솔루션 개요

ARM 파이버 레이저로자동차 좌석 용접 개선

소개

제조업체가 전체 무게(연비에 영향을 미침)와 강도/내충돌성 간의 균형을 맞추려고 함에 따라 자동차 앞좌석 구조는 점점 더 복잡해지고 있습니다. 이렇게 상충되는 요건을 충족하기 위해 3~5겹의 두꺼운 강철을 끼워 넣는 방식으로 구성된 좌석 구조가 현재 일반적으로 사용되고 있습니다. 고강도강(HSS)은 대개 조립 두께를 줄이는 데 사용됩니다. 따라서 무게도 줄일 수 있게 됩니다.

그러나 이러한 다층 구조 용접은 몇 가지 과제를 제기합니다. 먼저, 복잡한 모양으로 된 부분을 용접하는 동안 일관된 용입을 유지해야 합니다. 또한 스패터가 발생하기 때문에 용접 후에 세척 단계를 수행해야 합니다. 게다가 HSS는 두꺼운 조립층을 용접하는 데 필요한 매우 높은 레이저 출력에 노출된 후 너무 빨리 냉각되면 균열이 생기는 경향이 있습니다.

과정

100μm/290μm(중앙/링) 직경의 방출 파이버가 갖춰진 Coherent HighLight FL-ARM 파이버 레이저는 II-VI RLSK 원격 레이저 처리 헤드(450mm 초점 거리)를 사용해 3X 배율로 작업면에 초점을 맞췄습니다. 레이저 출력은 1800W/5000W(중앙 빔/링 빔)였습니다. 용접 속도는 최적의 결과를 얻을 수 있도록 조정되었습니다. 즉, 가장 두꺼운 조립층의 경우 6.3m/min부터 가장 얇은 조립층의 경우 8.8m/min에 이르기까지 다양하게 조정할 수 있습니다. 테스트는 디트로이트에 소재한 II-VI HighYAG 응용 연구소와 협력하여 수행되었습니다.

결과

폐쇄형 루프 전력 제어 기능과 HighLight FL-ARM 파이버 레이저에 통합된 역반사 피드백 둔감성 덕분에 용입은 매우 균일했습니다. 가장 중요한 점은 특수한 용접 종료 방법을 사용하여 균열 없는 HSS 용접이 성공적으로 이루어졌다는 것입니다. 구체적으로 말하면, 용접을 마무리할 때 중앙 빔과 링 빔의 전력을 개별적으로 낮추는 과정이 수행되었습니다. 이렇게 하면 용접 부분이 냉각될 때 발생하는 온도 구배를 크게 줄일 수 있습니다. 사실, 이러한 온도차 냉각이 응력 균열을 초래합니다. 공급된 레이저 에너지를 넓은 영역 위에 확산시키고 온도 구배를 최소화할 수 있는 기능을 갖춘 FL-ARM은 덜 격렬하고 더 안정적인 용융풀(Melt Pool)을 만들기 때문에 이러한 테스트에서 스패터가 거의 발생하지 않았습니다.