316L 스테인리스 스틸 레이저 적층 제조의 발전
비교할 수 없는 정밀도와 효율성으로 복잡한 고강도 스테인리스 스틸 부품을 생산한다고 상상해 보세요. 316L 스테인리스 스틸의 레이저 적층 제조는 지향성 에너지 증착과 같은 고급 기술을 사용하여 업계에 혁신을 일으키고 있습니다...
외과의사처럼 정밀하고 번개처럼 빠른 속도로 금속을 절단할 수 있다고 상상해 보세요. 이것이 바로 현대 레이저 가공 기술의 현실입니다. 용접과 절단에서 복잡한 미세 가공에 이르기까지 레이저는 비교할 수 없는 정확성과 효율성으로 제조업에 혁명을 일으키고 있습니다. 이 글에서는 이러한 발전이 어떻게 산업을 재편하여 더 빠르고, 더 비용 효율적이며, 놀랍도록 정밀한 생산을 가능하게 하는지 살펴봅니다. 최첨단 레이저 기술의 세계를 탐험하고 레이저 기술이 제조업의 미래를 어떻게 변화시키고 있는지 알아보세요.
레이저 가공에는 레이저 용접, 레이저 절단, 표면 수정, 레이저 마킹, 레이저 드릴링 및 미세 가공을 포함하여 레이저 빔을 사용하여 열 효과를 통해 재료의 표면을 변경하는 작업이 포함됩니다.
레이저 빔은 다양한 재료에 펀칭, 절단, 스크라이빙, 용접, 열처리 등 다양한 작업을 수행하는 데 사용할 수 있습니다.
레이저는 모든 재료를 가공할 수 있으며, 특히 특수한 환경과 특수 재료를 사용하는 정밀하고 전문적인 가공 및 제조에 없어서는 안 될 역할을 합니다.
레이저 가공에는 레이저 빔을 사용하여 고에너지 조사를 통해 공작물의 표면을 변경하는 작업이 포함됩니다. 그 결과 재료 제거, 용융 또는 표면 특성 변경이 이루어집니다. 이 공정은 비접촉식이기 때문에 공구가 공작물 표면을 연마하여 저항을 발생시키지 않으므로 빠르고 효율적인 방법입니다.
또한 레이저 빔의 에너지와 속도를 조절할 수 있어 다양한 레벨과 범위에서 다용도로 사용할 수 있습니다.
레이저 가공의 고유한 특성에 따라 가공 분야에서의 이점이 결정됩니다:
(1) 비접촉식 가공이며 고에너지 레이저 빔의 에너지와 이동 속도를 조절할 수 있어 다양한 가공 용도로 사용할 수 있습니다.
(2) 다양한 금속 및 비금속을 처리할 수 있습니다.금속 재료특히 경도, 취성 및 녹는점이 높은 물질입니다.
(3) 레이저 가공은 '공구'에 마모를 일으키지 않으며, 공작물에 절삭력을 발생시키지 않습니다.
(4) 처리 중 레이저 빔 에너지 밀도가 매우 높아 레이저 조사에 노출되지 않은 영역에 미치는 영향을 최소화하면서 빠르고 국소적으로 처리할 수 있습니다.
그 결과 열의 영향을 받는 영역이 작아지고 공작물의 열 변형이 최소화되며 후속 가공의 필요성이 줄어듭니다.
(5) 밀폐된 용기 내에서 투명한 매체를 통해 공작물까지 가공하는 데 사용할 수 있습니다.
(6) 레이저 빔은 가이드 및 초점 조정이 용이하여 방향 전환이 가능하고 작업하기 쉽습니다. CNC 시스템 복잡한 부품 처리를 위해
(7) 레이저 가공은 매우 효율적이고 신뢰할 수 있는 품질을 제공하며 경제적 수익이 좋습니다.
예를 들면 다음과 같습니다.
(1) 미국 제너럴 일렉트릭 회사는 슬래브 레이저 가공을 사용하여 항공기 엔진의 성형 슬롯을 절단하여 기존 EDM 가공 방식은 9시간 이상 걸렸지만 고품질로 4시간 이내에 작업을 완료했습니다. 이것만으로도 엔진 한 대당 $50,000의 비용을 절감할 수 있습니다.
(2) 효율성 강철 절단 레이저를 사용하면 8~20배까지 증가하여 재료비를 15~30% 절감할 수 있습니다. 따라서 비용을 크게 절감하는 동시에 고정밀 가공이 가능하고 안정적이고 신뢰할 수 있는 제품 품질을 보장할 수 있습니다.
레이저 가공에는 많은 장점이 있지만 한계도 분명합니다.
레이저 가공에는 레이저 빔을 사용하여 펀칭, 절단, 스크라이빙, 용접 및 열처리와 같은 다양한 공정을 수행하는 것이 포함됩니다.
레이저 가공에는 많은 장점이 있습니다:
높음 레이저 출력 밀도 는 융점이 높고 경도가 높으며 취성이 있는 재료(예: 세라믹 및 다이아몬드)의 경우에도 온도를 빠르게 상승시키고 공작물을 녹이거나 기화시킬 수 있습니다;
② The 레이저 헤드 는 공작물과 직접 접촉하지 않으므로 가공 중 마모 문제가 발생하지 않습니다;
공작물에 힘이 가해지지 않고 쉽게 오염되지 않습니다;
공작물은 이동 중이거나 밀폐된 유리 쉘 안에서 가공할 수 있습니다;
레이저 빔의 발산각은 100만분의 1 아크 미만이 될 수 있으며, 스폿 직경은 수 미크론, 작용 시간은 나노초에서 피코초입니다. 한편, 고출력 레이저의 연속 출력은 킬로와트에서 10킬로와트에 달할 수 있어 정밀 미세 가공과 대규모 재료 가공에 모두 적합합니다;
레이저 빔은 제어가 용이하고 정밀 기계, 정밀 측정 기술 및 전자 컴퓨터와 결합하여 높은 자동화 및 가공 정확도를 구현할 수 있습니다;
로봇은 열악한 환경이나 사람이 작업하기 어려운 곳에서 레이저 가공에 사용할 수 있습니다.
펄스 레이저는 다음 용도로 사용됩니다. 드릴링펄스 폭은 0.1~1밀리초입니다. 특히 구멍이 약 0.005~1mm인 구멍과 모양이 있는 구멍을 만드는 데 적합합니다. 레이저 드릴링은 시계 및 시계, 보석 베어링, 다이아몬드 드로잉 다이 및 화학 섬유 방적구와 같은 부품 생산에 널리 채택되었습니다.
조선 및 자동차 제조 산업에서는 대형 부품을 절단하기 위해 수백 킬로와트에서 수백만 와트의 연속 CO2 레이저를 사용하여 곡선 공간의 정확한 형상을 보장하는 동시에 더 높은 가공 효율을 제공합니다.
중/소출력 고체 레이저 또는 CO2 레이저는 일반적으로 작은 공작물을 절단하는 데 사용됩니다. 마이크로 전자공학에서 레이저는 일반적으로 실리콘을 절단하거나 슬릿을 만드는 데 사용되며, 이는 빠르고 열에 영향을 받는 면적이 작습니다.
레이저는 조립 라인의 속도에 영향을 주지 않고 조립 라인에서 공작물 글자 또는 마킹에 사용할 수 있으며 새겨진 문자를 영구적으로 유지할 수 있습니다.
중저출력 레이저를 사용하여 소재의 전자 부품 일부를 제거하여 저항, 커패시턴스, 공진 주파수 등의 전기적 파라미터를 변경합니다.
레이저 미세 조정은 높은 정밀도와 속도를 자랑하며 대규모 생산에 적합합니다.
유사한 원리를 사용하여 결함이 있는 집적 회로 마스크를 수리하고, 집적 회로 메모리의 수율을 개선하고, 자이로스코프에서 정밀한 동적 밸런스 조정을 수행할 수 있습니다.
레이저 용접 는 높은 강도, 열 변형 최소화, 효과적인 밀봉, 일관된 용접 크기와 특성, 녹는점이 높은 재료(세라믹 등)와 산화되기 쉬운 재료를 용접할 수 있는 것이 특징입니다.
레이저 용접은 효과적으로 밀봉되고 수명이 길며 크기가 작은 심박 조율기에 특히 유용합니다.
재료에 레이저를 조사하면 적절한 파장, 조사 시간 및 전력 밀도 제어를 선택하여 재료 표면이 녹고 재결정화되어 담금질 또는 담금질 목표를 달성 할 수 있습니다. 어닐링.
레이저 열 치료는 열처리 깊이를 정밀하게 제어하고 치료할 특정 부위를 선택할 수 있다는 장점이 있습니다.
공작물 변형이 최소화되고 복잡하고 복잡한 형상을 효과적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 내벽의 막힌 구멍과 깊은 구멍도 가공할 수 있습니다.
예를 들어, 레이저 열처리는 실린더 피스톤의 수명을 연장하고 실리콘 소재의 이온 충격으로 인한 손상을 복구할 수 있습니다.
레이저 표면 강화 기술은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 공작물을 가열하고 빠르게 자체 냉각하는 기술입니다.
금속 표면 레이저 보강에서는 레이저 빔 에너지 밀도가 낮을 때 금속 표면 변형에 사용할 수 있습니다. 빔 밀도가 높으면 공작물 표면이 움직이는 도가니와 유사하게 작동하여 표면 재용융, 표면 탄화, 표면 합금 및 표면 클래딩과 같은 다양한 야금 공정이 가능합니다.
이러한 기능은 소재 대체 기술을 통해 제조 산업에 상당한 경제적 이익을 가져올 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
공구 재료 수정에서는 용융 처리가 주로 사용됩니다. 용융 처리에는 금속 소재 표면을 레이저 빔으로 조사한 다음 빠르게 응고시켜 새로운 표면층을 형성합니다.
재료 표면 변화는 합금, 용해, 재용해 정제, 유약, 표면 합성 등 다양한 유형으로 분류할 수 있습니다.
레이저 융착은 레이저 파라미터를 사용하여 재료 표면을 빠르게 녹이고 응축하여 표면 특성이 개선된 보다 세련되고 균일한 조직을 만드는 것입니다. 이것은 표면 수정 기술입니다.
레이저 표면 용융의 장점은 다음과 같습니다:
빔은 광학 경로를 통과하여 특수한 위치의 부품을 처리할 수 있습니다. 복잡한 모양.
기술의 장점과 널리 사용되는 기술의 한계를 결합하여 공구 재료의 표면 강화에 레이저 기술을 적용하면 특히 경도와 내열성이 높은 세라믹 및 초경 절삭 공구의 내마모성과 공구 수명을 향상시킬 수 있습니다.
이를 통해 처리 효율성과 정확성이 향상되고 까다로운 조건에서 경화 강철과 같은 소재를 처리할 수 있습니다.
높은 경도와 내열성에도 불구하고 세라믹과 카바이드는 절단 도구 는 상대적으로 강도가 낮고 인성이 좋지 않아 적용이 제한적입니다. 레이저 적용 표면 경화 기술은 중요한 연구 대상이며 다양한 잠재적 응용 분야가 있습니다.
적절한 레이저 파장을 선택하고 다양한 최적화 기술을 활용하여 초점 시스템의 회절 한계를 근사화함으로써 마이크로 크기의 초점이 있는 고품질의 안정적인 광선을 얻을 수 있습니다.
날카롭고 정밀한 '라이트 나이프'의 특성을 활용하여 고밀도 마이크로 마크를 새기고 고밀도 정보를 직접 기록할 수 있습니다.
또한 광학 트랩의 '힘' 효과를 활용하여 고정밀 격자 조각과 같이 작은 투명 물체를 조작할 수도 있습니다.
CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 패턴이나 텍스트를 시뮬레이션하고 제어하면 충실도 높은 마킹을 구현할 수 있습니다.
또한 광학 트랩의 '결합력'은 생물학적 빛 핀셋으로 알려진 생물학적 세포 조작에 사용할 수 있습니다.
정밀 가공 프로세스
볼록한(바깥쪽) 표면의 미세 절삭은 대부분 단결정 다이아몬드 공구 또는 커터를 사용하여 이루어집니다. 팁 반경은 약 100μm이며 다이아몬드 날은 회전 시 45° 원뿔형 절단면을 갖습니다.
오목한(내부) 표면의 가공 가능한 최소 크기는 도구의 크기에 따라 제한됩니다. 예를 들어 트위스트 드릴 를 사용하여 50μm 구멍을 가공할 수 있지만, 더 작은 구멍의 경우 트위스트 드릴 제품을 사용할 수 없으므로 플랫 드릴을 사용해야 합니다.
미세 가공의 핵심 과제는 공구 설치 자세와 스핀들 축과의 동축 정렬이 좌표계와 일치하도록 하는 것입니다. 그렇지 않으면 소량의 절삭을 달성하기 어려울 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 동일한 공작 기계를 공구 생산과 미세 가공에 모두 사용할 수 있으므로 다음과 같은 문제를 방지할 수 있습니다. 클램핑 다른 작업 조건 사용으로 인한 오류
공작 기계에서 와이어 방전 연삭기를 사용하여 50μm 너비의 슬롯을 생성할 수 있습니다.
정밀 전기 처리 기술
마이크로 샤프트 및 프로파일 섹션 바의 가공은 와이어 방전 연삭(WEDG)을 통해 이루어질 수 있습니다. 고유한 방전 회로로 일반 EDM의 1/100에 불과합니다. 더 매끄러운 표면을 얻기 위해 저전류에서 탈이온수를 사용하여 얇은 표면층을 제거하는 WEDG 가공 후 WECG를 사용할 수 있습니다.
이 공정에는 일본 마쓰시타전기공업의 MG-ED71과 같은 마이크로 EDM 장비를 사용할 수 있습니다. 이 기계의 위치 제어 분해능은 0.1μm이고 가장 작은 가공 조리개는 5μm이므로 표면 거칠기는 0.1μm입니다.
예를 들어, 9개의 톱니가 있는 스테인리스 스틸 기어 직경 300μm, 두께 100μm의 치아를 가공할 수 있습니다. 거친 윤곽을 먼저 φ24μm 전극으로 펀칭한 다음 치아 프로파일에 따라 φ31mm 전극으로 윤곽을 스캔하여 ±3μm의 정밀도를 구현합니다.
이 기술은 최소 직경 30μm의 소형 스텝 샤프트와 10μm x 10μm의 가공된 키홈 섹션을 가공하는 데에도 사용할 수 있습니다. 소형 부품 가공용 전극은 동일한 공작 기계에서 제작해야 하며, 그렇지 않으면 전극 연결 및 장착 오류로 인해 직경 100μm 미만의 홀 가공이 어려울 수 있습니다.
예를 들어, 마이크로 EDM 공작 기계 전극 또는 초음파 가공 도구를 사용하여 5~10μm의 마이크로 홀을 가공할 수 있습니다. 마이크로 가공 및 미세 가공에 비해 재료 제거율은 낮지만 가공 크기는 더 작을 수 있으며 구멍 직경 비율은 5 ~ 10까지 높을 수 있습니다. 따라서 미세하고 복잡한 오목한 캐비티 가공에 특히 우수합니다.
레이저 산업의 발전과 다운스트림 산업 수요의 변화로 중출력 및 고출력 레이저 장비가 시장의 초점이 되고 있습니다. 특히 20kW 또는 그 이상의 출력이 등장했습니다, 파이버 레이저 절단 기계는 레이저 기술의 성숙을 촉진하여 절단 두께의 한계를 끊임없이 넓혀 왔습니다.
미래를 내다볼 때 레이저 절단 장비의 업그레이드와 함께 고출력, 고속 레이저 절단기는 뛰어난 효율성과 정밀도의 장점으로 인해 기존 가공 장비를 대체하여 산업 가공 효율과 품질을 크게 향상시킬 것입니다.
디지털 경제 시대에 디지털 기술의 발전은 생산 및 혁신 효율성을 크게 향상 시켰습니다. 레이저 기술과 수치 제어 기술의 효과적인 통합은 레이저 절단 장비가 절단 프로세스를 분석, 판단, 추론 및 의사 결정을 내릴 수있는 능력을 제공하여 제조 장비의 모든 부품의 자동화 및 지능화를 실현할 수 있습니다.
동시에 레이저 산업의 인건비 상승과 산업 기술의 업그레이드 및 반복으로 인해 레이저 절단 장비가 더 높은 수준의 자동화와 지능으로 진화해야 할 필요성도 커지고 있습니다.
예상할 수 있듯이 지능형 제조 전략의 급속한 발전으로 레이저 절단 분야의 디지털화 및 지능화는 피할 수없는 추세가 될 것입니다. 고도로 지능적인 다기능 레이저 절단 장비가 계속 등장하여 산업 처리 효율성을 크게 향상시키고 효율적인 생산 관리를 달성 할 것입니다.
지능형 제조 시대에 다운스트림 사용자 처리 시나리오가 더욱 다양하고 복잡해지면서 맞춤형 레이저 가공 장비에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이를 위해서는 다음이 필요합니다. 레이저 절단 회사 다양한 처리 시나리오에 맞게 제품을 보다 유연하게 적용하고 다양한 고객의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
따라서 장비 통합, 적응성 및 기능을 개선하고 소비자 중심의 유연한 생산을 달성하기 위해 모듈 식 설계를 사용하는 것은 미래 레이저 절단 장비 산업의 중요한 발전 방향이 될 것입니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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