연속파? 펄스?

레이저 용접은 섬세한 플라스틱에서부터 고밀도 금속에 이르기까지 다양한 재료를 접합하는 데 통용되는 기술이 되었다.응용 분야에는 의료, 항공 우주, 군사, 대체 에너지 및 기타 많은 유명 산업 분야가 포함됩니다.굉장히 다재다능한 레이저 용접은 인체에 이식된 초소형 전자 장치를 밀봉하여 로켓의 연료 탱크 부분을 결합하는 데 사용됩니다.

해야 할 핵심 결정 중 하나는 용접 공정에서 연속파 레이저를 사용할 것인지 펄스 레이저를 사용할 것인가이다.

그림 1:연속파 주기와 펄스 주기의 비교 

연속파 레이저 용접 (Continuous Wave Laser Welding)

연속파 (CW) 레이저는 끊김없이 일정한 빔을 방출하는 레이저이다.보통 파이버 스타일 레이저로 다이오드를 켠 상태에서 게인 매체를 흥분시켜 레이저 빛을 출력하는 방식을 사용한다.CW 레이저는 특히 깊은 침투 용접 (.060"깊이 이상), 그리고 높은 탄소 스테인리스강처럼 균열에 민감한 용접 재료에 적합합니다.

그림 2:CW 레이저 용접 비드

CW 레이저는 최저 200 와트에서 최고 100,000+ 와트까지 전력 수준에서 작동할 수 있다.CW 레이저 용접은 대부분의 금속을 성공적으로 커플링하기 위해 200 와트 이상이 필요합니다.높은 에너지 밀도와 혼합된이 넓은 전력 범위는 열 및 반사율 특성이 다른 금속을 융합하는 데 도움이 됩니다.예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 철 금속은 낮은 전력 (대략 200w)에서 커플되는 반면, 알루미늄과 구리 같은 재료는 상당히 높은 전력 (600~800w)에서 커플됩니다.

CW 레이저는 일반적으로 부품의 과열을 방지하기 위해 높은 공급 속도로 작동합니다.일반적인 CW의 공급 속도는 분당 100인치 정도이다.지정된 관통력을 가진 용접부를 얻으려면 파워와 공급 속도가 정확하게 균형을 이루어야 합니다.공급 속도가 느릴수록 삽입이 깊고 파트에 가해지는 열이 많아집니다.

펄스 레이저 용접 (Pulsed Laser Welding)

펄스 레이저는 일정한 폭과 주파수로 일련의 짧은 펄스를 만들어 낸다.펄스 레이저는 에너지가 방출되기 전에 콘덴서에 저장되기 때문에 평균 파워보다 큰 피크 파워를 낼 수 있다.펄스 레이저는 매우 높은 피크 파워를 낼 수 있다:25 W 펄스 Nd:YAG 레이저는 몇 밀리초 동안 최대 5 kW의 피크 파워를 낼 수 있다.이는 5 kW 크기의 CW 레이저가 필요했던 스폿 용접을 생산할 수 있다는 것을 의미한다!

그림 3:펄스 전원 및 펄스 레이저 용접 비드

펄스 레이저를 사용하면 여러 번 겹쳐지는 점 용접을 통해 이음 용접이 만들어진다.밀폐식 밀봉 어플리케이션의 경우 이러한 스폿 용접은 80-90% 사이에 겹칩니다.밀봉을 할 필요가 없는 단순 구조용 용접의 경우 오버랩을 70% 정도로 완화할 수 있다.

펄스의 짧은 지속 시간 (일반적으로 몇 밀리초 정도)으로 인해 파트에 유입되는 열이 최소화되므로 펄스 레이저 용접은 열에 민감한 부품 및 매우 얇은 재료 주변에서 사용하는 것이 좋습니다.

펄스 레이저 용접은 펄스 시작시 전달되는 많은 양의 에너지로 인해 반사 금속과 잘 작동하는 경향이 있습니다.종종"강화 펄스"라고도 하는데, 펄스 주기 시작의이 전력 급등은 전체 펄스 지속 시간의 일부만 지속됩니다.하지만 재료의 반사율을 지나서도 깨질 정도로 강력하며, 평균전력을 낮게 유지하여 열을 감소시킨다.CW 레이저는 반사가 잘 되는 금속을 만들기 위해 많은 에너지를 전달해야하고, 그 결과 발생하는 열은 그것의 부품이나 구성품을 쉽게 손상시킬 수 있다.

어떤 것이 당신의 지원에 가장 좋습니까?

CW 레이저는 다음을 위해 표시되어 있습니다:

·깊은 침투 용접;

· 430, 316 및 303 스테인레스 스틸과 같은 균열에 민감한 재료를 포함하는 용접;

· CW 레이저 용접과 관련된 더 높은 공급률을 이용할 수 있는 대용량 생산직;

· 열에 민감하지 않은 용접 접합부입니다.

펄스 레이저는 다음을 위해 표시되어 있습니다:

· 알루미늄과 구리와 같은 고반사 금속에 용접;

· 열에 민감한 구성 요소 또는 얇은 벽, 열에 민감한 용접 접합부 근처의 용접;

· 용접 장소;

· 밀폐 실링이다.

분명히, 응용 분야를 위해 용접을 엔지니어링 할 때 고려해야 하는 연속파 또는 펄스 이상의 기준이 있습니다.레이저 용접에 대해서는 향후 기사에서 좀 더 다루도록 하겠다.

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