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파이버 레이저 용접은 용접 품질, 신뢰성 및 성능이 향상되면서 선호되는 공정으로 계속해서 성장하고 있습니다. 많은 파이버 레이저 용접 응용 분야는 모재 금속의 일부를 녹여 용접이 완전히 형성되고 추가 필러 와이어나 분말이 사용되지 않는 자동 용접입니다.

레이저 빔 용접 응용 분야는 다양한 재료에 대해 거의 항상 자동으로 발생합니다. 그러나 특정 까다로운 재료와 어려운 응용 분야에서는 용접 공정에 필러 재료를 사용해야 합니다. 이를 통해 용접 공정을 크게 개선할 수 있습니다.

애플리케이션 개선 사항은 다음과 같습니다.

충진재를 사용한 레이저 용접은 분말이나 와이어를 사용하여 수행할 수 있습니다(그림 1 참조). 그러나 대부분의 산업용 레이저 용접 응용 분야에서는 와이어를 사용합니다. 이 기사에서는 와이어를 사용한 파이버 레이저 용접에 중점을 둡니다. 와이어가 선호되는 이유 중 하나는 비용이 저렴하다는 점에 유의해야 합니다. 일반적으로 분말 공급원료는 대부분의 재료에 대해 와이어 공급원료보다 비쌉니다. 예를 들어, 직경 0.9mm 인코넬 625 와이어의 일반적인 비용은 $26/lb인 반면, 동일한 재료의 분말은 $48/lb입니다. 이러한 이유로 분말은 주로 용접이 아닌 적층 제조 응용 분야에 사용됩니다.

다중 매개변수 공정인 필러 와이어를 사용한 레이저 용접은 품질, 공정 속도 및 비용을 결정하는 여러 조건의 영향을 받습니다.

용접/필러 와이어 속도 : 주어진 공극 및 판 두께에 대한 와이어 공급 속도는 중요한 매개 변수이며 용접 속도, 접합면 사이의 틈의 단면적 및 필러 와이어의 단면적에 따라 달라집니다. 관계는 다음과 같이 표현됩니다.

와이어 이송 속도(m/min) = 용접 속도(m/min)*간극 단면적(mm2)/와이어 단면적(mm2)

필러 와이어를 사용하면 일반적으로 와이어를 녹이는 데 사용되는 레이저 에너지를 보상하기 위해 주어진 레이저 출력에 대해 용접 속도가 10~20% 감소합니다. 낮은 속도의 트레이드오프는 필러 와이어를 활용함으로써 얻을 수 있는 이점이 증가하여 상쇄됩니다. 그러나 올바른 필러 와이어 비율을 사용하는 것이 중요합니다. 필러 와이어 비율이 너무 낮으면 레이저 빔에서 발생하는 열량이 와이어 끝의 더 큰 부분을 녹일 수 있어 와이어와 용접되는 재료에 영향을 미칩니다. 이로 인해 공정 중 형성된 액체 금속 브리지가 끊어지고 와이어 끝 부분에 방울이 형성되어 공정 안정성이 순간적으로 방해받을 수 있습니다.

필러 와이어 비율이 너무 높으면 용접 영역에 공급되는 에너지가 안정적이고 영구적인 와이어 용융에 충분하지 않을 수 있습니다. 와이어 끝과 액체 금속 브릿지의 액체 금속 부피가 증가하여 에어 갭이 넘치게 됩니다. 또한, 녹지 않은 와이어가 풀의 뒤쪽 영역으로 들어가 액체 금속을 밀어내고 응고되어 용접 표면의 특징적인 혹과 용접 루트의 다공성을 형성합니다. 올바른 용접 속도는 올바른 침투 깊이, 용접 폭 및 상단 비드 높이를 보장합니다.

레이저 빔 필러 와이어 상호 작용: 노출된 와이어의 길이가 너무 짧으면 비드의 초기 영역에서 와이어가 녹는 것을 방지하고 레이저 빔이 녹는 재료에 직접적인 영향을 미칩니다. 노출된 와이어 길이가 너무 길면 확장된 와이어 끝이 플레이트 표면에 눌려지게 됩니다. 초기 단계에서 레이저 빔은 와이어를 녹여 두 부분으로 나눕니다. 결과적으로 공정이 시작된 지점은 표면에 용접되어 제거하기 어려운 와이어 끝으로 덮여 있었습니다. 극단적인 경우, 용접된 와이어 끝이 가스 차폐 노즐과 충돌하여 가스 차폐를 방해하거나 심지어 제거할 수도 있습니다. BeamDirector가 포함된 LASERDYNE 795의 제어 기능은 올바른 레이저 빔, 필러 와이어 상호 작용을 보장합니다.

BeamDirector가 포함된 LASERDYNE 795는 파이버 레이저 용접 및 파일러 와이어에 이상적으로 설계되었습니다. System S94P 컨트롤러는 충돌 방지를 보장하는 동시에 최적의 가스 차폐 및 레이저 매개변수 제어를 제공합니다.