알루미늄 부품을 레이저로 용접했는데 단면을 잘라 보니 작은 구멍(기공)이 줄지어 있고, 비드 옆에는 알갱이 같은 스패터가 붙어 있는 경우가 있습니다. 출력과 속도를 바꿔 봐도 한쪽을 잡으면 다른 쪽이 나빠집니다. 이럴 때 현장에서 자주 나오는 이름이 링빔(점환광반) 레이저입니다. 다만 링빔은 만능 해결책이 아니라, 특정 문제를 겨냥한 빔 구조입니다.
직답: 링빔 레이저 용접은 광섬유 하나 안에 가운데 점빔과 바깥 링빔을 함께 넣고, 둘의 출력 비율을 따로 조절하는 방식입니다. 점빔이 깊게 녹이고 링빔이 용융풀을 넓히고 표면을 데워, 알루미늄에서 흔한 기공과 스패터를 줄이는 쪽으로 작동합니다. 모모아이(대구 성서공단, 레이저 장비·임가공)는 링빔 방식 용접 장비 도입을 상담하고 있으며, 부품 사진·재질·두께를 보내주시면 이 방식이 맞는 건인지부터 말씀드립니다 — 📞 1544-0898 / 📧 momoilaser@naver.com.
단일 빔에서 기공과 스패터가 생기는 이유
깊게 용접하려면 작은 점에 에너지를 몰아야 합니다. 그러면 레이저가 금속을 파고드는 좁은 구멍, 즉 키홀이 생깁니다. 키홀이 좁고 깊어질수록 흔들리기 쉽고, 흔들릴 때마다 녹은 금속이 튀어 나가 스패터가 됩니다.
동시에 용융풀(녹은 금속 웅덩이)은 좁아서 금방 굳습니다. 안에 갇힌 가스가 빠져나오기 전에 굳어 버리면 그대로 기공으로 남습니다. 알루미늄은 열을 빨리 빼앗기는 소재라 이 현상이 특히 심합니다. 출력을 올리면 키홀이 더 불안정해지고, 내리면 용입이 모자랍니다. 단일 빔으로는 이 둘을 동시에 잡기 어렵습니다.
링빔은 역할을 나눈다
링빔 광섬유는 겉보기엔 일반 광섬유와 같고, 안쪽에 가운데 코어와 그 둘레를 감싼 링 코어가 함께 들어 있습니다. 두 코어에 출력을 나눠 주는 비율을 바꿀 수 있다는 점이 핵심입니다.
- 가운데 점빔 — 깊게 녹이는 역할(용입)
- 바깥 링빔 — 용융풀을 넓히고 표면을 미리 데우는 역할
용융풀이 넓어지면 키홀 입구도 넓어져 가스가 빠져나갈 길이 생깁니다. 표면이 천천히 굳으니 기공이 빠져나올 시간도 늘어납니다. 링빔이 표면을 데우면서 생기는 금속 증기의 압력이 튀어 오르는 금속을 눌러 주는 효과도 있다고 설명됩니다. 그래서 같은 부품에서 링빔을 켰을 때 표면 스패터 알갱이가 눈에 띄게 줄어든 사례들이 공급사 시험 자료로 나와 있습니다. 다만 그건 그 공급사가 시험한 소재·조건에서의 결과이고, 다른 부품에 그대로 옮겨지는 값은 아닙니다.
비율은 보통 점빔 쪽을 높게 두고 링빔을 낮게 시작해 부품에 맞춰 조정합니다. 어느 비율이 맞는지는 소재·두께·이음 형태마다 달라서, 표준값처럼 정해 드릴 수 있는 숫자는 아닙니다.
링빔이 답이 아닌 경우
링빔은 기공과 스패터를 겨냥한 구조입니다. 다른 문제라면 먼저 볼 곳이 달라집니다. 아래 표는 단정이 아니라 검토 순서입니다.
| 증상 | 흔한 원인 | 먼저 검토할 것 |
|---|---|---|
| 기공·스패터 | 좁은 키홀, 빨리 굳는 용융풀 | 링빔, 또는 빔을 흔드는 워블 헤드 |
| 굳으면서 갈라지는 균열 | 모재 성분 문제(특히 6000계 알루미늄) | 용가재(와이어)로 성분을 바꾸는 쪽 |
| 틈새가 벌어지거나 살이 모자람 | 이음 정밀도, 얇은 모재 | 와이어 공급, 지그 정밀도 |
| 뒷면 변색·열변형 | 입열량, 고정 방식 | 출력·속도·지그 냉각 |
6000계 알루미늄은 와이어 없이 녹이기만 하면 굳을 때 갈라지기 쉬운데, 이건 빔 모양만으로는 풀기 어려운 성분 쪽 문제인 경우가 많습니다. 이 경우 링빔에 와이어 공급을 같이 붙이는 구성이 검토되지만, 장치가 늘고 정렬이 까다로워지며 장비값도 올라갑니다. 스테인리스 박판처럼 기공이 크게 문제 되지 않는 소재라면 링빔이 과한 사양일 수 있습니다. 알루미늄 용접 전반은 알루미늄 레이저 용접 글에 정리해 두었습니다.
링빔 검토 전에 준비하면 좋은 것
- 부품 사진과 용접 위치 — 어디를 몇 mm 길이로, 어떤 이음(맞대기·겹치기·필릿)으로 붙이는지
- 재질과 두께 — 알루미늄이면 계열(5000계·6000계 등)까지
- 지금 생기는 불량 — 기공인지, 균열인지, 변색인지. 원인에 따라 답이 다릅니다
- 하루 수량 — 핸드헬드로 충분한지, 지그·자동화 구성이 필요한지가 여기서 갈립니다
링빔은 대부분 고정 헤드에 지그나 로봇을 붙인 자동화 구성으로 쓰입니다. 반복 생산 구성은 레이저 용접 자동화 셀에서 따로 다뤘습니다.
자주 묻는 질문
Q. 링빔을 쓰면 기공이 아예 없어지나요? 아닙니다. 기공이 생기는 조건을 완화해 줄이는 방식입니다. 이음 상태·표면 오염·보호가스 조건이 나쁘면 링빔을 써도 기공은 남습니다. 용접 전 표면 처리와 가스 조건을 함께 보셔야 합니다.
Q. 핸드헬드 용접기에도 링빔을 달 수 있나요? 링빔은 광섬유와 레이저 소스 쪽 구조라, 쓰던 장비에 헤드만 바꿔 다는 방식으로는 되지 않습니다. 일반적으로 자동화 구성에서 많이 쓰이고, 핸드헬드로 충분한 건이면 굳이 링빔까지 갈 필요가 없는 경우가 많습니다. 판단이 어려우시면 모모아이(대구 성서공단)로 부품 사진을 보내주세요 — 📞 1544-0898.
Q. 대구·경북에서 링빔 용접 장비를 상담할 수 있나요? 네. 모모아이(대구 성서공단)는 레이저 용접 장비 공급과 도입 상담을 하고 있습니다. 부품 조건을 받아 링빔·워블·와이어 공급 중 어느 구성이 맞는지 정리해 드리고, 샘플 시험이 필요한 건은 진행 가능 여부와 조건부터 안내드립니다.
마무리
링빔은 "더 좋은 레이저"가 아니라 "기공과 스패터를 잡는 레이저"입니다. 우리 부품의 문제가 그 둘이라면 검토할 가치가 있고, 균열이나 변형이 문제라면 다른 쪽을 먼저 봐야 합니다. 장비를 파는 쪽에서 "링빔이면 다 됩니다"라고 말씀드리지 않는 이유입니다.
모모아이(대구 성서공단, 레이저 장비·임가공)는 레이저 용접 장비를 공급하며, 이 구성의 보증·A/S 범위는 견적 때 구성별로 따로 확인해 명시해 드립니다. 부품 사진·재질·두께·하루 수량을 보내주시면 어떤 구성이 맞는지 정리해 회신드립니다. 견적·상담: 📞 1544-0898 / 📧 momoilaser@naver.com — 대구 성서공단 방문도 환영합니다. 레이저 용접 장비 전반은 레이저 용접기 총정리에서 먼저 보셔도 좋습니다.