얇은 구리 호일 용접을 위한 일반적인 레이저 매개변수

얇은 구리 호일의 레이저 용접은 구리의 높은 반사율과 열 전도성으로 인해 레이저 매개변수를 정밀하게 제어해야 하는 정교한 공정입니다. 이 기사에서는 일반적으로 두께가 약 50~500마이크로미터인 구리 호일 용접에 사용되는 일반적인 레이저 설정을 자세히 설명합니다.

레이저 파장 및 레이저 소스

기존의 적외선 레이저(약 1000nm 파장)는 구리에서 낮은 흡수율(약 5-6%)을 가지므로 얇은 호일 용접이 어렵습니다. 반대로, 445-450nm 근처에서 작동하는 청색 다이오드 레이저는 흡수율이 상당히 높습니다(~60-65%). 이를 통해 효율적인 에너지 결합과 구리 호일 용융이 가능합니다. 약 515-532nm의 녹색 레이저도 효과적이며, 적외선 레이저보다 더 나은 흡수와 열 입력 제어를 제공합니다.

레이저 출력

얇은 구리 호일 용접의 경우, 출력 레벨은 일반적으로 청색 다이오드 레이저의 경우 50~300와트입니다. 연구에 따르면 최대 500마이크로미터 두께의 호일을 용접하는 데 약 200~275와트가 충분한 것으로 나타났습니다. 청색 레이저의 흡수율이 향상되었으므로 더 낮은 출력으로 열 변형을 줄이면서 완전 관통을 달성할 수 있습니다.

용접 속도

용접 속도는 호일 두께와 레이저 출력에 따라 크게 다르지만 일반적으로 1mm/s에서 100mm/s 사이입니다. 예를 들어, 0.2mm 두께의 구리의 안정적인 키홀 및 전도 용접은 200와트 청색 레이저로 1mm/s에서 5mm/s의 속도로 달성되었습니다. 최적화된 시스템에서는 수백 mm/min의 더 빠른 속도도 가능합니다.

빔 스폿 크기 및 초점

구리 호일 용접에 사용되는 일반적인 레이저 빔 스폿 직경은 50~200마이크로미터로, 좁은 열영향부를 가능하게 하고 열 손상을 줄입니다. 정확한 초점 위치를 유지하면 안정적인 용융 풀과 일관된 용접 품질을 보장합니다.

레이저 모드 및 출력 변조

연속파(CW) 레이저가 일반적으로 사용되지만, 변조 또는 펄스 레이저 출력을 사용하면 열 입력을 제어하고 결함을 최소화하여 용접 품질을 향상시킬 수 있습니다. 밀리초 내에 청색 레이저 출력을 빠르게 변조하면 표면 상태 변화에 적응하여 산화물 형성 및 스패터를 줄일 수 있습니다.

보호 가스

아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스는 용접 중 산화를 방지하여 깨끗하고 매끄러운 용접 이음새를 보장하기 위해 보호 가스로 사용됩니다.

일반적인 매개변수 요약

청색 다이오드 레이저 사용의 장점

청색 레이저는 얇은 구리 호일 작업 시 공정 안정성과 용접 품질을 크게 향상시킵니다. 흡수율이 높기 때문에 에너지 결합과 용융이 더 잘 이루어져 기계적 강도와 전기 전도성이 뛰어난 용접 이음새가 생성됩니다. 또한 청색 레이저는 열 변형과 열영향부를 줄여 스패터와 산화물 형성을 최소화하여 높은 표면 품질을 얻습니다. 이러한 특징은 전기 접점, 배터리 부품 및 얇은 시트 응용 분야에 매우 중요합니다.

결론

얇은 구리 호일의 레이저 용접은 구리에서 우수한 흡수 특성을 가진 청색 다이오드 또는 녹색 레이저를 사용하여 수행하는 것이 가장 좋습니다. 레이저 출력(50-275W), 용접 속도(1-100mm/s), 빔 스폿 크기(50-200µm)와 같은 주요 매개변수를 최적화하고 적절한 보호 가스를 유지하면 열 손상을 최소화하면서 결함 없는 고품질 용접을 얻을 수 있습니다. 청색 다이오드 레이저 기술의 지속적인 발전은 전자 및 배터리 제조와 같은 산업에 필수적인 구리 호일 용접의 응용 분야와 신뢰성을 계속 확장하고 있습니다.

이 간결한 가이드는 최신 레이저 소스를 사용하여 얇은 구리 재료에 레이저 용접을 적용하려는 엔지니어와 기술자를 위한 실용적인 참고 자료를 제공합니다.