정교한 모델 청사진을 신중하게 설계했지만, 최종 물리적 제품이 예상과 미묘한 차이를 보이는 경우를 상상해 보세요. 이러한 불일치의 보이지 않는 원인은 종종 커프(kerf)입니다. 레이저 절단 시 제거되는 재료의 불가피한 너비입니다. 이 매개변수를 마스터하는 것은 레이저 절단 응용 분야에서 정밀도를 달성하는 데 필수적입니다.
커프는 레이저 빔 너비 또는 절단 너비라고도 하며, 레이저 빔이 재료를 관통하여 절단할 때 제거되는 재료의 너비를 나타냅니다. 이 측정값은 일정하지 않고 여러 요인에 따라 달라집니다. 도구가 물리적으로 재료를 분리하는 기계적 절단과 달리, 레이저 절단은 고에너지 빔을 사용하여 재료를 녹거나 기화 지점까지 가열하고, 보조 가스(산소, 질소 또는 압축 공기)가 녹거나 기화된 재료를 날려 보내 커프를 남깁니다.
커프 너비는 절단 정밀도, 부품 적합성 및 재료 사용 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 영향 요인을 이해하면 더 나은 공정 조정 및 매개변수 최적화가 가능합니다.
다양한 재료는 레이저 흡수율, 열전도율, 융점 및 기화 온도가 다릅니다. 일반적으로 두꺼운 재료는 더 많은 레이저 에너지를 필요로 하므로 커프가 더 넓어집니다. 예를 들어 아크릴은 두께에 따라 커프가 눈에 띄게 다르지만, 금속과 같은 밀도가 높은 재료는 일반적으로 더 넓은 커프를 생성합니다.
출력이 높거나 속도가 느리면 일반적으로 커프 너비가 증가하지만, 과도한 설정은 재료 과소비, 가장자리 용융 또는 변형을 유발할 수 있습니다. 각 재료 및 두께에 대해 최적의 출력-속도 조합을 결정해야 합니다.
초점 거리는 스폿 크기를 결정합니다. 짧은 초점은 정밀 절단을 위해 에너지 밀도가 높은 더 작은 스폿을 생성하고, 긴 초점은 더 큰 피사계 심도를 제공합니다. 빔 모드(예: TEM00)는 에너지 분포 품질에 영향을 미치며, 불완전한 모드는 고르지 않은 커프 너비를 유발할 수 있습니다.
보조 가스는 용융된 재료를 제거하고 절단 가장자리를 냉각합니다. 산소는 금속 절단 속도를 높이지만 커프를 넓히고, 질소는 더 느린 절단으로 더 깨끗한 가장자리를 생성합니다. 부적절한 가스 압력은 잔류 재료를 남기거나 레이저 빔을 방해합니다.
다양한 파장, 출력 레벨 및 빔 품질을 가진 다양한 레이저(CO₂, 파이버, YAG)는 다양한 재료에 적합합니다. 펄스 주파수 및 듀티 사이클 설정도 커프 너비에 영향을 미칩니다.
동일한 재료 배치 내에서도 두께, 밀도 및 구성의 변화로 인해 커프 불일치가 발생할 수 있으므로 정밀 작업의 경우 보정이 필요합니다.
곡선 경로는 직선 절단과 다른 커프를 생성할 수 있으며, 기계 성능은 축에 따라 다를 수 있습니다. 경로 최적화 및 방향 보정을 통해 일관성을 개선할 수 있습니다.
정확한 커프 측정을 통해 적절한 공정 조정을 할 수 있습니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
커프 효과를 관리하기 위한 실용적인 접근 방식은 다음과 같습니다.
| 재료 | 두께(mm) | 평균 커프(mm) |
|---|---|---|
| 아크릴 | 1-3 | 0.18 |
| 아크릴 | 5-8 | 0.21 |
| 아크릴 | 10-15 | 0.30 |
| 아크릴 | 20 | 0.32 |
| HIPS, PETG, 스티렌 | 1-3 | 0.45 |
| 자작나무 합판 | 0.8 | 0.08 |
| 자작나무 합판 | 1.5 | 0.16 |
| 자작나무 합판 | 3 | 0.20 |
| 자작나무 합판 | 6 | 0.22 |
| 자작나무 합판 | 12 | 0.30 |
레이저 절단을 위해 설계할 때:
커프 이해 및 제어를 마스터하면 레이저 절단 응용 분야에서 더 높은 정밀도를 얻을 수 있으며, 다양한 산업 분야에서 더 나은 부품 품질과 재료 효율성을 보장할 수 있습니다.
