 방법도 용접 두께에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 용접 전류, 용접 속도 및 용접 시간과 같은 매개변수의 선택은 용접 조인트의 크기와 모양에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 용접공정 중 예열, 후열처리 등의 공정도 용접두께를 조절하는 중요한 요소이다.

예열 및 후열처리

예열 및 후열 처리는 일반적으로 사용되는 두 가지 용접 공정 제어 방법입니다. 다음은 예열 및 후열 처리가 용접 두께에 미치는 영향에 대한 일반적인 상황입니다.

예열: 예열의 목적은 용접 공정 중 열 응력 및 냉각 속도를 개선하는 것입니다. 예열을 통해 재료의 온도를 높이고 용접 공정 중 온도 구배를 줄일 수 있으며 열 응력을 줄여 변형 및 균열 위험을 줄일 수 있습니다. 더 얇은 재료의 예열은 사례별로 평가하고 조정해야 합니다.
후열처리 : 후열처리는 용접 후 용접 부위를 가열하거나 냉각시키는 것입니다. 후열처리의 목적은 용접부의 구조와 성능을 향상시키고, 잔류응력을 감소시키며, 용접품질을 향상시키는 것입니다.

용접 형태 및 필러 선택

용접 형태: 용접 형태에는 선형 용접, V자형 용접, U자형 용접, J자형 용접 등이 포함됩니다. 다른 용접 형태는 용접 두께에 다른 영향을 미칩니다. 예를 들어, 직선 용접은 더 나은 용접 강도와 밀봉을 제공할 수 있는 더 얇은 재료를 용접하는 데 적합합니다. V형 용접은 용접 깊이가 더 크고 두꺼운 재료 용접 등에 적합합니다.
충전재: 충전재는 용접 공정 중에 용접 영역을 채우고 강화하기 위해 용접에 추가되는 재료입니다. 더 얇은 재료의 경우 필러 옵션이 더 제한될 수 있습니다. 더 두꺼운 재료의 경우 필러를 사용하여 폭과 깊이가 더 큰 용접부를 채울 수 있습니다.

용접 두께에 대한 설계 및 적용 요건의 영향

설계 요구사항은 강도, 실링, 외관 등 레이저 용접을 위한 제품 또는 구조의 요구사항을 말합니다. 설계 요구사항이 레이저 용접 두께에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

더 높은 강도 요구 사항

더 높은 강도가 필요한 제품이나 구조물의 경우 용접 두께를 늘려 용접 연결부의 강도를 높여야 할 수 있습니다.

더 높은 견고성 요구 사항

제품이나 구조물에 높은 밀봉 성능이 필요한 경우 용접 두께를 늘려 용접 부위의 밀봉 성능을 높이는 것도 필요할 수 있습니다.

외모 요건

제품 또는 구조가 외관에 대한 요구 사항이 높은 경우 용접 부위의 요철 및 표면 품질에 주의해야 합니다. 용접 깊이와 비드 크기가 크면 외관이 손상될 수 있으므로 설계에서 균형을 맞춰야 합니다.

신청 요건

애플리케이션 요구 사항은 레이저 용접의 특정 애플리케이션 시나리오 및 요구 사항을 나타냅니다. 작업 환경이 레이저 용접 두께에 미치는 영향은 주로 온도, 진동 및 주변 분위기에 반영됩니다. 예를 들어, 고온 환경에서는 용접 부위의 열 영향부가 확장될 수 있으므로 용접 두께를 제어하기 위해 해당 조치를 취해야 합니다.

요약하다

요컨대, 많은 요인이 레이저 용접의 두께에 영향을 미칩니다. 용접 방법, 재료 속성, 용접 프로세스 및 설계 요구 사항 외에도 많은 측면이 관련됩니다. 용접 작업을 수행할 때 이러한 요소를 종합적으로 고려해야 하며 특정 상황에 따라 적절한 용접 두께를 선택해야 합니다.
용접 두께가 요구 사항을 충족하는 경우에만 용접 조인트의 품질과 신뢰성이 보장되어 엔지니어링 및 제품 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 고려하고 계시다면 레이저 용접, 연락주세요 AccTek 레이저 그리고 우리는 당신의 필요에 가장 적합한 솔루션을 제안할 것입니다.

레이저 장비

연락처 정보

레이저 솔루션 받기