레이저 용접기

레이저 전력 밀도:레이저 출력 밀도는 단위 면적당 레이저 출력을 의미합니다.
전력 밀도(W/c㎡)=4*레이저 펄스 에너지(J)/π스팟 직경(cm)²*펄스 폭(들)스팟 직경(mm)=[초점 초점 길이(mm)/레이저 헤드 콜리메이션 초점 길이(mm)]*광섬유 코어 직경(mm) 1cm=10mm=10000um

레이저 파워:레이저 에너지 밀도 임계값 104-106W/cm²이 존재하는 레이저 용접은 이 값 아래에서 레이저 에너지의 금속 흡수로 인해 재료 표면 온도가 증가할 수 있지만 고체상은 변하지 않습니다. 이 값에 도달하거나 초과하면 융합 깊이가 상당히 증가합니다. 작업물의 레이저 전력 밀도가 임계값(재료에 따라 다름)을 초과할 때만 플라즈마가 생성되어 융합 용접 깊이가 안정화됩니다. 레이저 전력이 임계값에 도달하면 작업물에서 표면 용융만 발생하여 용접이 안정적인 열전도 유형으로 수행됩니다. 레이저 전력 밀도가 작은 구멍 형성에 중요한 조건인 106W/cm² 근처에 있을 때 깊은 용융과 열전도 용접이 번갈아 발생하고 용접 프로세스가 불안정해져 침투 깊이에 큰 변동이 발생합니다. 레이저 깊은 용융 용접에서 레이저 전력은 침투 깊이와 용접 속도를 모두 제어합니다. 용접 깊이는 빔 전력 밀도와 직접 관련이 있으며 입사 빔 전력과 빔 초점의 함수입니다. 일반적으로 주어진 레이저 빔 직경의 경우 빔 전력이 증가함에 따라 침투 깊이가 증가합니다.

레이저 펄스 폭 파형:일반적으로 레이저가 가공된 재료의 표면에 작용하기 시작하면 반사율이 높고 재료의 표면 온도가 녹는점까지 상승하면 반사율이 급격히 감소합니다. 재료 표면 온도가 녹는 상태에 있을 때 반사율은 특정 값으로 안정됩니다. 따라서 고반사성 재료를 용접할 때 사각파가 지속되면(필요한 에너지가 스테인리스강보다 훨씬 높음) 구리 반사율의 시작 단계가 높고 대부분의 빛이 반사되고 구리 온도가 증가한 두 번째 단계가 반사율이 감소하고 구리가 에너지를 흡수하기 시작합니다. 이때가 여전히 매우 높은 에너지이면 구리의 온도가 끓는점까지 가열되어 용접 불안정이 발생할 수 있으므로 파형이 느리게 감소하는 사전 스파이크를 사용해야 합니다.

디포커싱 수량:디포커스는 용접 중 용접물 표면에서 초점이 맞춰진 레이저 빔의 가장 작은 지점까지의 거리입니다. 디포커싱에는 양의 디포커싱과 음의 디포커싱의 두 가지 유형이 있습니다. 그림에서와 같이 작업물 위에 있는 초점 평면은 양의 디포커싱이고 그 반대의 경우는 음의 디포커싱입니다. 디포커싱 양을 변경하면 레이저 가열 지점의 크기와 빔의 입사 조건이 변경될 수 있습니다. 단일 디포커싱 양은 너무 커서 지점 직경을 더 크게 만들고 지점 위의 전력 밀도를 줄여 융합 깊이가 줄어듭니다. 디포커스 양은 작업물 표면의 지점 직경 크기에 영향을 미칠 뿐만 아니라 빔 입사 방향, 용접 모드 등에도 영향을 미치므로 용접 모양, 용융 풀 및 단면적에 더 큰 영향을 미칩니다.

용접 속도:용접 속도는 단위 시간당 열 입력에 영향을 미칩니다. 용접 속도가 너무 느리면 열 입력이 너무 커서 작업물이 타들어갑니다. 용접 속도가 너무 빠르면 열 입력이 너무 작아서 작업물이 용접되어 들어갑니다. 특정 레이저 출력에서 ​​용접 속도를 높이면 열 입력이 감소하고 용접 깊이가 줄어듭니다. 용접 속도를 적절히 낮추면 융착 깊이가 증가하지만 용접 속도가 너무 느리면 융착 깊이가 증가하지 않고 오히려 용융 폭이 증가합니다.

보호가스:레이저 용접 공정은 종종 용융 풀을 보호하기 위해 불활성 가스를 사용하는데, 일부 재료 용접은 표면 산화를 신경 쓰지 않으므로 보호를 고려할 수 없지만 대부분의 응용 분야에서는 헬륨, 아르곤, 질소 및 기타 가스를 보호에 사용하여 용접 공정에서 작업물이 산화되지 않도록 합니다. 보호 가스 사용의 두 번째 역할은 초점 렌즈를 금속 증기 오염 및 액체 방울 스퍼터링으로부터 보호하는 것입니다. 특히 고출력 레이저 용접에서는 방출물이 매우 강해지기 때문에 이때 렌즈를 보호하는 것이 매우 필요합니다. 보호 가스의 세 번째 역할은 고출력 레이저 용접에서 생성된 플라즈마 차폐를 분산시키는 것입니다. 금속 증기는 레이저 빔을 흡수하여 플라즈마 클라우드로 이온화되고 금속 증기 주변의 보호 가스도 열로 인해 이온화됩니다. 플라즈마가 너무 많으면 레이저 빔이 플라즈마에 의해 어느 정도 소모됩니다. 플라즈마는 두 번째 에너지원으로 작업 표면에 존재하여 융합 깊이가 얕아지고 용접 풀 표면이 넓어집니다. 플라즈마 클라우드가 용융 깊이에 미치는 영향은 저용접 속도 구역에서 가장 두드러진다. 용접 속도가 증가하면 그 효과가 감소한다.

용접 재료:재료에 의한 레이저 빔의 흡수는 흡수율, 반사율, 열전도도, 용융 온도, 증발 온도 등과 같은 재료의 몇 가지 중요한 속성에 따라 달라지며, 그 중 가장 중요한 것은 흡수율입니다. 재료의 레이저 빔 흡수에 영향을 미치는 요인에는 두 가지 측면이 있습니다. 첫째, 재료의 전기 저항 계수, 재료의 연마 표면의 흡수율을 측정한 후, 재료의 흡수율은 전기 저항 계수의 제곱근에 비례하며, 이는 온도에 따라 변한다는 것을 알 수 있습니다. 둘째, 재료의 표면 상태(또는 마무리 정도)는 빔의 흡수율에 더 중요한 영향을 미치며, 이는 용접 효과에 상당한 영향을 미칩니다.