레이저 용접 분야에서 고객으로서의 사용자이든 공급업체로서의 장비이든 일단 레이저 용접 프로젝트가 눈앞에 있으면 펄스 용접 또는 연속 용접이 거의 첫 번째 고려 사항입니다.이 문제는 비용, 공정, 처리 효율성, 광원 및 후속 장비 업그레이드와 같은 많은 요소가 관련되어 있으므로 주의해서 다루어야 합니다.본 논문에서는 원리, 광원, 빔 특성, 각 용접 공정의 특성 및 적용 범위 측면에서 간단한 설명을 한다.
1. 관련 원칙
파장 분류에 따라 적외선, 가시광선, 자외선 등 레이저를 분류하는 방법은 여러 가지가 있습니다.
레이저 가공 재료에 따라 CO2 레이저, 파이버 레이저, Nd3+:YAG 고체 레이저, Nd3+:YAG 디스크 레이저, 직접 반도체 레이저, 염료 레이저 등이 있으며 가공 방법에 따라 연속 레이저와 펄스 레이저가 결정된다. 레이저의.일반적으로 레이저 빔이 공진기에서 앞뒤로 이동하면 한 번 출력되고 연속적인 앞뒤로(고주파 발진이라고도 함) 여러 출력이 형성됩니다.출력 주파수가 특정 임계 값에 도달하면 이를 연속광이라고 하고, 그렇지 않으면 펄스광이라고 하며 해당 레이저는 연속 레이저와 펄스 레이저입니다.그러나 학계와 산업계에는 이 둘을 구분하는 획일적이고 명확한 기준이 없다.반복되는 광주파수가 102Hz 이하이면 펄스, 102~103Hz이면 준연속(QCW), 103~106Hz는 연속(CW라 함) , 106~109Hz 이상은 초연속입니다.각각의 전력 매개변수 측면에서 CW 레이저는 일반적으로 전력만 제공하는 반면 펄스 레이저는 단일 펄스 전력, 평균 전력, 펄스 폭 및 주파수 등을 제공합니다. 특정 비용 효율적인 방법은 평균 전력 = 단일 펄스 전력 × 펄스 폭 × 빈도.
대부분의 경우 연속 용접은 파이버 레이저를 사용합니다.최근 몇 년 동안 산업 등급 직접 반도체 레이저의 지속적인 성숙과 안정성으로 인해 연속 용접에 대한 적용이 점차 증가하고 있습니다. 펄스 레이저는 광 출력 주파수가 낮은 펄스 광 출력이 특징입니다.낮은 출력의 레이저는 매우 높은 펄스 에너지를 방출할 수 있습니다.예를 들어, 500W 펄스 레이저, 단일 펄스 전력은 12KW 이상에 도달할 수 있습니다.이러한 방식으로, 더 높은 출력을 가진 펄스 레이저의 용접 관통력은 파이버(연속) 레이저의 용접 관통력보다 큽니다.CW 레이저는 초고출력 주파수와 상대적으로 안정적이고 낮은 단일 펄스 에너지가 특징입니다.
2. 빔 특성
우리 모두가 알고 있듯이 CW(파이버) 레이저에서 방출되는 빔은 전형적인 가우시안 빔이며, 광심에서의 파워 밀도는 매우 높고 광심 바깥쪽으로 갈수록 파워 밀도는 급격히 감소합니다.펄스 레이저의 광 강도는 평면 분포이며 에너지는 빔에 수직인 표면에 거의 균일하게 분포됩니다.
3. 용접 공정
연속 용접 광 출력 주파수는 매우 높습니다.우수한 용접 보호 및 적절한 용접 매개변수가 채택되면 균일하고 매끄러운 용접 심을 얻을 수 있습니다.이러한 종류의 용접 심은 기본적으로 연삭이나 연마가 필요하지 않습니다.그러나 펄스용접은 광주파수가 낮기 때문에 작업시 선명하고 간헐적인 노킹음이 들리며 아르곤아크용접과 다소 유사한 매끄러운 피쉬스케일용접을 얻거나 필요에 따라 사용하기도 한다. , 완전한 단일 스폿 용접 스폿을 형성합니다.처리 과정에서 연속 용접은 적절한 용접 트랙, 작동 속도 및 전력과 같은 몇 가지 매개 변수를 선택하면 비교적 간단하며 펄스 용접은 펄스 폭, 광 출력 주파수, 단일 펄스 전력의 조정이 필요합니다. , 작동 속도 및 맥박.파형과 같은 많은 매개 변수는 포괄적으로 고려되며 이는 상대적으로 복잡합니다.
광심에서 파이버 레이저 빔의 에너지 밀도는 매우 높으며, 현재 기술 수단에서 레이저 빔은 코어 직경이 매우 미세한 에너지 전송 파이버에 결합될 수 있으므로 중간 및 고출력 광 레이저는 깊은 침투 용접에 매우 적합하며 종횡비가 매우 큰 용접을 얻습니다.펄스 레이저 빔의 플랫탑 분포 특성은 박판 접합 용접으로 대표되는 열전도 용접에 큰 이점이 있습니다.
4. 신청
높은 안정성, 낮은 전력 소비, 고효율, 매우 높은 빔 품질 및 에너지 밀도로 인해 연속(섬유) 레이저는 최근 몇 년 동안 용접 분야에서 CO2 레이저 및 Nd3+:YAG 고체 레이저 시장을 지속적으로 점유했습니다. .미래의 시장 점유율은 계속해서 확대되지 않을 것입니다.현재 시장에서 연속용접은 심용입용접에 주로 사용된다.예를 들어, 자동차 부품 분야에서는 광섬유(연속) 레이저가 기본적으로 용접에 사용됩니다.파이버 레이저 기술과 직접 반도체 레이저 기술의 지속적인 발전으로 연속 용접은 더 많은 분야에 적용될 것입니다.또한 연속 용접 프로세스는 효율성과 안정성이 매우 높기 때문에 수동 및 반자동 생산 모드에서 지능형 및 자동 생산 모드에 이르기까지 현재 제조 산업의 일반적인 추세와 잘 맞습니다.펄스 용접 시장은 앞으로도 계속 축소될 것이며, 특히 현 단계에서 파이버 레이저는 그들과 경쟁할 수 있는 준연속 레이저를 개발했습니다.그러나 우리는 또한 Nd3+:YAG 고체 레이저가 저렴하고 사용하기 쉽고 유지하기 쉬우며 많은 특수 재료와 특수 용접 요구 사항이 펄스 용접의 사용을 필요로 한다는 것을 알기 위해 변경했습니다. 앞으로도 오랫동안.
두 가지 용접 방법을 어떻게 선택하느냐는 종합적으로 고려해야 할 문제이다.가격, 사용 비용, 프로세스 요구 사항 및 생산 효율성과 같은 요소를 고려해야 합니다.펄스 용접은 효율이 낮고 사용 비용이 높지만 비용이 저렴하고 단일 펄스 에너지가 높습니다.연속 용접은 효율성이 높고 운영 비용이 낮지 만 가격이 높습니다.둘 다 고유한 장점과 단점이 있으므로 적용 범위가 다릅니다.