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[특수가공학개론] 레이져 가공법

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레포트 > 공학계열
2011.11.02
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소개글

[특수가공학개론] 레이져 가공법에 대한 자료입니다.

목 차

1. 레이저란 무엇인가?
2. 레이저의 역사
3. 레이저는 어떻게 만들어 지는가?
4. 레이저의 특징
5. 레이저 가공
5.1. Machine concepts
5.2. Materials
5.3. Machine parameters
5.4. Process parameters
5.5. The future of laser cutting
6. Light joins – laser welding
6.1. Installation concepts
6.2. Technology
7. 그 밖의 레이저 응용분야
8. 레이저가공의 장단점
9. 레이저가공 시장분석
9.1. 시장현황
9.1.1. 세계시장의 구조 및 성장추이
9.1.2. 국내시장의 구조와 성장추이
9.2. 향후전망

본문내용

* Deep penetration welding
충분히 높은 에너지 밀도에서 레이저 빔은 작업 공간에 있는 재료의 소재의 표면이 기화하기 시작하는 정도까지 열을 가하게 된다.
레이저 자극은 대략 106 / cm2 을 넘어서야 한다. 재료의 기화가 됨에 따라서 사라지는 금속수증기의 압력의 결과 키홀(keyhole)은 소재에 생성된다. 기화된 재료는 레이저 에너지를 흡수하고, 그래서 이온화가 된다. Laser-induced plasma는 생선된다.
키홀에 침투한 레이저 빔은 각각의 순간 일부의 에너지를 흡수하는 표면 재료 플라스마 경계에서 여러 번 반사된다. 이 방법은 더 많은 에너지가 재료에 결합된다. CO2레이저로 용접을 할 때 다른 이점은 에너지가 소재에 결합하는 것을 도와준다는 점이다.
플라스마의 흡수계수(CO2레이저 파장의 )는 용해된 재료의 것보다 높다. 그러므로 플라스마가 생성된 이후 레이저 빔의 에너지는 거의 모두 소재로 흡수된다.
높은 온도와 압력으로 용해된 재료가 급격히 순환하며 액상으로 존재하여 키홀은 둘러싸인다. 이것은 용접 헤드의 작용에 따른다. 다시 말하면 소재를 통해 용접 헤드는 용접 선을 따라간다.
용해된 재료는 키홀 주변으로 흘러서 뒤편에서 응고된다. 그 결과 동일한 구조의 좁은 용접 선이 생성된다. 플라스마는 재료를 둘러싼 곳에서 가열을 수행한다. 소재의 가열 효과는 한정된 높은 에너지의 열원의 원인으로 최소한으로 남는다.
깊은 침투용접 효과에 의해 키홀의 형성은 선호된다. 왜냐하면 최고의 용접깊이는 열전도 용접의 것보다 훨씬 깊다. 예를 들어 12kw – CO2 레이저는 연강 –19mm에서 0.5m/min 의 속도로 용접 선을 만든다.
깊은 용접 선은 매우 좁다. 깊이는 넓이 보다. 10배에 까지 다를 수 있다.

* Deep penetration welding with added materials
만약 용접의 길이의 5%이상의 폭이라면 재료사이의 공간을 연결할 수 없다. 슬릿(slit)의 폭에 따라서 결합되거나, 용접 선을 형성 할 수 없다. 따라서 용접과정에 따라서 wire가 공급되는 공정이 필요하다. Wire의 양은 용접속도, 용접길이, 폭에 따라 결정된다.
실제의 양을 제외하고 매우 얇은(d= 0.8~1.2mm)와이어의 정확한 위치는 매우 중요하다. 첨가된 재료는 역시 합금과 함계 결합을 위해 사용된다. 적절한 wire재료를 선택 함으로 인하여 용접 선에서의 균열을 방지 할 수 있다.
* Influencing variables
물질로부터 레이저파라미터를 통해 실제가공 파라미터까지 서로서로 적절하게 안정성요구를 만족하는 용접균열을 만족시켜왔다.

* Workpiece parameters
부품설계자는 세심한 주의를 기울여 용접계획을 시작해야한다. 설계자는 재료를 선택하고 재료의 두께와 어떻게 부품들이 결합되어야 할지 결정해야 한다. 이런 방식으로 설계자는 용접과정에 많은 영향을 줄 파라미터를 정한다.

Materials : 합금요소는 그 재료의 용접가능성을 결정한다.
Workpiece tickness : 금속두께의 층이 증가한다면 용접속도를 높이기 위한 레이저의 강도 또한 증가할 것이다. 두꺼운 재료의 용접속도는 똑같은 레이저강도를 사용하는 얇은 재료에서의 용접속도보다 상당히 느려질 것이다.

* Steel
강철의 용접가능성은 주로 탄소의 비율에 달려있다. 0.25%미만의 탄소 함유랑을 지닌 금속은 용접에 적당하다. 탄소 함유랑이 높을수록, 제품의 용접가능성이 더욱 낮아진다. 탄소는 매우 딱딱해져서 균열을 발생한다. 이것은 균열 크랙킹을 최대한으로 발생시키는 냉각용융안에서의 응력의 결과이다. 실제로 탄소비율이 중간(0.25%~0.35%)인 금속은 예열을 해야 한다. 게다가 느린 냉각속도는 반드시 필요하다.
0.35%이상의 탄소를 함유한 금속은 용접에 매우 부적합하다.
CrNi금속은 열전도율이 낮기 때문에 일반적으로 쉽게 용접되고 높은 용접속도를 갖는다. 용접되어질때 적절한 보호가스가 사용된다면 이것은 산화물이 없는 용접부분을 만든다.

참고문헌

자료출처
㈜코리아레이저테크
http://www.korealaser.co.kr
TRUMPF
http://www.trumpf.com
레이저기술네트워크
http://www.laserkorea.net
한광
http://www.hankwang.co.kr/

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