레이저 용접기의 심용입 용접은 일반적으로 광섬유 연속 레이저 빔을 사용하여 재료 연결을 완료합니다. 야금학적 물리적 공정은 전자빔 용접과 매우 유사하며, 이는 에너지 변환 메커니즘이 "열쇠구멍" 구조를 통해 완성된다는 것을 의미합니다.
충분히 높은 출력 밀도의 레이저를 조사하면 재료가 증발하여 작은 구멍이 형성됩니다. 증기로 채워진 이 구멍은 흑체와 같아서 입사 광선의 거의 모든 에너지를 흡수합니다. 캐비티의 평형 온도는 약 2500℃에 도달합니다. 고온 챔버의 외벽에서 열이 전달되어 챔버 주변의 금속을 녹입니다. 작은 구멍은 광선 빔을 조사하여 벽 재료가 지속적으로 증발하여 생성되는 고온 증기로 채워집니다. 작은 구멍의 네 벽은 용융된 금속으로 둘러싸여 있고, 액체 금속은 고체 물질로 둘러싸여 있습니다. 대부분의 기존 용접 공정과 레이저 전도 용접에서는 에너지가 먼저 공작물의 표면에 축적된 다음 표면으로 전달됩니다. 홀 벽 외부의 액체 흐름과 벽 층의 표면 장력은 캐비티에서 지속적으로 생성되는 증기 압력과 동적 균형을 유지합니다. 빔은 작은 구멍에 지속적으로 들어가고 구멍 외부의 물질은 계속해서 흐릅니다. 광선이 이동함에 따라 작은 구멍은 안정된 흐름 상태를 유지합니다. 즉, 작은 구멍과 구멍 벽을 둘러싸는 용융 금속은 유도빔의 전진 속도로 전진하고, 작은 구멍이 남긴 틈을 용융 금속이 채우고 응축되어 용접 이음새를 형성합니다. 위의 모든 공정은 매우 빠르게 진행되므로 용접 속도는 분당 몇 미터에 쉽게 도달할 수 있습니다.
레이저 심용입 용접의 주요 공정 변수
1.빔 초점.
빔 스폿의 크기는 출력 밀도를 결정하므로 레이저 용접에서 가장 중요한 변수 중 하나입니다. 그러나 고출력 레이저의 경우 많은 간접 측정 기술에도 불구하고 측정이 여전히 어려운 문제로 남아 있습니다.
빔 포커싱과 회절의 최대 스폿 크기는 빛의 회절 이론을 기반으로 계산할 수 있지만 포커싱 렌즈의 수차로 인해 실제 스폿 크기는 계산된 값보다 큽니다. 가장 간단한 실제 측정 방법은 등온 등고선법으로, 두꺼운 종이를 사용하여 폴리프로필렌 판을 태워 관통시켜 초점과 천공 직경을 측정하는 방법입니다. 이 방법은 레이저 출력과 빔 작용 시간을 파악하기 위해 측정을 통해 실습해야 합니다.
2. 레이저 파워.
레이저 용접에는 레이저 에너지 밀도 임계값이 있습니다. 이 값 아래에서는 침투 깊이가 매우 얕아집니다. 이 값에 도달하거나 초과하면 침투 깊이가 크게 증가합니다. 플라즈마는 공작물의 레이저 출력 밀도가 임계값을 초과하는 경우에만 생성되어 안정적인 심용입 용접이 진행됨을 나타냅니다. 레이저 출력이 이 임계값보다 낮으면 공작물의 표면 용융만 발생합니다. 즉, 용접은 안정적인 열 전도성 유형으로 수행됩니다. 레이저 출력 밀도가 작은 구멍을 형성하는 임계 조건에 접근하면 심용입 용접과 전도 용접이 번갈아 불안정한 용접 공정이 되어 침투 깊이에 큰 변동이 발생합니다. 레이저 심용입 용접에서는 레이저 출력이 침투 깊이와 용접 속도를 모두 제어합니다. 용접 침투 깊이는 빔 전력 밀도와 직접적으로 관련되며 입사 빔 전력 및 빔 초점의 함수입니다. 일반적으로 특정 직경의 레이저 빔의 경우 빔 파워가 증가하면 침투 깊이도 증가합니다.
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