자동차 생산에서 파이버 레이저의 사용은 큰 성공을 거두었으며 차체, 서스펜션 부품, 파워트레인 어셈블리 등을 포함한 수많은 용접 및 절단 응용 분야에 사용되었습니다. 이는 놀라운 일이 아닙니다. 파이버 레이저는 이전에 사용된 대부분의 기술(레이저 및 비레이저)에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.
그러나 자동차 산업은 여전히 혁신의 중요한 원천으로 남아 있습니다. 고출력 파이버 레이저는 한동안 자동차 생산에 성공적으로 사용되었지만 오늘날 가장 정교한 용접 공정에서는 전기화 및 경량화를 지원하기 위해 단순한 전력 이상의 것이 필요합니다. 실제로 다양한 응용 프로그램이 있지만 대부분은 일반적으로 다음과 같습니다.
매우 얇은 소재 또는 입열에 민감한 소재
이종재료 용접
이러한 더욱 까다로운 작업을 수행하려면 레이저에 두 가지 주요 기능이 있어야 합니다. 첫 번째는 필요한 생산성을 지원할 만큼 충분한 전력을 확보하는 것입니다. 두꺼운 부품의 경우 충분한 침투 깊이를 달성하려면 높은 출력도 필요합니다. 두 번째는 레이저 출력이 작업 표면에 공간적으로나 시간적으로 어떻게 분배되는지를 정밀하게 제어할 수 있는 능력입니다.
전력 및 정밀 제어
Coherent GROHE는 출력과 제어 정확도를 제공하도록 설계된 ARM(Adjustable Ring Mode) 파이버 레이저를 개발했습니다. 이를 달성하기 위해 ARM은 이중 빔 출력을 사용합니다. 이는 또 다른 동심 레이저 링으로 둘러싸인 중앙 지점을 생성합니다. 코어 링 전력은 독립적으로 제어되고 펄스될 수 있습니다.
Coherent HighLight FL-ARM 시리즈 파이버 레이저는 최대 10kW의 총 출력을 제공하며, 이는 처리량이 많은 모든 응용 분야에 충분한 출력 수준입니다. 실제로 대부분의 고정밀, 까다로운 제품은 일반적으로 이 전력 수준의 절반 미만을 사용합니다. 따라서 Coherent ARM 레이저는 필요한 경우 용접 위치를 정확하게 타겟팅하여 충분한 레이저 출력을 전달할 수 있습니다.
구리 용접은 이것이 어떻게 작동하는지 보여주는 예입니다. 일부 제조업체에서는 녹색 레이저를 사용하여 구리를 용접했습니다. 녹색 레이저는 파이버 레이저의 적외선보다 구리에 더 쉽게 흡수되기 때문입니다. 그러나 이 공정은 실온에서만 생산될 수 있습니다. 구리는 가열되면 적외선을 매우 잘 흡수하고, 열쇠 구멍이 생기면 구리의 적색광을 흡수하는 능력이 강해집니다.
따라서 ARM 레이저로 구리 용접을 시작할 때 첫 번째 단계는 재료가 녹을 때까지 링 라이트만으로 가열하는 것입니다. 다음으로, 고출력 중앙 빔이 열쇠 구멍을 만듭니다. 그러나 용접 공정 중에 키홀이 안정화되기 때문에 일부 전력이 링 빔에 유지되어 스패터가 감소하고 용접이 안정적으로 이루어집니다. 빔이 용접 끝단에 도달하면 링 파워가 완전히 차단되고 코어 파워가 부드럽게 떨어지면서 깨끗하고 균일한 끝단이 만들어집니다.
이 공정은 알루미늄 및 아연 도금 판금과 같은 다른 까다로운 재료를 용접할 때도 유사한 이점을 제공합니다. 더욱이, 그것은 가능하게 한다고정밀 용접얇거나 열에 민감한 재료.
P유량 제어
일부 광섬유 레이저 제조업체는 다음과 같습니다.일관된의 ARM은 자사 제품이 마치 장점인 것처럼 전체 전력의 100%를 코어 링 사이에 분배할 수 있다고 지적합니다.
하지만 그렇지 않습니다. ARM 레이저의 전체적인 장점은 앞서 설명한 구리 용접 예에서처럼 코어와 링 사이의 전력을 분할함으로써 들어오는 열이 단일 빔보다 더 나은 결과를 생성하는 방식으로 각 가공물로 전도된다는 것입니다. 그렇지 않다면 표준 단일 빔(그리고 더 저렴한) 파이버 레이저를 사용하면 어떨까요?
그들은 또한 Coherent의 ARM 구조가 충분히 "유연하지" 않다는 우려를 갖고 있었습니다.
시스템을 제조할 때 코어 링에 공급되는 모듈 수를 설정해야 합니다. 따라서 4개의 2kW 모듈로 구축된 8kW ARM 레이저는 세 가지 최대 코어/링 전력 비율로 구성될 수 있습니다. 이는 6kW/2kW, 4W/4kW 또는 2kW/6kW입니다. 게다가 최대 코어/링 전력은 이후에 변경될 수 없으므로 "유연하지 않은" 것으로 간주됩니다.
그러나 특정 고객 레이저의 구성은 레이저 구매 전에 수행된 프로세스 테스트를 기반으로 합니다. 이는 대량 생산에 필요한 전력 및 코어 대 코어 전력 비율을 결정합니다. 또한, 생산 불안정성(예: 원자재의 로트 간 변동, 클램핑 오류 등)에 대한 적응을 지원하기에 충분히 큰 프로세스 창이 제공됩니다.
