산업 분야의 레이저 응용

01 소개.

레이저 기술은 1960년대에 도입된 이후 높은 에너지 밀도, 우수한 방향성 및 제어 가능성으로 인해 산업 제조의 핵심 도구로 빠르게 발전했습니다. 전통적인 기계 가공 방법과 비교하여 레이저 가공은 비접촉, 고정밀, 고도의 자동화 등 상당한 이점을 가지고 있습니다. 재료 절단, 용접, 마킹, 드릴링 및 적층 가공과 같은 산업 제조에 널리 사용됩니다. 레이저 유형과 공정 특성에 따라 산업용 레이저 가공은 주로 레이저 절단, 레이저 용접, 레이저 적층 가공의 세 가지 범주로 나뉘며, 각 범주에는 고유한 메커니즘과 적용 범위가 있습니다.

02레이저 커팅

그림 1. 레이저 절단 회로도

 

레이저 절단은 가장 성숙한 산업용 레이저 응용 분야 중 하나이며, 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료를 녹이고 기화시키고 보조 가스를 사용하여 슬래그를 날려 고효율 및 정밀 절단을 달성합니다. CO2 레이저 및 파이버 레이저는 현재 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄 합금 및 중박판 절단 분야의 기타 재료에 대한 주류 장비입니다. 이 기술의 장점은 좁은 절단 슬릿, 작은 열 영향 영역, 금형이 필요 없고 가공 경로의 빠른 변경에 있으며 특히 자동차 제조, 판금 가공, 항공우주 및 기타 까다로운 산업에 적합합니다.
(1) 자동차 제조에서 레이저 절단은 차체 패널부터 엔진까지 광범위한 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 파이버 레이저는 고강도 강철 부품을 고정밀도로 절단하는 데 사용되어 차량 경량화를 가져옵니다.
(2) 항공우주 산업은 특히 티타늄 및 복합재와 같은 첨단 소재로 만든 복잡한 부품을 생산할 때 레이저 절단 기술의 이점을 누리고 있습니다. 예를 들어, 초고속 레이저를 사용하면 복잡한 모양의 티타늄 부품을 절단하는 동시에 열 손상을 최소화하고 부품의 구조적 무결성을 보장하여 항공우주 부품의 성능과 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

03 레이저 용접

레이저 용접은 레이저 빔을 사용하여 금속 재료를 고속으로 녹여 연결을 실현하며 융합 깊이가 크고 속도가 빠르며 입열량이 적은 특성이 있습니다. 일반적인 용접 모드에는 연속 레이저 용접과 펄스 레이저 용접이 포함되며, 이는 얇은 판의 정밀 용접과 깊은 용접 시나리오에 적합합니다. 아크 용접과 비교하여 레이저 용접은 강도가 높고 변형이 적으며 전력 배터리 포장, 스테인레스강 장치 용접, 원자력 구조 부품 제조 및 기타 분야에 적합합니다. 특히 배터리 제조에서는 레이저 용접이 주류 연결 방식이 됐다.

(1) 자동차 산업에서는 차체 패널, 엔진 부품 및 기타 주요 구성 요소를 연결하는 데 레이저 용접이 사용됩니다. 예를 들어, 파이버 레이저는 고강도 강철 부품을 높은 정밀도로 용접하는 데 사용되어 견고하고 내구성이 뛰어난 접합부를 만듭니다.

(2) 전자산업 전자산업에서는 작고 섬세한 부품을 고정밀도로 접합하기 위해 레이저 용접을 사용합니다. 예를 들어, 다이오드 레이저는 리튬 이온 배터리의 배터리 셀을 용접하여 전기 연결의 신뢰성을 보장하는 데 사용됩니다.

(3) 항공우주 산업에서 보잉 787 드림라이너는 레이저 용접 공정을 사용해 티타늄 합금을 복합재료에 연결해 리벳 수를 획기적으로 줄이고 동체 무게를 낮추며 연비를 향상시켰다.

04 레이저 적층 가공

05 결론

첨단 제조를 위한 중요한 지원인 레이저 기술은 산업 응용 범위를 확장하고 있습니다. 현재 레이저 가공은 레이저-아크 복합 용접, 레이저 초고속 미세 가공, 레이저 지능형 모니터링 시스템 등 고출력, 고정밀, 다중 공정 복합 방향으로 발전하고 있습니다. 앞으로도 고출력 반도체 레이저, 지능형 제어 시스템 및 친환경 제조 개념이 지속적으로 홍보됨에 따라 레이저 가공은 지능형 제조, 맞춤형 제품, 극한 재료 가공 및 기타 분야에서 계속해서 핵심 역할을 담당하게 될 것입니다.