Laser Copper Welding

최근 몇 년 동안 구리 레이저 용접 방법은 에너지 효율을 높이기 위한 차량 엔지니어들의 관심을 끌었습니다. 

모터, 배터리 등 자동차 부품이 전도성 높은 구리로 만들어져서, 레이저 용접은 구리 소재 가공의 핵심 공정이 되었습니다.

이 산업의 요구를 충족시키기 위해 NAC는 고속 카메라로 구리의 레이저 용접을 시각화하는 이점은 물론 촬영 기술과 이미지를 촬영할 때 고려해야 할 핵심 사항을 소개합니다.

구리 레이저 용접에 대한 주요 고려 사항

구리는 반사율이 높은 소재이기 때문에 일반적인 근적외선 레이저를 사용하여 용접하면 '스패터'가 발생하여 결과적으로 결함이 발생합니다. 스패터를 줄이기 위해 고속 이미지 시각화를 통해 다음과 같은 연구 결과를 파악했습니다.

1. 청색, 녹색 등의 가시광선 파장의 레이저로 용접하면 빛의 파장이 구리에 쉽게 흡수되어 스패터를 크게 줄이는 작용을 합니다.
2. 가시광선과 IR 파장의 하이브리드를 사용한 용접
3. 듀얼 코어 레이저를 사용하여 레이저 중앙/코너에 대한 레이저 강도 수준을 조정하는 용접
4. 스캐너를 이용한 워블링 기법을 이용한 용접
5. 기타 새로운 레이저 용접 기술

Courtesy of Laserline GmbH

고속 카메라를 이용한 용접 고도화 연구
고속 카메라로 촬영하여 스패터 발생 사례를 관찰할 수 있습니다. 또한 용융 풀의 흐름, 응고 시기 및 기타 스패터 생성을 유발하는 다양한 요인을 자세히 시각화할 수 있습니다.

용접 품질은 일반적으로 육안 검사로 분석하여 용접 재료의 형성 및 용접 단면을 확인합니다. 용접 중 슬로우 모션 이미지를 사용하면 이러한 인스턴스를 매우 자세하게 분석하고 재료 유형, 모양, 판 두께, 레이저 출력, 초점 조건 및 공급 속도를 포함한 다양한 매개변수를 비교할 수 있습니다. 고속 이미지 분석을 통해 용접 기술을 최적화할 수 있는 조건 전반에 걸쳐 미세한 세부 사항을 관찰할 수 있습니다.

필터 선택:
IR, 녹색, 청색, IR과 가시광선 파장의 하이브리드와 같은 다양한 유형과 파장의 용접 레이저가 있습니다. 용접 레이저의 레이저 광이 모재에 의해 반사되고 촬영 이미지에 광이 반사되면 결과적으로 용융점과 같은 관찰 지점을 용접기가 놓칠 수 있습니다. 따라서 목표 파장을 최적으로 차단하는 short-pass filter, 특정 파장 차단 필터, bandpass 필터, notch 필터 등 다양한 필터를 채택하여 레이저 광의 반사 효과를 제거할 필요가 있다.

Courtesy of Laserline GmbH | Courtesy of TRUMPF Inc.

카메라 위치/시야각:
레이저 용접에서 카메라 위치는 주요 관찰 영역 보기에 매우 중요합니다. 예를 들어 열쇠 구멍 내부를 시각화하려면 위에서 대상을 내려다보는 수직 카메라 설정이 필요합니다. 또한 온수 표면의 잔물결이나 스패터의 흩어짐을 시각화하려면 현상을 보다 자세하게 캡처할 수 있도록 수평축 근처에 카메라 시야각을 설정해야 합니다. 이와 같이 대상 물체와 관찰할 요소에 따라 고속 카메라를 설정하는 것도 중요한 고려 사항입니다.

고배율 광학 촬영 지원:
더 얇은 레이저 용접(예: 5mm 비드 너비)의 경우 더 높은 배율 광학 장치가 필요합니다. 광학 배율이 높아지면 물체의 상대 속도도 빨라집니다. 따라서 현상을 관찰하기 위해서는 초당 50,000~100,000 프레임과 같은 더 빠른 프레임 속도가 필요합니다. 고속 카메라는 센서의 특성상 촬영 속도가 빨라지면 해상도가 떨어지지만, NAC는 다양한 라인업에서 초당 50,000프레임 이상의 최적의 고속 촬영을 제공하여 보다 빠른 프레이밍 속도에서도 높은 해상도를 유지할 수 있습니다. .