절단용 레이저의 세 가지 주요 유형

레이저 절단은 60년대부터 사용되어 왔지만 이제는 산업 공정 내에서 사용이 증가함에 따라 그 어느 때보다도 관련성이 높습니다. 이 비접촉 공정은 일정한 광선을 사용하여 열과 압력을 생성한 다음 절단 헤드가 재료 표면 위로 이동할 때 다양한 재료를 정밀하게 변형/왜곡합니다. 레이저 기술은 레이저의 강도, 레이저 빔을 생성하는 데 사용하는 주요 구성 재료 및 레이저 빔이 작용하는 재료에 따라 절단, 드릴링 및 조각을 비롯한 다양한 기능을 제공합니다. 레이저 절단은 판금 부품을 만드는 가장 주요 공정 중 하나입니다.

각 레이저는 연속 파장을 제공하며 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 레이저에는 CO2(가스 레이저), 파이버 레이저 및 Nd:YAG 또는 Nd:YVO(바나데이트 수정 레이저)의 3가지 유형이 있습니다. 각각 다른 기본 재료를 사용하여 가스 혼합물로 전기적으로 레이저를 자극하거나 물리적 다이오드를 통과합니다.

<강한>

절단용 레이저 유형

CO2 레이저

CO2 레이저는 가스 혼합물로 채워진 튜브를 통해 전기를 흐르게 하여 광선을 생성합니다. 튜브의 양쪽 끝에 거울이 있습니다. 거울 중 하나는 완전히 반사되고 다른 하나는 부분적으로 빛의 일부를 통과시킵니다. 가스 혼합물은 일반적으로 이산화탄소, 질소, 수소 및 헬륨입니다. CO2 레이저는 광 스펙트럼의 원적외선 범위에서 보이지 않는 빛을 생성합니다.

가장 높은 출력의 CO2 레이저는 산업용 기계의 경우 최대 수 킬로와트에 이르지만 이는 단연 예외입니다. 일반적인 기계 가공 CO2 레이저는 10.6마이크로미터의 파장에서 25~100와트의 전력을 제공합니다.

이 유형의 레이저는 목재 또는 종이(및 그 파생물), 폴리메틸메타크릴레이트 및 기타 아크릴 플라스틱 작업에 가장 일반적입니다. 가죽, 천, 벽지 및 이와 유사한 제품으로 작업할 때도 유용합니다. 또한 치즈, 밤 및 다양한 식물과 같은 식품의 가공에도 적용되었습니다.

CO2 레이저는 처리할 수 있는 특정 금속이 있지만 일반적으로 비금속 재료에 가장 적합합니다. 일반적으로 얇은 판 알루미늄 및 기타 비철 금속을 절단할 수 있습니다. 산소 함량을 높여 CO2 빔의 출력을 향상시킬 수 있지만, 이는 경험이 부족한 손이나 이러한 향상에 부적합한 기계를 사용하는 경우 위험할 수 있습니다.

파이버 레이저

이 종류의 기계는 고체 레이저 그룹의 일부이며 시드 레이저를 사용합니다. 펌프 다이오드에서 에너지를 끌어내는 특수 설계된 유리 섬유를 사용하여 빔을 증폭합니다. 일반적인 파장은 1.064 마이크로미터로 초점 직경이 매우 작습니다. 또한 일반적으로 다양한 레이저 절단 장치 중 가장 비쌉니다.

파이버 레이저는 일반적으로 유지보수가 필요 없으며 최소 25,000레이저 시간의 긴 서비스 수명이 특징입니다. 따라서 파이버 레이저는 다른 두 가지 유형보다 수명 주기가 훨씬 길고 강력하고 안정적인 빔을 생성할 수 있습니다. 같은 양의 평균 출력으로 CO2 레이저보다 100배 더 높은 강도를 관리할 수 있습니다. 파이버 레이저는 연속 빔, 유사 또는 펄스 설정을 제공하여 다양한 기능을 제공할 수 있습니다. 파이버 레이저 시스템의 한 하위 유형은 펄스 지속 시간을 조정할 수 있는 MOPA입니다. 따라서 MOPA 레이저는 여러 응용 분야에 사용할 수 있는 가장 유연한 레이저 중 하나입니다.

파이버 레이저는 열처리, 금속 조각 및 열가소성 플라스틱 마킹을 통한 금속 마킹에 가장 적합합니다. 유리, 나무 및 플라스틱을 포함하여 금속, 합금 및 비금속 모두와 함께 작동합니다. 파이버 레이저는 출력에 따라 매우 다양하며 다양한 재료를 처리할 수 있습니다. 얇은 재료로 작업하는 동안 파이버 레이저가 이상적인 솔루션입니다. 그러나 이것은 20mm를 초과하는 재료의 경우에는 더 적기 때문에 6kW 이상으로 작업할 수 있는 더 비싼 파이버 레이저 기계가 트릭을 수행할 수 있습니다.

Nd:YAG/Nd:YVO 레이저

크리스탈 레이저 절단 공정은 nd:YAG에 있을 수 있습니다. (네오디뮴이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷), 그러나 일반적으로 nd:YVO를 사용하는 경향이 있습니다. (네오디뮴 도핑된 이트륨 오르토-바나데이트, YVO4) 결정. 이러한 장치는 매우 높은 절단력을 허용합니다. 이 기계의 단점은 초기 가격 때문만이 아니라 예상 수명이 8,000~15,000시간(Nd:YVO4는 일반적으로 더 낮음)이 있고 펌프 다이오드는 매우 비싼 가격.

이 레이저는 1.064 마이크로미터의 파장을 제공하며 의료 및 치과에서 군사 및 제조에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 유용합니다. 두 Nd:YVO를 비교할 때 더 높은 펌프 흡수 및 이득, 더 넓은 대역폭, 더 넓은 펌핑 파장 범위, 더 짧은 상부 상태 수명, 더 높은 굴절률 및 더 낮은 열전도율을 나타냅니다. 연속 작동의 경우 Nd:YVO는 중간 또는 높은 전력의 경우 Nd:YAG와 성능 수준이 전반적으로 비슷합니다. 그러나 Nd:YVO는 Nd:YAG만큼 높은 펄스 에너지를 허용하지 않으며 레이저 수명은 더 짧은 기간 동안 지속됩니다.

이들은 금속(코팅 및 비코팅) 및 플라스틱을 포함한 비금속 모두에 사용할 수 있습니다. 특정 상황에서는 몇 개의 도자기를 처리할 수도 있습니다. Nd:YVO4 수정은 높은 NLO 계수 수정(LBO, BBO 또는 KTP)과 통합되어 출력을 근적외선에서 녹색, 파란색 또는 UV로 주파수 이동시켜 다양한 기능을 제공합니다.

유사한 크기로 인해 이트륨, 가돌리늄 또는 루테튬 이온은 빔을 생성하는 데 필요한 격자 구조에 큰 영향을 미치지 않으면서 레이저 활성 희토류 이온으로 대체될 수 있습니다. 이것은 도핑된 재료의 높은 열전도율을 보존합니다.