레이저 절단기는 어떻게 작동하나요?

.레이저를 절단에 사용하는 이유는 무엇일까요??

레이저(Laser)는 '유도 방출에 의한 광 증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)'의 약자로, 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 레이저를 절단기에 적용하면 고속, 저공해, 소모품 절감, 열영향부 최소화 등의 장점을 누릴 수 있습니다. 또한, 레이저 절단기의 광전 변환 효율은 이산화탄소 절단기의 최대 두 배에 달하며, 파이버 레이저의 파장은 1070나노미터로 흡수율이 높아 얇은 금속판 절단에 더욱 유리합니다. 이러한 장점 덕분에 레이저 절단은 금속 절단 분야의 선두 기술로 자리매김했으며, 가공 및 제조 산업, 특히 판금 절단, 자동차 분야 절단 등에서 널리 활용되고 있습니다.

레이저 절단기는 어떻게 작동하나요?

I. 레이저 가공 원리

레이저 빔은 매우 작은 직경(최소 직경 0.1mm 미만)의 광점으로 집속됩니다. 레이저 절단 헤드에서 이러한 고에너지 빔은 특수 렌즈 또는 곡면 거울을 통과하고 여러 방향으로 반사된 후 최종적으로 절단할 금속 표면에 모입니다. 레이저 절단 헤드가 절단하는 부분에서 금속은 급속하게 녹거나, 기화되거나, 삭마되거나, 발화점에 도달합니다. 금속이 기화되어 구멍이 형성되고, 그 후 고속의 공기 흐름이 빔과 동축인 노즐을 통해 분사됩니다. 이 가스의 강한 압력으로 액체 금속이 제거되어 슬릿이 만들어집니다.

레이저 절단기는 광학 장치와 컴퓨터 수치 제어(CNC)를 사용하여 빔 또는 재료를 안내합니다. 일반적으로 이 단계에서는 모션 제어 시스템을 사용하여 절단할 패턴의 CNC 또는 G 코드를 추적하여 재료에 다양한 패턴을 절단합니다.

II. 레이저 가공의 주요 방법

1) 레이저 용융 절단

레이저 용융 절단은 레이저 빔의 에너지를 이용하여 금속 재료를 가열 및 용융시킨 다음, 빔과 동축인 노즐을 통해 압축된 비산화성 가스(N2, 공기 등)를 분사하고, 강한 가스 압력을 이용하여 용융 금속을 제거함으로써 절단면을 형성하는 방식입니다.

레이저 용융 절단은 주로 스테인리스강, 티타늄, 알루미늄 및 이들의 합금과 같은 비산화성 재료 또는 반응성 금속을 절단하는 데 사용됩니다.

2) 레이저 산소 절단

레이저 산소 절단의 원리는 산소아세틸렌 절단과 유사합니다. 레이저를 예열원으로 사용하고 산소와 같은 활성 가스를 절단 가스로 사용합니다. 분사된 가스가 금속과 반응하여 많은 양의 산화열을 발생시키는데, 이 열은 금속을 녹이기에 충분합니다. 또한, 용융된 산화물과 용융 금속이 반응 영역 밖으로 분출되면서 금속에 절단면을 만듭니다.

레이저 산소 절단은 탄소강과 같이 산화가 쉬운 금속 재료에 주로 사용됩니다. 스테인리스강 등의 재료 가공에도 사용할 수 있지만, 절단면이 검고 거칠며 불활성 가스 절단보다 비용이 저렴합니다.