레이저 절단기의 주요 공정

1. 기화 절단
레이저 가스화 절단 공정 중 재료의 표면 온도는 끓는점 온도까지 빠르게 상승하여 열전도에 의한 용융을 피하기에 충분하므로 재료의 일부는 증기로 기화되어 사라지고, 재료의 일부는 보조 가스에 의해 슬릿 바닥에서 분출되어 흐름이 날아갑니다. 이 경우 매우 높은 레이저 출력이 필요합니다.
절단 벽에 재료 증기가 응축되는 것을 방지하려면 재료의 두께가 레이저 빔의 직경을 크게 초과하지 않아야 합니다. 따라서 이 프로세스는 용융된 재료의 배출을 피해야 하는 응용 분야에만 적합합니다. 이 가공은 실제로 철 기반 합금의 작은 사용 영역에서만 사용됩니다.
이 프로세스는 용융 상태가 아니므로 재료 증기가 재응축될 가능성이 적은 목재 및 특정 세라믹과 같은 재료에는 사용할 수 없습니다. 또한 이러한 재료는 일반적으로 더 두꺼운 절단을 달성합니다. 레이저 증기 절단에서 최적의 빔 포커싱은 재료 두께와 빔 품질에 따라 달라집니다. 레이저 출력과 기화열은 최적의 초점 위치에 일정한 영향을 미칩니다. 판의 두께가 일정할 때 최대 절단 속도는 재료의 가스화 온도에 반비례합니다. 필요한 레이저 출력 밀도는 108W/cm2보다 크며 재료, 절단 깊이 및 빔 초점 위치에 따라 다릅니다. 일정한 두께의 플레이트의 경우 충분한 레이저 출력이 있다고 가정하면 최대 절단 속도는 가스 제트의 속도에 의해 제한됩니다.
2. 용융 절단
레이저 퓨전 절단에서 공작물은 부분적으로 녹고 녹은 재료는 기류를 통해 배출됩니다. 재료의 이송은 액체 상태에서만 발생하기 때문에 이 공정을 레이저 융합 절단이라고 합니다.
고순도 불활성 절단 가스와 결합된 레이저 빔은 용융된 재료를 절폭 밖으로 몰아내지만 가스 자체는 절단에 참여하지 않습니다. 레이저 퓨전 절단은 가스화 절단보다 높은 절단 속도를 달성할 수 있습니다. 가스화에 필요한 에너지는 일반적으로 물질을 녹이는 데 필요한 에너지보다 높습니다. 레이저 융합 절단에서 레이저 빔은 부분적으로만 흡수됩니다. 최대 절단 속도는 레이저 출력이 증가함에 따라 증가하고 시트 두께 및 재료 용융 온도 증가에 거의 반비례하여 감소합니다. 특정 레이저 출력의 경우 제한 요소는 절단면의 기압과 재료의 열전도도입니다. 레이저 용융 절단은 철 재료 및 티타늄 금속에 대한 산화 방지 절단을 얻을 수 있습니다. 녹기는 하지만 가스화보다는 적은 레이저 출력 밀도는 강재의 경우 104W/cm2에서 105W/cm2 사이입니다.
3. 산화 용해 절단(레이저 화염 절단)
융합 절단은 일반적으로 불활성 가스를 사용합니다. 산소 또는 기타 활성 가스로 대체되면 레이저 빔의 조사로 재료가 점화되고 산소와 격렬한 화학 반응이 발생하여 또 다른 열원을 생성하여 재료를 추가로 가열합니다. 이를 산화 용융 절단이라고 합니다. .
이 효과로 인해 동일한 두께의 구조용 강철에 대해 융합 절단보다 이 방법으로 더 높은 절단 속도를 얻을 수 있습니다. 반면에 이 방법은 퓨전 절단보다 절단 품질이 나쁠 수 있습니다. 실제로 더 넓은 커프, 눈에 띄는 거칠기, 열 영향 영역 증가 및 가장자리 품질 저하를 생성합니다. 레이저 불꽃 절단은 정밀 모델과 날카로운 모서리에 좋지 않습니다(날카로운 모서리가 타는 위험). 펄스 모드의 레이저는 열 효과를 제한하는 데 사용할 수 있으며 레이저의 출력에 따라 절단 속도가 결정됩니다. 특정 레이저 출력의 경우 제한 요인은 산소 공급과 재료의 열전도도입니다.
4. 골절 절단 제어
열에 쉽게 손상되는 취성 재료의 경우 레이저 빔 가열에 의해 고속 및 제어 가능한 절단이 수행되며 이를 제어 파단 절단이라고 합니다. 이 절단 공정의 주요 내용은 레이저 빔이 취성 재료의 작은 영역을 가열하여 이 영역에서 큰 열 구배와 심각한 기계적 변형을 일으켜 재료에 균열이 형성된다는 것입니다. 균일한 가열 구배가 유지되는 한 레이저 빔은 원하는 방향으로 크랙을 유도할 수 있습니다.