레이저 절단 초점과 버(burr) 사이의 관계

레이저 절단에서 초점 위치는 버(burr) 발생과 직접적이고 결정적인 관계를 가지고 있습니다.요컨대, 초점 위치는 재료 내부의 빔 에너지 분포에 직접적인 영향을 미치므로 절단면 품질, 용융 재료 배출 효율, 그리고 최종적으로 버가 형성되는지 여부를 결정합니다.자세한 관계는 아래에 나와 있습니다.

기본 원리: 초점 위치가 절삭 과정에 미치는 영향

레이저 절단의 원리는 고에너지 밀도의 레이저 빔을 공작물에 조사하여 공작물을 급속하게 녹이거나 기화시키는 것입니다.辅助산소나 질소와 같은 가스가 용융된 물질을 날려 보내면서 절단면을 형성합니다.

초점: 레이저 빔의 에너지가 가장 집중되고 빔 크기가 가장 작은 지점.

초점 위치: 공작물 표면에 대한 초점의 위치를 ​​나타냅니다. 초점 위치는 세 가지 경우로 나뉩니다.

1. 양의 초점 흐림: 초점이 공작물 표면 위에 위치합니다.

2. 네거티브 디포커스: 초점이 공작물 표면 아래에 위치합니다.

3. 초점 흐림 없음: 초점이 공작물 표면에 정확히 맞춰져 있습니다.

초점 위치와 버(burr) 사이의 구체적인 관계

버(burr)는 절단면 바닥에서 완전히 제거되지 않은 잔류 용융물이 재응고되면서 발생하는 현상입니다. 초점 위치는 절단면 형상과 공기 흐름력에 영향을 미쳐 버 발생에 주로 영향을 미칩니다.

1. 초점이 맞지 않습니다 (작업물에 초점을 맞추세요)

• 에너지 분포: 빔이 물질에 진입한 후 발산하며, 에너지 밀도는 위에서 아래로 갈수록 점차 감소합니다. 에너지는 윗면에서 가장 강하고 아랫면에서 가장 약합니다.
• 절개 모양: 위쪽은 넓고 아래쪽은 좁은 V자형 절개를 쉽게 만들 수 있습니다.

버에 미치는 영향:

• 바닥 부분의 에너지가 부족하여 재료의 바닥 부분이 완전히 녹거나 기화되지 않습니다.
• 보조 가스의 유속은 좁은 바닥에서 가속되지만, 송풍력이 충분하지 않아 점성이 있는 용융물을 완전히 제거하고 날려버릴 수 없습니다.

결과: 아랫면에 제거하기 어려운 거스러미가 많이 생기기 쉽습니다. 이는 거스러미 발생의 가장 흔한 원인 중 하나입니다.

2. 네거티브 디포커스(공작물 아래쪽에 초점 맞추기)

• 에너지 분포; 빔은 물질 내부에서 수렴하며, 에너지 밀도는 물질의 중간 또는 하부에서 가장 높게 나타납니다.
• 절개 모양: 허리 부분에 북 모양의 절개를 쉽게 만들 수 있으며, 위쪽과 아래쪽은 좁고 가운데는 넓습니다.

버에 미치는 영향:

• 장점은 바닥 에너지가 부족하여 재료를 더욱 철저하게 녹일 수 있다는 것입니다.
• 하지만 절개 부위의 중앙 부분이 가장 넓기 때문에 공기 흐름이 이 부분으로 퍼져나가 바닥까지 도달할 때 송풍력이 약해질 수 있습니다.
• 매개변수가 제대로 일치하지 않으면, 깨끗하지 않은 열로 인해 용융물이 바닥에 달라붙을 수 있습니다.

결과: 양의 초점 이탈과 비교했을 때, 버(burr) 발생 상태는 개선되지만, 소량의 연질 버가 여전히 발생할 수 있습니다. 두꺼운 판재를 절단할 때는 바닥면이 완전히 절단되도록 음의 초점 이탈을 사용하는 경우가 있습니다.

3. 초점 흐림 없음 또는 최적 초점 (공작물의 표면 또는 특정 깊이에 초점 맞추기)

• 에너지 분포: 에너지가 가장 집중된 영역은 공작물의 표면에 위치하며, 이는 얇은 판재 절삭에 가장 적합합니다. 두꺼운 판재의 경우, 일반적으로 "최적 초점" 위치가 필요합니다. 즉, 초점이 재료 내부로 일정 깊이(예: 판재 두께의 1/3)까지 들어가도록 하여 상하 에너지의 균형을 맞춰야 합니다.
• 절개 형태: 가장 이상적인 수직 평행 절개.

버에 미치는 영향:

• 절개 부위 전체에 에너지 분포가 비교적 균일하여 재료를 지속적이고 안정적으로 용융시킬 수 있습니다.
• 평행 절단면은 보조 가스가 원활하게 흐를 수 있는 통로를 제공하며, 이 가스는 용융물을 바닥에서 원활하게 배출하기에 충분한 운동 에너지를 운반할 수 있습니다.

결과: 이는 버(burr)가 전혀 없거나 아주 적은 절개면을 얻을 수 있는 최상의 상태입니다. 용융된 재료는 잔여물 없이 "깨끗하게" 날아갔습니다.

요약 및 유추

이렇게 이해하시면 됩니다.

• 초점이 맞지 않습니다. 마치 "무딘 끌"처럼 윗부분은 매우 단단하지만 아랫부분은 밋밋해서 재료를 "문질러서" 거칠게 만들 뿐입니다.
• 부정적 초점 흐림: 마치 재료 내부에서 "폭발"하는 것과 같습니다. 폭발은 일어날 수 있지만, 출구가 깔끔하지 않고 파편이 나올 수 있습니다.
• 최상의 초점: 마치 "날카로운 메스"처럼 위에서 아래로 깔끔하게 잘린 듯 깨끗하고 정돈된 모습.

실습 가이드: 오류에 따라 초점을 조정하는 방법

실제 작업 중 버(burr)가 발견되면 다음 단계를 따라 점검 및 조정해야 합니다.

1. 버의 모양을 관찰하십시오:

• 바닥면에 거칠고 알갱이 같은 거스러미가 많이 보입니다. 초점이 너무 높거나 출력이 부족하거나 회전 속도가 너무 빨라서 바닥면이 완전히 절단되지 않았을 가능성이 큽니다. 초점을 아래쪽으로 조정하십시오.
• 바닥에 부드럽고 쉽게 떨어지는 수염 모양의 미세한 버(burr)가 약간 있습니다. 이는 초점이 너무 낮거나 가스 압력이 부족하거나 가스가 불순물로 인해 용융물이 제대로 분사되지 않았기 때문일 수 있습니다. 초점을 위쪽으로 미세 조정하고 가스 매개변수를 확인해 보십시오.

2. 초점 보정 및 테스트:

• 초점 조절 도구를 사용하여 초점이 0이 되는 위치를 정확하게 결정하십시오.
• 절삭 파라미터 소프트웨어에서 ± 값 조정은 일반적으로 0점을 기준으로 수행됩니다. 초점 테스트를 1회 실시합니다(예: +1에서 -3까지 0.5 간격으로). 동일한 형상을 절삭한 후, 어느 위치에서 절삭면이 가장 매끄럽고 버(burr)가 가장 적게 발생하는지 확인합니다. 이 위치가 현재 사용 중인 재료, 두께 및 장비에 가장 적합한 초점입니다.

O오류 발생에 영향을 미치는 기타 주요 요인(조정 시 고려해야 함)

집중력은 유일한 요소가 아니며 다른 프로세스 매개변수와 함께 최적화되어야 합니다.

보조 가스:

압력:압력이 충분하지 않으면 슬래그를 효과적으로 날려 보낼 수 없고, 압력이 너무 높으면 난류가 발생하여 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

청정:특히 스테인리스강을 절단할 때는 고순도 질소(99.99% 이상)를 사용하는 것이 중요합니다. 잔류 산소는 산화 슬래그를 형성하고 버(burr) 발생을 악화시킵니다.

절삭 속도:속도가 너무 빠르면 에너지 투입이 부족하여 재료가 완전히 절단되지 않고 바닥에 버가 생깁니다. 반대로 속도가 너무 느리면 과도한 절삭으로 인해 절단면이 거칠어지고 버가 발생할 수 있습니다.

레이저 출력:그에 걸맞는 힘과 속도가 필요합니다. 힘이 너무 약해서 뚫고 지나갈 수 없습니다.

대통 주둥이:노즐의 개구부, 높이 및 동심도는 공기 흐름 상태에 직접적인 영향을 미칩니다. 동심도가 맞지 않으면 절단면이 고르지 않고 버(burr)가 발생하는 경우가 많습니다.

재료 자체:재료의 구성, 표면 상태(녹이나 기름때 유무 등) 또한 영향을 미칩니다.

레이저 절단 시 발생하는 버(burr)를 제어하는 ​​주요 조정 매개변수는 초점 위치입니다.이상적인 초점 위치는 수직으로 매끄러운 절단면을 만들어내고 보조 가스가 용융물을 효율적으로 배출할 수 있도록 합니다. 버(burr) 문제가 발생하면 먼저 초점 테스트를 체계적으로 수행하여 최적의 초점을 찾은 다음, 가스량 및 속도와 같은 다른 매개변수를 조정하여 버가 없는 완벽한 절단 효과를 얻어야 합니다.