레이저 용접에서 어떤 용접 결함이 발생할 수 있습니까? 어떻게 해결하나요?

레이저 용접은 고효율, 고정밀도, 우수한 효과, 쉬운 자동화 통합 등의 장점으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 군사, 의료, 항공우주, 신에너지 및 기타 산업을 포함한 산업 생산 및 제조에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 어떤 가공 방법이라도 그 원리와 공정을 제대로 이해하지 못하면 불량이나 불량품이 발생할 수 있으며, 레이저 용접도 예외는 아닙니다. 레이저 용접의 가치를 극대화하고 완벽한 외관을 갖춘 고품질 제품을 생산하려면 이러한 함정을 이해하고 이를 피하는 방법을 배우는 것이 중요합니다.

레이저 용접의 원리

레이저 용접은 레이저 재료 가공 기술의 중요한 응용 분야 중 하나입니다. 레이저 용접은 근본적으로 다른 두 가지 모드인 전도 제한 용접과 심공 용접으로 작동합니다. 열전도는 용접 공정 중에 수행됩니다. 즉, 레이저 방사가 표면을 가열하고 표면 열은 열전도를 통해 내부로 확산됩니다. 레이저 펄스 폭, 에너지, 피크 전력 및 반복 주파수, 요소 용융 및 기타 매개변수를 제어하여 특정 용융 풀이 금속 표면에 형성됩니다. 열은 재료를 녹여 두 표면 사이에 용접 비드를 생성하여 용접을 완료합니다.
레이저 용접은 용접 정밀도와 용접 품질이 높습니다. 레이저 자체는 열을 거의 발생시키지 않기 때문에 레이저 용접 후에 생성되는 용접 이음새도 상대적으로 작기 때문에 레이저 용접은 특히 전자 제품 또는 유리/금속 씰과 같은 더 얇은 재료에 적합합니다. 두꺼운 재료를 용접할 때 사각 모서리 부품 사이에 좁고 깊은 용접이 생성됩니다. 또한 레이저는 매우 높은 온도(섭씨 수천 도)에 도달할 수 있으므로 극한의 온도와 열악한 환경을 견딜 수 있는 매우 강력하고 내구성 있는 용접을 생성할 수 있습니다.

레이저 용접의 일반적인 용접 결함 및 해결 방법

레이저 용접은 고효율, 고정밀, 좋은 효과, 쉬운 자동화, 통합 등의 장점이 있지만 부적절한 작동은 제품의 심각한 품질 결함으로 이어질 수도 있습니다. 이러한 결함을 잘 이해해야 레이저 용접의 가치를 충분히 발휘할 수 있으며 미려한 외관과 고품질의 제품을 가공할 수 있습니다. 다음은 레이저 용접에서 흔히 발생하는 용접불량 8가지입니다.

다공성

기공은 레이저 용접에서 발생하기 쉬운 결함 중 하나입니다. 레이저 용접의 기공은 그리스, 오일, 산화물, 흡수된 수증기, 절삭유 잔류물 등과 같은 보드 또는 표면 오염 또는 불충분한 사전 세척으로 인해 발생할 수 있습니다. 레이저 용접 풀은 깊고 좁으며 냉각 속도 빠르다. 액체 용융 풀에서 생성된 가스는 표면 오염으로 인해 빠져나갈 시간이 없으며 기공을 형성하기 쉽습니다. 그러나 레이저 용접은 빠르게 냉각되며 생성된 기공은 일반적으로 기존의 융합 용접보다 작습니다.
레이저 용접에서 다공성을 방지하려면:

적절한 차폐 가스 보장: 고품질 차폐 가스(일반적으로 아르곤 또는 헬륨 혼합물)를 사용하여 대기 가스로부터 적절한 보호를 제공합니다.
가스 흐름 최적화: 용접 영역을 최대한 효과적으로 보호하기 위해 적절한 차폐 가스 흐름과 방향을 설정합니다.
공작물 표면 청소: 용접할 표면을 철저히 청소하여 오일, 그리스, 녹 또는 오물과 같은 오염 물질을 제거하여 가스 포획을 방지합니다. 필요에 따라 솔벤트 세척, 기계 세척 또는 화학 세척과 같은 적절한 세척 방법을 사용하십시오.
적절한 조인트 준비: 가스가 갇힐 수 있는 틈이 생기지 않도록 적절한 조인트 피팅 및 정렬을 확인하십시오. 해당하는 경우 백퍼징 기술을 사용하여 가스 포획을 방지하십시오.

언더컷

언더컷은 용접 가장자리에 형성된 홈 또는 오목한 부분입니다. 일반적으로 과도한 열 입력 또는 용접 속도로 인해 발생합니다. 용접 속도가 너무 빠르면 용접 중앙의 작은 구멍 뒤에 있는 액체 금속이 재분배할 시간이 없으며 용접 양쪽에서 응고되어 언더컷을 형성합니다.
레이저 용접에서 언더컷을 방지하려면:

레이저 매개변수 최적화: 레이저 출력, 펄스 지속 시간 및 초점 위치를 조정하여 적절한 열 입력을 얻습니다. 너무 높은 전력을 사용하거나 너무 빨리 용접하면 과열 및 언더컷이 발생할 수 있으므로 피하십시오.
일정한 용접 속도 유지: 레이저 빔 또는 작업물의 움직임을 제어하여 일정한 이동 속도를 유지합니다. 급격한 속도 변화는 불균일한 열 분포와 언더컷 형성을 유발할 수 있습니다.
적절한 조인트 설계 및 맞춤: 정확한 맞춤, 적절한 베벨 각도 및 적절한 갭 공차를 포함하여 적절한 조인트 준비를 보장합니다. 꽉 끼는 것을 유지하면 가장자리가 과도하게 녹는 것을 방지하고 언더컷을 줄이는 데 도움이 됩니다.

용접 균열

용접열균열은 용접과정에서 용접부와 열영향부의 금속이 고상선 부근까지 냉각될 때 고온부에서 발생하는 균열을 말한다. 일반적으로 고온 균열과 저온 균열로 나눌 수 있습니다. 레이저 용접 공정시 레이저의 입열량이 적기 때문에 용접 후 변형이 적고 용접에 의해 발생하는 응력도 작기 때문에 일반적으로 고온 크랙이 발생하지 않는다. 그러나 재료가 다르고 공정 매개 변수가 잘못 선택되어 고온 균열이 결함 형태로 나타납니다.
용접 균열을 방지하려면:

열 입력 제어: 레이저 매개변수를 최적화하여 열 입력을 제어하고 열 응력을 줄입니다. 과도한 열 축적과 빠른 냉각 속도를 피하십시오. 균열이 발생할 수 있습니다. 이는 레이저 출력 및 펄스 지속 시간을 조정하거나 펄스 성형 기술을 사용하여 달성할 수 있습니다.
예열 및 용접 후 열처리: 용접 전에 공작물을 예열하면 온도 구배와 응력을 줄이고 용접성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 어닐링 또는 응력 완화와 같은 용접 후 열처리 기술을 사용하여 잔류 응력을 완화하고 기계적 특성을 향상하며 균열 위험을 줄일 수 있습니다.
충전재 선택 : 균열의 위험을 최소화하기 위해 모재와 일치하는 적절한 구성과 연성을 가진 충전재를 사용하십시오.

불완전한 융합 또는 침투 부족

불완전한 융합 또는 불완전한 침투는 용접 금속이 목재와 완전히 융합되지 않거나 접합부의 전체 두께를 관통하지 않을 때 발생합니다.
불완전하거나 침투되지 않은 융합을 피하려면:

레이저 매개변수 최적화: 레이저 출력, 펄스 지속 시간 및 초점 위치를 조정하여 적절한 재료 융합 및 침투를 달성합니다. 더 높은 전력 설정 또는 초점 위치 조정은 더 깊은 침투를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.
조인트 준비 및 조립: 적절한 조인트 설계 및 조립을 보장합니다. 적절한 융착 및 침투를 촉진하기 위해 홈 각도, 간격 공차 및 접합 준비 기술을 선택해야 합니다.
용접 속도 조정: 접합부에 충분한 열 입력 및 침투가 가능하도록 용접 속도를 조정하십시오. 용접 속도를 최적화하면 레이저 에너지가 재료와 완전히 상호 작용합니다.

튀김

레이저 용접으로 인해 발생하는 스패터는 용접 이음새의 표면 품질에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 용접 후 공작물이나 재료의 표면에 많은 금속 입자가 나타날 수 있으며 이는 외관뿐만 아니라 사용에도 영향을 미칩니다. 물보라가 심할 경우 렌즈를 오염시키고 손상시킬 수도 있습니다.
레이저 용접에서 스패터를 방지하려면:

레이저 빔 초점 및 위치 최적화: 레이저 빔 초점 위치 및 모양을 적절하게 조정하여 안정적이고 정밀한 용접을 달성하십시오. 스패터링을 유발할 수 있는 레이저 빔의 정렬 불량 또는 불안정한 초점을 피하십시오.
적절한 보호 가스 및 유속 사용: 적절한 보호를 제공하기 위해 적절한 보호 가스 구성 및 유속을 선택하십시오. 차폐 가스는 용접 풀의 산화 및 오염을 방지하고 스패터를 줄이는 데 도움이 됩니다. 가스 흐름은 용접 요구 사항에 따라 조정되어야 합니다.
공작물 표면 청소: 공작물 표면을 철저히 청소하고 스패터 형성을 유발할 수 있는 오염을 제거합니다.

흉한 모습

변형은 용접 공정으로 인해 용접된 구조물이나 공작물이 변형되거나 구부러지는 것을 말합니다.
레이저 용접 변형을 방지하려면:

올바른 고정 및 클램핑 기술 사용: 공작물 또는 구조를 고정하여 용접 중 움직임 또는 변형을 최소화합니다. 공작물의 적절한 지지 및 정렬은 치수 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
공작물 예열: 열 구배를 줄이고 왜곡을 최소화하기 위해 공작물을 예열하는 것을 고려하십시오.
제어 냉각: 방열판 또는 고정 장치 사용과 같은 제어 냉각 기술을 구현하여 냉각 속도를 조절하고 온도 구배를 최소화합니다.

열 영향 구역(HAZ) 문제

레이저 용접은 용접부 주변에 고농축 열영향부를 생성합니다. 열영향부는 열 순환 및 미세 구조 변화를 겪어 재료의 강도 감소 및 경도 변화를 초래할 수 있습니다.
HAZ 문제를 방지하려면:

레이저 매개변수 최적화: 레이저 매개변수를 조정하여 열 영향부의 크기와 깊이를 최소화합니다. 여기에는 레이저 출력, 펄스 지속 시간 및 빔 초점 제어가 포함됩니다.
스위핑 또는 진동 기술 사용: 스위핑 또는 진동 기술을 사용하면 열을 보다 균일하게 분배하고 특정 영역의 열 집중을 줄여 열 영향 영역과 관련된 문제를 최소화합니다.
용접 후 열처리 수행: 어닐링 또는 응력 제거와 같은 적절한 용접 후 열처리 공정을 적용하여 미세 구조를 개선하고 열 영향부와 관련된 문제를 줄입니다. 열처리는 열 영향부의 재료 특성을 복원하는 데 도움이 됩니다.

용접 붕괴

레이저 용접 접힘은 용접 공정 중 용접 이음새의 내부 변형 또는 가라앉는 현상을 말합니다. 이는 너무 높은 레이저 출력, 불충분한 용융 풀 제어, 불충분한 재료 지원, 부적절한 조인트 조립, 열악한 열 관리, 재료 선택 문제, 공정 모니터링 및 제어 부족과 같은 다양한 이유로 발생할 수 있습니다.
용접 붕괴를 방지하려면:

레이저 매개변수 최적화: 주변 재료의 과도한 용융을 방지하기 위해 레이저 출력 또는 에너지 밀도를 줄입니다. 레이저 출력, 펄스 지속 시간 및 빔 모양을 조정하여 침투와 붕괴로 이어질 수 있는 과도한 용융 방지 사이의 균형을 달성합니다.
적절한 재료 지지대: 공작물을 제자리에 고정하고 안정성을 제공하기 위해 고정구, 지그 또는 클램프를 사용하여 용접하는 동안 적절한 재료 지지대를 제공합니다. 지지대 또는 방열판을 사용하여 열을 분산시키고 관절을 추가로 지지하십시오.
적절한 조인트 조립 보장: 적절한 조인트 조립은 붕괴를 방지하는 데 도움이 됩니다. 용접하기 전에 결합 표면이 적절하게 준비되고 정렬되었는지 확인하십시오. 적절한 조인트 설계 및 가장자리 준비 기술을 구현하여 조인트 강도와 안정성을 향상시킵니다.
열 입력 관리: 열 입력을 제어하고 열 주기를 적절하게 관리합니다. 스캐닝 또는 이동 전략을 최적화하여 열을 고르게 분배하고 국부적인 과열을 방지합니다. 열 구배를 최소화하고 붕괴 위험을 줄이기 위해 예열 또는 제어 냉각 기술을 구현합니다.
재료 선택 및 호환성: 적절한 재료와 상호 호환 가능한 용접 매개변수를 선택합니다. 적절한 열 전달을 보장하고 과도한 국부 용융을 방지하기 위해 열전도도 및 융점과 같은 재료 특성을 고려하십시오.
프로세스 모니터링 및 제어: 실시간 프로세스 모니터링 및 제어 시스템을 구현하여 붕괴 징후 또는 원하는 용접 매개변수와의 편차를 감지합니다. 용접 중에 피드백 메커니즘을 사용하여 레이저 매개변수, 스캐닝 속도 또는 재료 지원을 조정합니다. 일관되고 안정적인 용접 조건을 달성하기 위해 적응 제어 시스템 또는 폐쇄 루프 피드백 제어와 같은 고급 기술을 채택하십시오.
적절한 용융 풀 제어 보장: 레이저 매개변수와 스캐닝 속도를 조정하여 용융 풀의 크기와 모양을 제어합니다. 키홀 용접 또는 전도 모드 용접과 같은 적절한 용접 기술을 사용하여 안정적이고 제어된 용접 풀 형성을 보장합니다.

요약하다

물론 다른 결함이 레이저 용접과 관련될 수 있습니다. 기술적인 작동 문제 외에도 일부 결함으로 인해 재료의 특성이 변경될 수 있습니다. 레이저 용접 공정에서 발생할 수 있는 결함과 다양한 결함의 원인을 올바르게 이해해야만 보다 정확한 방식으로 비정상적인 용접 문제를 해결할 수 있습니다.
AccTek Laser는 다양한 범위의 레이저를 보유하고 있습니다. 레이저 용접기, 휴대용, 청소, 용접 등 3-in-1 레이저 용접기, 금속 시트 및 파이프 용접에 적합합니다. 특별한 용도의 기계를 찾고 계시다면, AccTek 레이저 또한 고객의 요구 사항에 따라 맞춤형 솔루션을 구현하기 위해 적절한 구성 요소를 장착할 수 있습니다.

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