레이저 절단기의 원리와 장점 검토

레이저 절단기는 높은 절단 품질과 높은 절단 효율로 인해 교육, 군사 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 레이저 절단기는 금속과 비금속을 절단할 수 있으며 Han의 슈퍼 에너지 레이저 절단기는 주로 금속 재료 절단에 사용됩니다. 그렇다면 레이저 절단기의 원리는 무엇입니까?

레이저 절단기의 원리 - 소개

레이저 절단기 기술은 레이저 빔이 금속판 표면에 닿을 때 방출되는 에너지를 사용합니다. 금속판이 녹고 슬래그가 가스에 의해 날아갑니다. 레이저 출력이 집중되기 때문에 금속판의 다른 부분에 소량의 열만 전달되어 변형이 거의 또는 전혀 발생하지 않습니다. 복잡한 모양의 블랭크는 레이저로 매우 정확하게 절단할 수 있으며 절단된 블랭크는 추가 처리가 필요하지 않습니다.

레이저 소스는 일반적으로 500-5000 와트의 작동 전력을 가진 이산화탄소 레이저 빔을 사용합니다. 이 전력 수준은 많은 가정용 전기 히터의 요구 사항보다 낮습니다. 레이저 빔은 렌즈와 반사경을 통해 작은 영역에 집중됩니다. 고농도의 에너지는 급속한 국부 가열을 일으켜 금속판을 녹입니다.

16mm 이하의 스테인리스강은 레이저 절단 장비로 절단할 수 있고, 8-10mm 두께의 스테인리스강은 레이저 빔에 산소를 첨가하여 절단할 수 있지만 산소 절단 후 절단면에 얇은 산화막이 형성됩니다. 최대 절단 두께는 16mm까지 늘릴 수 있지만 절단 부품의 치수 오차가 큽니다.

하이테크 레이저 기술로서 창업이래 레이저 프린터, 레이저 미용기기, 레이저 마킹 CNC 레이저 절단기, 레이저 절단기 등 다양한 사회적 요구에 따라 다양한 산업에 적합한 레이저 제품을 개발하고 있습니다. . 국내 레이저 산업의 뒤늦은 시작으로 인해 기술 연구 개발에서 일부 선진국에 뒤쳐져 있습니다. 현재 국내 레이저 제품 제조업체는 레이저 제품을 생산하고 있으며 레이저 튜브, 구동 모터, 검류계 및 초점 렌즈와 같은 일부 핵심 예비 부품은 여전히 ​​수입됩니다. 이로 인해 비용이 증가하고 소비자의 부담이 가중되었습니다.

최근 몇 년 동안 국내 레이저 기술의 발전으로 전체 기계 및 일부 부품의 R&D 및 생산이 점차 외국 선진 제품에 가까워졌습니다. 어떤면에서는 외국 제품보다 훨씬 낫습니다. 예거의 장점과 더불어 여전히 국내 시장을 장악하고 있다. 그러나 정밀 가공 및 장비, 안정성 및 내구성 측면에서 외국 선진 제품은 여전히 ​​절대 우위를 가지고 있습니다.

레이저 절단기의 원리 - 원리.

레이저 절단기에서 주요 작업은 레이저 튜브이므로 레이저 튜브에 대한 이해가 필요합니다.

우리 모두는 레이저 장비에서 레이저 튜브의 중요성을 알고 있습니다. 가장 일반적인 레이저 튜브를 사용하여 판단해 봅시다. CO2 레이저 튜브.

레이저 튜브의 구성은 경질 유리로 되어 있어 깨지기 쉽고 깨지기 쉬운 재료입니다. CO2 레이저 튜브를 이해하기 위해서는 먼저 레이저 튜브의 구조를 이해해야 합니다. 이와 같은 이산화탄소 레이저는 레이어드 슬리브 구조를 사용하며 가장 안쪽 레이어는 방전관입니다. 그러나 CO2 레이저 방전 튜브의 직경은 레이저 튜브 자체보다 두껍습니다. 방전관의 두께는 광점의 크기에 의한 회절반응에 비례하고, 방전관의 길이도 방전관의 출력과 관계가 있다. 샘플의 규모입니다.

레이저 절단기가 작동하는 동안 레이저 튜브는 많은 양의 열을 발생시켜 절단기의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 레이저 절단기가 일정한 온도에서 정상적으로 작동할 수 있도록 레이저 튜브를 냉각하기 위해 특수 영역의 워터 쿨러가 필요합니다. 200W 레이저는 CW-6200을 사용할 수 있으며 냉각 용량은 5.5KW입니다. 650W 레이저는 CW-7800을 사용하며 냉각 용량은 23KW에 달할 수 있습니다.

레이저 절단기의 원리 - 절단 특성.

레이저 절단의 장점:.

장점 1 - 고효율.

레이저의 전송 특성으로 인해 레이저 절단기는 일반적으로 여러 개의 수치 제어 작업대를 갖추고 있으며 전체 절단 프로세스를 완전히 디지털로 제어할 수 있습니다. 작업 과정에서 NC 프로그램을 변경하는 것만으로 형상이 다른 부품 절단에 적용할 수 있어 2차원 절단과 3차원 절단을 모두 실현할 수 있습니다.

장점 2 - 빠름.

1200W 레이저 절단 2mm 두께의 저탄소 강판, 절단 속도 최대 600cm/min. 5mm 두께의 폴리프로필렌 수지 보드의 절단 속도는 1200cm/min에 달할 수 있습니다. 레이저 절단 중에 재료를 고정하고 고정할 필요가 없습니다.

장점 3 - 좋은 절단 품질.

1: 레이저 절단 슬릿은 얇고 좁으며 슬릿의 양면은 절단면에 평행하고 수직이며 절단 부분의 치수 정확도는 도달할 수 있습니다.± 0.05mm.

2： 절단면은 매끄럽고 아름답고 표면 거칠기는 수십 미크론에 불과합니다. 레이저 커팅도 마지막 공정으로 사용할 수 있으며 부품을 가공하지 않고 직접 사용할 수 있습니다.

3： 재료가 레이저로 절단된 후 열 영향부의 폭이 매우 작고 슬릿 근처 재료의 성능이 거의 영향을 받지 않으며 공작물 변형이 작고 절단 정확도가 높으며 형상 형상이 슬릿이 양호하고 슬릿의 단면 형상이 비교적 매끄럽다. 일반 직사각형. 레이저 절단, 산소 아세틸렌 절단 및 플라즈마 절단 방법의 비교는 표 1에 나와 있습니다. 절단 재료는 6.2mm 두께의 저탄소 강판입니다.

장점 IV - 비접촉 절단.

레이저 절단 중에는 용접 토치와 공작물 사이에 직접적인 접촉이 없으며 공구 마모가 없습니다. 모양이 다른 부품을 가공하려면 "공구"를 변경할 필요가 없고 레이저의 출력 매개변수만 변경할 필요가 있습니다. 레이저 절단 공정은 소음이 적고 진동이 적으며 오염이 적습니다.

장점 5 - 많은 재료를 절단할 수 있습니다.

산소 아세틸렌 절단 및 플라즈마 절단과 비교하여 레이저 절단에는 금속, 비금속, 금속 매트릭스 및 비금속 매트릭스 복합 재료, 가죽, 목재 및 섬유 등 많은 종류의 재료가 있습니다.

레이저 절단기의 원리 - 절단 방법.

커스텀 컷.

이는 처리된 물질의 제거가 주로 물질을 증발시켜 수행됨을 의미합니다.

기화 절단 공정 중에 집속된 레이저 빔의 작용으로 공작물 표면의 온도가 기화 온도로 급격히 상승하고 많은 수의 재료가 기화되며 형성된 고압 증기가 초음속으로 외부로 분사됩니다. 동시에 레이저 작용 영역에 "구멍"이 형성되고 레이저 빔이 구멍에서 여러 번 반사되어 레이저에 대한 재료의 흡수가 급격히 증가합니다.

고압의 증기를 고속으로 분사하는 과정에서 슬릿의 용융물이 동시에 슬릿에서 날아가 공작물이 절단됩니다. 본질적인 기화 절단은 주로 재료를 기화하여 수행되므로 전력 밀도에 대한 요구 사항이 매우 높아 일반적으로 평방 센티미터당 108와트 이상에 도달해야 합니다.

기화 절단은 발화점이 낮은 일부 재료(예: 목재, 탄소 및 일부 플라스틱) 및 내화 재료(예: 세라믹)를 레이저 절단하는 일반적인 방법입니다. 기화 절단은 펄스 레이저로 재료를 절단할 때도 자주 사용됩니다.

II 반응 용융 절단

용융 절단에서 보조 공기 흐름이 절단 솔기의 용융 재료를 날려버릴 뿐만 아니라 가공물과 반응하여 열을 변화시켜 절단 공정에 다른 열원을 추가할 수 있는 경우 이러한 절단을 반응성이라고 합니다. 용융 절단. 일반적으로 공작물과 반응할 수 있는 가스는 산소 또는 산소를 함유한 혼합물입니다.

공작물의 표면 온도가 발화점 온도에 도달하면 강력한 연소 발열 반응이 발생하여 레이저 절단 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 저탄소강 및 스테인리스강의 경우 연소 발열 반응에 의해 제공되는 에너지는 60%입니다. 티타늄과 같은 활성 금속의 경우 연소에 의해 제공되는 에너지는 약 90%입니다.

따라서 레이저 기화 절단 및 일반 용융 절단과 비교할 때 반응성 용융 절단은 기화 절단의 1/20, 용융 절단의 1/2에 불과한 레이저 출력 밀도가 적습니다. 그러나 반응 용융 및 절단에서 내부 연소 반응은 재료 표면에 약간의 화학적 변화를 일으켜 공작물의 성능에 영향을 미칩니다.

Ⅲ 녹는 절단

레이저 절단 공정에서 레이저 빔과 동축인 보조 분사 시스템을 추가하면 절단 공정에서 용융 물질의 제거는 재료 기화 자체에 의존할 뿐만 아니라 주로 높은 분사 효과에 의존합니다. -절단 솔기에서 녹은 물질을 지속적으로 불어 내기 위해 보조 공기 흐름을 가속화합니다. 이러한 절단 공정을 용융 절단이라고합니다.

용융 및 절단 과정에서 공작물 온도를 더 이상 기화 온도 이상으로 가열할 필요가 없으므로 필요한 레이저 출력 밀도를 크게 줄일 수 있습니다. 재료 용융 및 기화의 잠열 비율에 따라 용융 및 절단에 필요한 레이저 출력은 기화 절단 방법의 1/10에 불과합니다.

Ⅳ 레이저 스크라이빙

이 방법은 주로 반도체 재료에 사용됩니다. 고출력 밀도의 레이저 빔을 사용하여 반도체 재료 공작물의 표면에 얕은 홈을 그립니다. 이 홈은 반도체 물질의 결속력을 약화시키기 때문에 기계적 또는 진동적인 방법으로 파손될 수 있습니다. 레이저 스크라이빙의 품질은 표면 파편과 열 영향부의 크기로 측정됩니다.

Ⅴ 냉간 절단

최근 자외선 대역의 고출력 엑시머 레이저의 등장과 함께 제안된 새로운 가공 방식이다. 기본 원리: 자외선 광자의 에너지는 많은 유기 물질의 결합 에너지와 유사합니다. 이러한 고에너지 광자를 사용하여 유기 물질의 결합 결합을 치고 끊습니다. 절단의 목적을 달성하기 위해. 이 새로운 기술은 특히 전자 산업에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

Ⅵ 열 응력 절단

취성 재료는 레이저 빔 가열 시 표면에 큰 응력이 발생하기 쉬우므로 레이저에 의해 가열된 응력 지점을 통해 깔끔하고 빠르게 파괴될 수 있습니다. 이러한 절단 공정을 레이저 열 응력 절단이라고 합니다. 열 응력 절단의 메커니즘은 레이저 빔이 취성 재료의 특정 영역을 가열하여 명백한 온도 구배를 생성하는 것입니다.

공작물의 표면 온도가 높으면 팽창이 발생하고 공작물 내부 층의 온도가 낮 으면 팽창을 방해하여 공작물 표면에 인장 응력이 발생하고 내부 층에 방사형 압출 응력이 발생합니다. 이 두 응력이 공작물 자체의 파단 한계 강도를 초과할 때. 공작물에 균열이 나타납니다. 균열을 따라 공작물을 끊으십시오. 열 응력 절단 속도는 m/s입니다. 이 절단 방법은 유리, 세라믹 및 기타 재료 절단에 적합합니다.

요약: 레이저 절단기는 레이저 특성과 렌즈 포커싱을 사용하여 에너지를 집중시켜 재료 표면을 녹이거나 기화시키는 절단 기술입니다. 그것은 좋은 절단 품질, 빠른 속도, 다중 절단 재료, 고효율 등의 이점을 얻을 수 있습니다.