레이저 레이저 용접 - 레이저 용접의 빠른 개발
June 19, 2023
레이저 용접 기술을 빠르게 개발합니다
레이저 용접 플라스틱의 기본 원리는 클램프를 눌러 두 개의 워크 피스를 겹쳐 놓은 다음 레이저를 상단 공작물에 주입하여 레이저가 공작물에 침투하여 아래의 공작물에 흡수 될 수 있도록하는 것입니다. 흡수 된 레이저 광 에너지는 열 에너지로 변환되어 두 워크 피스의 접촉면이 녹아서 결국 용접 구역을 형성합니다. 그러나, 서기양 재료를 납땜하는 레이저 용접 기술의 적용이 상당한 길이를 거쳤다는 것은 사실이다. 새로운 재료, 새로운 장비 및 새로운 기술의 시대에 현재 생산자는 레이저 용접의 특성, 장점 및 요구 사항을 이해해야 할뿐만 아니라 기술의 추세를 파악하기 위해이 분야의 많은 혁신과 미래 추세를 인식해야합니다. . 항상 기술의 최전선에있는 방사형 레이저 용접은 제공합니다.
재료 개발
레이저 용접 기술에 더 잘 적응하기 위해 재료 공급 업체는 열가소성 재료에서 상당한 진전을 이루었습니다. 약 3 년 전, 거의 모든 단일 천연 재료는 탄소 검은 색을 첨가 한 후 우수한 레이저 용접 품질을 달성했지만 그 당시에는 흡수성의 색이 검은 색 일 수 있습니다. 이제이 분야에서 많은 진전이있었습니다. 생산자는 거의 모든 색상을 설계 할 수 있으며 동시에 레이저 용접 요구 사항을 충족하고 프로세스의 안정성을 보장 할 수 있습니다.
색상 외에도 재료 기술의 혁신은 레이저 용접의 일부 제한을 깨뜨 렸습니다. 예를 들어, 열가소성 재료에 원래 사용되는 화염 지연제는 모두 포산 화염 지연제이며, 레이저 용접은 종종 근적외선으로 재료의 빛의 전달을 불충분하게 만듭니다. 오늘날 많은 재료 공급 업체는 새로운 유형의 염소가없는 화염 지연제를 개발 하여이 문제를 잘 해결하고 레이저 용접의 요구 사항을 성공적으로 충족시킵니다.
프로세스 및 장비 기술
초기에 레이저 용접 기술에는 대형 기계, 심지어 작은 전자 구성 요소가 필요했으며 복잡한 외부 냉각 시스템이 필요했기 때문에 큰 공장 공간이 필요했기 때문에 의심 할 여지없이 투자 비용이 더 높아졌습니다. 당시 용접 장비는 ND : YAG 솔리드 스테이트 레이저를 사용하는 데 사용되었습니다. 다이오드 레이저의 성공적인 적용 이이 솔리드 스테이트 레이저를 점차적으로 교체했지만,이 다이오드 레이저는 일반적으로 보증 시간이 3000h 미만이지만 여전히 고체 레이저와 경쟁 할 수 없습니다. 새로운 다이오드 레이저의 성공적인 개발로 인해 거의 유지 보수가 없으며 최대 20,000 시간의 기대 수명이있어 제조업체가 솔리드 스테이트 레이저를 성공적으로 대체하는 첫 번째 선택입니다. 현재 레이저 용접 시스템은 작고 컴팩트하며 표준 시스템은 1.5mm 미만의 초점 직경으로 최대 240mm x 240mm의 워크 피스를 처리 할 수 있습니다. 또한 다양한 프로세스 모니터링 방법도 사용할 수 있습니다.
다이오드 레이저 기술의 거대한 응용 잠재력과 광범위한 응용 전망을보고 공급 업체는 계속 연구 개발을 늘리고 있으며 많은 새로운 기술이 등장했습니다. 예를 들어, 산업용 로봇 등을 사용하여 다이오드 레이저 섬유 커플 링 기술 및 레이저 용접, 다이오드 레이저 섬유 커플 링 기술은 레이저 소스를 교체 한 후에도 레이저 빔의 균일 성을 보장 할 수 있습니다.
기술이 발전함에 따라 레이저 용접은 공정과 장비를 쉽게 활용하여 장비 비용과 관련하여 장비와 기존 방법 간의 격차를 해소 할 수 있습니다. 따라서 비용 요인은 더 이상 레이저 용접 기술의 광범위한 사용을 제한하는 주된 이유가 아닙니다.
레이저 용접 응용 분야의 리더로서 자동차 산업의 엄청난 성장은 다시 레이저 용접 기술의 장점을 입증했습니다. 센서 하우징을 예제 (그림 1에 표시된 것처럼)로, 레이저 용접 기술은 자동차 분야에서 몇 년 동안 사용되었습니다. 현재 새로운 모듈의 디자인은 처음부터 변경 사항을 수용하도록 설계되었습니다. 민감한 전자 포장의 경우, 기존의 용접 방법의 사용은 종종 전자 구성 요소에 상당한 기계적 응력과 고온 효과를 생성하는 반면, 레이저 용접은 필요에 따라 용접 에너지를 제어하고 조정하여 미세하고 정확한 용접 품질을 보장 할 수 있습니다. 또한 레이저 용접의 경제성은 또한 자동차 산업에 대한 극도의 압력을 완화시켜 비용을 줄였습니다. 자동차 산업에서 레이저 용접 기술을 성공적으로 적용하는 것이 이에 대한 증거입니다.
미래의 추세
장치 크기와 관련하여 시장에는 두 가지 반대 트렌드가 있습니다. 한편으로는 장치가 점점 작아지고 용접은 복잡합니다. 반면에 장치는 더 크고 3 차원입니다. 레이저 용접 장비의 지속적인 개발은 두 요구 사항을 모두 충족 할 수 있습니다.
현재, 의료 진단 제품은 소형화를 향해 계속 발전하고 있으며, 이는 용접 기술이 최소 공간에 여러 기능 장치를 동시에 통합해야합니다. 다른 방법으로 모세관 미세 유체 구조 (그림 2에 표시된 바와 같이)를 납땜하는 것은 매우 어렵거나 불가능하며, 오늘날의 저렴한 SEM 스캐닝 레이저 시스템조차도 그러한 제품을 납땜 할 수 있습니다. 이전에는 사람들이 ND : YAG 레이저를 선택했지만 기술은 매우 비싸었고 기술은 충분히 유연하지 않았습니다. 대조적으로, 섬유 레이저 또는 섬유 결합 다이오드 레이저 용접 기술은 용접 너비 0.1mm를 충족시킬 수있을뿐만 아니라 용접의 모양과 챔버의 크기에 의해 제한되지 않습니다.
섬유의 내 직경이 감소하면 SEM 스캐닝 레이저 시스템은 고속 용접을 달성하면서 더 작은 용접 또는 더 큰 용접 영역을 용접 할 수 있습니다. 장치 크기의 변화하는 추세에 적응하기 위해 LPKF (Lopco Optoelectronics Co., Ltd.) 최대 80mm. 레이저는 용접 공작물의 용접 영역을 370mm × 370mm로 확대하고 용접 너비는 2mm 미만입니다. 현재이 기술은 용접 엔진 실 또는 자동차 내부와 같은 대형 3 차원 자동차 부품에 적용되었습니다.
그러나 SEM 스캐닝 시스템의 응용 처리에는 특정 제한이 있습니다. 자동차 미등과 같은 복잡한 3 차원 구성 요소는 오목 또는 역 빔 각도로 인해 레이저 조사를 방해 할 수 있으므로 윤곽선 용접 방법을 선택해야합니다. 윤곽선 용접은 공작물에 대한 매우 엄격한 요구 사항을 가지고 있으며 용접주기가 길어 이와 관련하여 적용을 제한합니다.
LPKF는 윤곽선 용접의 많은 단점을 보상하는 하이브리드 용접 방법을 발명했으며 3 차원 대형 부품을 용접 할 때 큰 이점이 있습니다. 이 방법은 유연하고 유연한 로봇을 사용하여 레이저를 안내하는 반면, 고정물에 필요한 압력은 용접 헤드에서 나옵니다. 사용 된 롤러는 공작물의 압입없이 많은 압력을 생성하며 먼지에 민감하지 않습니다. 더 중요한 것은이 기술은 스펙트럼이 더 넓은 염소 램프가있는 레이저를 사용한다는 것입니다. 염소 램프는 기저 공작물의 열을 흡수하여 공작물의 필수 가열을 형성하는 동안 상부 공작물을 직접 가열합니다. 기존의 용접 방법과 비교하여, 공작물 용접 표면의 열 전달이 더 균일하고 상부 공작물의 경도가 감소된다. 갭 오류가 있으면 더 일찍 처리 할 수 있으므로 더 높고 안정적인 용접 품질이 높아지고 동시에 단축됩니다. 용접 시간. 염소 램프를 추가하면 필요한 레이저의 전력을 효과적으로 줄이고 비용이 줄어 듭니다. 또한, 복합 용접이 적용될 때, 공작물의 고유 잔류 응력은 작으며, 후속 템퍼링 처리는 크게 단순화되거나 불필요 할 수 있으며, 이는 비정질 열가소성 물질에 큰 도움이 될 수있다.
장치 용접의 혁신 외에도 다수의 새로운 재료 조합이 등장했으며 레이저 용접 기술은 더 이상 하드/하드 재료의 조합에만 국한되지 않습니다. 열가소성 직물, 열가소성 엘라스토머 및 포장 및 의료 카테터를위한 시트 재료를 포함한 새로운 레이저 용접 재료가 떠오르고 레이저 용접을위한 다양한 응용 분야를 확장합니다. 이제 레이저 클리너 나 코팅조차도 간단하고 신뢰할 수있는 비정질 플라스틱의 깨끗한 용접을 달성하는 데 사용될 수 있습니다. 이산화탄소 레이저와 같은 다른 레이저 소스의 출현으로 인해 긴 파장 조명이 투명한 플라스틱에 흡수 될 수 있기 때문에 레이저 용접 기술을위한 새로운 기회를 제공합니다.
경제적 인 관점에서, 다이오드 레이저 및 공정 기술의 혁신은 효율적인 레이저 용접을 보장하고 레이저 비용의 감소는 또한 투자 비용이 낮아집니다. 더 중요한 것은 유지 보수 간격과 장비의 서비스 수명을 지속적으로 확장하여 기계의 근무 시간이 더욱 향상됩니다.
결론적으로
레이저 하이브리드 용접 기술은 비교적 새롭지 만 고유 한 장점이 있으며 일부 측면에서 기존 용접 기술을 대체 할 수도 있습니다. 동시에, 장치 소형화 및 복잡한 3 차원의 개발 경향은 레이저 하이브리드 용접 기술이 미래의 응용 프로그램 개발에 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다.
