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문제 정의
- 본 연구에서는 레이저 스폿용접에서와 같이 레이저파워와 빔의 초점거리 변화에 따라 달라지는 접합부의 형상을 예측하기 위한 열원의 식을 제시하였으며 기존의 식과 비교하여 접합부 형상예측에 있어서 보다 유연한 수치 해석적 접근을 시도하였다. 결과의 검증을 위하여 수치해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, 해석은 ABAQUS를 사용하여 1펄스에 의한 점용접을 모델링 하였다.
- 본 연구에서는 이러한 레이저의 특성을 이용한 재료가공 중 최근 전자사업과 미세 부품의 접합에 있어 이용이 활발한 레이저 용접을 해석하기 위한 열원의 식을 연구하였다.
가설 설정
- 2에 나타내었다. 해석대상 시편은 STS304이며 온도에 따른 물성치의 변화를 고려하였으며 끓는점 이상에서는 플라즈마가 채워져 있는 것으로 가정하였다레이저빔의 흡수율(1-R)은 표면에서 강(steel)의 흡수율인 36%를 갖도록 하였으며(2) 레이저빔이 반충압력에 의하여 재료내부로 침투할 경우 내부에서는 다중반사와 플라즈마에 의해 대부분의 빔이 흡수되는 것을 고려하여 재료내부에서의 흡수율은 90%가 되도록 가정하였다";.
- 증발시킬 수 있는 부피로 계산하였다. 또 용융 금속이 반충압력에 의하여 제거되는 속도 (melt ejection velocity, 此)를 계산하기 위하여 Fig. 1에서 보는 바와 같이 생각하면, 증기압이 작용할 때 밖으로 밀려나는 용융금속의 흐름은 회전 없이 반경 방향으로의 속도만 갖는다고 가정하여 Bernoulli의 식을 이용하면 다음과 같다.
- 은 용융상태를 나타내며 첨자，는 고체 상태를 나타낸다. 용융부의 두께를 Semak의 논문에서 가정한 바와 같이 <5„, - am/vd (am： thermal diffusivity of melt)로 근사시키고, 레이저빔 침투속 도(drilling velocity, vd)에 대한 2차식으로 나타내면 다음과 같다.
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