QCW 레이저 용접기의 작동 모드 및 적용 가능한 시나리오 분석

QCW(준연속파) 레이저 용접기는 연속파 레이저와 기존 펄스 레이저 사이에 위치하는 작동 특성을 가진 레이저 용접 장비의 한 종류이다. 고출력 피크와 비교적 긴 펄스 지속 시간을 결합함으로써 QCW 레이저는 얇은 시트 용접, 정밀 용접 및 열 입력에 민감한 응용 분야에서 뚜렷한 이점을 제공한다. 본 문서는 QCW 레이저 용접기의 작동 모드와 일반적인 적용 시나리오에 대해 체계적으로 분석한다.

1. QCW 레이저 용접 장비의 기본 작동 원리

QCW 레이저 소스는 펄스 방식으로 구동되지만, 각 펄스는 더 긴 지속 시간과 더 높은 반복 주파수를 갖습니다. 그 결과, 레이저 출력은 시간에 따라 준연속적인 특성을 나타냅니다. 단펄스 레이저와 비교할 때 QCW 레이저는 더 높은 피크 전력을 제공하고 에너지를 더욱 집중시킬 수 있습니다. 연속파 레이저와 비교하면 순간적인 에너지 밀도를 유지하면서도 열 입력을 보다 정밀하게 제어할 수 있습니다.

용접 과정 중 레이저 빔은 광섬유를 통해 전달되어 작업물 표면에 초점이 맞춰집니다. 재료는 짧은 시간 내에 급속히 녹아 안정된 용융 풀을 형성합니다. 열 입력은 펄스 간격을 조절하여 제어되므로 열영향부(HAZ)를 줄이고 용접 비드 형성을 개선할 수 있습니다.

2. QCW 레이저 용접 장비의 주요 작동 모드
2.1 단일 펄스 용접 모드

단일 펄스 모드에서 레이저는 사전 설정된 에너지를 가진 개별 펄스를 출력하므로 점용접 및 마이크로 용접 응용에 적합합니다. 에너지를 정밀하게 제어할 수 있어 일관된 용접 스팟 크기와 높은 재현성을 보장합니다. 이 모드는 정밀도 요구 사항이 엄격한 응용 분야에 이상적입니다.

특성:

정밀하게 조절된 열입력

높은 용접 스팟 일관성

최소한의 재료 변형

2.2 다중 펄스 중첩 용접 모드

다중 펄스 모드에서는 레이저가 연속적으로 일련의 펄스를 출력합니다. 펄스의 중첩을 통해 용접 이음부가 확장되어 연속적인 용접 봉우리(bead)가 형성됩니다. 이 모드는 용접 효율성과 열 제어 간의 균형을 이루며 짧은 길이에서 중간 길이의 용접 이음부에 적합합니다.

특성:

우수한 용접 연속성

안정적인 용융 풀 거동

박판 겹치기 용접에 적합

2.3 준연속 용접 모드

준연속 모드에서는 더 높은 펄스 주파수와 확장된 펄스 폭이 적용되어 거시적 수준에서 연속파(CW) 작동과 유사한 레이저 출력을 생성합니다. 이 모드는 높은 피크 파워를 유지하면서도 지속적인 열 입력을 줄여서 열영향부에 엄격한 요구조건이 있는 응용 분야에 적합합니다.

특성:

높은 피크 파워

열영향부 감소

균일한 용접 이음 형성

3. QCW 레이저 용접기의 대표적 적용 사례
3.1 얇은 금속 시트 용접

QCW 레이저 용접기는 스테인리스강, 탄소강, 아연도금강 및 알루미늄 합금과 같은 얇은 재료의 용접에 특히 적합합니다. 높은 순간 파워는 재료에 빠른 침투를 가능하게 하며, 제어된 열 입력은 천공 또는 과도한 붕괴와 같은 결함을 방지하는 데 도움이 됩니다.

3.2 정밀 부품 용접

전자 부품, 센서, 의료 기기 및 정밀 기계 부품을 다루는 응용 분야에서 QCW 레이저는 최소한의 열 영향으로 국부적인 용접을 가능하게 하여 주변 민감 부품에 열 손상이 발생할 위험을 줄입니다.

3.3 휴대용 레이저 용접 응용 분야

QCW 레이저 용접 장비는 휴대용 용접 시스템에 널리 사용됩니다. 안정적인 에너지 출력과 비교적 낮은 전체 소비 전력 덕분에 짧은 용접 이음매, 간헐적인 용접 및 현장 작업에 적합하여 작업자의 사용 편의성과 유연성을 향상시킵니다.

3.4 열 변형에 민감한 용접 응용 분야

평탄도 요구 사항이 엄격하거나 변형이 쉬운 재료(예: 얇은 벽 구조 및 소형 금속 조립체)의 작업물의 경우, QCW 레이저의 펄스 변조 기능은 용융 풀 냉각 거동을 제어하고 용접으로 인한 응력 집중을 줄이는 데 도움이 됩니다.

4. QCW 레이저 용접 장비의 응용 이점 요약

연속파 및 펄스 레이저 간의 출력 특성으로, 우수한 공정 적응성 제공

빠른 점화와 안정된 용융 풀 형성을 위한 높은 피크 출력

작은 열영향부를 가지며 조절 가능한 열입력

특히 얇은 시트, 정밀 용접 및 핸드헬드 용접 응용 분야에 적합

유연한 작동 모드를 제공함으로써 QCW 레이저 용접 장비는 용접 효율과 용접 품질 사이에서 효과적인 균형을 달성한다. 얇은 시트 용접, 정밀 용접 및 열 제어 요구 사항이 엄격한 응용 분야에서 QCW 레이저 용접 장비는 뛰어난 공정 적응성을 보여준다. 작동 모드의 적절한 선택과 최적화된 파라미터 매칭은 그 성능 이점을 충분히 발휘하는 데 핵심이다.