KR100848174B1 - 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어를 위한 레이저 용접지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 용접시 지그의 레이저빔 조사공 주변에 생성되는 플라즈마를 Ar,N2,He과 같은 불활성 가스를 사용하지 않고 전자석의 자력으로 제거하여 레이저 용접을 원활하게 할 수 있도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 용접시 프라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그는 용접시 생성된 플라즈마를 전자석의 자력을 이용해서 제어하여 레이저 빔의 조사를 원활하게 함으로써, 용접의 효율성을 극대화할 수 있게 하며, 상기와 같이 하기 위하여 레이저 용접지그를 구성하는 레이저 빔 조사공 주변에 전자석 코일로 구성된 전자석을 설치구성된 것으로서. 이상과 같은 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그는 기존 레이저 용접에서 문제가 되었던 용접부 상부에 형성되는 플라즈마를 전자석을 이용한 자력으로 제어할 수 있기 때문에 프라즈마를 제어하기 위한 가스를 사용하지 않아도 되므로 경제적인 효과를 얻을 수 있고, 레이저 용접지그의 구성이 매우 간편하여 그에 따른 설비와 생산공정을 간편하게 할 수 있는 등의 효과가 있어서, 레이저 용접기술의 발전에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대되는 매우 유익한 발명이다.

레이저 용접지그, 레이저 조사공, 전자석 코일, 철심, 전자석, 플라즈마 제어.

Description

레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어를 위한 레이저 용접지그{Plasma control method and laser welding jig that happen at laser welding}

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 레이저 용접지그의 예시도

도 2는 본 발명에 따른 레이저 용접지그의 요부를 보인 단면도

도 3은 본 발명의 실시예를 개략적으로 보인 예시도

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 요부를 확대해 보인 예시도

***도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 레이저 용접지그

2: 레이저 조사공

3: 전자석 코일

4: 철심

5: 전자석

본 발명은 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 용접시 지그의 레이저빔 조사공 주변에 생 성되는 플라즈마를 Ar,N2,He과 같은 불활성 가스를 사용하지 않고 전자석의 자력으로 제거하여 레이저 용접을 원활하게 할 수 있도록 한 것이다.

주지하는 바와 같이 레이저 용접은 고에너지의 레이저빔을 용접하려는 부위에 조사하여 용접부가 순간적으로 용융하고, 레이저빔을 이동하면 용접부 주위에 열을 빼앗겨 응고함으로써 소재를 용접하는 것을 말한다.

그런데 아연도금 강판과 같은 소재를 용접하는 경우 조사되는 레이저 빔과 증발한 아연증기로 인하여, 지그의 레이저빔 조사공 주변, 용접부 상부에 플라즈마가 생성된다.

이러한 플라즈마는 지그의 레이저빔 조사공으로 인입되는 레이저빔과 상호작용에 의해 생성과 폭발을 반복하고, 그 결과 용접부에 결함이 많이 남게 된다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 레이저 헤드에 분사노즐을 부착하여 Ar,N2,He과 같은 불활성 가스를 지그의 레이저빔 조사공 주변, 용접부 상부에 분사함으로써 플라즈마의 생성을 억제하고, 생성된 플라즈마를 날려 보낼 수 있게 하였다.

그러나 이 방법은 용접부를 따라 레이저 헤드가 움직여야만 사용할 수 있는 방법이기 때문에 리모우트 용접(Remote Welding)과 같이 레이저 헤드가 용접부에서 멀리 떨어진 경우에는 사용할 수 없는 방법이다.

더욱 구체적으로는 리모우트 용접과 같이 레어저 헤드가 용접부에서 멀리 떨어져 있고, 용접부 위치가 빠르게 변화하는 경우에는 Ar,N2,He과 같은 플라즈마 제어 가스를 분사하기 위한 분사노즐을 용접부 주위에 설치하는 것이 구조적으로 많 은 단점이 있을 뿐만 아니라, 분사노즐을 많이 설치함으로써, 플라즈마 제어를 위한 가스의 사용량이 기하급수적으로 늘어나게 되는 문제가 있다.

상기한 바와 같이 기존 레이저 용접에서 사용하는 불활성가스나 에어를 분사하여 레이저 용접부 상부에 발생하는 플라즈마를 날려주거나 제어하는 방법은 리모우트 용접에서는 사용할 수가 없기 때문에 새로운 플라즈마 제어방법이 절실히 요구되고 있는 것이 사실이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 레이저 용접시 생성되는 플라즈마를 Ar,N2,He과 같은 불활성가스를 노즐을 통해 분사하지 않고 전자석의 자력으로 레이저 빔 조사공 주변에 생성되는 플라즈마 제어하여 레이저 용접을 원활하게 할 수 있도록 하는 플라즈마 제어방법을 제공하고, 상기 목적을 달성하기 위한 레이저 용접지그를 제공하는데 소기의 목적하는 바가 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 용접시 프라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그는 용접시 생성된 플라즈마를 전자석의 자력을 이용해서 제어하여 레이저 빔의 조사를 원활하게 함으로써, 용접의 효율성을 극대화 할 수 있게 하며, 상기와 같이 하기 위하여 레이저 용접지그를 구성하는 레이저 빔 조사공 주변에 전자석 코일로 구성된 전자석을 설치한 것으로서, 이하 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 레이저 용접지그의 예시도, 도 2는 본 발명 에 따른 레이저 용접지그의 요부를 보인 단면도, 도 3은 본 발명의 실시예를 개략적으로 보인 예시도, 도 4는 본 발명에 따른 실시예의 요부를 확대해 보인 예시도이다.

도면에서 도시한 것과 같이 용접할 소재를 고정하기 위한 레이저 용접지그(1)를 구성함에 있어서,

상기 레이저 용접지그(1)는 용접할 소재의 형상과 모양에 따라서 다양한 형태로 구성되며, 레이저 빔 조사공(2) 역시 용접할 부위의 형태에 따라 구성된다.

즉, 이와 같이 레이저 용접지그(1)에 형성되는 레이저 빔 조사공(2)들 주변에는 아래로 돌출되어 소재(10)를 압박하는 압박부(1')를 구성하고 압박부(1')의 내부 중간에 공간을 확보하여 철심(4)과 전자석 코일(3)로 구성된 전자석(5)을 설치하고 여기에 전기적으로 배선하여 필요시 전자석 코일(3)에 전기를 공급하여 전자석(5)에 자력을 발생시키도록 구성한다.

상기와 같이 전자석 코일(3)에 전기를 공급/차단하는 수단은 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이러한 구성으로 된 레이저 용접지그(1)에 의한 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어방법을 살펴본다.

우선, 레이저 용접지그(1)에 아연도금 강판과 같은 용접할 소재(10)를 일반적인 방법으로 고정설치 하는데, 레이저 빔 조사공(2)이 용접할 부위를 감싸면서 용접지그(1)가 소재(10)를 압박하도록 한 다음에 용접을 시작한다.

그리고, 레이저 빔(20)을 상기 레이저 용접지그(1)에 형성된 레이저 빔 조사공(2)으로 조사를 한다.

한편, 레이저 빔 조사공(2)의 주변에 설치된 전자석 코일(3)에 전기를 공급 하여 전자석(5)을 작동시켜주면 레이저 빔 조사공(2)에 주변에 전자석(5)에 의해서 자력이 형성된다.

그러면 조사되는 레이저 빔과 증발한 아연증기로 인하여, 용접부 상부에 플라즈마가 생성된다.

이러한 플라즈마는 이온화된 기체이기 때문에 자성을 띠게 된다. 그래서 상기한 것과 같이 전자석 코일(3)에 전기를 공급하여 전자석(5)에 형성되는 자력에 영향을 받아 플라즈마가 한쪽 방향으로 이동하게 된다.

따라서, 레이저 용접중에 발생하는 플라즈마를 제어하여 레이저 빔이 소재(10)의 용접부에 원활하게 조사되어 용접할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어방법 및 레이저 용접지그는 기존 레이저 용접에서 문제가 되었던 용접부 상부에 형성되는 플라즈마를 전자석을 이용한 자력으로 제어할 수 있기 때문에 프라즈마를 제어하기 위한 가스를 사용하지 않아도 되므로 경제적인 효과를 얻을 수 있고, 레이저 용접지그의 구성이 매우 간편하여 그에 따른 설비와 생산공정을 간편하게 할 수 있는 등의 효과가 있어서, 레이저 용접기술의 발전에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대되는 매우 유익한 발명이다. 아울러 압박부(1')가 소재(10)를 압박함과 동시에 내부의 전자석(5)이 플라즈마를 제어하므로 용접이 효과적이고 용접이 이루어지는 동안 용접지그(1)를 움직일 필요없이 용접이 가능하며, 외관도 단정해지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 레이저로 용접할 소재를 고정하기 위한 레이저 용접지그(1)를 구성함에 있어서,

   상기 레이저 용접지그(1)는 용접할 수재의 형상과 모양에 따라서 다양한 형태로 구성되고 레이저 용접지그(1)에 용접할 부위를 감싸는 형태로 레이저 빔 조사공(2)이 형성되며,

   상기 레이저 빔 조사공(2) 주변에는 아래로 돌출되어 소재(10)를 압박하는 압박부(1')를 구성하고,

   압박부(1')의 내부 중간에 공간을 확보하여 철심(4)과 전자석 코일(3)로 구성된 전자석(5)을 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어를 위한 레이저 용접지그.

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