KR20120009058A - Overlap Laser Welding Method for Improved Welding Bead Quality of Reverse Side - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An overlap laser welding method for improved welding bead quality of a reverse side is provided to prevent spiking phenomenon in a complete penetration. CONSTITUTION: An overlap laser welding method for improved welding bead quality of a reverse side comprises the next step. A welded surface of a base metal faces to a welded surface of a second material to be overlapped. The laser, which alternately projects peak output and base output, is emitted to a welding part for welding process. In a welding process, the output of the laser has spherical wave shape of peak output and base output. In a welding process, the laser is emitted so that the base output has a positive value.

Description

이면 용접비드 품질 향상을 위한 겹치기 레이저 용접방법{Overlap Laser Welding Method for Improved Welding Bead Quality of Reverse Side}Overlap Laser Welding Method for Improved Welding Bead Quality of Reverse Side}

본 발명은 겹치기 용접 수행 시 이면에 발생되는 용접비드의 품질을 향상시키기 위한 방법으로서, 보다 구체적으로는 피크출력 및 베이스출력을 교대로 방출하는 레이저를 조사하여 용접을 수행하는 겹치기 레이저 용접방법에 관한 것이다.The present invention is a method for improving the quality of the weld bead generated on the back surface when performing the overlap welding, and more particularly relates to the overlap laser welding method for performing the welding by irradiating the laser to emit the peak power and the base output alternately will be.

복수의 금속판 등을 상호 용접시키는 과정에 있어서, 일반적으로 겹치기 레이저 용접이 사용된다. 상기 겹치기 레이저 용접은 각 모재의 용접면을 서로 대향되도록 접촉시키고, 이후 용접부에 레이저를 조사함으로써 이루어진다.In the process of welding a plurality of metal plates or the like to each other, overlap laser welding is generally used. The overlapping laser welding is performed by contacting the welding surfaces of the respective base materials to face each other, and then irradiating a laser to the welding portion.

그리고, 상기 겹치기 레이저 용접 시에는, 불완전 용입(Partial Penetration Welding)되도록 작업할 경우 기공 발생율이 높다는 문제가 있어, 주로 완전 용입되도록 작업하는 경우가 많다.In the case of the overlapping laser welding, there is a problem that the pore occurrence rate is high when working to perform partial penetration welding, and thus, the welding is often performed completely.

하지만, 이와 같이 완전 용입되도록 작업하는 경우에는, 용접부 이면에 형성되는 비드에 스파이킹 현상이 발생한다. 이와 같은 경우에는 용접부가 불균일하게 형성되어 동적 하중에 취약하며, 외관이 지저분하게 나타나 제품으로서의 가치가 떨어진다는 문제가 있었다.However, in the case of working so as to fully penetrate, a spike phenomenon occurs in the beads formed on the back surface of the welded portion. In such a case, there is a problem that the weld is formed unevenly, which is vulnerable to dynamic load, and the appearance is messy, resulting in a low value as a product.

도 1은 종래의 겹치기 레이저 용접 시 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the shape of the bead formed on the welding surface and the back during the conventional overlap laser welding.

도 1을 참조하면, 위쪽의 사진에는 용접면에 형성된 비드의 형상이 도시되며, 아래쪽의 사진에는 이면에 형성된 비드의 형상이 도시된다. 특히, 아래쪽의 사진의 경우 표면 결함을 확인하기 용이하도록 비스듬한 위치에서 촬영하였다.Referring to Figure 1, the upper picture shows the shape of the beads formed on the welding surface, the lower picture shows the shape of the beads formed on the back surface. In particular, the lower picture was taken at an oblique position to easily check the surface defects.

도시된 바와 같이, 용접면에 형성된 비드의 경우에는 돌출 없이 표면이 고르게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 이면에 형성된 비드의 경우에는 스파이킹 현상이 발생되어 돌출된 표면 결함이 다수 발생되어 외관이 거칠게 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown, in the case of the bead formed on the welding surface it can be seen that the surface is formed evenly without protrusion. On the other hand, in the case of the bead formed on the back side, the spike phenomenon occurs and a large number of protruding surface defects can be confirmed that the appearance is rough.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 종래에는 이면에 보호가스를 공급하거나 레이저 스팟을 2개로 만드는 트윈 스팟(Twin Spot)과 같은 방법이 제안되었다.In order to solve this problem, conventionally, a method such as a twin spot for supplying a protective gas on the back surface or two laser spots has been proposed.

하지만, 이면에 보호가스를 공급하는 방법의 경우에는 전체적인 용접 시스템이 복잡해지며, 트윈 스팟의 경우에는 특수용접헤드를 사용하여야 하고, 곡면부를 용접할 시 방향성의 문제가 발생하였다.However, in the case of supplying the protective gas on the back side, the overall welding system is complicated, and in the case of the twin spot, a special welding head must be used, and a problem of directionality occurs when welding the curved portion.

또한, 상기 방법은 공통적으로 별도의 장치가 요구되므로, 용접단가가 상승한다는 문제가 있었다.In addition, since the method requires a separate device in common, there is a problem that the welding cost increases.

도 2는 종래의 겹치기 레이저 용접 시 보호가스가 사용되는 모습을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a state in which a protective gas is used in the conventional overlapping laser welding.

도 2를 참조하면, 종래의 레이저 용접의 경우, 겹쳐진 한 쌍의 모재에 레이저(100)를 조사하는 동시에, 용접부의 이면에는 가스공급장치(110)가 더 구비되어 보호가스를 공급하는 모습이 도시된다.Referring to FIG. 2, in the case of conventional laser welding, the laser 100 is irradiated to a pair of overlapping base materials, and a gas supply device 110 is further provided on the rear surface of the welding part to supply a protective gas. do.

이와 같이, 종래의 레이저 용접 시에는 용접면에 레이저 조사장치가 위치되고, 이면에 가스공급장치(110)가 위치되므로 작업공간이 더 요구되며, 장치 및 배선에 의해 시스템이 복잡해지게 된다.As such, in the conventional laser welding, since the laser irradiation device is located on the welding surface and the gas supply device 110 is located on the back surface, a working space is further required, and the system is complicated by the device and the wiring.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving such a problem is required.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피크출력 및 베이스출력을 교대로 방출하는 레이저를 조사하는 겹치기 레이저 용접방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide an overlapping laser welding method for irradiating a laser that alternately emits a peak output and a base output.

그리고, 상기 피크 출력 및 베이스 출력이 1회 방출되는 주기에 대한 피크 출력시간의 비율 및 상기 레이저의 초점거리를 조절하여 레이저를 조사하는 겹치기 레이저 용접방법을 제공함에 있다.The present invention also provides an overlapping laser welding method for irradiating a laser by adjusting a ratio of a peak output time to a period in which the peak output and the base output are emitted once and a focal length of the laser.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 과정을 해결하기 위한 본 발명의 이면 용접비드 품질 향상을 위한 겹치기 레이저 용접방법은, 제1모재 및 제2모재를 겹쳐 레이저 용접을 수행함에 있어서, 제1모재의 용접면 및 제2모재의 용접면이 서로 대향되도록 겹치는 단계 및 피크 출력 및 베이스 출력을 교대로 방출하는 레이저를 용접부에 조사하여 용접을 수행하는 단계를 포함한다.In the overlapping laser welding method for improving the backside welding bead quality of the present invention for solving the above process, in performing laser welding by overlapping the first base material and the second base material, the welding surface of the first base material and the second base material And overlapping the welding surfaces so as to face each other, and performing welding by irradiating the welding portion with a laser that alternately emits a peak power and a base power.

그리고, 상기 용접을 수행하는 단계는, 상기 레이저의 출력이 피크 출력 및 베이스 출력에 의해 구형파 형상을 가지도록 방출되는 것으로 할 수 있다.In the performing of the welding, the output of the laser may be emitted to have a square wave shape by the peak output and the base output.

또한, 상기 용접을 수행하는 단계는, 상기 베이스 출력이 양의 값을 가지도록 상기 레이저를 조사하는 것으로 할 수 있다.In the performing of the welding, the laser may be irradiated so that the base output has a positive value.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이면 용접비드 품질 향상을 위한 겹치기 레이저 용접방법은 다음과 같은 효과가 있다.The overlapping laser welding method for improving the back welding bead quality of the present invention for solving the above problems has the following effects.

첫째, 완전 용입 시에도 스파이킹 현상이 발생하지 않으므로, 용접 작업을 수행한 뒤 이면에 형성된 비드의 모양이 깨끗하고 미려하게 형성된다는 장점이 있다.First, since the spike phenomenon does not occur even during full penetration, there is an advantage that the shape of the beads formed on the back surface is clean and beautifully formed after the welding operation.

둘째, 양호한 이면 비드를 얻기 위한 별도의 장치가 요구되지 않으므로, 용접단가가 절감된다는 장점이 있다.Second, since a separate device is not required to obtain a good backside bead, there is an advantage that the welding cost is reduced.

셋째, 전체 용접 작업 속도가 상승하여, 생산성을 효율적으로 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.Third, the overall welding operation speed is increased, there is an advantage that the productivity can be increased efficiently.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 겹치기 레이저 용접 시 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면;
도 2는 종래의 겹치기 레이저 용접 시 보호가스가 사용되는 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 레이저 출력 변화를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 실험데이터를 표로 나타낸 도면;
도 5는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 첫 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 첫 번째 실험결과에 의해 형성된 비드의 단면을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 두 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 세 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 네 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면; 및
도 10은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 다섯 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the shape of the bead formed on the welding surface and the back surface in the conventional overlapping laser welding;
2 is a view showing a state in which a protective gas is used in the conventional overlapping laser welding;
Figure 3 shows the laser power change of the overlap laser welding according to the present invention;
4 is a table showing experimental data of overlapping laser welding according to the present invention;
5 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the first experimental result of the overlap laser welding according to the present invention;
6 is a cross-sectional view of the beads formed by the first experimental result of the overlap laser welding according to the present invention;
7 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the second experimental result of the overlap laser welding according to the present invention;
8 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the third experimental result of the overlap laser welding according to the present invention;
9 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the fourth experimental result of the overlap laser welding according to the present invention; And
10 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the fifth experimental result of the overlap laser welding according to the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

상기 배경기술에서 설명한 바와 같이, 겹치기 레이저 용접 시 완전 용입시키는 경우에는 용접부 이면에 비드가 돌출되어 표면 결함이 생기는 스파이킹 현상이 발생한다.As described in the background art, in the case of full penetration during overlap laser welding, a spike phenomenon occurs in which a bead protrudes on the back side of the welded portion, thereby causing surface defects.

이와 같은 현상이 발생하는 원인은, 작업 시 레이저의 출력을 정확하고 미세하게 조절하기 힘들기 때문이다. 즉, 레이저가 용접부 이면에 도달하여 용융이 일어나는 순간의 출력을 정밀하게 조절할 필요가 있으나, 이와 같은 작업은 난이도가 높아 작업자의 기술에 따라 편차가 심하다는 문제가 있다. 또한, 이와 같은 정밀 작업에 따라 작업 시간이 크게 증가하여 생산성이 떨어지게 된다.This phenomenon occurs because it is difficult to precisely and finely adjust the laser output during operation. In other words, it is necessary to precisely adjust the output at the moment when the laser reaches the back of the welding portion occurs melting, there is a problem that such a work is difficult due to the difficulty of high technology. In addition, the work time is greatly increased according to such a precision work is reduced productivity.

따라서, 본 발명에서는, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 레이저 출력을 일정 주기에 따라 연속적으로 변화시켜 용접을 수행하는 방법이 사용된다.Therefore, in the present invention, in order to solve such a problem, a method of performing welding by continuously changing the laser output at regular intervals is used.

도 3은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 레이저 출력 변화를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a laser output change of the overlap laser welding according to the present invention.

도 3을 참조하면, 시간에 따라 레이저 출력이 교대로 변화되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that laser power is alternately changed with time.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접 방법은, 피크(Peak) 출력 및 베이스(Base) 출력을 교대로 방출하는 레이저를 겹쳐진 제1모재 및 제2모재에 조사하는 것으로 수행된다.In more detail, the overlapping laser welding method according to the present invention is performed by irradiating a laser beam that alternately emits a peak output and a base output to the superimposed first and second base materials.

여기서, 상기 피크 출력은 레이저의 최대 방출 출력을 의미하며, 상기 베이스 출력은 최소 방출 출력을 의미한다. 즉, 시간에 따라 최대 출력 및 최소 출력이 교대로 방출되는 레이저를 겹쳐진 제1모재 및 제2모재에 조사하는 것으로 용접 작업이 이루어진다. 그리고, 상기 피크 출력 및 베이스 출력은 작업 환경에 따라 소정의 수치로 정해질 수 있다.Here, the peak output means the maximum emission output of the laser, and the base output means the minimum emission output. That is, a welding operation | work is made by irradiating the 1st base material and the 2nd base material which superimposed the laser which alternately emits the maximum output power and the minimum output power with time. In addition, the peak output and the base output may be set to a predetermined value according to the working environment.

그리고, 상기 베이스 출력은 양의 값을 갖도록 형성된다. 또한, 베이스 출력이 양의 값을 가짐에 따라 피크 출력은 당연히 베이스 출력보다 큰 양의 값을 갖도록 형성된다.And, the base output is formed to have a positive value. Also, as the base output has a positive value, the peak output is naturally formed to have a larger value than the base output.

결과적으로, 용접 작업 중 레이저는 중단되지 않고 지속적으로 조사되며, 다만 피크 출력 및 베이스 출력에 의해 주기적으로 출력의 강약이 조절되는 것이다.As a result, the laser is continuously irradiated during the welding operation without interruption, but the intensity of the power is periodically adjusted by the peak power and the base power.

이와 같은 방법에 따르면, 용접 시 레이저에 의한 스파이킹 현상을 방지할 수 있으며, 이면에 양호한 품질의 비드가 형성된다.According to this method, it is possible to prevent the spiking phenomenon by the laser during welding, and beads of good quality are formed on the back surface.

특히, 도시된 바와 같이 레이저의 출력은 상기 피크 출력 및 베이스 출력에 의해 구형파 형상을 가지도록 방출될 수 있다. 즉, 피크 출력 및 베이스 출력이 서로 연속적으로 반복됨으로써, 그래프에 도시된 시간에 따른 전체 레이저 출력은 사각형 모양이 반복된 구형파 형상을 가지게 된다.In particular, as shown, the output of the laser may be emitted to have a square wave shape by the peak output and the base output. That is, since the peak output and the base output are successively repeated with each other, the total laser output over time shown in the graph has a square wave shape in which a square shape is repeated.

그리고, 피크 출력 및 베이스 출력이 교대로 각각 1회 방출되는 것이 하나의 주기를 형성한다.In addition, the peak output and the base output are alternately emitted once each to form one cycle.

한편, 용접 작업은 환경 및 장비 등 상황에 따라 작업 조건이 다르게 형성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 작업 조건에 의해 매 작업마다 용접속도, 피크 출력, 베이스 출력 및 레이저 출력 주파수 등이 변동될 가능성이 있으며, 이로 인해 용접 결과의 차이가 발생할 수 있다.On the other hand, the welding operation may be formed in a different working condition according to the environment and equipment. In addition, the welding speed, the peak output, the base output, the laser output frequency, etc., may vary in each operation due to such working conditions, which may cause a difference in welding results.

본 발명에서는, 이와 같은 경우 레이저의 초점거리를 변경함으로써 결과의 오차를 보정하는 것이 가능하다. 즉, 레이저의 초점거리를 작업 상황에 따라 가까이 혹은 멀리 조절함으로써 양호한 품질의 비드를 얻을 수 있다.In the present invention, it is possible to correct the error of the result by changing the focal length of the laser in such a case. That is, beads of good quality can be obtained by adjusting the focal length of the laser closer or farther depending on the working situation.

또한, 피크 출력 및 베이스 출력이 교대로 각각 1회 방출되는 하나의 주기에 대한 피크 출력시간을 조절하는 것으로도 상기의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 하나의 주기에 소요되는 총 시간에 대한 피크 출력시간의 비율(이하 Duty라 칭한다)을 조절하여 스파이킹 현상이 없는 양호한 품질의 비드를 얻을 수 있다.In addition, the above effects can also be obtained by adjusting the peak output time for one cycle in which the peak output and the base output are alternately emitted once. In other words, by adjusting the ratio of the peak output time to the total time spent in one cycle (hereinafter referred to as Duty), beads of good quality without spikes can be obtained.

이상으로 본 발명의 겹치기 레이저 용접방법에 대해 설명하였으며, 이하에서는 구체적인 실험예를 기재하도록 한다.
The overlap laser welding method of the present invention has been described above. Hereinafter, specific experimental examples will be described.

<실험조건><Experimental conditions>

도 4는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 실험데이터를 표로 나타낸 도면이다.4 is a table showing experimental data of overlapping laser welding according to the present invention.

도 4를 참조하면, 실험은 레이저 출력 주파수, 용접속도, 피크 출력 및 베이스 출력이 각각 고정조건으로서 수행된다. 그리고, 레이저 초점거리(V1) 및 Duty(V2)를 변동조건으로 용접 작업을 반복하였다.Referring to Fig. 4, the experiment is performed with the laser output frequency, welding speed, peak output and base output as fixed conditions, respectively. Then, the welding operation was repeated under varying conditions of the laser focal length V 1 and Duty V 2 .

그리고, 상기 고정조건은 가장 일반적인 용접 작업 시 설정될 수 있는 범위 내로 설정하였다.In addition, the fixed conditions are set within a range that can be set in the most common welding operation.

구체적으로, 레이저 출력 주파수는 30Hz, 용접속도는 3m/min로 설정하였으며, 베이스 출력 및 피크 출력은 도 3에 나타난 바와 같이 각각 600W 및 4000W인 조건 하에서 본 실험을 수행하였다.Specifically, the laser output frequency was set to 30Hz, the welding speed was set to 3m / min, and the experiment was performed under the conditions of 600W and 4000W, respectively, the base output and the peak output as shown in FIG.

또한, 상기 변동조건은 다수에 걸친 예비 실험 결과에 따라 신뢰도가 높은 범위를 추출하였다.In addition, the variation condition was extracted a range of high reliability in accordance with the results of preliminary experiments.

구체적으로, 레이저 초점거리(V1)의 단위는 mm이며, 0.7mm~4.2mm 범위 내에서 조건을 변경하여 본 실험을 수행하였다. 특히, 범위 내의 중간점에 근접한 2.5mm에서는 실험을 복수 회 수행하여 작업의 신뢰성을 확보하였다.Specifically, the unit of the laser focal length (V 1 ) is mm, this experiment was performed by changing the conditions within the range of 0.7mm ~ 4.2mm. In particular, at 2.5mm near the midpoint in the range, the experiment was performed a plurality of times to ensure the reliability of the work.

그리고, Duty(V2)의 단위는 %이며, 60%~80% 범위 내에서 조건을 변경하여 본 실험을 수행하였다. 또한, 상기 레이저 초점거리(V1)가 2.5mm인 조건과 함께, 범위 내의 중간점인 70%에서 실험을 복수 회 수행하여 작업의 신뢰성을 확보하였다.In addition, the unit of Duty (V 2 ) is%, and the present experiment was performed by changing the conditions within the range of 60% to 80%. In addition, with the condition that the laser focal length (V 1 ) is 2.5mm, the experiment was performed a plurality of times at 70% of the intermediate point in the range to ensure the reliability of the work.

한편, 본 실험을 진행하는 데 있어 모재는 1mm 두께의 알루미늄 합금 5J32이 사용되었다. 이는 알루미늄 5xxx계열 합금의 경우 Mg을 포함하고 있어 겹치기 레이저 용접 시 불완전 용입 시 기공 발생율이 높고, 완전 용입 시 용접부 이면에 스파이킹 현상이 쉽게 발생되기 때문이다.On the other hand, in the present experiment, the base material was used aluminum alloy 5J32 of 1mm thickness. This is because the aluminum 5xxx-based alloy contains Mg, so that the incidence of pores during incomplete penetration during overlap laser welding is high, and spiking easily occurs on the back side of the weld during full penetration.

또한, 본 실험에서는 YAG disk레이저가 사용되었다.
In this experiment, YAG disk laser was used.

<실험예 1>Experimental Example 1

실험예 1에서는, 레이저 출력 주파수 30Hz, 용접속도 3m/min, 베이스 출력 600W 및 피크 출력 4000W의 고정조건과 함께, 범위 내 최소값인 레이저 초점거리(V1) 0.7mm 및 Duty(V2) 60%로 변동조건을 설정하여 수행하였다.In Experimental Example 1, the laser focal length (V 1 ) 0.7 mm and Duty (V 2 ) 60%, which are the minimum values in the range, with fixed conditions of laser output frequency 30 Hz, welding speed 3 m / min, base output 600 W and peak output 4000 W The fluctuation conditions were set.

도 5는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 첫 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면 및 도 6은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 첫 번째 실험결과에 의해 형성된 비드의 단면을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the shape of the bead formed on the welding surface and the back surface by the first test result of the overlap laser welding according to the present invention and FIG. 6 is a view of the bead formed by the first test result of the overlap laser welding according to the present invention It is a figure which shows a cross section.

도 5를 참조하면, 용접부의 용접면 및 이면 모두에는 스파이킹 현상 없이 깨끗한 비드가 형성된 모습이 도시된다.Referring to FIG. 5, both the welded surface and the rear surface of the weld portion are shown with clean beads formed without spikes.

이를 통해, 레이저 초점거리(V1) 0.7mm 및 Duty(V2) 60%의 조건에서 돌출된 부분 없이 양호한 용접비드가 형성됨을 알 수 있다.Through this, it can be seen that good weld beads are formed without protruding portions under conditions of a laser focal length (V 1 ) of 0.7 mm and Duty (V 2 ) of 60%.

도 6을 참조하면, 겹쳐진 제1모재 및 제2모재에 완전 용입된 용접비드의 모습이 도시된다.Referring to Figure 6, the appearance of the weld bead completely penetrated in the overlapping first base material and the second base material.

이에 따르면, 용접비드 단면의 상부 및 하부는 모두 내측으로 완만하게 만곡되도록 형성되며, 비드가 외측으로 돌출된 스파이킹 현상이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.According to this, both the upper and lower portions of the weld bead cross-section is formed to be gently curved to the inside, it can be seen that the spike phenomenon in which the beads protrude outward did not occur.

그리고, 이하의 실험예에서 단면의 형상은 본 실험예와 크게 차이가 없으므로, 단면사진을 생략하도록 한다.
In addition, in the following experimental example, the shape of the cross section is not significantly different from the present experimental example, so that the cross-sectional photograph is omitted.

<실험예 2>Experimental Example 2

실험예 2에서는, 레이저 출력 주파수 30Hz, 용접속도 3m/min, 베이스 출력 600W 및 피크 출력 4000W의 고정조건과 함께, 범위 내 최대값인 레이저 초점거리(V1) 4.2mm 및 Duty(V2) 80%로 변동조건을 설정하여 수행하였다.In Experimental Example 2, the laser focal length (V 1 ) 4.2 mm and Duty (V 2 ) 80, which are the maximum values in the range, together with the fixed conditions of laser output frequency 30 Hz, welding speed 3 m / min, base output 600 W and peak output 4000 W This was done by setting the variation condition in%.

도 7은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 두 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.7 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the second experimental result of the overlap laser welding according to the present invention.

도 7을 참조하면, 용접부의 용접면 및 이면 모두에는 스파이킹 현상 없이 깨끗한 비드가 형성된 모습이 도시된다.Referring to FIG. 7, clean beads are formed on both the welded surface and the rear surface of the welded portion without spikes.

이를 통해, 본 실험예 역시 레이저 초점거리(V1) 4.2mm 및 Duty(V2) 80%의 조건에서 돌출된 부분 없이 양호한 용접비드가 형성됨을 알 수 있다.
Through this, it can be seen that the present experimental example also forms a good weld bead without protruding portions under conditions of laser focal length (V 1 ) 4.2 mm and Duty (V 2 ) 80%.

<실험예 3>Experimental Example 3

실험예 3에서는, 레이저 출력 주파수 30Hz, 용접속도 3m/min, 베이스 출력 600W 및 피크 출력 4000W의 고정조건과 함께, 범위 내 중간값인 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%로 변동조건을 설정하여 수행하였다.In Experiment 3, laser focal length (V 1 ) 2.5 mm and Duty (V 2 ) 70 which are intermediate values in the range with fixed conditions of laser output frequency 30 Hz, welding speed 3 m / min, base output 600 W and peak output 4000 W. This was done by setting the variation condition in%.

도 8은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 세 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.8 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the third experimental result of the overlap laser welding according to the present invention.

도 8을 참조하면, 용접부의 용접면 및 이면 모두에는 스파이킹 현상 없이 깨끗한 비드가 형성된 모습이 도시된다.Referring to Figure 8, both the welding surface and the back side of the weld is shown a clean bead is formed without a spiking phenomenon.

이를 통해, 본 실험예 역시 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%의 조건에서 돌출된 부분 없이 양호한 용접비드가 형성됨을 알 수 있다.
Through this, it can be seen that the present experimental example also forms a good weld bead without protruding portions under conditions of laser focal length (V 1 ) 2.5mm and Duty (V 2 ) 70%.

<실험예 4>Experimental Example 4

실험예 4에서는, 보다 정확한 신뢰도를 확보하기 위해, 상기 실험예 3의 경우와 마찬가지로 레이저 출력 주파수 30Hz, 용접속도 3m/min, 베이스 출력 600W 및 피크 출력 4000W의 고정조건과 함께, 범위 내 중간값인 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%로 변동조건을 설정하여 수행하였다.In Experimental Example 4, in order to ensure more accurate reliability, as in the case of Experimental Example 3 above, with the fixed conditions of laser output frequency 30Hz, welding speed 3m / min, base output 600W and peak output 4000W, The variation was performed by setting the laser focal length (V 1 ) 2.5mm and Duty (V 2 ) 70%.

도 9는 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 네 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.9 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the fourth experimental result of the overlap laser welding according to the present invention.

도 9를 참조하면, 용접부의 용접면 및 이면 모두에는 스파이킹 현상 없이 깨끗한 비드가 형성된 모습이 도시된다.Referring to FIG. 9, clean beads are formed on both the welding surface and the rear surface of the weld without a spiking phenomenon.

이를 통해, 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%의 조건에서 돌출된 부분 없이 양호한 용접비드가 형성됨을 재확인할 수 있다.
Through this, it can be reconfirmed that a good weld bead is formed without protruding portions under conditions of a laser focal length (V 1 ) of 2.5 mm and Duty (V 2 ) of 70%.

<실험예 5>Experimental Example 5

실험예 5 역시 마찬가지로, 보다 정확한 신뢰도를 확보하기 위해, 상기 실험예 3 및 실험예 4의 경우와 마찬가지로 레이저 출력 주파수 30Hz, 용접속도 3m/min, 베이스 출력 600W 및 피크 출력 4000W의 고정조건과 함께, 범위 내 중간값인 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%로 변동조건을 설정하여 수행하였다.Experimental Example 5 likewise, in order to ensure more accurate reliability, as in the case of Experimental Example 3 and Experimental Example 4 together with the fixed conditions of the laser output frequency 30Hz, welding speed 3m / min, the base output 600W and the peak output 4000W, The variation was performed by setting the laser focal length (V 1 ) 2.5 mm and Duty (V 2 ) 70% which are intermediate values in the range.

도 10은 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접의 다섯 번째 실험결과에 의해 용접면 및 이면에 형성된 비드의 형상을 나타낸 도면이다.10 is a view showing the shape of the beads formed on the welding surface and the back surface by the fifth experimental result of the overlap laser welding according to the present invention.

도 10을 참조하면, 용접부의 용접면 및 이면 모두에는 스파이킹 현상 없이 깨끗한 비드가 형성된 모습이 도시된다.Referring to FIG. 10, clean beads are formed on both the welding surface and the rear surface of the welded portion without spikes.

결과적으로, 실험예 3 내지 실험예 5를 통해, 레이저 초점거리(V1) 2.5mm 및 Duty(V2) 70%의 조건에서 돌출된 부분 없이 양호한 용접비드가 형성됨을 재확인할 수 있다.
As a result, through Experimental Examples 3 to 5, it can be reconfirmed that good weld beads are formed without protruding portions under conditions of a laser focal length (V 1 ) of 2.5 mm and Duty (V 2 ) of 70%.

이상의 각 실험예들을 통해, 본 발명에 따른 겹치기 레이저 용접방법에 의해 향상된 품질을 가지는 용접비드가 형성됨을 확인할 수 있다.Through each of the experimental examples, it can be seen that the weld bead having an improved quality is formed by the overlap laser welding method according to the present invention.

한편, 상기 고정조건이 변동될 경우, 결과 신뢰도의 분포 역시 변경될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이와 같은 경우에는 레이저의 초점거리 또는 Duty 중 적어도 어느 하나 이상의 조건을 조절함으로써 오차를 보정할 수 있으며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
On the other hand, when the fixed condition is changed, the distribution of result reliability may also be changed. As described above, in such a case, the error can be corrected by adjusting at least one condition of the focal length or the duty of the laser, and the object of the present invention can be achieved.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments should be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus, the present invention is not limited to the above description and may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (3)

제1모재 및 제2모재를 겹쳐 레이저 용접을 수행함에 있어서,
제1모재의 용접면 및 제2모재의 용접면이 서로 대향되도록 겹치는 단계; 및
피크 출력 및 베이스 출력을 교대로 방출하는 레이저를 용접부에 조사하여 용접을 수행하는 단계;
를 포함하는 겹치기 레이저 용접방법.In performing laser welding by overlapping the first base material and the second base material,
Overlapping the welding surface of the first base material and the welding surface of the second base material to face each other; And
Performing welding by irradiating the welding portion with a laser that alternately emits a peak power and a base power;
Overlapping laser welding method comprising a. 제1항에 있어서,
상기 용접을 수행하는 단계는,
상기 레이저의 출력이 피크 출력 및 베이스 출력에 의해 구형파 형상을 가지도록 방출되는 것으로 하는 겹치기 레이저 용접방법.The method of claim 1,
Performing the welding,
The overlapping laser welding method in which the output of the laser is emitted to have a square wave shape by the peak output and the base output. 제1항에 있어서,
상기 용접을 수행하는 단계는,
상기 베이스 출력이 양의 값을 가지도록 상기 레이저를 조사하는 것으로 하는 겹치기 레이저 용접방법.The method of claim 1,
Performing the welding,
An overlap laser welding method in which the laser is irradiated so that the base output has a positive value.
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WO2024010427A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 주식회사 엘지에너지솔루션 Welding device, welding method, battery manufacturing device, and vehicle manufacturing device

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