일반기술

야그레이저를 이용한 티타늄 및 형상기억합금안경테의 용접 방법

*높은 용융점 소재인 티타늄과 형상기억합금구조를 가지는 안경테를 레이저를 이용한 용접시의 품질향상은 물론 제조시의 다량생산, 생산비 절감 등의 모든 경제적인 측면에서 유효하게 적용할 수 있음과 동시에 용접공의 기능수준에 관계없이 단순히 용접기에 전원을 공급하므로써 레이저가 광섬유로 전송되어 정밀용접시킬 수 있는 형상기억합금 안경테의 용접 방법에 관한 것이다.*레이저용접은 고밀도 열원을 미세 부위에 집속하기 때문에 기존의 안경테 제조에 사용되고 있는 아크 및 저항용접보다 금속학적으로 열영향부가 작고 열변형을 최소로 줄일 수가 있으며, 또한 용접물과의 비접촉 공정이므로 전기아크나 저항용접에 의한 오염, 표면흠집, 저항용접의 전류에 의한 피해를 근본적으로 제거하고 고속용접과 용접자동화 및 생산성 향상을 기할 수 있다. 즉, 본 기술에 사용된 광섬유 전송의 레이저용접은 단일 파장의 집속도가 높은 광자의 열에너지를 광섬유로 목표 소재에 집속하게 된다. 전송된 레이저는 흡수에 의해 열에너지로 전환되며 레이저빔의 크기를 작게 조절할 수 있기 때문에 초정밀 용접이 가능하다. 특히, 높은 용융점을 가지는 티타늄 및 형상기억합금의 기능소재로 제조된 것으로 고급안경테의 미소한 접합구조를 이루는 정밀용접이나 보수용접에 매우 적합하다. 이때 티타늄안경테 제조를 위해서는 0.2 내지 0.3mm 정도의 레이저빔 크기를 이용한 심용접(seam welding) 및 점용접(spot welding)이 요구되기 때문에 광섬유를 이용한 레이저용접장치를 적용할 수 있게 한 것을 제공함.*위 과제를 해결하기 위해, 본 기술은 레이저 평균출력이 15-30W, 반복율은 5-12PPS, 펄스당에너지는 2-4J, 용접속도(분당) 20-30cm의 용접조건과 광섬유 전송시 동시다발분기부에서 연결된 4개의 광섬유 코어직경이 400㎛이고, 광학커플러에 대한 집광렌즈의 초점거리가 35㎜, 광학커플러의 광학렌즈비를 0.7로 하여 레이저빔이 0.2-0.3㎜의 크기를 갖는 심용접 및 점용접을 자동 원격용접하는 방법을 제시함.