레이저 절단의 세 가지 주요 유형은 무엇입니까?

오늘날 판금 산업에서 가장 일반적인 공정은 레이저 절단입니다. 레이저 절단기는 강력한 레이저 빔, 연소 또는 특정 재료의 기화로 패턴을 생성하고 디자인하는 기계 유형입니다. 레이저 빔을 사용하여 빠른 절단 속도, 높은 절단 품질 및 높은 절단 효율의 장점으로 고정밀 절단 공작물을 만듭니다. 주요 유형에 따라 레이저 절단기는 다음과 같이 나눌 수 있습니다. CO2 레이저 절단기, 파이버 레이저 절단기 및 ND: YAG 고체 레이저 절단기.
이 기사에서는 레이저 절단 기술의 개발 및 적용에 대한 독자의 이해를 돕기 위해 세 가지 레이저 절단 기계의 유형 및 복잡한 기술에 대해 설명합니다.

레이저 커팅이란

레이저 발생기의 종류를 구별하기 전에 레이저 절단이 무엇인지 이해하는 것이 가장 좋습니다. 레이저 절단은 절단 및 조각을 위해 고에너지 레이저 빔을 사용하는 프로세스입니다. 레이저 커팅의 원리는 레이저 제너레이터에서 발생하는 고에너지 레이저빔을 이용하여 공작물 표면을 가공하는 것으로, 광학계는 레이저빔에 초점을 맞추어 아주 작은 광점으로 만듭니다. 레이저 빔이 공작물에 조사되면 빛 에너지가 재료에 흡수되어 열 에너지로 변환됩니다. 열 에너지는 재료가 재료를 가열하여 녹는점과 기화 온도까지 도달할 수 있도록 합니다. 레이저 빔의 초점 거리와 출력을 제어하여 재료를 녹이거나 증발시키거나 태울 수 있습니다.
레이저 기술은 레이저 빔의 주성분인 레이저의 세기와 레이저 빔에 작용하는 물질에 따라 절단, 천공, 식각 등 다양한 활동을 할 수 있다. 레이저 빔 절단 경로. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 및 컴퓨터 CNC(CNC) 기술을 사용하여 필요한 절단 경로를 레이저 절단 시스템에 대한 지침으로 변환하여 고정밀 및 고속 절단 프로세스를 달성할 수 있습니다.

레이저 절단기의 종류

레이저 절단기에는 세 가지 유형이 있습니다. CO2 레이저 절단기, 섬유 레이저 절단기, 및 ND: YAG 고체 레이저 절단기. 대부분의 레이저 빔 생성 방법은 동일한 기본 물리적 개념을 기반으로 하지만 물리적 구현은 레이저 기술에 따라 다릅니다. 각 레이저 발생기는 연속 파장을 제공할 수 있으며 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. 산업 분야에서는 금속이 가장 일반적이지만 목재와 플라스틱도 레이저 절단기로 절단할 수 있습니다. 이러한 다양한 레이저 절단기의 유형은 아래에 설명되어 있습니다.

CO2 레이저 절단기

CO2 레이저 절단기는 가장 일반적이고 초기의 레이저 절단 장비 중 하나입니다. CO2 가스를 활성화 매질로 사용하고 레이저 발생기를 통해 CO2 레이저 빔을 생성합니다. CO2 레이저 절단기의 주요 기능은 다음과 같습니다.

Paveout 길이: CO2 레이저 절단기의 레이저 파장은 약 10.6 미크론으로 대부분의 비금속 재료에 대한 흡수율이 높기 때문에 목재, 플라스틱, 고무, 종이 및 기타 재료 절단에 적합합니다.
빠른 절단 속도: 비금속 재료에 대한 CO2 레이저 절단기의 절단 속도는 매우 빨라 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
하위 절단 두께: 금속 재료에 대한 CO2 레이저의 낮은 흡수율로 인해 CO2 레이저 절단기는 절단 두께를 금속 재료로 제한하며 일반적으로 더 얇은 금속판에 적합합니다.
절단면이 매끄러움: CO2 레이저 절단기의 절단 면적이 크기 때문에 절단면이 비교적 매끄럽고 추가적인 후가공이 필요하지 않습니다.

파이버 레이저 절단기

파이버 레이저 커팅 머신은 최근 몇 년 동안 빠르게 발전하는 레이저 커팅 장비였습니다. 파이버 레이저 발생기를 사용하여 레이저 빔을 절단 헤드로 전송한 다음 공작물을 절단합니다. 광섬유 레이저 절단기의 주요 기능은 다음과 같습니다.

단파장: 광섬유 레이저 절단기의 레이저 파장은 일반적으로 약 1미크론으로 금속 재료에 대한 흡수율이 높기 때문에 강철, 알루미늄 합금, 구리 및 기타 금속 재료 절단에 적합합니다.
하이 빔의 품질: 파이버 레이저 절단기는 파이버를 사용하여 레이저 빔을 전송하므로 레이저 빔의 고품질을 유지하고 절단 효과를 더 미세하게 만들 수 있습니다.
빠른 절단 속도: 금속 재료에 대한 파이버 레이저 절단기의 절단 속도는 매우 빨라 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
큰 절단 두께: 광섬유 레이저 절단기의 절단 두께는 상대적으로 크고 두꺼운 금속판을 절단할 수 있습니다.
높은 절단 품질: 파이버 레이저 절단기의 절단 공정 중 열 충격 영역이 작고 절단 품질이 높으며 정밀 절단에 적합합니다.

ND: YAG 고체 레이저 절단기

ND: YAG 고체 레이저 발생기는 일반적인 레이저 발생기입니다. 그것은 활성화 매질로서 이온(ND3+)과 혼합된 귀뚜라미 알루미늄 포트(YAG) 크리스탈을 채택하고, 레이저 빔을 생성하기 위해 펌프 소스에 의해 자극됩니다. ND: YAG 고체 레이저 발생기의 주요 기능은 다음과 같습니다.

짧은 펄스 폭: ND: YAG 고체 레이저 발생기는 일반적으로 나노초 단위의 짧은 레이저 펄스를 생성할 수 있습니다. 이는 미세 가공 및 레이저 마킹과 같이 고속 및 고정밀 가공이 필요한 응용 분야에서 이점을 제공합니다.
좁은 폭: ND: YAG 레이저 발생기의 레이저 파장은 상대적으로 좁으며 일반적으로 몇 나노미터 이내입니다. 따라서 레이저 의학 및 스펙트럼 분석과 같은 높은 레이저 파장에 대한 일부 응용 분야에서 이점이 있습니다.
높은 안정성: 레이저 출력은 특정 출력 범위 내에서 안정화될 수 있으며 빔 품질 감쇠가 낮습니다. 따라서 장기간 연속 작업과 반복 빈도가 있는 응용 프로그램에서 잘 작동합니다.
다기능 응용 프로그램: ND: YAG 고체 레이저 발생기는 레이저 매개변수(예: 펄스 폭, 주파수 등)를 조정하여 다양한 재료의 절단, 용접, 펀칭, 마킹 및 기타 가공을 달성할 수 있습니다. 금속 및 비금속 재료 가공에 적합하며 다양한 산업의 요구를 충족시킬 수 있습니다.

세 가지 레이저 절단기의 차이점

레이저 절단기의 작동 원리와 적용 분야에 따라 세 가지에는 상당한 차이가 있습니다. 레이저 절단기. 적절한 유형은 특정 절단 요구 사항 및 재료 특성에 따라 다릅니다.

파장

레이저의 파장은 이득 매질로 사용되는 재료에만 의존합니다. CO2 레이저 발생기의 경우 CO2 가스 분자는 10,600nm의 파장을 생성합니다. 광섬유 레이저 발생기에 사용되는 소자에 따라 파장은 780~2,200nm 사이의 모든 파장이 될 수 있습니다. ND: YAG와 같은 레이저 발생기의 파장은 모두 네오디뮴을 이득 매질로 사용하기 때문에 1064nm입니다.

힘

전력은 다양한 유형의 레이저 절단 기계 사이에서 상대적으로 분명한 차이입니다. 파이버 레이저 발생기는 초점이 더 가깝습니다. 즉, 이산화탄소 레이저 발생기에 비해 출력 밀도가 더 높습니다. 동일한 레이저 출력의 경우 광섬유 레이저 발생기가 소비하는 에너지는 CO2 레이저 발생기의 약 1/3이므로 운영 비용이 훨씬 낮습니다. ND: YAG 레이저 발생기의 출력 밀도는 파이버 레이저 발생기보다 높지만 에너지 효율은 낮습니다. CO2 레이저 기술의 경우 레이저 출력은 수십 와트에서 수백 와트까지 가능합니다. 광섬유 레이저 기술의 경우 레이저 출력은 최대 수만 와트를 지원할 수 있습니다.

절단 품질

CO2 레이저 발생기, 파이버, ND와 비교: YAG 레이저 발생기는 부드러운 절단 모서리를 생성할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 더 얇은 재료로 제한됩니다. 절단 속도와 전체 레이저 출력도 절단 품질에 상당한 영향을 미칩니다. 절단 속도가 너무 높거나 느리면 절단 품질이 저하됩니다. 최근에는 광섬유 레이저 기술의 급속한 발전과 고출력 레이저 발생기의 인기로 인해 레이저 절단기가 두께 제한을 돌파했습니다. 출력이 증가함에 따라 레이저 절단기의 절단 두께와 효율성도 증가했습니다. 통계에 따르면 50KW 레이저 절단기는 저탄소강과 스테인레스강의 최대 절단 두께를 각각 120mm와 100mm로 깨뜨렸습니다.

가격

CO2 레이저 절단기는 파이버 레이저 절단기에 비해 훨씬 저렴하지만 일정 기간이 지나면 레이저 튜브를 교체해야 하기 때문에 CO2 레이저 발생기의 구입 및 유지 비용이 더 비쌉니다. ND: YAG 레이저 발생기의 신뢰성은 파이버 레이저 발생기만큼 좋지 않습니다. 정기적으로 비쌀 필요가 있으므로 운영 비용이 더 높습니다.

애플리케이션

절단 패턴의 설계 및 프로그래밍은 절단 속도에 영향을 미칩니다. 효율적이고 최적화된 절단 경로는 불필요한 이동 시간을 최소화하고 절단 프로세스를 최적화하여 속도를 높입니다. 가져오기, 내보내기 및 최적화된 경로 시퀀싱과 같은 프로그래밍 기술은 절단 속도를 최대화하는 데 도움이 됩니다.

요약하다

레이저 절단 기술의 지속적인 개발과 혁신으로 레이저 절단기의 종류는 점점 더 다양해지고 있습니다. CO2 레이저 절단기, 광섬유 레이저 절단기 및 ND: YAG 레이저 절단기는 현재 가장 널리 사용되는 주요 유형입니다. 그들은 각기 다른 산업의 절단 요구를 충족시킬 수 있는 고유한 특성과 적용 범위를 가지고 있습니다.
이 기사가 독자들이 레이저 절단 기계의 주요 유형을 이해하고 실제 응용 분야에 적합한 장치를 선택하는 데 도움이 되기를 바랍니다. 필요한 소프트웨어 유형, 레이저 절단 설계 방법, 레이저 절단 기계 이해 등 레이저 절단의 다른 측면도 알고 싶다면 깊이 있게 소통해 보세요!

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