• Journal of Welding and Joining
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• v.22 no.2
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• pp.23-27
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• 2004

최근 레이저-아크 하이브리드용접에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이미 고출력 $CO_2$ 레이저가 보편화되면서 레이저용접이 차체제작에 널리 사용되고 있으며 고출력 Nd:YAG 레이저의 출현으로 알루미늄 레이저용접의 적용 가능성이 크게 증가하였을 뿐만 아니라 광화이버를 통하여 빔을 전달할 수 있어 좀 더 복잡하고 입체적인 물체를 용접할 수 있는 로봇 레이저 용접을 구현할 수 있게 되었다.(중략)

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.112-112
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• 2009

레이저 용접은 아크 용접에 비해 상대적으로 빠른 용접과 깊은 용입이 가능하며, 낮은 열입력을 가지는 장점이 있다. 하지만 알루미늄 합금 용접 시 균열 감수성의 증가 및 용접강도가 저하되는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하는 방법으로 모재의 화학조성을 제어하는 방법과 부가적인 용접와이어를 공급하는 방법이 제안되었으나 레이저 용접에 적용하기 쉽지 않다. 아크 용접과 전자빔 용접에서는 열원에 오실레이션을 적용하여 결정립 구조를 제어하여 용접강도를 증가하는 방법이 제안되었다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 합금 5J32-T4의 용접균열 저감 및 용접강도 향상을 위해 레이저 위빙을 적용하였다. 1mm 두께의 알루미늄 5J32-T4를 사용하였으며, 4kW급 디스크 레이저와 레이저용 스케너를 이용하여 레이저 위빙을 구현하였다. 고온균열을 평가하기 위해 자기구속형 균열 평가방법을 사용하였으며, 용접강도를 평가하기 위해 겹치기 용접을 수행한 시편을 이용하였다. 고온균열 실험결과 레이저 위빙 적용 시 직선 용접에 비해 균열 감수성이 감소한 것을 확인하였다. 전단인장강도 측정결과 레이저 위빙의 적용에 따라 직선 용접에 비해 높은 전단인장강도의 확보가 가능하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.111-111
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• 2009

전 세계적으로 환경 보호의 차원에서 자동차 업체는 자동차의 연비 향상을 위한 차체의 경량화가 큰 이슈로 대두되고 있다. 이를 위해 알루미늄과 같은 경량화 소재를 이용하여 차체 조립에 투입하고자 연구 중에 있다. 이와 같은 레이저 용접 공정이 현장에 적용되기 위해서는 용접부의 품질을 실시간으로 모니터링하고 품질을 판단하여야 생산성을 극대화 할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 알루미늄 AA5182 알루미늄 판재의 용가 와이어를 이용한 레이저 용접에서 용접부를 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 위하여 레이저는 4kW급 Nd:YAG 레이저를 사용하였고, 차체용 알루미늄 판재 AA5182 1.4t를 AA5356 와이어를 이용하여 용접을 수행하였다. 모니터링 센서로는 반응 범위가 190 mn~680 nm인 센서를 이용하였고, 용접 중 센서로부터 발생된 출력전류를, 신호 증폭기와 DAQ 보드를 통해 초당 10,000 samples/sec로 계측하였다. 다양한 용접조건을 이용하여 실험을 수행하였고 이를 정량적으로 분석하였다. 계측된 신호와 용접 품질은 비선형적 관계를 가지고 있으므로 본 연구에서는 용접 품질을 예측하는 방법으로 퍼지 패턴인식 알고리즘을 이용하는 방법과 계측 신호를 이용한 인장강도 예측모델을 이용하여 병렬로 품질평가를 할 수 있는 알고리즘을 구현하였다. 이를 위하여 계측된 신호와 용접 품질과의 관계를 이용하여 퍼지 규칙 베이스 정의하였고, 신경회로망 모델을 이용하여 인장강도 예측모델을 제시하였다. 또한 품질 평가 알고리즘을 기반으로 레이저 용접부의 품질평가가 가능한 GUI 프로그램을 구현하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.29-29
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• 2010

레이저 용접은 고밀도 에너지빔을 이용하는 용접방법으로 아크용접에 비해 빠른 용접과 깊은 용입이 가능하며, 낮은 열이력을 가지는 장점이 있다. 때문에 열에 의해 연화되는 고강도강의 용접에 큰 이점을 가지고 있다. 차체경량화 추세와 더불어 차량에 고강도강의 적용이 늘어나고 있는데 충돌시 차량 구조를 유지시켜주는 범퍼나 B-필러와 같은 부품에 적용되는 무도금 보론 합금강과 알루미늄 코팅 보론 합금강은 핫스템핑(Hot Stamping) 기술에 의해 제조된 소재로 약 1.5GPa의 인장강도를 가진다. 알루미늄 코팅 보론 합금강의 경우 제조공정과 이송 중 소재 표면산화에 의한 산화철발생 또는 표면 탈탄 현상을 방지하기 위해 알루미늄 코팅 처리를 하는데 이러한 코팅층이 용접시 용접부의 물성을 저하시키는 역할을 한다고 보고되어 있다. 본 연구에서는 1.5GPa급 무도금 보론 합금강과 알루미늄 코팅 보론 합금강을 대상으로 레이저 용접을 적용하여 용접부 특성을 파악하고자 하였다. 실험은 겹치기 형상으로 Fiber Laser, Disk Laser를 적용하여 진행하였으며 빔Size, 용접속도, Gap등을 변경하며 해당조건에서의 용입특성, 파단모드, 기계적특성 등을 알아보았다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.93-93
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• 2010

환경 규제 및 배출가스 규제에 의하여 차량 경량화를 위해 점차적으로 Al합금의 차체 및 부품적용 비율이 점차 확대되고 있다. 이에 따라 알루미늄의 레이저 용접 시 출력, 초점거리, 용접 속도 등 공정 변수의 상관관계와 용접 결함 현상에 의한 관심이 집중된 연구가 많이 발표되었으며, 알루미늄 5000계열의 경우 박판 용접 시 기공, 균열 등 과 같은 결함 현상을 방지하기 위하여, Twin spot laser, Laser-TIG hybrid 등과 같은 공법 적용을 제안되었다. 본 연구에서는 Yb:YAG laser welding 시 Mg 함량이 높은 AA5J32을 소재를 이용하여 박판 겹치기 용접 시 Back side spiking 결함 방지를 위한 레이저 빔 출력 파형을 설계하여 실험을 수행하였다. 또한 파형의 특성에 따라 나타나는 겹치기 용접부의 기계적 특성과 기공에 대해 알아 보고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Laser Processing Conference
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• 2005.11a
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• pp.11-14
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• 2005

• Journal of Welding and Joining
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• v.18 no.2
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• pp.147-147
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• 2000

• Journal of Welding and Joining
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• v.18 no.2
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• pp.20-26
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• 2000

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2006.10a
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• pp.210-212
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• 2006

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.