레이저 용접이란?
레이저 용접은 고출력 레이저 빔의 에너지를 열로 변환하여 재료를 용융시키고 결합하는 공정입니다. 이 과정에서 형성된 용융 용접 풀(molten weld pool)은 냉각되면서 재료를 단단히 결합합니다. 레이저 용접은 필러 재료를 사용하거나 사용하지 않고도 가능하며, 좁고 깊은 용접선부터 넓고 얕은 용접선까지 다양한 형상의 용접이 가능합니다. 또한 금속, 이종 및 반사성 재료, 비금속 등 다양한 재료에 적용할 수 있습니다.
레이저 빔은 매우 작은 초점점을 형성하지만, 빔을 특정 패턴으로 이동시켜 용접 폭을 조절할 수 있습니다. 과도한 열 입력을 견디기 어려운 부품이나 재료의 경우, 레이저는 빠른 용입이 가능하도록 최적화할 수 있으며, 용접 속도는 최대 수 미터/분에 이를 수 있습니다. 또한, 레이저 용접은 자동화가 용이할 뿐만 아니라, 휴대용 레이저 용접기를 사용하여 전통적인 용접 방식보다 빠르고 쉬우며 높은 품질의 용접을 수행할 수 있습니다.
레이저 용접의 주요 장점
1. 높은 정밀도 및 반복성
레이저 용접은 작은 초점점을 이용해 용접 풀을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
비접촉 공정이므로 용접 품질의 저하가 거의 발생하지 않습니다.
±0.05mm 이하의 높은 정밀도로 복잡한 용접 작업을 수행할 수 있습니다.
2. 우수한 용접 품질
레이저 용접은 뛰어난 물리적 및 전기적 특성을 갖춘 고품질 용접선을 형성합니다.
알루미늄이나 이종 금속과 같은 난용접 재료도 안정적으로 결합할 수 있습니다.
3. 빠른 용접 속도
레이저 빔을 빠르게 스캔하여 단순한 직선 용접뿐만 아니라 복잡한 형상의 용접선도 형성할 수 있습니다.
6kW 파이버 레이저의 경우 10mm 두께의 강철을 초당 약 5~10mm 속도로 용접 가능하며, 이는 TIG 용접보다 5배 이상 빠른 속도입니다.
4. 최소한의 유지보수 필요
비접촉 방식으로 용접 공구의 마모가 없으며, 유지보수 비용이 낮습니다.
파이버 레이저의 경우 100,000시간 이상의 긴 수명을 제공합니다.
5. 낮은 열 입력
레이저 용접은 특정 영역에만 열을 집중시켜 열영향부(HAZ)를 최소화합니다.
얇은 재료나 정밀 부품에서도 변형 없이 용접이 가능합니다.
6. 쉬운 자동화
레이저 용접은 로봇 및 CNC 시스템과 쉽게 통합할 수 있어 대량 생산에 적합합니다.
실시간 공정 모니터링이 가능하여 품질을 지속적으로 유지할 수 있습니다.
다양한 소재 및 형상에 대한 유연한 용접
레이저 용접은 자동차 및 항공 우주 산업뿐만 아니라 전자, 의료 기기, 전기차(EV) 배터리 제조에도 광범위하게 사용됩니다. 최근에는 고반사성 금속 및 이종 소재를 안정적으로 결합하기 위해 Blue Hybrid 및 Ring Core 기술이 도입되고 있습니다.
최신 레이저 용접 기술 동향
Blue Hybrid 용접: 청색(450nm)과 적외선(1064nm) 파장의 레이저를 조합하여 구리 및 알루미늄과 같은 고반사성 금속의 흡수율을 높이고, 용접 품질을 개선하는 기술입니다.
Ring Core 기술: 중심(Core)과 링(Ring) 빔을 동시에 제어하여 용접 품질을 극대화하고, 스패터를 줄이는 기술로, 특히 EV 배터리 및 전력 전자 부품 용접에 효과적입니다.
레이저 용접: 유연하고 강력한 솔루션
정밀 용접부터 구조적 용접까지, 레이저 용접은 자동화와 생산성 향상을 위한 최적의 솔루션입니다. 레이저 용접 시스템은 거의 모든 제조 환경에서 통합될 수 있으며, 지속적인 기술 발전을 통해 더욱 효율적이고 비용 절감 효과가 높은 제조 공정을 지원할 것입니다.
