레이저 절단을 이용하는 기술이다.레이저재료를 기화시켜 가장자리가 절단됩니다.일반적으로 산업 제조 응용 분야에 사용되지만 현재는 학교, 중소기업, 건축 및 취미 활동가에서 사용됩니다.레이저절단가장 일반적으로 광학을 통해 고출력 레이저의 출력을 지시하여 작동합니다.그만큼레이저 광학그리고CNC(컴퓨터 수치 제어)는 레이저 빔을 재료로 향하게 하는 데 사용됩니다.재료 절단을 위한 상업용 레이저는 모션 제어 시스템을 사용하여 CNC를 따르거나G 코드재료에 잘라낼 패턴의 모양입니다.초점이 맞춰진 레이저 빔은 재료를 향해 발사되고 재료는 녹거나 타거나 기화되거나 가스 제트에 의해 날아가게 됩니다. 고품질 표면 마감으로 가장자리를 남깁니다.
역사
1965년에 최초의 레이저 절단기가 생산되었습니다.송곳구멍다이아몬드 죽는다.이 기계는 에서 제작되었습니다.서부전기공학연구센터.1967년에 영국인은 레이저를 이용한 금속 산소 제트 절단 분야를 개척했습니다.1970년대 초에 이 기술은 항공우주 분야의 티타늄 절단을 위해 생산에 투입되었습니다.동시에, CO2레이저는 다음과 같은 비금속 절단에 적합했습니다.직물, 왜냐하면 당시 CO는2레이저는 그것을 극복할 만큼 강력하지 않았습니다.열 전도성금속.
프로세스
레이저 빔은 일반적으로 작업 영역에서 고품질 렌즈를 사용하여 초점을 맞춥니다.그만큼빔의 품질초점이 맞춰진 스폿 크기에 직접적인 영향을 미칩니다.집중된 빔의 가장 좁은 부분은 일반적으로 직경이 0.0125인치(0.32mm) 미만입니다.재료의 두께에 따라,절단0.10mm(0.004인치)만큼 작은 너비도 가능합니다. 가장자리가 아닌 다른 곳에서 절단을 시작할 수 있도록 매 절단 전에 피어싱이 수행됩니다.피어싱은 일반적으로 재료에 천천히 구멍을 만드는 고출력 펄스 레이저 빔을 포함하며 두께 0.5인치(13mm)에 약 5~15초가 소요됩니다.스테인레스 스틸, 예를 들어.
레이저 소스에서 나오는 간섭성 광선의 평행 광선은 직경이 1.5~2.0mm(0.06~0.08인치) 사이인 경우가 많습니다.이 빔은 일반적으로 렌즈나 거울을 통해 약 0.001인치(0.025mm)의 매우 작은 지점에 집중되고 강화되어 매우 강력한 레이저 빔을 생성합니다.윤곽 절단 중 가장 매끄러운 마감을 달성하기 위해 빔의 방향은양극화윤곽이 있는 공작물의 주변을 따라 회전해야 합니다.판금 절단의 경우 초점 거리는 일반적으로 38~76mm(1.5~3인치)입니다.
레이저 커팅오버의 장점기계적 절단작업물 고정이 더 쉬워지고 작업물의 오염이 줄어듭니다(재료에 의해 오염되거나 재료를 오염시킬 수 있는 절삭날이 없기 때문에).공정 중에 레이저 빔이 마모되지 않으므로 정밀도가 더 높아질 수 있습니다.레이저 시스템의 크기가 작기 때문에 절단되는 재료가 뒤틀릴 가능성도 줄어듭니다.열 영향부.일부 재료는 전통적인 방법으로 절단하기가 매우 어렵거나 불가능합니다.
금속 레이저 절단은 판금 절단 시 더 정확하고 에너지를 덜 사용한다는 점에서 플라즈마 절단에 비해 장점이 있습니다.그러나 대부분의 산업용 레이저는 플라즈마가 할 수 있는 더 큰 금속 두께를 절단할 수 없습니다.더 높은 출력(6000와트, 초기 레이저 절단기의 정격 1500와트 등급과 대조)에서 작동하는 최신 레이저 기계는 두꺼운 재료를 절단할 수 있는 능력 면에서 플라즈마 기계에 접근하고 있지만 이러한 기계의 자본 비용은 기존 레이저 기계보다 훨씬 높습니다. 철판과 같은 두꺼운 재료를 절단할 수 있는 플라즈마 절단기입니다.
유형
레이저 절단에 사용되는 레이저에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.그만큼콜로라도2레이저절단, 보링 및 조각에 적합합니다.그만큼네오디뮴(Nd) 및 네오디뮴이트륨-알루미늄-가넷(Nd:YAG) 레이저는 스타일이 동일하며 용도만 다릅니다.Nd는 보링 작업과 높은 에너지가 필요하지만 낮은 반복이 필요한 작업에 사용됩니다.Nd:YAG 레이저는 매우 높은 출력이 필요한 곳과 보링 및 조각 작업에 사용됩니다.둘 다 CO2Nd/Nd:YAG 레이저를 사용할 수 있습니다.용접.
콜로라도2레이저는 일반적으로 가스 혼합(DC 자극)을 통해 전류를 통과시키거나 무선 주파수 에너지(RF 자극)를 사용하여 "펌프"됩니다.그만큼RF 방식더 새롭고 인기가 높아졌습니다.DC 설계에는 캐비티 내부에 전극이 필요하기 때문에 전극 침식 및 전극 재료 도금이 발생할 수 있습니다.유리 제품그리고광학.RF 공진기에는 외부 전극이 있으므로 이러한 문제가 발생하지 않습니다.콜로라도2레이저는 티타늄, 스테인레스 스틸, 연강, 알루미늄, 플라스틱, 목재, 공학 목재, 왁스, 직물 및 종이를 포함한 다양한 재료의 산업 절단에 사용됩니다.YAG 레이저는 주로 금속 및 세라믹 절단 및 스크라이빙에 사용됩니다.
전원 외에도 가스 흐름 유형도 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.CO의 일반적인 변종2레이저에는 빠른 축 흐름, 느린 축 흐름, 가로 흐름 및 슬래브가 포함됩니다.빠른 축류 공진기에서는 이산화탄소, 헬륨, 질소의 혼합물이 터빈이나 송풍기에 의해 고속으로 순환됩니다.횡류 레이저는 가스 혼합을 더 낮은 속도로 순환시키므로 더 간단한 송풍기가 필요합니다.슬래브 또는 확산 냉각 공진기는 가압이나 유리 제품이 필요하지 않은 정적 가스장을 갖고 있어 교체용 터빈과 유리 제품에 대한 비용을 절감할 수 있습니다.
레이저 발생기와 외부 광학 장치(초점 렌즈 포함)에는 냉각이 필요합니다.시스템 크기와 구성에 따라 폐열은 냉각수를 통해 전달되거나 직접 공기로 전달될 수 있습니다.물은 일반적으로 사용되는 냉각수이며 일반적으로 냉각기 또는 열 전달 시스템을 통해 순환됩니다.
ㅏ레이저 마이크로젯워터제트 유도식이다레이저펄스 레이저 빔이 저압 워터 제트에 결합되는 방식입니다.이는 내부 전반사를 통해 광섬유와 마찬가지로 레이저 빔을 유도하기 위해 워터젯을 사용하는 동안 레이저 절단 기능을 수행하는 데 사용됩니다.이것의 장점은 물이 잔해물을 제거하고 재료를 냉각시킨다는 것입니다.기존의 "건식" 레이저 절단에 비해 추가적인 장점은 빠른 다이싱 속도, 평행성입니다.절단및 전방향 절단이 가능합니다.
파이버 레이저금속 절단 산업에서 빠르게 성장하고 있는 고체 레이저의 일종입니다.CO와 달리2, 섬유 기술은 가스나 액체가 아닌 고체 이득 매체를 활용합니다."시드 레이저"는 레이저 빔을 생성한 다음 유리 섬유 내에서 증폭됩니다.파장이 1064나노미터에 불과한 파이버 레이저는 극도로 작은 점 크기를 생성합니다(CO에 비해 최대 100배 더 작음).2) 반사 금속 재료 절단에 이상적입니다.이는 CO에 비해 Fiber의 주요 장점 중 하나입니다.2.
파이버 레이저 커터의 장점은 다음과 같습니다.
- 신속한 처리 시간.
- 효율성 향상으로 인해 에너지 소비 및 청구서가 감소합니다.
- 향상된 신뢰성과 성능 - 조정하거나 정렬할 광학 장치가 없고 교체할 램프가 없습니다.
- 최소한의 유지 관리.
- 구리, 황동 등 반사율이 높은 재료를 가공하는 능력
- 생산성 향상 - 운영 비용이 낮을수록 투자 수익이 높아집니다.
행동 양식
레이저를 사용하여 절단하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 다양한 재료를 절단하는 데 사용되는 유형도 다양합니다.일부 방법에는 기화, 용융 및 취입, 용융 취입 및 연소, 열 응력 균열, 스크라이빙, 냉간 절단 및 연소 안정화 레이저 절단이 있습니다.
기화절단
기화 절단에서는 집속된 빔이 재료 표면을 인화점까지 가열하여 열쇠 구멍을 생성합니다.열쇠 구멍이 갑자기 증가합니다.흡수력빠르게 구멍을 깊게 합니다.구멍이 깊어지고 재료가 끓으면 생성된 증기가 용융된 벽을 부식시켜 분출물을 불어내고 구멍을 더욱 확대시킵니다.목재, 탄소, 열경화성 플라스틱과 같은 녹지 않는 재료는 일반적으로 이 방법으로 절단됩니다.
녹아서 불어
용융 및 블로우 또는 융합 절단은 고압 가스를 사용하여 절단 영역에서 용융된 재료를 불어넣어 소요 전력을 크게 줄입니다.먼저 재료를 녹는점까지 가열한 다음 가스 제트를 통해 용융된 재료를 커프 밖으로 불어내므로 재료의 온도를 더 이상 올릴 필요가 없습니다.이 공정으로 절단되는 재료는 일반적으로 금속입니다.
열응력균열
취성 재료는 특히 열 응력 균열에 활용되는 특징인 열 파괴에 민감합니다.빔은 표면에 집중되어 국부적인 가열과 열팽창을 일으킵니다.이로 인해 빔을 움직여 균열이 유도될 수 있습니다.균열은 m/s 단위로 이동할 수 있습니다.일반적으로 유리 절단에 사용됩니다.
실리콘 웨이퍼의 스텔스 다이싱
분리마이크로전자공학준비된 칩반도체 장치 제조~에서실리콘 웨이퍼펄스 다이싱 프로세스로 작동하는 소위 스텔스 다이싱 프로세스에 의해 수행될 수 있습니다.Nd:YAG 레이저, 파장(1064nm)이 전자에 잘 적응됩니다.밴드갭~의규소(1.11eV또는 1117nm).
반응성 절단
반응성 절단은 "연소 안정화 레이저 가스 절단" 및 "화염 절단"이라고도 합니다.반응 절단은 산소 토치 절단과 비슷하지만 점화원으로 레이저 빔을 사용합니다.주로 1mm 이상의 두께로 탄소강을 절단하는 데 사용됩니다.이 공정은 비교적 적은 레이저 출력으로 매우 두꺼운 강판을 절단하는 데 사용할 수 있습니다.