정밀 레이저 가공 분야에서 레이저 초점과 재료 사이의 거리, 즉 초점 위치는 최종 절단 품질을 좌우하는 매우 중요한 변수입니다. 거울처럼 매끄러운 마감을 얻을지, 아니면 슬래그가 많이 발생하는 불완전한 절단면을 얻을지는 이 설정에 크게 달려 있습니다.
재질과 두께에 따라 초점 조절 전략이 달라집니다. 이 가이드에서는 초점 위치 설정에 숨겨진 과학적 원리를 분석하여 최적의 촬영 결과를 얻을 수 있도록 도와드립니다.레이저 절단성능.
초점 위치 이해하기: 기본 사항
초점 위치는 공작물의 윗면을 기준으로 초점까지의 거리를 나타냅니다.
양의 초점: 초점은 재료 표면 위에 위치합니다.
네거티브 포커스: 초점이 재료 표면 아래(재료 내부)에 위치합니다.
제로 포커스: 초점이 재료 표면에 정확히 위치합니다.
왜 중요할까요? 초점 위치를 변경하면 판재 표면과 내부의 스폿 크기가 달라집니다. 초점 거리가 변함에 따라 빔 직경이 변동하여 절단 폭(절단 슬릿), 열영향부(위험) 및 가스 보조 슬래그 제거 효율에 영향을 미칩니다.
1. 포지티브 포커스 커팅: 산소 보조 탄소강에 이상적
정의: 레이저 초점은 공작물 위 특정 거리 위치에 있습니다.
적용 분야 - 탄소강(산소 절단): 탄소강 절단에는 양의 초점 위치가 표준입니다. 초점을 판재 위쪽에 위치시키면 절단면의 아랫부분이 윗부분보다 넓어집니다. 이러한 형상은 용융 슬래그 배출을 용이하게 하고 산소가 절단면 바닥까지 더 효과적으로 도달하게 하여 발열 산화 반응을 지속시킵니다.
시각적 품질: 특정 범위 내에서, 더 큰 양의 초점은 표면의 더 큰 스팟 크기를 초래하여 더욱 완벽한 예열을 제공합니다. 결과적으로 더욱 매끄럽고 밝으며 정교한 절삭면을 얻을 수 있습니다.
적용 분야 - 고출력 스테인리스강: 10kW 이상의 레이저를 사용하여 펄스 모드로 두꺼운 스테인리스강을 절단할 때, 정확한 초점은 안정성을 보장하고 레이저 광학 장치를 손상시킬 수 있는 청색광 반사를 방지합니다.
2. 네거티브 포커스 커팅: 스테인리스 스틸 가공의 최고 기준
정의: 레이저 초점이 재료 내부 또는 아래에 위치합니다.
적용 분야 - 스테인리스강 및 알루미늄(용융/융착 절단): 스테인리스강 및 알루미늄 절단에는 네거티브 포커스(부정적인 집중하다) 방식이 선호됩니다. 이러한 소재는 일반적으로 고압 질소 또는 공기(용융 절단)를 사용하여 절단되므로, 절단면 내 에너지 밀도를 극대화하는 것이 중요합니다.
시각적 품질: 네거티브 포커스는 더욱 균일한 질감과 깨끗한 단면을 만들어냅니다. 초점이 더 깊기 때문에 표면의 슬릿이 초점 자체보다 넓어져 고압 가스가 절단면을 더욱 효율적으로 통과할 수 있습니다.
적용 - 피어싱: 두꺼운 판에 초기 피어싱을 할 때는 네거티브 포커스를 사용합니다. 이렇게 하면 구멍의 가장 깊은 지점에 최고 에너지 밀도가 확보되어 더 빠르고 깨끗한 관통이 가능합니다. 일반적으로 피어싱 깊이가 깊을수록 네거티브 포커스 오프셋이 커집니다.
3. 제로 포커스 커팅: 얇은 판재 및 포일용
정의: 초점이 공작물의 윗면과 정확히 일치합니다.
적용 분야: 이 방법은 일반적으로 얇은 금속판이나 포일에 사용됩니다.
성능: 초점 없는 절단 방식에서는 초점 부근(상단)에서 절단면의 매끄러움이 가장 뛰어나고, 하단면은 다소 거칠게 보일 수 있습니다. 이러한 방식은 일반적으로 연속파(CW) 레이저를 이용한 박막 생산이나 고출력 펄스 레이저를 이용한 금속박 증착에 사용됩니다.
기술적 요약: 어떻게 선택해야 할까요?
양극 초점과 음극 초점 중 어느 것을 선택할지는 재질 유형(탄소강 vs. 스테인리스강)에 의해 엄격하게 결정되는 것이 아니라 절삭 메커니즘에 의해 결정됩니다.
산화 절단(산소 보조): 일반적으로 가스 흐름 및 화학 반응의 일관성을 유지하기 위해 긍정적인 집중력이 필요합니다.
용융 절단(질소/불활성 가스 보조): 일반적으로 절단면 내부의 에너지 밀도를 극대화하고 슬래그 배출을 용이하게 하기 위해 네거티브 포커스가 필요합니다.
전문가의 꿀팁:
교정이 핵심입니다: 초점 매개변수를 조정하기 전에 레이저 헤드가 제대로 교정되었는지 확인하십시오. 0.5mm의 오차라도 슬래그(부착된 찌꺼기) 발생이나 넓은 열영향부로 이어질 수 있습니다.
재료 일관성: 재료 품질의 배치별 편차를 항상 고려해야 합니다. 예를 들어, 고실리콘 탄소강은 표준 S235 강과는 약간 다른 양극 초점이 필요할 수 있습니다.
기술의 발전: 최신 레이저 헤드에는 자동 초점 시스템이 탑재되는 경우가 많습니다. 이러한 시스템은 가공 과정을 자동화하지만, 양의 초점과 음의 초점의 물리적 원리를 이해하면 작업자가 수동으로 초점을 조절하고 복잡한 형상이나 특수 합금에 맞게 미세 조정할 수 있습니다.
특정 처리 요구 사항에 맞는 초점 모드를 선택하면 효율성, 가장자리 품질 및 수명을 극대화할 수 있습니다.레이저 절단장비