레이저 커팅 헤드용 보호 렌즈: 품질이 중요한 이유는?

1. 소개

레이저 커팅기의 커팅 헤드는 열악한 환경에서 작동하므로 내부 부품, 특히 콜리메이터와 초점 렌즈와 같은 고가의 부품을 강력하게 보호해야 합니다. 이를 위해 커팅 헤드 어셈블리 내에 상부 및 하부 보호 렌즈가 전략적으로 설치됩니다.

절단 공정 중에 공작물 표면에서 발생하는 파편과 용융 금속 스패터가 커팅 헤드에 침투하면 초점 렌즈에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 하부 보호 렌즈는 이러한 잠재적 손상 입자를 효과적으로 차단하는 중요한 장벽 역할을 합니다.

레이저 커팅 작업에서 최적의 성능과 절단 품질을 유지하려면 보호 렌즈의 청결이 가장 중요합니다. 이러한 렌즈가 오염되면 절단 효과와 효율성이 저하될 뿐만 아니라 커팅 헤드와 레이저 출력 어셈블리의 민감한 내부 부품이 손상될 위험이 있습니다.

최고의 성능을 보장하려면 높은 빛 투과율, 낮은 열팽창 계수, 우수한 내구성을 갖춘 소재로 제작된 보호 렌즈를 사용하는 것이 필수적입니다. 렌즈가 오염된 경우 즉시 청소하거나 교체하는 등 정기적인 검사 및 유지보수 프로토콜을 실행해야 합니다.

그림 1 레이저 커팅 헤드

고품질 보호 렌즈의 제조 공정은 몇 가지 핵심 요소에 세심한 주의를 기울여야 합니다:

1. 기본 소재 선택: 광학 및 열적 특성에 최적화
2. 치수 정확도: 정밀 제어를 통해 적절한 착용감과 정렬 보장
3. 표면 품질: 광학 무결성 유지를 위한 결함 최소화
4. 코팅 기술: 향상된 내구성과 성능을 위한 고급 코팅 기술
5. 열적 및 기계적 안정성: 작동 조건에서 변형에 대한 내성
6. 기계적 특성: 비중, 파단 인성, 인장 및 압축 강도, 경도를 세심하게 제어합니다.

이러한 엄격한 요구 사항은 재료 준비 및 성형부터 정밀 연삭, 코어 드릴링, 특수 코팅 적용에 이르기까지 제조 공정 전반에 걸쳐 반영됩니다.

보호 렌즈를 시장에 출시하기 위해서는 엄격한 품질 관리 조치와 종합적인 테스트가 필수적입니다. 열등한 기판 재료를 사용하거나 중요한 코팅 공정을 생략하여 비용을 절감하려는 시도는 필연적으로 빛 투과율 저하, 부적절한 내열성, 파손에 대한 취약성 증가를 특징으로 하는 표준 이하의 렌즈를 초래할 수 있습니다. 이렇게 손상된 렌즈는 작동 중 치명적인 고장의 위험이 있으며, 잠재적으로 전체 커팅 헤드 어셈블리를 오염시키고 초점 렌즈 및 센서와 같은 고가의 부품을 손상시킬 수 있는 미립자 물질을 방출할 수 있습니다.

커팅 헤드가 손상되면 수리 비용이 새 제품 가격의 2~50%에 달할 수 있는 등 재정적으로 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 관련 생산 중단 시간은 상당한 경제적 손실로 이어질 수 있습니다. 이러한 위험을 줄이려면 보호 렌즈를 포함한 레이저 커팅 액세서리는 평판이 좋은 제조업체에서 기존 공급 채널을 통해 조달하는 것이 좋습니다.

2. 품질이 좋지 않은 보호 렌즈의 부작용

2.1 열 렌즈 효과로 인해 커팅 헤드의 초점이 이동합니다.

품질이 좋지 않은 보호 렌즈는 레이저의 흡수율을 높일 수 있습니다. 레이저 빛에 지속적으로 노출되면 온도가 상승하여 열 변형이 발생하고 열 렌즈 효과가 발생합니다. 이는 결국 커팅 헤드의 초점 드리프트로 이어집니다. 파워가 높고 반사율이 높은 재료를 처리할수록 광학 요소의 열팽창이 빨라지고, 더 뚜렷한 열 렌즈 효과가 있습니다.

• 언제 스테인리스 스틸 절단열 렌즈 효과로 인해 절단 단면이 일정하지 않아 슬래그가 점점 더 많이 발생하여 절단이 불가능해질 수 있습니다.
• 탄소강을 절단할 때 열 렌즈 효과로 인해 절단 바닥에 슬래그가 점점 더 많이 발생하여 정확한 절단이 어려워질 수 있습니다.

그림 2 열 렌즈 효과

2.2 보호 렌즈 인화점/번스루

품질이 낮은 보호 렌즈는 가공 중 먼지와 튄 자국을 차단하는 기능이 제한적이며 화점을 발생시키기 쉽습니다. 10000와트 초고출력 헤드로 가공할 때는 보호 렌즈를 신중하게 선택하는 것이 중요합니다. 품질이 좋지 않은 렌즈는 심한 상황에서 10000와트 레이저에 노출될 경우 렌즈에 번스루가 발생할 수 있습니다.

그림 3 보호 렌즈 발화점/번스루

2.3 초점 렌즈의 인화점

보호 렌즈의 번스루가 적시에 감지되지 않으면 연속 레이저 가공 를 사용하면 미립자 먼지가 발생하여 설치 구성품, 밀봉 링 및 초점 렌즈의 아래쪽 표면을 오염시킬 수 있습니다.

이로 인해 초점 렌즈 표면에 화상점이 형성될 수 있습니다. 이 경우 전체 설치 구성품 세트와 초점 렌즈 모듈을 철저히 청소하고 교체해야 합니다.

그림 4 초점 렌즈의 연소점

2.4 레이저 출력 헤드의 번아웃

보호 렌즈가 소손되면 커팅 헤드의 콜리메이터와 초점 렌즈 모듈이 고출력 레이저에 의해 손상될 수 있습니다.

심한 경우 커팅 헤드의 내부 광학 요소가 손상되면 광 경로가 비정상적으로되고 반사 된 빛으로 인해 창 조각이 과도하게 가열됩니다. 레이저 섬유 출력 헤드에 문제가 발생하여 QBH 또는 LOE 크리스탈이 소손될 수 있습니다. 이 시나리오에서는 전체 레이저 출력 헤드를 교체해야 합니다.

그림 5 레이저 출력 헤드의 번아웃

저품질 보호 렌즈를 사용하면 커팅 헤드의 수명이 단축되고 각종 사고로 이어질 뿐만 아니라 공장의 가공 진행과 품질에 부정적인 영향을 미쳐 가공 비용이 증가하고 공장 효율성이 저하됩니다.

따라서 사용자는 상당한 손실과 불만족스러운 이득을 피하기 위해 평판이 좋은 제조업체와 신뢰할 수 있는 채널을 통해서만 보호 렌즈를 구입하는 것이 좋습니다.