이종금속 용접에 레이저 용접 기술 적용

많은 산업에서는 구조적, 응용 또는 경제적 이유로 서로 다른 금속 재료를 접합해야 합니다. 서로 다른 금속을 결합하면 각 금속의 최상의 특성을 더 잘 활용할 수 있습니다. 따라서 용접작업을 시작하기 전에 용접사는 금속의 녹는점, 열팽창 등 각 재료의 특성을 파악한 후, 재료의 특성에 따라 자신에게 적합한 용접공정을 선택해야 합니다.

이종 금속 용접은 특정 공정 조건에서 두 개 이상의 서로 다른 재료(화학적 조성, 금속 조직 또는 특성이 다름)를 용접하는 프로세스를 말합니다. 이종금속 용접 중 이종강 용접이 가장 일반적이고, 그 다음이 이종 비철금속 용접이다. 이종 금속을 용접하면 모재 금속과 다른 특성을 갖는 전이층이 생성됩니다. 이종금속은 원소성질, 물리적 성질, 화학적 성질 등에서 상당한 차이가 있기 때문에 이종재료의 용접작업기술은 동일재료의 용접에 비해 훨씬 복잡하다.

레이저 용접기는 이러한 장애물을 극복하고 이종 금속의 완벽한 용접을 실현할 수 있습니다.

1. 구리와 강철의 레이저 용접

구리-강 용접은 이종 재료의 일반적인 용접입니다. 구리와 강철의 융점, 열전도 계수, 선팽창 계수 및 기계적 특성에는 큰 차이가 있어 구리와 강철의 직접 용접에 도움이 되지 않습니다. 높은 열에너지 밀도, 적은 용융 금속, 좁은 열 영향부, 높은 접합 품질, 높은 생산 효율성 등 레이저 용접의 장점을 바탕으로 구리와 강철의 레이저 용접이 현재 개발 추세가 되었습니다. 그러나 대부분의 산업 응용 분야에서 구리의 레이저 흡수율은 상대적으로 낮으며 구리는 용접 과정에서 산화, 기공 및 균열과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다. 다중 모드 레이저를 기반으로 하는 구리 및 강철 이종 금속의 레이저 용접 공정은 추가 개발이 필요합니다.

2. 알루미늄 및 강철의 레이저 용접

알루미늄과 강철의 녹는점은 매우 다르며, 서로 다른 재료의 금속 화합물을 형성하기 쉽습니다. 또한, 알루미늄 및 철강합금은 반사율이 높고 열전도도가 높은 특성을 가지고 있어 용접 시 키홀 형성이 어렵고, 용접 시 높은 에너지 밀도가 요구됩니다. 실험 결과, 레이저 에너지와 물질의 작용 시간을 제어함으로써 계면 반응층의 두께를 줄일 수 있고 중간상의 형성을 효과적으로 제어할 수 있는 것으로 나타났습니다.

3. 마그네슘알루미늄 및 마그네슘알루미늄 합금의 레이저 용접

알루미늄과 그 합금은 우수한 내식성, 높은 비강도, 우수한 전기 및 열 전도성이라는 장점을 가지고 있습니다. 마그네슘은 비철금속으로 알루미늄에 비해 가볍고 비강도와 비강성이 높으며 내충격성이 좋습니다. 마그네슘-알루미늄 용접의 가장 큰 문제점은 모재 자체가 쉽게 산화되고 열전도율이 커서 균열, 기공 등의 용접 결함이 쉽게 발생한다는 점이다. 또한 금속간 화합물을 쉽게 생성하여 솔더 조인트의 기계적 특성을 크게 감소시킵니다.

위의 내용은 레이저 용접기를 이종 금속 재료에 적용한 예입니다. 이종 금속 재료의 레이저 용접은 이종 강철에서 비철 금속 및 그 합금, 특히 마그네슘-알루미늄 합금 및 티타늄-알루미늄 합금으로 확대되었습니다. 레이저 용접이 진전되어 일정한 침투 깊이와 강도를 지닌 용접 조인트가 얻어졌습니다.