Photo 3-4 Fiber laser welding for gear parts
Laser power (W) 3000, 4000, 5000
Welding speed (mm/sec) 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110
Shielding gas, Ar 1bar, 10 ℓ/min
Table 3-6 Parameters of laser welding for gear parts
3.3.2 시트레일부품용 소재 SAPH강의 파이버 레이저 용접
본 연구를 통해 차량의 시트레일 (seatrail)조립공정인 시트레일의 상부 브라켓 (upperbracket)과 상부레일 (upperrail)의 볼트 체결방식을 레이저 용접 방식 적 용을 위한 선행 실험이다.Fig.3-8는 시트 프레임 (seatflame)과 시트레일 부품의 레이저 용접을 통해 부품의 중복요소의 개선과 볼트 미사용에 따른 시트레일 형상 을 나타내었다.
용접 비드의 균일성과 용접 분위기 안정을 위해 동축 노즐을 제작하였으며,용접 에 사용한 보호 가스는 아르곤 가스를 15ℓ/min로 흘려보내 주위 공기와의 접촉을 차단하였다.
레이저빔의 용접 각도에 따른 T형상 특성을 확인하기 위해 각도를 15도,30도, 45도로 변화시키면서 용접을 실시하였다.레이저 출력은 2~ 3kW,레이저빔 이송 속도는 40~ 120mm/sec범위 내에서 20mm/sec씩 증가시키면서 레이저용접을 하였다.용접부 사이의 허용 간격을 확인하기 위해 밀착한 용접조건과 0.2mm 와 0.4mm의 갭 게이지 (gapgauge)를 사용하여 용접부의 상태를 확인하였다.
시트레일 부품의 용접조건은 Table3-7과 같이 레이저 출력,속도,입사각을 변화 시켜 볼트체결과 동등수준 이상의 기계적 강도를 갖는 용접조건을 도출하기 위해 관련된 공정변수를 다양화 하였다.용접조건의 변화에 따른 용접부의 변형이나 뒤 틀림이 없고,관통용접이 용이한 가공영역을 확인하였다.용접시 발생할 수 있는 기공이나 고온균열 및 저온균열 등의 결함을 최소화 할 수 있는 최적의 용접조건 을 규명하기 위해 실험하였다.
Fig. 3-8 Car seat frame and modeling of upper rail parts assembly
T-Joint welding
Laser power (W) 2000, 2500, 3000
Welding speed (mm/sec) 40, 60, 80, 100, 120 Beam Incident angle,
Degree ( ﾟ) 15, 30, 45
Welding gap (mm) 0, 0.2, 0.4
Shielding gas, Ar 1 bar, 15 ℓ/min
Table 3-7 Parameters of T-joint laser welding
3.3.3 구조용 압연 소재 SS400의 파이버 레이저 절단
본 연구에 사용된 공정 변수 중 레이저 출력은 1.0~ 2.0kW을 적용하였으며,최 대출력은 2kW로 고정하였다.2kW 파이버 레이저를 이용하여 SS400판재의 최대 절단 두께에 대한 절단조건 확보와 판재 두께별 안정된 절단품질을 확보할 수 있 는 절단영역을 도출하고자 Table3-8과 같이 절단 공정변수를 다양화 하여 실험하 였다.초점렌즈는 7.5inch와 10inch두 종류를 사용했다.절단 가스는 산소를 사 용하였고,절단가스 압력은 0.5~ 1.0bar,노즐경은 1.0~ 5.0mm,노즐 옵셋 거리 는 0.5~ 1.0 mm로 하였다.본 실험에서는 레이저 절단기 X/Y스테이지의 속도 가감속의 영향을 주는 코너 및 모서리부에 대한 특성을 고려하지 않기 위해 단축 직선부 절단을 기준으로 실험하였다.
2D Cutting
Laser power; P(W) 1,000 ~ 2,000
Cutting speed (mm/min) 500 ~ 18,000
Focusing Lens (Inch) 7.5, 10
Nozzle gap (mm) 0.2 ~ 2.0
Nozzle Dia (mm) 1.0 ~ 3.2
Cutting Gas pressure (bar) 0.5 ~ 1.0 Table 3-8 Parameters of SS400 fiber laser cutting