레이저 절단 기술에서 레이저 출력 모드는 가공 메커니즘과 절단 성능을 결정하는 핵심 요소 중 하나입니다. 레이저 에너지 출력의 시간적 분포에 따라 레이저는 주로 연속 레이저와 펄스 레이저로 분류됩니다. 이 두 가지 레이저 유형은 절단 응용 분야에서 서로 다른 에너지 결합 특성, 열 상호 작용 동작 및 가공 적응성을 나타냅니다.
I. 절단 응용 분야에서 연속 레이저의 특성
연속 레이저는 작동 중 일정한 전력으로 안정적인 레이저 빔을 출력하는 레이저를 말합니다. 레이저 에너지는 시간에 따라 지속적으로 분포되며, 재료는 절단 과정 전체에서 지속적인 열 부하를 받습니다.
절단 과정에서 연속 레이저는 재료 표면을 지속적으로 가열하여 온도가 빠르게 상승합니다. 온도가 융점 또는 기화점에 도달하면 안정적인 용융 풀이 형성됩니다. 보조 가스의 도움으로 용융된 재료는 커프에서 효과적으로 배출되어 지속적인 재료 분리를 가능하게 합니다.
안정적인 에너지 입력으로 인해 연속 레이저 절단은 우수한 용융 풀 안정성과 커프 연속성을 제공하여 긴 절단 경로 및 복잡한 윤곽 가공에 적합합니다. 그러나 지속적인 열 입력은 또한 재료 내에서 열 확산을 유발하여 비교적 더 큰 열영향부를 초래합니다. 가장자리 영역은 열 변형 또는 미세 구조 변화를 경험할 수 있습니다.
연속 레이저 절단은 탄소강, 스테인리스강 및 알루미늄 합금의 산업 절단과 같은 중후판 금속 가공에 널리 사용됩니다. 특히 절단 효율 및 생산 처리량에 대한 요구 사항이 높은 응용 분야에 적합합니다.
II. 절단 응용 분야에서 펄스 레이저의 특성
펄스 레이저는 특정 반복 주파수에서 짧은 지속 시간, 고에너지 레이저 펄스를 출력합니다. 레이저 에너지는 시간에 따라 간헐적으로 분포됩니다. 각 펄스는 지속 시간이 매우 짧지만 높은 피크 전력을 갖습니다.
절단 응용 분야에서 펄스 레이저는 순간적인 고에너지 밀도를 통해 재료 표면에 작용하여 국부 영역이 빠르게 용융되거나 기화되도록 합니다. 재료 제거는 펄스별 중첩을 통해 점진적으로 이루어지며, 절단 과정은 미세 규모의 재료 제거의 지속적인 축적으로 나타납니다.
각 펄스의 상호 작용 시간이 매우 짧기 때문에 열이 주변 영역으로 확산될 시간이 충분하지 않습니다. 결과적으로 펄스 레이저 절단은 더 작은 열영향부를 생성하고 재료 미세 구조 및 가장자리 형태에 미치는 영향이 제한적입니다. 이러한 특성은 정밀 절단 및 열에 민감한 재료 가공에 명확한 이점을 제공합니다.
펄스 레이저는 일반적으로 얇은 금속 시트, 정밀 부품, 마이크로 홀 및 좁은 커프 가공에 사용됩니다. 또한 반사율이 높은 재료 또는 절단 가장자리 품질에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 응용 분야에도 적합합니다.
III. 에너지 상호 작용 모드가 절단 성능에 미치는 영향
연속 레이저와 펄스 레이저 간의 절단 성능 차이는 근본적으로 레이저 에너지의 시간적 및 공간적 분포의 차이에서 비롯됩니다. 연속 레이저는 안정적인 에너지 입력과 지속적인 용융을 강조하여 효율성을 중시하는 절단에 더 적합합니다. 펄스 레이저는 높은 피크 전력에 의존하여 정밀한 재료 제거를 달성하며, 열 제어 및 가공 정확성을 더 강조합니다.
실제 절단 과정에서 연속 레이저는 일반적으로 더 높은 절단 속도와 두꺼운 판 가공에 대한 더 강력한 성능을 보여주는 반면, 펄스 레이저는 천공 능력, 가장자리 품질 제어 및 열 효과 억제에 장점을 보입니다.
IV. 절단 공정 선택에 대한 실제 고려 사항
절단 응용 분야에 연속 레이저와 펄스 레이저 중에서 선택할 때 재료 두께, 열 전도율, 반사율 및 필요한 가공 정확도와 같은 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 대형 판재 및 구조 부품 블랭킹의 경우 연속 레이저가 산업 생산 요구 사항에 더 부합합니다. 정밀 가공, 얇은 재료 절단 또는 특수 재료 가공의 경우 펄스 레이저가 더 나은 공정 적응성을 제공합니다.
특정 응용 분야에서는 연속 레이저의 전력 변조를 사용하여 준 펄스 가공 동작을 달성하여 절단 효율과 열 효과 제어 간의 균형을 맞출 수 있습니다.
연속 레이저와 펄스 레이저는 절단 응용 분야에서 서로 다른 공정 역할을 합니다. 에너지 출력 특성, 재료 상호 작용 메커니즘 및 적용 가능한 절단 범위에서 근본적인 차이를 보입니다. 두 레이저 유형의 작동 원리에 대한 명확한 이해와 특정 가공 요구 사항을 결합하는 것은 안정적인 절단 품질을 달성하고 전반적인 가공 효율을 향상시키는 데 필수적입니다.