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ULS 가스 어시스트와 광학 보호의 작동 방식

ULS 가스 어시스트와 광학 보호는 구성요소 배열을 사용하여 레이저 재료 가공 시 생기는 부산물을 처리하고, 가공 품질과 처리량을 향상시키고, 유지 보수 작업을 줄입니다. 아래에 이러한 목적으로 네 가지로 분류된 구성요소 등급이 있습니다.

수동 가스 어시스트와 컴퓨터 제어식 가스 어시스트

가스 어시시트는 레이저가 재료에 초점을 모으는 지점에서 가공 중인 재료에 가스 흐름을 주사합니다. 이것을 사용하여 기질을 잔류물 없이 깨끗하게 하고, 특정 화학적 반응을 방지하거나 촉진시키고, 벌크 형태의 재료를 제거할 수 있습니다. 공기 압축기로 또는 외부 가스 탱크에서 가스를 공급할 수 있습니다.

광학 보호

광학 보호는 일정한 흐름의 깨끗한 압축 공기를 레이저 시스템 내 여러 확산제에 공급합니다. 이러하 확산제에서 공기가 흘러나와 거울, 렌즈와 같은 중요한 광학 요소 주위에 공기 정압 장벽을 만듭니다. 이것은 가공 중 생성되는 먼지와 자뉴물이 광학 표면을 오염시키지 않도록 하여, 광학 장치의 수명과 가공 처리량, 품질을 향상시킵니다.

컴퓨터 제어식 가스 어시스트는 가스 어시스트와 동일한 기능을 수행하지만, 서보 밸브를 지나는 가스의 유속도 제어합니다. 이를 통해 설계 파일 간에 또는 동일한 설계 파일 내 개별 가공 간에 가스 주입 속도를 변경할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 사용자는 일부 ULS 시스템에서 가스 혼합물과 이러한 가스의 비율을 선택할 수 있습니다.

ULS 공기 압축기

숍 공기, 공기 탱크, 공기 압축기 등 다양한 소스에서 압축 공기를 공급할 수 있습니다. 레이저 재료 가공을 위한 공기 소스를 선택할 때 고려할 많은 요인들이 있습니다. 즉, 공기 정화도와 오일/수분 함량 등을 고려해야 합니다. ULS는 광학 보호와 가스 어시스트 구성요소 모두에서 최적 상태의 공기를 전달하는 압축 공기 솔루션을 제공합니다. 뿐만 아니라, 압축기는 레이저 절단, 제판 및 마킹 장비를 요구할 때 공기만을 공급하여 이들 장비를 제어하여, 불필요한 마모와 전기 요금, 소음을 줄입니다.

가스 어시스트 부착물

두 가지 가스 어시스트 부착물 중 하나, 동축 가스 어시스트(Coaxial Gas Assist)나 측면 가스 어시스트(Lateral Gas Assist)를 통해 가스를 전달할 수 있습니다. 동축 가스 어시스트는 흐름을 재료 표면에 수직으로 유도합니다. 각 초점 렌즈에 대한 다른 동축 가스 어시스트가 있으며, 이것은 빔 경로 장애물을 피하면서 재료와의 최적 거리를 유지합니다. 측면 가스 어시스트는 공기가 재료를 가로지르도록 유도하고 위치와 방향 모두 사용자가 제공된 재료의 필요성에 딱 맞게 조절할 수 있습니다. 각 유형의 흐름은 다양한 재료 가공 응용 분야에서 이롭습니다.

캐리지 렌더링 - 가스 어시스트 부착물 없음(왼쪽), 동축 가스 어시스트 있음(가운데), 측면 가스 어시스트 있음(오른쪽)

캐리지 구성도 - 가스 어시스트 부착물 없음(왼쪽), 동축 가스 어시스트 있음(가운데), 측면 가스 어시스트 있음(오른쪽)

레이저 재료 가공 향상

레이저 재료 가공은 먼지, 잔류물, 오수, 연기, 증기와 같은 부산물을 생성합니다. 이러한 부산물의 성격은 재료에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어, 나무와 제지 제품을 레이저 가공할 떄 연소가 되면서, 연기와 재와 함께 CO₂, 수증기를 생성합니다. 양극처리된 알루미늄에서 마킹은 실제로 부산물으 만들지 않습니다. 레이저는 양극처리된 코팅 내 유기사체를 분해합니다. 철 및 철화합물에서 마킹은 선명도가 높은 마킹 응용 분야에는 유용할 수 있지만 절단할 때는 원하지 않는 금속 산화물을 생성합니다.

가스 어시스트와 컴퓨터 제어식 가스 어시스트는 가공 지점에 질소, 헬륨, 아르곤 또는 공기와 같은 가스를 주입하여 이러한 부산물을 관리하는 데 도움을 줍니다. 그 결과 가공된 재료 품질은 세 가지 메커니즘 즉, 기계 부산물 제거, 열전도 그리고, 화학 반응 개선이나 억제를 통해 크게 향상될 수 있습니다.

기계 부산물 제거

사용되 가스 종류와 상관 없이, 가공 지점에 강제로 주입된 흐름은 재료와 재료 주위에 쌓인 부산물을 제거하는 데 도움을 줍니다. 레이저 에너지에 노출될 때 용해되는 재료에서 이것은 용융풀을 배출하는 데 도움을 주어, 더 깨끗하고 일관된 레이저 절단과 레이저 마킹을 만들어냅니다. 가스를 생성하는 재료는 레이저 에너지의 전달으 억제하거나 국소 화학을 변경할 수 있습니다. 이러한 가스를 송풍하여, 가공을 향상시킬 수 있습니다. 일부 재료는 급속도로 응고되고 재료 표면까지 레이저 빔의 경로를 차단하여 레이저 재료 가공을 간섭할 수 있습니다. 이러한 경우 재료가 가공을 간섭하지 않도록 재료를 제거해야 합니다.

동축 가스 어시스트와 측면 가스 어시스트 부착물을 통해 사용자는 재료가 표면에서 배출되는 경로를 제어할 수 있습니다. 동축 가스 어시스트는 재료에 공기를 강제 주입하여 절단, 제판, 마킹 공정에서 레이저 재료 가공 부산물을 제거하는 데 도움을 줍니다. 측면 가스 어시스트는 다양한 붙임각에서 재료의 표면을 따라 공기를 이동시킬 수 있는 조절식 부착물입니다. 특히 이상적이 가공을 위해 각 라인에 오염물이 없어야 하는 래스터 마킹 응용 분야에서 유용한 동축 가스 어시스트와 측면 가스 어시스트 부착물 모두 도구 없이도 제거하고 재설치하기 쉬우므로 가공 유연성을 증가시킵니다.

동축 가스 어시스트(왼쪽)는 레이저 재료 가공의 부산물을 절단 자리로 안내하고 공기 어시스트의 경우 재료를 식히고 사용 가능한 산소를 증가시켜 절단 성능을 개선합니다. 측면 가스 어시스트(오른쪽)는 재료에서 떨어져 나오는 레이저 재료 가공 부산물을 배기구로 안내합니다.

열전도

기계적으로 재료에서 나오는 부산물을 제거할 뿐만 아니라, 가스 어시스트는 레이저 재료 가공의 결과로 생성되는 열을 소실시키는 데 도움을 줍니다. 이것은 온도 급상승에 민감한 재료나 열 영향부를 발달시킬 수 있는 재료에 유용합니다.

화학적 환경 제어

가공점에 주입된 가스는 주변 공기(질소, 산소의 혼합물을 포함함)를 대체하고 다른 가스량을 추적합니다. 이러한 가스는 레이저 가공 중 재료와 화학적으로 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 반응의 화학은 재료에 따라 크게 달라지고 지나치게 복잡할 수 있습니다. 가스 구성이 부적절한 경우 탄화, 산화 및 변색이 과도해지는 등 다양한 가공 결함을 일으킬 수 있습니다. 뿐만 아니라, 가공 효율성도 줄이고 장비의 작동 안정성에도 영향을 줄 수 있습니다.

다행히, 동축 가스 어시스트나 측면 가스 어시스트를 사용하여, 공기(N2와 O2)를 다른 가스 혼합물로 대체하여 이상적인 레이저 재료 가공을 성취할 수 있습니다. 두 부착물을 사용하여 국소 화학 환경을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 저분자량의 유기물질은 종이와 나무와 같은 자연재료와 함께 레이저/재료 접촉면에서 불꽃을 내는 경향이 있습니다. 이 불꽃은 재료와 상호 작용하는 레이저 공정의 강한 열기와 공기 중의 산소가 접촉하여 생깁니다. 이러한 불꽃의 결과는 결과 부품에 부정적인 영향을 미치고 잠재적으로 작동 안전성을 손상시킬 수 있습니다. 가스 어시스트를 사용하면 주변 공기를 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 가스로 대체하여, 산소 농도를 크게 줄일 수 있고, 이어서 연소 반응을 억제시키고 불꽃이 생길 수 있는 잠재성을 없앱니다.

운영 비용 감소

가공 가스를 사용했을 때 가능한 처리량 향상은 극적일 수 있으며, 일부 경우에는 가공 가스 없이는 간단히 재료를 가공할 수 없습니다. 가공 가스를 사용할 때 가공 처리량을 두 배 또는 심지어 세 배까지 성취하는 것은 전혀 이상하지 않습니다. 이것은 부품 생산과 관련된 주기 시간과 모든 자원을 줄입니다.

가공 가스 특히, 신이형은 매우 비쌀 수 있습니다. ULS의 컴퓨터 제어식 가스 어시스트 기술은 가스를 국소적으로 가공 지점으로 이동시켜 폐기물을 최소화합니다. 특수 밸브가 가스 전달률을 자동으로 제어하여 폐기물을 더 줄입니다. 이와 동일한 밸브는 가스 흐름이 필요하지 않을 때, 예를 들어 레이저 시스템이 유휴 상태이거나 특정 공정에서 이 가스 흐름을 사용할 필요가 없을 때 가스의 흐름을 차단합니다. 이러한 기능은 모두 가스 어시스트를 사용할 때 운영 비용을 줄입니다.

시스템 안전성 증가

가스 어시스트 없이 사용할 때 안전성 문제를 일으킬 수 있는 재료가 몇 가지 있습니다. 가스는 가공 지점에서 가연성 잔류물을 제거하고, 재료에서 불꽃이 생길 때 불꽃을 끄고, 자발착화 연소를 억제할 수 있습니다. 이러한 메커니즘은 모두 가공 중 재료에서 불이 옮겨붙는 위험을 줄여, 시스템, 시설, 사용자 안전성을 향상시킵니다.

가스 어시스트 없이 아크릴을 절단하면 아크릴산염 부산물이 점화되어 안정성 위험이 커지고 가공 품질이 떨어집니다(왼쪽). 가스 어시스트를 사용하여 아크릴을 절단하면 아크릴산염 부산물이 계획에 없이 연소되는 문제를 제거하여 가공의 안정성을 증가시키면서 가장자리는 화염 광택 처리합니다(오른쪽).

유지 보수 감소

광학 보호는 중요한 광학 요소의 오염을 최소화합니다. 기계식 및 화학적 세정 공정은 모두 코팅을 벗기거나, 특수 광학 장치의 표면에 스크래치를 내어, 잠재적으로 레이저 에너지 흡수를 증가시킬 수 있고, 이는 이후 손상의 원인도 됩니다. 이 눈덩이 효과는 광학 보호로 쉽게 축소되고, 값비싼 광학 요소의 수명을 연장시킵니다. 뿐만 아니라, 오염된 광학장치는 재료에 전달되는 출력량을 줄이고 일부 응용 분야에서는 잠재적으로 레이저 시스템 처리량을 줄일 수 있습니다. 광학 보호는 이러한 문제를 피하고 레이저 시스템이 매우 오염된 환경에서도 최적의 출력에서 작동할 수 있게 합니다.