열전도 용접 및 심용입 용접

1.레이저 열전도 용접 정의 및 특성

레이저 열전도 용접은 다음과 같은 방법입니다. 레이저 용접. 이 용접 방식은 용입 깊이가 얕고 깊이 대 폭 비율이 작습니다. 출력 밀도가 10^4~10^5 W/cm2 미만인 경우 용융 깊이가 얕은 것이 특징인 전도 용접으로 분류됩니다. 그리고 용접 속도가 느려집니다.

열전도 용접시 레이저 방사 에너지는 재료 표면에 작용하고, 레이저 방사 에너지는 표면에서 열로 변환됩니다. 표면 열은 열전도를 통해 내부로 확산되어 재료가 녹아 용융 풀을 형성합니다. 두 재료 사이의 연결 영역에서 용융 풀은 레이저 빔과 함께 앞으로 이동하고 용융 풀의 용융 금속은 앞으로 이동하지 않습니다. 레이저 빔이 앞으로 이동함에 따라 용융 풀의 용융 금속이 응고되어 형성됩니다. 두 개의 재료 조각을 연결하는 용접.

레이저 방사 에너지는 재료의 표면에만 작용하며 열전도에 의해 밑에 있는 재료의 용융이 이루어집니다. 레이저 에너지가 표면의 10~100nm의 얇은 층에 흡수되어 녹은 후에도 표면 온도는 계속 유지됩니다 증가하여 용융 온도의 등온선이 재료 깊숙이 전파됩니다. 최대 표면 온도는 증발 온도에만 도달할 수 있습니다. 따라서 이 방법으로 달성할 수 있는 용융 깊이는 증발 온도와 열전도율에 의해 제한됩니다. 주로 얇고(약 1mm) 작은 부품의 용접에 사용됩니다.

용접에 사용되는 빔의 출력 밀도는 낮습니다. 공작물이 레이저를 흡수한 후 온도가 표면 용융점에 도달하면 열이 공작물 내부로 전달되어 열전도에 의해 용융 풀을 형성하므로 경제적입니다. 또한 용접 이음새는 매끄럽고 기공이 없어 외관부품의 용접가공에 사용 가능합니다.

일반적인 응용 분야는 스테인레스 스틸 싱크 용접, 금속 벨로우즈, 금속 파이프 피팅 용접 등입니다.

2.레이저 심용입 용접 정의 및 특성

출력 밀도가 10^5~10^7 W/cm2보다 크면 열로 인해 금속 표면이 "구멍"으로 오목해지며 심용입 용접이 형성되어 빠른 용접 속도와 큰 종횡비가 특징입니다.

레이저 심용입 용접의 야금학적 물리적 공정은 전자빔 용접의 공정과 매우 유사합니다. 즉, 에너지 변환 메커니즘은 "작은 구멍" 구조를 통해 완성됩니다. 충분히 높은 전력 밀도 빔을 조사하면 재료가 증발하여 작은 구멍을 형성합니다. 증기로 채워진 이 작은 구멍은 흑체와 같아서 입사광의 에너지를 거의 모두 흡수하며 구멍의 평형 온도는 약 25,000도에 이릅니다. 이 고온의 외벽에서 열이 전달됩니다. 빔을 조사하면 벽 재료가 지속적으로 증발하여 생성된 고온 증기가 작은 구멍에 채워집니다. 작은 구멍의 벽은 용융 금속으로 둘러싸여 있고 액체 금속은 고체 물질로 둘러싸여 있습니다. 구멍 벽 외부의 액체 흐름과 벽 층의 표면 장력은 구멍 공동에서 지속적으로 생성되는 증기압과 위상이 같습니다. 동적 균형을 유지합니다. 광선은 작은 구멍에 지속적으로 들어가고 작은 구멍 외부의 재료는 지속적으로 흐릅니다. 광선이 이동함에 따라 작은 구멍은 항상 안정된 흐름 상태에 있습니다. 즉, 작은 구멍과 구멍 벽을 둘러싸는 용융 금속은 파일럿 빔의 전진 속도에 따라 앞으로 이동합니다. 작은 구멍을 제거하고 남은 틈을 용융된 금속이 채우고 그에 따라 응축되면서 용접이 형성됩니다. 이 모든 과정이 너무 빨리 일어나서 용접 속도는 쉽게 분당 수 미터에 달합니다.

재료의 심용입 용접에는 매우 높은 레이저 출력이 필요합니다. 열전도 용접과 달리 심용입 용접은 금속을 녹일 뿐만 아니라 금속을 기화시킵니다. 용융된 금속은 금속 증기의 압력으로 배출되어 작은 구멍을 형성합니다. 레이저 빔은 구멍의 아래쪽 부분을 계속 조명하여 구멍 내부의 증기압이 액체 금속의 표면 장력 및 중력과 균형을 이룰 때까지 구멍을 확장시킵니다. 심용입 용접 후에는 좁고 균일한 용접이 형성됩니다. , 깊이는 일반적으로 용접 폭보다 큽니다. 이 공정은 처리 속도가 빠르고 열 영향 영역이 작기 때문에 재료 변형이 작습니다.

일반적인 응용 분야는 두꺼운 강판(10-25mm) 용접과 전원 배터리 알루미늄 쉘 용접입니다.

3.레이저 심용입 용접의 특징

높은 종횡비. 용융 금속은 고온 증기의 원통형 챔버 주위에 형성되어 가공물 쪽으로 확장되기 때문에 용접은 깊고 좁아집니다.

최소 열 입력. 작은 구멍 내부의 온도가 매우 높기 때문에 용융 과정이 매우 빠르게 일어나고 공작물로의 열 입력이 매우 낮으며 열 변형 및 열 영향 영역이 작습니다.

고밀도. 고온 증기로 채워진 작은 구멍은 용접 풀의 교반과 가스 탈출에 도움이 되어 기공 없는 침투 용접이 이루어지기 때문입니다. 용접 후 냉각 속도가 빨라 용접 구조를 쉽게 개선할 수 있습니다.

강한 용접. 뜨거운 열원과 비금속 성분의 완전한 흡수로 인해 불순물 함량이 감소하고 용융 풀의 개재물 크기와 분포가 변경됩니다. 용접 공정에는 전극이나 필러 와이어가 필요하지 않으며 용융 영역이 필요하지 않습니다. 오염이 덜하여 용접의 강도와 인성이 최소한 모재의 강도와 인성을 초과합니다.

정확한 제어. 초점이 맞춰진 광점이 작기 때문에 용접 이음매를 고정밀도로 배치할 수 있습니다. 레이저 출력에는 "관성"이 없으며 고속으로 중지하고 다시 시작할 수 있습니다. CNC 빔 이동 기술을 사용하여 복잡한 공작물을 용접할 수 있습니다.

비접촉 대기 용접 공정.에너지는 광자빔에서 나오며 가공물과 물리적인 접촉이 없기 때문에 가공물에 외부 힘이 가해지지 않습니다. 또한 자기와 공기는 레이저 광에 영향을 미치지 않습니다.

레이저 심용입 용접의 장점:

1) 집속형 레이저는 기존 방식에 비해 출력 밀도가 훨씬 높기 때문에 용접 속도가 빠르고, 열 영향부가 적고 변형이 적으며, 티타늄 등 용접이 어려운 재료도 용접할 수 있습니다.
2) 빔의 전송 및 제어가 쉽기 때문에 용접 건과 노즐을 자주 교체할 필요가 없으며 전자빔 용접에 진공이 필요하지 않아 가동 중지 시간과 보조 시간이 크게 줄어들므로 부하율과 생산 효율성이 향상됩니다. 높다.
3) 정화 효과와 높은 냉각 속도로 인해 용접 이음새는 강도, 인성 및 전반적인 성능이 높습니다.
4) 평균 입열량이 낮고 가공 정확도가 높기 때문에 재처리 비용을 줄일 수 있습니다. 또한 레이저 용접 운영 비용도 낮아 공작물 처리 비용을 줄일 수 있습니다.
5) 빔 강도와 미세 위치 지정을 효과적으로 제어할 수 있으며 자동 작동을 쉽게 실현할 수 있습니다.

레이저 심용입 용접의 단점:

1) 용접 깊이가 제한되어 있습니다.

2) 공작물 조립에는 높은 요구 사항이 필요합니다.

3) 레이저 시스템에 대한 일회성 투자가 상대적으로 높습니다.