Laser Welding vs. Traditional Welding: A Head-to-Head Comparison

웅장한 교량부터 복잡한 전자 부품에 이르기까지 용접 기술은 어디에나 존재합니다. 기술의 지속적인 발전과 함께 용접 방법도 끊임없이 혁신하고 있습니다. 새롭게 떠오르는 고에너지 빔 용접 기술인 레이저 용접은 고정밀, 고효율, 낮은 변형률로 인해 다양한 분야에서 점차 등장하며 기존 용접 방식에 큰 도전을 제기하고 있습니다.

이 글에서는 레이저 용접과 기존 용접 방법을 비교하여 작동 원리, 장단점, 적용 범위 등 다양한 관점에서 자세히 설명합니다. 이를 통해 레이저 용접 및 기타 용접 방법의 장점과 한계를 보다 포괄적으로 이해하여 다양한 산업에 적합한 용접 방법을 선택하는 데 참고할 수 있습니다.

레이저 용접은 어떻게 작동하나요?

레이저 용접은 레이저를 열원으로 사용하여 재료를 가열하여 녹여 서로 결합시키는 기술입니다. 레이저는 단색성과 방향성이 뛰어나기 때문에 스폿 내에서 매우 높은 에너지 밀도로 매우 미세한 스폿에 쉽게 초점을 맞출 수 있습니다. 따라서 레이저 용접의 주요 특징은 용접 이음새의 높은 깊이 대 폭 비율입니다.

레이저 용접은 대기 중에서 수행할 수 있으며, 때로는 처리 요구 사항에 따라 차폐 가스를 사용하기도 합니다. 레이저는 융점이 높은 재료를 용접할 수 있으며 경우에 따라 이종 재료 용접도 가능합니다.

산업용 레이저, 제어 기술 및 공작 기계의 발전으로 파이버 레이저 용접기는 더 작고, 더 콤팩트하고, 효율적이고, 내구성과 신뢰성이 높은 방향으로 진화하고 있습니다. 컴퓨터, 회전식 렌즈, 다중 채널 빔 분할, 파이버 전송 기능을 갖추고 있어 운영 유연성과 자동화 수준을 향상시킵니다.

레이저 용접의 장점

짧은 레이저 조사 시간, 그리고 매우 빠른 속도 용접 프로세스

이는 생산성 향상에 도움이 될 뿐만 아니라 용접된 재료가 쉽게 산화되는 것을 방지합니다. 열의 영향을 받는 영역이 작기 때문에 열에 매우 민감한 트랜지스터 부품을 용접하는 데 적합합니다. 레이저 용접은 슬래그를 생성하지 않으며 공작물에서 산화막을 제거할 필요가 없습니다. 심지어 유리를 관통하여 용접할 수도 있습니다. 특히 초소형 정밀 기기의 용접에 적합합니다.

이종 재료의 용접

레이저는 같은 종류의 금속 재료뿐만 아니라 서로 다른 금속 재료, 심지어 금속과 비금속 재료도 용접할 수 있습니다. 예를 들어 세라믹을 집적 회로의 기반으로 사용하는 것은 어려운 일입니다. 와 함께 세라믹의 높은 녹는점과 압력을 가하기 어렵기 때문에 다른 용접 방법을 사용할 수 없습니다. 하지만 레이저 용접을 사용하면 비교적 쉽게 용접할 수 있습니다. 물론 레이저 용접으로 모든 이종 재료를 용접할 수는 없습니다.

높음 자동화 정도

레이저 용접은 자동화 및 지능적인 제어가 용이합니다. CNC 시스템과 로봇 기술을 통해 고정밀, 고효율 용접 공정을 구현하여 수동 개입을 줄이고 생산성을 향상시키며 인건비를 절감할 수 있습니다.

일반적인 용접 방법에는 어떤 것이 있나요? 그 차이점은 무엇인가요?

기존 용접 방법의 작동 원리와 특성을 이해하면 레이저 용접과 다른 용접 방법의 차이점을 이해하는 데 도움이 되므로 필요에 적합한 용접 방법을 명확히 할 수 있습니다.

아크 용접

아크 용접은 전극과 금속 공작물 사이에서 생성되는 강렬한 전기 아크를 열원으로 사용합니다. 아크의 높은 온도는 전극과 금속 공작물을 국부적으로 녹입니다. 전극의 필러 금속도 녹아 용융 풀로 들어갑니다. 녹은 풀이 식고 굳은 후, 형성 전극과 공작물을 연결하는 용접 이음새입니다.

아크 용접에는 SMAW(차폐 금속 아크 용접), MIG 용접(금속 불활성 가스 용접), TIG 용접(텅스텐 불활성 가스 용접), 플라즈마 아크 용접, 서브머지드 아크 용접 등 다양한 유형이 있습니다.

레이저 용접과 아크 용접

레이저 용접은 고에너지 밀도의 레이저 빔을 열원으로 사용하는 반면, 아크 용접은 전극과 공작물 사이에 발생하는 전기 아크를 사용합니다. 레이저 빔의 에너지가 집중되어 있어 열 입력이 적고 열 영향 영역이 좁으며 용접 변형이 최소화되어 정밀 용접에 적합합니다. 용접 및 얇은 판재 용접에 적합합니다. 반면 아크 용접은 열 입력이 높고 열 영향 영역이 자연적으로 넓으며 용접 변형이 커서 대형 구조 부품을 용접하는 데 적합합니다.
레이저 용접은 훨씬 빠르고 용접 아크 용접보다 빠른 속도와 높은 정밀도 및 용접 품질을 제공합니다. 레이저 용접은 필러 금속이 필요 없는 비접촉 용접 공정으로, 용접 과정에서 연기가 발생하지 않고 자동화가 용이합니다. 아크 용접 요구 사항 필러 금속, 용접 공정은 연기와 아크 방사선을 발생시켜 다음을 유발합니다. 일부 환경 오염, 그리고 자동화 수준이 낮습니다.
레이저 용접 장비는 상대적으로 가격이 비싸서 특정 분야에는 적용이 제한적입니다. 아크 용접 장비는 비용이 저렴하고 작동하기 쉬워 용접 품질과 정밀도 요구 사항이 높지 않고 구조가 단순한 상황에 적합합니다.

브레이징

브레이징은 모재보다 용융점이 낮은 필러 금속을 사용하여 공작물을 접합하는 공정입니다. 이 공정은 공작물과 필러 금속을 필러 금속의 용융점보다 높지만 모재의 용융점보다 낮은 온도로 가열하는 과정을 포함합니다. 용융된 필러 금속은 모세관 작용을 통해 접합부 틈새로 흘러 들어가 모재 표면을 적시고 원자 확산을 거칩니다. 냉각 및 응고되면 공작물을 연결하는 브레이징 조인트를 형성합니다.

레이저 용접 대 브레이징

레이저 용접은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 공작물을 국부적으로 용융시켜 용융 풀을 형성하고 냉각 시 응고되어 접합부를 만듭니다. 반면 브레이징은 모재보다 녹는점이 낮은 필러 금속을 사용합니다. 이 용가재는 가열되어 녹아 모세관 작용을 통해 접합부 틈새를 채우고 냉각 시 응고되어 접합부를 형성합니다. 따라서 레이저 용접은 모재를 직접 녹여 융합하기 때문에 접합 강도가 모재의 강도에 근접할 정도로 높습니다. 반면, 브레이징의 접합 강도는 상대적으로 낮으며 필러 금속의 강도에 의해 제한됩니다.
레이저 용접은 다양한 금속과 일부 비금속, 특히 고융점 및 내화성 금속에 적합합니다. 브레이징은 적합한 에 대한 다양한 금속 재료, 특히 이종 금속, 얇은 시트 및 정밀 부품을 결합하는 데 사용됩니다.
레이저 용접은 자동차, 항공우주, 전자, 의료 기기 및 기타 높은 용접 품질과 정밀도가 요구되는 분야에서 널리 사용됩니다. 브레이징은 널리 냉동, 에어컨, 계측, 보석 및 기타 접합 강도 요구 사항은 높지 않지만 우수한 밀봉 및 전기/열 전도성이 필요한 분야에 사용됩니다.

전자빔 용접(EBW)

전자빔 용접은 고진공 환경에서 수행됩니다. 전자총은 전자빔을 방출합니다, 즉 고전압으로 가속되고 전자기 렌즈에 의해 집중됩니다. 빔이 공작물 표면을 강타하여 운동 에너지를 열 에너지로 변환하여 공작물이 에 로컬 용융 용접을 달성합니다..

레이저 용접 대 EBW

레이저 용접은 레이저 빔을 에너지원으로 사용하며 대기 또는 차폐 가스 환경에서 수행할 수 있습니다. EBW는 고진공 환경에서 가속 전자 빔을 활용합니다. 그리고 는 진공 챔버에서 수행해야 합니다. 따라서 레이저 용접은 운영 유연성 측면에서 이점을 제공하는 반면, EBW는 장비 및 운영 환경에 대한 요구 사항이 더 높습니다.
EBW의 에너지 밀도는 일반적으로 레이저 용접보다 높기 때문에 더 깊게 침투하고 용접 이음새를 좁힐 수 있어 특히 두꺼운 판재 용접과 융점이 높은 재료의 접합에 적합합니다. 레이저 용접은 에너지 밀도는 상대적으로 낮지만 빔의 제어와 초점 조절이 용이하여 정밀 용접 및 복잡한 형태의 부품 접합에 적합합니다.
에너지 밀도가 높기 때문에 EBW의 열 영향 영역은 레이저 용접보다 작아 용접 변형과 잔류 응력이 줄어듭니다. 이는 열에 민감한 재료와 정밀 부품을 용접할 때 특히 중요합니다.
EBW는 티타늄과 같이 녹는점이 높고 강도가 높으며 쉽게 산화되는 소재의 용접에 적합합니다. 합금 및 고온 합금. 레이저 용접은 다양한 금속과 일부 비금속 재료를 포함하여 더 넓은 범위에서 응용할 수 있습니다.
레이저 용접 장비는 상대적으로 저렴한 반면, EBW 장비는 더 비싸고 진공 시스템 및 기타 보조 장비가 필요합니다. 따라서 EBW는 주로 항공우주, 원자력 산업, 정밀 기기 및 기타 용접 품질 요구 사항이 매우 높은 분야에서 사용됩니다. 레이저 용접은 자동차, 전자, 의료 및 기타 산업을 포함하여 더 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.

마이크로 용접

마이크로웰딩은 고에너지 밀도의 열원을 사용하여 미세한 규모로 연결하는 정밀 접합 기술입니다. 작동 원리는 일반적으로 레이저 빔, 전기 아크 또는 전자 빔과 같은 열원을 마이크로미터 또는 밀리미터 미만의 스팟 크기로 집중시켜 공작물의 국소 영역을 빠르게 녹여 재료 접합을 달성하는 것입니다.

레이저 용접 대 마이크로 용접

마이크로 용접은 주로 마이크로미터 또는 마이크로미터 이하의 치수를 포함하는 소형 부품 및 미세 구조물을 접합하는 데 사용됩니다. 레이저 용접은 적용 범위가 더 넓으며 소형 부품부터 대형 구조물까지 용접에 사용할 수 있습니다.
마이크로 용접은 일반적으로 용접 속도가 빨라 대량 생산에 적합합니다. 레이저 용접도 빠르지만 초소형 부품을 용접할 때는 마이크로 용접이 더 효율적일 수 있습니다.
마이크로 용접과 레이저 용접 모두 다양한 금속과 일부 비금속 재료에 적합합니다. 그러나 마이크로 용접은 열 영향 영역이 작기 때문에 일부 특수 재료(예: 생체 재료 및 전자 부품)를 접합하는 데 더 유리할 수 있으며, 재료 특성의 손상을 방지할 수 있습니다.

저항 용접

저항 용접은 저항 열을 활용하여 전류의 통과 열원으로서 공작물의 접촉면과 인접 영역을 통해 전달됩니다. 압력 하에서 공작물을 국부적으로 녹여 접합을 달성합니다. 저항 용접의 주요 유형에는 스폿 용접, 심 용접, 프로젝션 용접, 맞대기 용접, 플래시 용접 및 고주파 용접이 있습니다.

레이저 용접 대 저항 용접

레이저 용접은 고에너지 밀도 레이저 빔을 열원으로 사용하여 비접촉 용접을 실현합니다. 이와 달리 저항 용접은 저항 열에 의해 생성된 저항 열에 의존합니다. 전류의 통과 공작물을 통과하여 공작물과 직접 접촉해야 합니다. 따라서 레이저 용접은 복잡한 모양과 접근하기 어려운 공작물에 적합하고, 저항 용접은 랩 조인트 및 맞대기 조인트와 같은 단순한 모양의 공작물에 더 적합합니다.
레이저 용접은 열 입력을 정밀하게 제어할 수 있어 열 영향 영역이 작고 용접 변형이 최소화됩니다. 따라서 정밀 용접 및 열에 민감한 재료의 용접에 적합합니다. 반면 저항 용접은 상대적으로 열 입력이 높고 열 영향 영역이 넓으며 용접 변형이 커서 용접 변형이 크게 걱정되지 않는 상황에 적합합니다.
레이저 용접은 용접 속도가 빠르고 효율이 높기 때문에 대량 생산에 적합합니다. 저항 용접은 상대적으로 용접 속도가 느리고 더 많은 적합한 다품종 소량 생산에 적합합니다. 레이저 용접 장비는 더 비싸고 전문 작업자가 필요한 반면, 저항 용접 장비는 비용이 저렴하고 작동하기 쉬우며 쉽게 자동화할 수 있습니다.
레이저 용접은 다양한 금속 및 일부 비금속 재료의 용접에 적합하며 자동차, 항공우주, 전자 및 의료 산업을 포함한 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 저항 용접은 주로 강철 및 알루미늄과 같은 전기 전도성 금속 재료에 적합하며 자동차, 가전 제품 및 건설 산업에서 널리 사용됩니다.

올바른 용접 방법은 어떻게 선택하나요?

용접은 필수적인 접합 기술로서 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 합니다. 하지만 시중에는 다양한 용접 방법이 존재하기 때문에 산업별 요구에 가장 적합한 용접 기술을 선택하는 것이 많은 기업의 과제가 되고 있습니다. 다음에서는 다음과 같은 방법을 살펴보겠습니다. 선택 다양한 관점에서 귀사의 산업에 가장 적합한 용접 방법을 찾아드립니다.

공작물 재질 및 두께

다양한 용접 방법은 다음에 적합합니다. 다른 재료와 두께. 예를 들어 레이저 용접은 다양한 금속 및 일부 비금속 재료에 적합하며 특히 얇은 판재 용접에 탁월합니다. 이와 대조적으로 아크 용접은 는 더 적합 에 대한 후판 용접 및 대형 구조 부품. 따라서 용접 방법을 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 공작물 재료의 유형과 두께입니다.

용접 품질 및 정밀도 요구 사항 평가

산업마다 용접 품질과 정밀도에 대한 요구 사항이 다릅니다. 예를 들어 항공우주 및 의료 기기 같은 산업은 용접 품질과 정밀도에 대한 요구가 매우 높기 때문에 레이저 용접과 전자빔 용접이 이상적인 선택입니다. 반면 건설 및 교량 건설과 같은 산업은 용접 품질 및 정밀도에 대한 요구 사항이 상대적으로 낮으며 아크 용접 및 저항 용접과 같은 전통적인 용접 방법도 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

생산 효율성 및 비용에 집중

용접 방법의 선택은 생산 효율성과 비용도 고려해야 합니다. 고도로 자동화된 용접 레이저 용접 및 전자빔 용접과 같은 방식은 장비 비용이 높지만 생산 효율이 높아 대량 생산에 적합합니다. 아크 용접 및 저항 용접과 같은 전통적인 용접 방법은 장비 비용은 낮지만 생산 효율이 상대적으로 낮습니다. 적합한 중소규모 배치 생산 또는 현장 용접에 적합합니다.

환경적 요인 및 안전 고려

일부 용접 방법은 용접 과정에서 연기, 유해 가스 또는 방사선을 발생시켜 환경과 작업자의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 용접 방법을 선택할 때는 환경적 요인과 안전성도 고려해야 합니다. 레이저 용접과 전자빔 용접은 비교적 환경 친화적인 반면, 아크 용접은 보호 조치에 주의해야 합니다.

전문가의 조언 구하기

다음과 같은 경우 익숙하지 않음 용접 기술에 대해 잘 모르거나 업종에 가장 적합한 용접 방법을 결정하기 어려운 경우 전문가의 조언을 구할 수 있습니다. 용접기 공급업체와 자세한 상담을 통해 용접 전문 지식에 대해 자세히 알아보고 전문적인 안내와 제안을 받을 수 있습니다. 용접기를 구매한 친구에게 사용자 경험에 대해 문의할 수도 있습니다.

파이버 레이저 용접기 선택

휴대용 레이저 용접기, 탁상용 레이저 용접기, 자동 로봇 레이저 용접기 등 다양한 유형의 파이버 레이저 용접기가 시중에 나와 있습니다. 아래는 다양한 유형의 파이버 레이저 용접기에 대한 소개이며, 필요에 따라 선택할 수 있습니다.

결론

이 기사에서 레이저 용접과 기존 용접의 비교 분석을 통해 다양한 분야에서 다양한 용접 방법의 적용 특성을 확인할 수 있습니다. 용접 방법을 선택할 때 필요 공작물 재질, 용접 요구 사항, 생산 효율성 및 비용과 같은 요소를 종합적으로 고려하여 레이저 용접과 기존 용접 방법의 장단점을 비교하여 특정 요구 사항에 가장 적합한 용접 기술을 선택합니다.

레이저 기술의 지속적인 발전과 비용 절감으로 레이저 용접의 응용 전망은 더욱 넓어질 것입니다. 더 많은 분야에서 고유한 장점을 발휘하여 용접 기술의 발전을 이끌 것으로 기대됩니다.

레이저 용접 대 기존 용접: 일대일 비교