레이저{0}}아크 하이브리드 용접이 항공우주 제조에 최적의 솔루션이 된 이유는 대형 구조 부품의 정밀 용접과 조립 편차 간의 충돌을 효과적으로 해결하기 때문입니다. 동체 패널이나 로켓 연료 탱크를 제조할 때 이 기술은 아크의 와이어 공급 기능을 사용하여 긴 용접 이음새를 따라 불가피한 조립 간격을 보상하여 툴링 정확도에 대한 엄격한 요구 사항을 크게 줄입니다. 한편, 레이저- 유도 아크는 깊은 침투를 달성하여 한쪽의 단일 용접 패스에서 중간-두께의 플레이트를 매우 낮은 열 입력으로 양면 모양으로 형성할 수 있게 하고 벽이 얇은 부품의 변형을 현저히 줄이고 공기역학적 형상 정밀도를 보장합니다.- 또한, 이중 열원의 시너지 효과는 용융 풀의 열 주기를 최적화하고, 가스 배출을 촉진하며, 고강도 합금에서 흔히 발생하는 다공성 및 균열 결함을 효과적으로 억제하고-고효율과 고품질의 완벽한 조합을 달성합니다.
레이저{0}}아크 하이브리드 용접은 깊은 관통력과 높은 적응성의 장점을 바탕으로 현대 항공우주 제조의 핵심 접합 기술이 되었습니다. 항공기 스킨 프레임워크와 로켓 탱크부터 엔진 부품에 이르기까지 이 프로세스는 알루미늄, 티타늄 및 고온 합금과 같은 중요한 재료에 널리 적용되어 통합형 경량 고성능 차세대 항공기로의 도약을 강력하게 지원합니다.- 대형 항공기 제조에서 이 기술은 동체 구조와 외판의 양면 동기식 용접을 위한 기존 리벳팅을 대체합니다. 열 입력의 균형을 맞추기 위해 고속-용접을 수행함으로써 패널 변형을 크게 줄입니다. 한편, 조립 오류를 보상하기 위해 아크 와이어 피딩을 사용함으로써 매우 긴 용접 품질을 보장하고 구조적 통합과 극도의 중량 감소를 달성합니다.
발사체의 극저온 연료 탱크(액체 수소/액체 산소)의 고강도 알루미늄 합금 원통형 부분을 용접하는 경우 레이저-아크 하이브리드 용접은 주로 두꺼운 판에 양면을- 성형하여 단면 용접 문제를 해결하는 데 주로 사용됩니다.- 이 시나리오에서는 복합 열원이 열쇠 구멍 효과를 통해 판을 관통하는 반면 아크는 표면 위로 퍼져 합금 원소를 보충합니다. 이 조합은 용접 효율을 3-5배 증가시킬 뿐만 아니라 더 중요한 것은 용융 풀의 온도 구배와 냉각 속도를 제어함으로써 알루미늄-리튬 합금에서 발생하기 쉬운 다공성과 접합부 연화를 효과적으로 억제하여 저온 기계적 특성과 탱크 용접의 밀봉 신뢰성을 크게 향상시킵니다. 항공우주 엔진 부문에서 레이저{13}}아크 하이브리드 용접은 주로 티타늄 합금 케이싱, 고정자 블레이드 및 연소실 구성 요소의 접합 및 수리에 사용됩니다. 티타늄 합금은 고온에서 산소, 수소, 질소에 극도로 민감하고 열 전도성이 낮기 때문에 기존 아크 용접에서는 쉽게 거친 입자와 지나치게 넓은 열 영향 영역이 발생합니다-. 하이브리드 용접은 레이저의 집중된 에너지를 활용하여 침투 깊이를 유지하는 동시에 총 열 입력을 크게 줄여 열 영향을 받는 부분을 최소화하고 부품이 고온에 노출되는 시간을 단축합니다. 또한 아크의 보조 작용은 용접 표면 품질을 향상시켜 언더커팅과 같은 결함을 줄이고 고온, 고압 및 높은 사이클 피로를 견디는 엔진 부품에 탁월한 금속 품질 보증을 제공합니다.
레이저-아크 하이브리드 용접은 항공우주 분야에서 큰 잠재력을 보여주지만 널리 채택되고 있지만 여전히 기술적 및 비용적 한계에 직면해 있습니다. 첫째, 공정 매개변수의 결합은 매우 복잡합니다. 레이저 출력, 스폿 직경, 아크 전류, 전압, 와이어 간격, 디포커싱 양 등 10개 이상의 매개변수가 서로 상호 작용하여 작은 변동이라도 용접 불안정을 유발할 수 있는 비교적 좁은 공정 창을 초래합니다. 둘째, 고출력 레이저와 정밀 용접 로봇을 결합하려면 상당한 투자가 필요하고 높은 수준의 작업자 기술이 필요하기 때문에 장비 통합 및 유지 관리 비용이 높습니다. 앞으로 이 기술은 다음과 같은 방식으로 발전할 것으로 예상됩니다. (1) AI와 다중-센서 융합 기술(시각, 스펙트럼, 음향)을 통합하여 용접 프로세스의 "폐쇄-루프 제어"를 달성합니다. 시스템은 조립 편차 또는 용융 풀 상태를 실시간으로 감지하고 밀리초 내에 레이저 또는 아크 매개변수를 자동으로 조정하여 공정 안정성 문제를 완전히 해결할 수 있습니다.
(2) 청색 및 녹색 레이저의 출력이 증가함에 따라 '단파장+아크' 방식을 통해 항공우주용 알루미늄 및 구리 합금용 고반사 재료의 복합 용접이 이루어지며, 에너지 흡수 및 용접 안정성이 더욱 향상됩니다. (3) 항공우주 분야에서 구조적-기능적 통합에 대한 수요가 증가하고 있으며, 미래의 복합 용접은 강철-알루미늄 및 티타늄-알루미늄과 같은 이종 금속 접합에 점점 더 중점을 두고 빛, 전기 및 재료 구성 요소의 정밀한 제어를 통해 야금학적 비호환성 병목 현상을 극복하고 차세대 항공기의 초경량 설계를 지원하게 될 것입니다.
