알루미늄 절단: 파이버 레이저 대 CO₂ 레이저

알루미늄 합금은 레이저 에너지를 매우 강하게 반사하므로, 반사 방지 장치가 장착된 기계에서 절단해야 합니다. 공작물 표면에서 발생하는 반사와 이로 인해 재료 내부로 전달되는 열 흐름을 모두 이해하면 가공 성능과 절단 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

관측된 성능

절삭 속도

2.5kW 파이버 레이저와 CO₂ 레이저가 질소 보조 가스를 사용하여 A5052 알루미늄 합금을 절단할 때, 판재 두께와 절단 속도 간의 관계를 비교하였다. 판재가 얇을수록 속도 차이는 더 커졌다. 1 mm 두께의 시트를 절단할 때, 원자료에 따르면 CO₂ 레이저의 절단 속도는 4.5 m/min이고, 파이버 레이저의 절단 속도는 27 mm/min이다. [확인 필요: 출처에 따르면 파이버 레이저 장치의 단위는 mm/min으로 표기되어 있습니다.] 두께가 증가함에 따라 속도 차이는 급격히 줄어듭니다.

주요 처리 조건은 다음과 같았다:

CO₂ 레이저

• 출력: 2.5 kW
• 처리용 렌즈 초점 거리: 5인치
• 보조 가스: 질소
• 보조 가스 압력: 0.8–1.2 MPa

파이버 레이저

• 출력: 2.5 kW
• 처리용 렌즈 초점 거리: 4인치
• 보조 가스: 질소
• 보조 가스 압력: 0.6–1.2 MPa

절단면 품질

스테인리스강 절단과 마찬가지로, 파이버 레이저는 CO₂ 레이저에 비해 절단면이 더 거칠게 나옵니다. 이 차이는 공작물의 두께가 두꺼워질수록 더욱 커집니다.

섬유 레이저 절단과 CO₂ 레이저 절단 간에는 절단면 하단의 버 발생 상태에 있어 뚜렷한 차이가 없습니다. 두께가 증가할수록 버 형성은 보조 가스 압력과 초점 위치 조정을 통해 결정되는 절단 폭의 영향을 더 크게 받습니다.

왜 차이가 발생하는가

얇은 판재 절단 시 버가 비교적 적게 발생하기 때문에, 설정 시 용융 능력을 우선시할 수 있습니다. 초점 스팟은 레이저 에너지 밀도가 가장 높은 공작물 표면(Z = 0)에 위치합니다. 따라서 빔을 더 작은 스팟으로 집속할 수 있는 파이버 레이저가 유리합니다.

그러나 두꺼운 판재의 경우, 버 발생을 방지하려면 초점 위치를 조정하고 절단 폭을 넓히며, 용융 금속을 배출하기에 충분한 보조 가스 압력을 확보해야 합니다. 이러한 조치로 인해 가공 영역의 에너지 밀도가 낮아지므로, 파이버 레이저와 CO₂ 레이저 간의 절단 속도 차이는 줄어듭니다.