레이저 빔이 재료표면에 흡수된 입열량을 결정하는 변수로 용입폭과 용입깊이가 중 요한 변수이다. Fig. 4-16는 레이저 출력을 1900W로하고 레이저 빔의 이송속도의 변화 에 대한 종횡비를 나타냈다. 종축은 용접 단면폭(W)에 대한 용입깊이(H)의 비율인 종 횡비 (W/H)를 나타내고 횡축은 용접속도이다.
레이저빔의 이송속도가 증가할수록 레이저빔과 재료가 상호작용하는 시간이 짧아져 종횡비도 감소하고 있다. 특히 레이저빔의 이송속도를 1.5m/min 이상으로 증가시키면 레이저빔의 에너지가 재료내부로 침투하는 것보다 금속표면에서 반사되거나 주변으로 열전도 되어 손실되는 양이 많아지기 때문에 용융폭에 비해 용융깊이가 작아 종횡비가 급격하게 감소하였다.
Fig. 4-17는 용접속도변화에 따른 플라즈마 방사신호를 나타냈다. 레이저빔의 이송속 도가 느려 레이저빔과 재료가 상호작용하는 시간이 상대적으로 길 때는 IR신호와 UV 신호가 분리되었다. 레이저빔의 이송속도가 빨라 레이저빔과 재료가 상호작용하는 시 간이 짧은 경우는 IR신호와 UV신호가 중첩되어 나타났다. 이와 같은 실험결과는 Fig.
4-10, Fig. 4-12, Fig. 4-13에서 설명한 내용과 일치하고 있다.
Fig. 4-17(a)는 용접속도가 1.3m/min로 용접했을 때 UV 및 IR신호를 분석했고, IR신 호를 역 체비셰프(Inverse Chebyshev)필터에서 밴드패스 필터(Band pass filter)를 적용시 켜 고주파대역의 신호를 분석한 결과이다. 그림에서 보듯이 UV와 IR신호의 전압 진폭 은 약 0.2V 나타나고, IR 신호의 밴드패스 필터 분석을 관찰했을 때 ±0.1V로 전압 진 폭이 매우 작고 균일 하게 측정된 것을 볼 수 있다. 이는 소재표면에 집속된 입열량이 적절하여 키홀의 개폐가 일정하게 나타나는 것 판단된다. X-ray 사진과 같이 용접부 끝단을 제외하면 기공의 검출이 나타나지 않았는데 이와 같은 실헙 결과는 Fig. 4-14에 서 언급하였다.
Fig. 4-17(b)는 용접속도가 2.5m/min일 때 용접 중 발생하는 플라즈마 방사신호를 관 찰한 결과이다. 용접속도가 빠를 경우 재료에 흡수하는 입열이 작아져서 플라즈마 강 도는 작아진다. 이는 레이저빔과 상호작용하는 시간이 상대적으로 짧아져 용융풀의 표 면적이 줄어들면서 UV와 IR를 방사하는 액체 표면적은 감소하면서 나타나는 현상으로
판단된다. 그러므로 레이저 출력이 감소했을 때 플라즈마 방사신호와 유사하게 UV와 IR신호의 전압 진폭차가 크지 않았다. IR 신호의 밴드패스 필터 분석을 관찰했을 때 약 -0.1V의 전압 진폭을 가지며, 전압 주파수가 빠르게 나타났다.
Fig. 4-15에서 설명한 이유로 X-ray 사진과 같이 용접부 내부에 기공의 다량으로 검 출되는 것을 볼 수 있다.
Fig. 4-16 Effect of aspect ratio on welding speeds
(a)
(b)
Fig. 4-17 Comparison with UV and IR signal according to welding speeds