연속 레이저 커팅: 원리 및 유형

연속 레이저 커팅 원리

레이저 출력이 특정 임계값을 초과하면 재료가 투과되기 전에 레이저를 사용하면 녹은 재료가 레이저 노즐의 공기 흐름에 의해 반대 방향으로 추진되고, 방출된 재료는 레이저 에너지를 계속 흡수하여 플라즈마를 형성합니다.

이 플라즈마는 레이저 흡수율이 높아 재료 표면에 직접 분사되는 레이저의 일부를 차폐하여 재료의 레이저 흡수를 감소시켜 가열 및 용융 시간이 길어지고 열 영향 면적이 커지므로 초기 레이저 피어싱 직경이 상대적으로 커집니다. 재료가 두꺼울수록 레이저 관통 구멍의 직경이 커집니다.

레이저가 재료를 관통한 후 빔이 일정 속도로 움직이면 용융물의 앞쪽 가장자리에서 녹은 재료가 레이저 노즐의 공기 흐름에 의해 앞으로 밀려나고 형성된 플라즈마는 구멍(또는 절단) 내부에서 레이저 에너지를 추가로 흡수한 다음 열 전도를 통해 재료 바닥으로 전달됩니다.

이렇게 하면 재료의 레이저 흡수가 효과적으로 증가하여 가열 및 용융 시간이 단축되고 열의 영향을 받는 영역이 줄어들어 절단 범위가 좁아집니다.

연속 레이저 커팅의 분류

(1) 기화 절단

재료 표면에 집중된 레이저 출력 밀도가 매우 높으면 열 전도에 비해 재료 표면의 온도가 매우 빠르게 상승하여 녹지 않고 바로 기화 온도에 도달합니다.

펨토초 레이저 커팅 의 재료는 기화 절단에 해당하며, 나노초 또는 연속 레이저 절단은 기화 온도가 낮은 재료(예: 목재, 탄소 재료 및 특정 플라스틱)를 절단할 때만 기화 절단으로 간주합니다.

(2) 산소 보조 용융 절단

금속 재료를 레이저로 절단할 때 분사되는 보조 가스가 산소 또는 산소 함유 혼합물인 경우, 가열된 금속 재료는 발열 반응을 일으켜 레이저 에너지 외에 또 다른 열원, 즉 금속 화학 반응에서 발생하는 열을 생성합니다. 두 열원이 함께 작용하여 재료를 녹이고 절단하는 것을 산소 보조 용융 절단이라고 합니다.

(3) 무산소 용융 절단

레이저로 재료를 절단할 때 분사되는 보조 가스가 불활성 가스인 경우, 용융된 재료가 공기 중의 산소와 접촉하지 않아 화학 반응이 일어나지 않으므로 이를 무산소 용융 절단이라고 합니다.