KR101321820B1 - Device and method for laser brazing - Google Patents
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Abstract
레이저 열원을 이용하여 마그네슘 동종 혹은 이종 부품 연결부를 접합할 수 있고, 균일한 온도 제어를 통해 양호한 품질의 접합부를 형성하도록, 피접합물의 접합부에 용가재를 공급하는 용가재공급부와 플럭스를 공급하기 위한 플럭스 공급부, 상기 접합부에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저조사부, 상기 레이저빔에 의하여 가열된 접합부의 온도를 측정하기 위한 온도측정기, 상기 온도측정기로부터 측정된 온도값에 따라 상기 레이저조사부를 제어하여 레이저빔의 출력을 조절하기 위한 제어기를 포함하는 레이저 브레이징 장치 및 방법을 제공한다.Flux supply for supplying filler metal and flux for supplying filler metal to the joint of the workpiece to be bonded to magnesium homogeneous or dissimilar component connections using a laser heat source and to form a good quality joint through uniform temperature control. A laser irradiation part for irradiating a laser beam to the junction portion, a temperature measuring device for measuring the temperature of the junction part heated by the laser beam, and controlling the laser irradiation part according to the temperature value measured from the temperature measuring instrument to output the laser beam It provides a laser brazing apparatus and method comprising a controller for adjusting the.
Description
본 발명은 레이저 브레이징 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 레이저열원 이용하여 마그네슘 합금을 접합하는 레이저 브레이징 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser brazing device. More particularly, the present invention relates to a laser brazing apparatus and method for joining a magnesium alloy using a laser heat source.
통상 마그네슘 합금은 밀도 1.74g/㎤으로 철강재료의 1/3배에 해당하며, 알루미늄 합금에 비해서도 2/3배 가량으로 낮다. 이러한 특성으로 인하여 자동차 혹은 휴대용 제품 등 경량화가 요구되는 구조체에 적용이 증가하고 있다.In general, magnesium alloy has a density of 1.74 g / cm 3, which is 1/3 of steel material, and is about 2/3 times lower than that of aluminum alloy. Due to these characteristics, applications are increasing in structures requiring weight reduction such as automobiles or portable products.
마그네슘 합금을 이용하여 부품을 제조하기 위해서는 종종 2개 이상의 서로 다른 소재의 부속품을 결합하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 볼트 혹은 리벳 체결, 접착 등이 적용 가능하지만 중량, 비용, 성능 등에서 제약이 따른다. 특히 기밀 혹은 수밀을 필요로 하는 부위에는 적용이 곤란하다. Manufacturing parts using magnesium alloys often requires combining two or more different materials of the accessory. For this purpose, bolt or rivet fastening, adhesion, etc. can be applied, but there are limitations in weight, cost, and performance. It is difficult to apply especially to the part which needs airtightness or watertightness.
이에 기밀 혹은 수밀이 필요한 부위의 접합이나 이종접합 또는 제품의 특성상 아크용접 등의 다른 용융 용접법의 적용이 곤란한 경우에 브레이징 기술이 이용되고 있다.Therefore, brazing technology is used when it is difficult to apply other fusion welding methods such as arc welding or heterojunction of the parts requiring airtightness or watertightness or arc welding due to the characteristics of the product.
브레이징 기술은 분리된 두 모재를 서로 접합하기 위하여 모재를 용융하여 접합하는 대신에, 모재보다 융점이 낮은 브레이징 재료(이하, 용가재(brazing filler metal)라 한다)를 분리된 모재 사이에 공급하고 용융시킴으로써 접합을 완성하는 공정이다. Instead of melting and joining the base materials in order to bond the two separated base materials together, the brazing technique is by supplying and melting a brazing material (hereinafter referred to as a brazing filler metal) having a lower melting point than the base materials between the separated base materials. It is the process of completing the joining.
그러나 마그네슘은 산화성이 높고 융점이 낮으며, 브레이징을 위한 용가재가 접합부의 성능이나 이음부의 형상 등에 크게 제약을 받기 때문에 브레이징 기술을 이용하여 접합하기 매우 어렵다. However, magnesium is highly oxidizable and has a low melting point, and since the filler metal for brazing is greatly limited by the performance of the joint and the shape of the joint, it is very difficult to join using the brazing technique.
이와 같이 종래에는 마그네슘 합금의 브레이징이 어렵고, 특히 마그네슘합금과 타 소재의 이종접합부에 대한 브레이징 기술은 거의 없는 실정이다. 이에 마그네슘 합금을 이용하여 부품을 제조할 수 있도록 브레이징 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.As described above, the brazing of the magnesium alloy is difficult in the related art, and in particular, there is almost no brazing technique for the heterojunction between the magnesium alloy and other materials. Therefore, the development of brazing technology is urgently required to manufacture parts using magnesium alloy.
이에, 레이저 열원을 이용하여 마그네슘 동종 혹은 이종 부품 연결부를 접합할 수 있도록 된 레이저 브레이징 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a laser brazing apparatus and a method capable of bonding magnesium homogeneous or dissimilar component connections using a laser heat source.
또한, 균일한 온도 제어를 통해 양호한 품질의 접합부를 형성하는 레이저 브레이징 장치 및 방법을 제공한다.Also provided is a laser brazing apparatus and method for forming a good quality joint through uniform temperature control.
이를 위해 본 장치는 피접합물의 접합부에 용가재를 공급하는 용가재공급부와 플럭스를 공급하기 위한 플럭스 공급부, 상기 접합부에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저조사부, 상기 레이저빔에 의하여 가열된 접합부의 온도를 측정하기 위한 온도측정기, 상기 온도측정기로부터 측정된 온도값에 따라 상기 레이저조사부를 제어하여 레이저빔의 출력을 조절하기 위한 제어기를 포함할 수 있다.To this end, the apparatus is a flux supply part for supplying a filler material to the junction of the object to be joined and a flux supply part for supplying flux, a laser irradiation part for irradiating a laser beam to the junction, and measuring the temperature of the junction heated by the laser beam. And a controller for adjusting the output of the laser beam by controlling the laser irradiation unit according to the temperature measured by the temperature measurer.
상기 레이저조사부는 레이저빔을 발생하고 그 출력을 제어하는 레이저발진부와, 상기 레이저발진부에서 공급되는 레이저빔을 상기 접합부에 집속하는 레이저광학계를 포함할 수 있다.The laser irradiation unit may include a laser oscillation unit for generating a laser beam and controlling its output, and a laser optical system for focusing the laser beam supplied from the laser oscillation unit to the junction portion.
상기 플럭스공급부는 불활성가스를 이용하여 플럭스를 운반하는 구조로 되어, 접합부에 플럭스와 불활성가스를 공급하는 구조일 수 있다.The flux supply unit may have a structure for transporting the flux using an inert gas, and may have a structure for supplying the flux and the inert gas to the joint portion.
상기 온도측정기는 접합부의 표면 온도를 검출하는 구조일 수 있다.The temperature measuring device may have a structure for detecting the surface temperature of the junction.
상기 레이저광학계는 레이저빔을 폭 2 ~ 20mm, 길이 2 ~ 50mm의 크기로 접합부에 조사하는 구조일 수 있다.The laser optical system may have a structure in which the laser beam is irradiated to the junction portion in a size of 2 to 20 mm in width and 2 to 50 mm in length.
상기 피접합물의 접합부 중 적어도 어느 한쪽은 마그네슘 합금일 수 있다.At least one of the joined portions of the joined object may be a magnesium alloy.
상기 용가재는 마그네슘 합금일 수 있다.The filler metal may be a magnesium alloy.
한편, 본 레이저 브레이징 방법은 피접합물의 접합부에 플럭스 및 용가재를 송급하는 단계와, 접합부에 레이저빔을 조사하여 플럭스와 용가재 및 접합부를 가열하여 브레이징 접합하는 단계, 브레이징 접합되는 접합부의 온도를 검출하는 단계, 접합부의 온도를 기준값과 비교하여 레이저빔의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the laser brazing method includes supplying flux and filler metal to a joint of a joined object, irradiating a laser beam to the joint, heating the flux, filler material, and a joint to braze the joint, and detecting the temperature of the joint to be brazed. The method may include controlling the output of the laser beam by comparing the temperature of the junction portion with a reference value.
본 레이저 브레이징 방법은 상기 접합부에 불활성 가스를 공급하여 접합부의 산화를 방지하는 단계를 더 포함할 수 있다.The laser brazing method may further include supplying an inert gas to the junction to prevent oxidation of the junction.
상기 브레이징 접합 단계에서 접합부에 조사되는 레이저빔의 폭은 2 ~ 20mm이고 길이는 2 ~ 50mm일 수 있다.In the brazing bonding step, the width of the laser beam irradiated to the bonding portion may be 2 to 20mm and the length may be 2 to 50mm.
상기 피접합물의 접합부 중 적어도 어느 한쪽은 마그네슘 합금일 수 있다.At least one of the joined portions of the joined object may be a magnesium alloy.
상기 용가재는 마그네슘 합금일 수 있다.The filler metal may be a magnesium alloy.
상기 레이저빔의 출력 제어를 위한 기준값의 범위는 650 ~ 1000℃일 수 있다.The range of the reference value for the output control of the laser beam may be 650 ~ 1000 ℃.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 레이저를 이용하여 마그네슘 합금 동종간 또는 마그네슘 합금과 이중 재료간에 브레이징 접합을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to more easily perform brazing bonding between the magnesium alloy homogeneous or between the magnesium alloy and the double material using a laser.
또한, 브레이징 부위의 온도를 적정한 범위에서 제어함으로써, 균일한 브레이징 접합부를 얻을 수 있게 된다.In addition, by controlling the temperature of the brazing portion in an appropriate range, it is possible to obtain a uniform brazing joint.
또한, 용가재 혹은 피 접합부의 과도한 가열에 의한 연소를 방지할 수 있다.Moreover, combustion by excessive heating of a filler metal or a to-be-joined part can be prevented.
또한, 작업환경이나 작업자의 기량에 관계없이 균일하고 우수한 용접 품질을 얻을 수 있게 된다.In addition, uniform and excellent welding quality can be obtained regardless of the working environment or the skill of the operator.
도 1은 본 실시예에 따른 레이저 브레이징 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2와 도 3은 본 실시예에 따른 레이저빔의 강도 분포를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 레이저빔의 접합부 가열 형태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 레이저 브레이징 과정을 도시한 개략적인 순서도이다.
도 6은 본 실시예에 따라 브레이징 접합된 접합부를 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram showing a laser brazing apparatus according to the present embodiment.
2 and 3 are schematic diagrams showing the intensity distribution of the laser beam according to the present embodiment.
4 is a view showing the heating portion of the junction portion of the laser beam according to the present embodiment.
5 is a schematic flowchart illustrating a laser brazing process according to the present embodiment.
6 is a view showing a bonded portion brazed according to this embodiment.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art can easily understand, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the spirit and scope of the present invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하 설명에서는 마그네슘 합금을 브레이징 용가재로 사용하여 브레이징 접합하는 경우를 예로서 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 용가재로 마그네슘 합금 외에 다른 금속을 사용하는 경우에 있어서 모두 적용 가능하다 할 것이다.In the following description, a case of brazing bonding using a magnesium alloy as a brazing filler metal will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and in the case of using a metal other than a magnesium alloy as the filler metal, it will be applicable to both.
도 1은 본 실시예에 따른 레이저 브레이징 장치를 도시하고 있다.1 shows a laser brazing apparatus according to the present embodiment.
도시된 바와 같이, 본 브레이징 장치(100)는 접합을 위한 두 개의 피접합물(P)의 접합부(D)에 용가재(12)를 공급하는 용가재공급부(10)와, 플럭스(22)를 공급하기 위한 플럭스공급부(20), 상기 접합부에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저조사부(30), 상기 레이저빔에 의하여 가열된 접합부의 온도를 측정하기 위한 온도측정기(40), 상기 온도측정기(40)로부터 측정된 온도값에 따라 상기 레이저조사부(30)를 제어하여 레이저빔의 출력을 조절하기 위한 제어기(50)를 포함한다.As shown, the
이에 본 장치는 레이저의 열원을 이용하여 피접합물(P)을 브레이징 접합함과 더불어 레이저빔의 출력 조절을 통해 접합부(D)의 온도를 적정한 범위에서 제어하여 균일한 브레이징 접합부를 얻을 수 있게 된다.Therefore, the present apparatus can obtain a uniform brazing joint by controlling the temperature of the joint D in an appropriate range by brazing the joined object P and controlling the output of the laser beam by using a laser heat source. .
상기 용가재공급부(10)는 와이어 형태로 된 용가재(12)를 연속적으로 공급하는 구조로 되어 있다. 상기 용가재(brazing filler metal)(12)는 피접합물(P)을 서로 접합하기 위한 삽입금속을 의미한다. 본 실시예에서 상기 용가재는 마그네슘 합금일 수 있다. 또한, 상기 피접합물(P)의 접합부(D) 중 적어도 어느 한쪽은 마그네슘 합금일 수 있다.The
본 실시예에서 상기 플럭스공급부(20)는 헬륨이나 아르곤 등의 불활성 가스를 운반가스로 이용하여 플럭스(22)를 접합부(D)에 연속적으로 송급하는 구조로 되어 있다. 이에 플럭스를 연속적으로 공급하면서 상기 접합부(D)에 헬륨이나 아르곤 등의 불활성가스를 공급하여 브레이징 접합 부위의 산화를 방지할 수 있게 된다. In the present embodiment, the
상기 레이저조사부(30)는 레이저빔을 발생하며 출력을 조절하는 레이저발진부(32)와, 상기 레이저발진부에서 공급되는 레이저빔을 상기 접합부(D)에 집속하는 레이저광학계(34)를 포함한다.The
상기 레이저발진부(32)는 제어기(50)의 출력신호에 따라 제어작동되어 레이저빔의 출력값을 조절하게 된다. 레이저발진부(32)에서 출력된 레이저빔은 레이저광학계(34)를 통해 집속되어 접합부(D)에 조사된다. 이에 상기 피접합재, 용가재 및 플럭스에 레이저빔이 흡수 및 가열되고, 상기 플럭스 및 용가재가 용융된다. 용융된 용가재는 표면장력 및 접합부(D) 간극에 의한 모세관압력에 의하여 접합부(D)를 채우게 되어 피접합물(P)이 브레이징 접합된다.The
일반적으로 레이저 용접에서는 매우 작은 크기로 집속된 레이저 빔을 사용하는 것과 달리, 레이저 브레이징에서는 브레이징될 접합부위를 넓게 가열하는 것이 유리하다. In general, in laser welding, in contrast to the use of a very small focused laser beam, it is advantageous in laser brazing to heat the junction to be brazed widely.
본 실시예에서 상기 레이저조사부(30)는 피접합물(P)의 접합부(D) 표면에 조사되는 레이저빔의 크기를 기준으로, 레이저빔의 크기를 폭 2mm~20mm, 길이 2mm~50mm의 범위로 조사하게 된다. 여기서 폭과 길이는 서로 직교하는 두 축방향에 대한 크기로, 예를 들어 xy평면에서 폭은 y축 방향 크기를 의미하고 길이는 x축방향 크기를 의미한다.In the present embodiment, the
레이저빔의 조사 폭이 2mm 보다 작은 경우는 레이저빔이 작아 접합부(D)의 가열이 충분하지 못하여 젖음성이 부족하게 된다. 레이저빔의 조사 폭이 20mm를 초과하면 가열면적이 과대해져서 브레이징 접합후 피접합물(P)의 변형이 심해지며 필요 이상으로 높은 레이저 출력을 사용하여야 하는 문제가 있다. When the irradiation width of the laser beam is smaller than 2 mm, the laser beam is small and the heating of the bonding portion D is not sufficient, so that the wettability is insufficient. When the irradiation width of the laser beam exceeds 20mm, the heating area becomes excessive, so that deformation of the joined object P becomes severe after brazing bonding, and there is a problem that a higher laser power is used than necessary.
또한, 레이저빔의 조사 길이가 2mm 보다 작은 경우, 가열 유지 시간이 지나치게 짧아서 피접합물(P) 표면과 플럭스의 반응이 불충분하여 접합부(D) 강도가 낮아지게 된다. 레이저빔의 조사 길이가 50mm 보다 큰 경우에는 과열에 의한 피접합물(P)의 변형이 심해지고 마그네슘 등과 같이 저융점 용가재의 경우 증발이 과대해지는 문제가 발생된다.In addition, when the irradiation length of the laser beam is smaller than 2 mm, the heat holding time is too short, so that the reaction between the surface of the joined object P and the flux is insufficient, resulting in a low strength of the junction D. When the irradiation length of the laser beam is larger than 50 mm, deformation of the joined object P due to overheating becomes severe, and in the case of a low melting point filler such as magnesium, there is a problem of excessive evaporation.
본 실시예에서 접합부(D)에 조사되는 레이저빔의 조사 형태는 폭에 비하여 길이가 긴 타원형 혹은 직사각형의 형태를 이룬다. In this embodiment, the irradiation form of the laser beam irradiated to the junction portion (D) forms a long oval or rectangular shape compared to the width.
레이저빔의 크기를 증가시킬 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 상기 레이저광학계(34)는 top hat 형태의 강도분포를 나타내는 구조로 되어 있다. 또한, 레이저광학계(34)는 종래의 레이저광학계를 그대로 사용할 수 있으며, 이 경우 레이저광학계(34)의 초점거리를 조정하여 레이저빔의 크기를 증가시킬 수 있다. 도 3은 종래 구조의 레이저광학계에서 초점거리를 변화시키는 경우 레이저빔의 강도 분포를 도시한 것이다.To increase the size of the laser beam, as shown in FIG. 2, the laser
도 4는 본 실시예에 따른 레이저광학계(34)에 의한 레이저빔의 접합부(D) 가열 형태를 도시하고 있다. 레이저광학계(34)로 기존의 용접용 다이오드 레이저의 광학계를 사용하여 초점거리를 30mm 감소시키고 레이저빔을 접합부(D) 표면에 조사하였다. 이 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저빔에 의하여 약 700℃ 이상으로 가열된 면적은 폭 10mm 및 길이 16mm 가량의 타원형이었으며, 플럭스 및 용가재를 모두 포함하였다.FIG. 4 shows the heating mode of the junction portion D of the laser beam by the laser
한편, 상기 제어기(50)는 온도측정기(40)를 통해 검출된 접합부(D)의 온도에 따라 상기 레이저조사부(30)를 제어하게 된다. 레이저조사부(30)는 제어기(50)의 출력신호에 따라 레이저빔 출력을 조절하게 된다.On the other hand, the
본 실시예에서 상기 온도측정기(40)는 비접촉식 구조로 접합부(D)에서 이격되어 접합부(D)의 표면 온도를 검출하는 구조로 되어 있다. 예를 들어, 상기 온도측정기(40)는 적외선 방식의 온도측정기(40)일 수 있다. In the present embodiment, the
상기 제어기(50)는 접합부(D)에 대한 적정 온도 범위를 기준값으로 갖는 데이터와, 상기 온도측정기(40)에서 검출된 온도값과 상기 기준값을 비교 연산하기 위한 연산식을 내장하고 있다.The
이에 상기 제어기(50)는 온도측정기(40)를 통해 검출된 접합부(D)의 실제 온도가 기준값을 벗어나게 되면 레이저조사부(30)를 제어하여 레이저빔의 출력을 조절하게 된다.Accordingly, the
상기 기준값은 마그네슘합금에 대한 브레이징 접합시 650 ~ 1000℃의 범위를 갖는다.The reference value ranges from 650 to 1000 ° C. when brazing the magnesium alloy.
마그네슘합금 용가재는 증발온도가 1107℃이므로 이 부근의 온도로 가열이 되면 연소가 폭발적으로 진행된다. 용가재 혹은 접합부(D) 표면이 과도하게 가열되면 용가재가 연소하게 된다. 이에 상기 기준값은 650 ~ 1000℃의 범위로 설정될 수 있다. 그 이유는 접합부(D)의 온도가 650℃ 보다 작은 경우 용가재가 충분히 용융되지 않고 일부 용융되더라도 접합부(D) 표면에 젖음성이 불충분하기 때문이며, 온도가 1000℃ 보다 높은 경우에는 마그네슘이 분위기 중의 산소와 반응하여 산화가 폭발적으로 진행되기 때문이다. Magnesium alloy filler metal has an evaporation temperature of 1107 ° C, and when heated to a temperature near this, combustion proceeds explosively. If the filler metal or the junction (D) surface is excessively heated, the filler metal burns. Accordingly, the reference value may be set in the range of 650 ~ 1000 ℃. This is because when the temperature of the junction D is less than 650 ° C., the filler metal is insufficiently melted and the wettability is insufficient on the surface of the junction D even if it is partially melted. This is because the oxidation proceeds explosively by reaction.
이하, 도 5를 참조하여 본 브레이징 접합 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the brazing bonding process will be described with reference to FIG. 5.
레이저 브레이징 접합을 위해, 피접합물(P)의 접합부(D)에 플럭스 및 용가재를 송급한다. 그리고 레이저발진부(32)는 레이저빔 발생 및 공급에 관련된 전반적인 제어동작을 수행하여 레이저광학계(34)를 통해 접합부(D)에 레이저빔을 조사한다.(S100 ~ S200)For laser brazing bonding, flux and filler material are fed to the bonding portion D of the joined object P. FIG. The
이에 상기 피접합재, 용가재 및 플럭스에 레이저빔이 흡수 및 가열되고, 상기 플럭스 및 용가재가 용융된다. 용융된 용가재는 표면장력 및 접합부(D) 간극에 의한 모세관압력에 의하여 접합부(D)를 채우게 되어 피접합재가 브레이징 접합된다.As a result, a laser beam is absorbed and heated in the joined material, the filler metal, and the flux, and the flux and the filler metal are melted. The molten filler metal fills the joint D by the capillary pressure caused by the surface tension and the gap of the joint D, and the joined material is brazed.
이 과정에서 접합부(D)의 표면온도는 온도측정기(40)를 통해 실시간으로 검출된다. 온도측정기(40)를 통해 검출된 온도값은 제어기(50)로 인가된다. 상기 제어기(50)는 실제 측정된 접합부(D)의 온도값과 바람직한 브레이징 접합을 위한 온도값으로 설정되어 있는 기준값을 비교 연산하여 접합부(D) 온도가 기준값을 벗어나는 지 여부를 확인하게 된다.(S300 ~ S400)In this process, the surface temperature of the junction D is detected in real time through the
상기 과정을 통해 제어기(50)는 접합부(D)의 온도가 기준값을 벗어나는 경우, 레이저발진부(32)에 제어신호를 출력하여 레이저발진부(32)를 제어작동하게 된다. 레이저발진부(32)는 제어기(50)의 신호에 따라 레이저빔의 출력값을 조절하게 된다.(S500)When the temperature of the junction D is out of the reference value, the
예를 들어, 접합부(D)의 온도가 기준값 이하로 떨어지게 되면 제어기(50)는 레이저발진부(32)에서 출력되는 레이저빔의 출력을 높이게 된다. 이에 접합부(D)에 보다 강한 출력의 레이저빔이 조사되어 접합부(D)의 가열 온도를 높이게 된다. For example, when the temperature of the junction D falls below the reference value, the
도 6은 상기한 실시예에 따라 브레이징 접합된 접합부(D)를 도시하고 있다. 6 shows a brazed joint D according to the embodiment described above.
도 6에서 용가재로 마그네슘합금을 사용하였고, 접합부(D) 온도를 800℃ 이내로 유지하였다. 온도 측정은 비접촉식의 적외선 온도 측정방식을 이용하였다.In FIG. 6, magnesium alloy was used as the filler metal, and the junction (D) temperature was maintained within 800 ° C. The temperature measurement used a non-contact infrared temperature measuring method.
도시된 바와 같이 최적의 온도 조건으로 접합부(D)를 가열하여 균일하고 고품질의 브레이징 접합이 가능함을 알 수 있다.As shown, it can be seen that uniform and high quality brazing can be achieved by heating the junction D at an optimal temperature condition.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.
10 : 용가재공급부 12 : 용가재
20 : 플럭스공급부 22 : 플럭스
30 : 레이저조사부 32 : 레이저발진부
34 : 레이저광학계 40 : 온도측정기
50 : 제어기10: filler material supply unit 12: filler material
20: flux supply part 22: flux
30: laser irradiation unit 32: laser oscillation unit
34: laser optical system 40: temperature measuring instrument
50:
Claims (11)
상기 레이저빔에 의하여 가열된 접합부의 표면 온도를 측정하기 위한 온도측정기, 상기 온도측정기로부터 측정된 온도값에 따라 상기 레이저조사부를 제어하여 레이저빔의 출력을 조절하기 위한 제어기를 더 포함하고,
상기 피접합물의 접합부 중 적어도 어느 한쪽 또는 상기 용가재는 마그네슘 합금이고,
상기 레이저조사부는 레이저빔을 발생하고 그 출력을 제어하는 레이저발진부와, 상기 레이저발진부에서 공급되는 레이저빔을 상기 접합부에 집속하는 레이저광학계를 포함하며,
상기 플럭스공급부는 불활성가스를 플럭스 운반가스로 사용하여 접합부에 플럭스와 불활성가스를 공급하고,
상기 제어기는 접합부에 대한 적정 온도범위인 기준값과 상기 온도측정기로부터 검출된 접합부의 온도값을 비교 연산하기 위한 연산식을 내장하며, 상기 기준값이 650 ~ 1000℃ 범위를 갖도록 레이저빔의 출력을 조절하고, 상기 레이저광학계는 레이저빔을 폭 2 ~ 20mm, 길이 2 ~ 50mm의 크기로 접합부에 조사하는 레이저 브레이징 장치.A laser brazing device comprising: a filler material supply unit for supplying filler metal to a joint of a joined object, a flux supply unit for supplying flux, and a laser irradiation unit for irradiating a laser beam to the joint, so that the magnesium alloy can be bonded.
A temperature measuring device for measuring the surface temperature of the junction portion heated by the laser beam, and further comprising a controller for controlling the output of the laser beam by controlling the laser irradiation unit in accordance with the temperature value measured from the temperature measuring instrument,
At least one of the joined portions of the joined object or the filler metal is a magnesium alloy,
The laser irradiation unit includes a laser oscillation unit for generating a laser beam and controlling its output, and a laser optical system for focusing the laser beam supplied from the laser oscillation unit to the junction portion,
The flux supply unit supplies the flux and the inert gas to the junction using an inert gas as a flux carrier gas,
The controller includes a calculation formula for comparing and calculating a reference value, which is an appropriate temperature range for the junction, and a temperature value of the junction detected from the temperature measuring instrument, and adjusts the output of the laser beam so that the reference value is in the range of 650 to 1000 ° C. , The laser optical system is a laser brazing device for irradiating the junction portion with a laser beam size of 2 to 20mm in width, 2 to 50mm in length.
브레이징 접합되는 접합부의 표면 온도를 검출하는 단계, 접합부의 온도를 기준값과 비교하여 레이저빔의 출력을 제어하는 단계를 더 포함하고,
상기 접합부에 플럭스 송급시 불활성가스를 공급하여 접합부의 산화를 방지하고, 상기 피접합물의 접합부 중 적어도 어느 한쪽 또는 상기 용가재는 마그네슘 합금이며, 상기 레이저빔의 출력 제어를 위한 기준값의 범위는 650 ~ 1000℃이고, 상기 브레이징 접합 단계에서 접합부에 조사되는 레이저빔의 폭은 2 ~ 20mm이고 길이는 2 ~ 50mm인 레이저 브레이징 방법.
What is claimed is: 1. A laser brazing method comprising the steps of: supplying flux and filler metal to a joint of a workpiece to be bonded to a magnesium alloy; ,
Detecting the surface temperature of the junction to be brazed, controlling the output of the laser beam by comparing the temperature of the junction to a reference value,
Supplying an inert gas to flux the junction to prevent oxidation of the junction, at least one of the junction of the joined or the filler metal is a magnesium alloy, the range of the reference value for the output control of the laser beam is 650 ~ 1000 ℃, the laser beam irradiated to the bonding portion in the brazing bonding step is a width of 2 ~ 20mm and a length of 2 ~ 50mm laser brazing method.
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