레이저 용접: 유형, 장점 및 응용

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레이저(복사 유도 방출에 의한 광 증폭) 용접은 기술적으로 가장 진보된 용접 형태 중 하나입니다. 응용 분야는 항공우주부터 고급 보석 제조까지 다양한 산업에 걸쳐 있습니다.

그러나 레이저 용접 이전부터 사용되었던 용접에는 여러 가지 유형이 있는데, 다른 대안이 있는데 왜 레이저 기술이 필요한가?

이에 대해서는 기술의 시작에 대해 간략하게 살펴본 후 살펴보겠습니다. 레이저의 기본원리인 유도방출을 예측한 사람은 아인슈타인이다.

관련 항목: 초음파 용접: 플라스틱과 금속을 모두 용접하는 유망 기술

그러나 레이저를 용접 및 절단 기능으로 처음 사용한 것은 1967년이었습니다. 1967년 실험에 사용된 레이저는 농축된 CO2 레이저 빔과 함께 산소 보조 가스를 사용했습니다.

이 프로젝트는 Peter Houldcroft 박사가 주도했습니다. 실험과 그 세부 사항은 ABJ Sullivan과 PT Houldcroft가 쓴 '가스 제트 레이저 절단'이라는 제목의 논문에 설명되어 있습니다.

레이저 절단은 구멍을 뚫지 않고 금속을 녹이는 레이저 용접의 기초를 주도했습니다.

레이저 용접은 매우 작은 지점에 고농축된 광선을 사용하므로 레이저 광선 아래 영역이 빛을 흡수하여 매우 활력이 넘칩니다. 강력한 레이저 빔이 사용되면 원자가 서로 결합을 깨뜨려 물질이 녹는 지점까지 해당 영역의 전자가 여기됩니다.

레이저 용접을 사용하여 플라스틱을 접합할 수도 있습니다.

이음매 부분에서 두 재료가 녹아 접합부가 됩니다. 빛이 어떻게 밀리초 안에 금속을 금속화할 만큼 강력할 수 있는지는 놀랍습니다. 이러한 강력한 레이저 빔을 얻기 위해 레이저 용접 기계는 레이저를 유도하고 증폭시키는 여러 부품을 사용합니다.

가스 레이저, 고체 레이저, 파이버 레이저는 레이저 용접기에 사용되는 가장 일반적인 세 ​​가지 레이저입니다.

일반적으로 레이저 빔은 광섬유를 사용하여 레이저 용접기에 공급됩니다. 단일 섬유 용접 기계가 있고 여러 섬유 용접 기계가 있습니다. 다중 섬유 용접기에는 각 섬유에 레이저가 연결되어 있으며 각 섬유마다 레이저의 강도가 증가합니다.

빔이 기계를 떠나기 전에 특정 지점에 집중하기 위해 포커싱 렌즈와 함께 콜리메이터 렌즈가 사용되는 경우가 많습니다.

4가지 주요 용접 접합에 레이저 용접이 가능합니다.

레이저 용접을 조사해 본 적이 있다면 프로세스 가스 또는 절단 가스라고 불리는 가스를 공급하는 또 다른 노즐인 레이저 노즐과 변함없는 동반자를 발견했을 것입니다.

기본적으로 용접 표면이 대기와 접촉하는 것을 방지하기 위해 가장 일반적으로 CO2인 가스 흐름이 용접 위치를 향합니다.

절단 가스를 사용하지 않으면 용접 분위기에 대해 일반 대기 또는 진공의 두 가지 옵션만 있습니다. 진공에서의 레이저 용접은 확실히 가능하지만 비용이 많이 들고 특수 설정이 필요하기 때문에 타당하지 않습니다.

일반적인 분위기에서 가공 가스를 사용하지 않고 레이저 용접을 하면 좋지 않은 결과가 나타날 수 있습니다. 공기 중의 질소 농도는 매우 높기 때문에 용융 금속과 혼합되어 용접부 내에 보이드나 구멍이 형성될 수 있습니다. 이러한 현상은 용접 실패로 이어질 수 있습니다.

공기 중의 습도와 같은 요인으로 인해 용접 시 수소가 생성될 수 있습니다. 수소가 금속으로 확산되면 용접 접합이 약해집니다. 따라서 차폐 없이 일반 대기에서 레이저 용접은 전혀 수행되지 않습니다.

용접 기계에는 용접 표면에 가스를 분사하여 불순물이 용접과 섞이지 않도록 하는 절단 가스 부착 장치가 함께 제공됩니다.

레이저 용접에는 열전도 용접과 키홀 용접의 두 가지 방법이 있습니다.