532nm 고출력 녹색 레이저 조각 유리 및 세라믹

유리 및 세라믹 재료는 무기물이며 비금속입니다. 그들은 단단하고 단단하며 부서지기 쉬운 것을 포함하여 많은 물리적 특성을 공유합니다. 이 두 가지 유형의 재료의 주요 차이점은 유리는 완전한 무정형인 반면 세라믹은 결정체라는 것입니다. 가장 일반적인 유형의 유리는 탄산나트륨(소다) 및 산화칼슘(석회)이 첨가된 실리카(모래)로 대부분 구성된 소다석회 유리입니다. 소다 및 석회 첨가제를 사용하면 고온에서 유리를 쉽게 성형하여 식기, 창문 등을 형성할 수 있습니다. 고온 호환성 또는 고강도와 같은 특정 특성을 제공하기 위해 다양한 첨가제가 있는 기술 유리도 있습니다.

 

세라믹은 결정성 산화물, 질화물 또는 탄화물의 두꺼운 액화 혼합물을 생성하여 형성됩니다. 혼합물을 원하는 모양으로 만든 다음 고온에서 소성하여 단단한 세라믹 조각을 만듭니다. 가장 초기의 도자기는 점토를 소성하여 그릇과 타일을 형성함으로써 형성되었습니다. 알루미나(알루미늄 산화물) 및 텅스텐 카바이드와 같은 최신 세라믹은 전기 절연 및 내마모성과 같은 특성을 제공하도록 고도로 설계되었습니다. 유리 및 세라믹 재료에 대한 가장 일반적인 레이저 가공 방법은 마킹 및 제판입니다.

 

 

레이저 공정의 종류

 

레이저는 신제품 개발에서 대량 제조에 이르기까지 재료 가공에서 계속 확장되는 역할을 하고 있습니다. 모든 레이저 프로세스에서 레이저 빔의 에너지는 재료와 상호 작용하여 어떤 방식으로든 재료를 변형시킵니다. 각 변환(또는 레이저 공정)은 레이저 빔의 파장, 출력, 듀티 사이클 및 반복률을 정밀하게 조절하여 제어됩니다. 이러한 레이저 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

레이저 어닐링

레이저 커팅

레이저 드릴링

레이저 각인

레이저 에칭

레이저 가공

레이저 마킹

레이저 미세 가공

레이저 천공

레이저 사진 조각

레이저 사진 마킹

레이저 채점

레이저 소결

레이저 표면 수정

선택적 레이저 절제

모든 재료는 레이저 빔이 어떻게 상호 작용하고 결과적으로 재료를 수정하는지 지시하는 고유한 특성을 가지고 있습니다. 유리 및 세라믹에 대한 가장 일반적인 공정은 다음과 같습니다.

 

 

유리 및 세라믹의 레이저 조각

고출력 녹색 레이저 빔의 에너지는 유리와 세라믹 재료를 국부적으로 가열하여 재료 표면에 미세 균열을 형성합니다. 레이저 가공 패스를 반복하면 작은 칩이 떨어져 나갈 때까지 균열이 커집니다. 몇 번의 레이저 통과 후 재료 표면에 깊고 잘 정의된 레이저 조각이 생성됩니다. 레이저 조각 유리 및 세라믹 재료의 일반적인 깊이는 0.012 ~ 0.015"(300 ~ 375미크론)입니다. 재료에 균열을 일으킬 수 있는 과도한 열 축적을 방지하기 위해 유리 및 세라믹 재료 조각에 다중 패스가 사용됩니다. 조각 후에는 뻣뻣한 브러시로 표면을 청소하여 느슨한 재료 조각을 제거해야 합니다.

유리 및 세라믹의 레이저 마킹

유리의 경우 고출력 녹색 레이저 빔의 에너지가 표면을 국부적으로 가열하여 미세 균열을 형성합니다. 균열은 빛을 회절시켜 레이저 마킹 영역에 밝은 반투명 모양을 만듭니다. 특정 세라믹의 경우 고출력 녹색 레이저 또는 파이버 레이저를 사용하여 상당한 양의 재료를 제거하지 않고도 눈에 보이는 마크를 생성할 수 있습니다. 레이저 에너지는 세라믹을 어둡게 하여 날카롭고 잘 정의된 마크를 생성합니다. 레이저 마킹은 일련 번호나 로고와 같은 정보를 전달하는 데 사용할 수 있습니다.

나노초 녹색 레이저 532nm 조각 유리

복합 공정

위에서 설명한 레이저 제판 및 마킹 공정은 부품을 이동하거나 다시 고정할 필요 없이 결합할 수 있습니다.

 

일반 유리 및 세라믹 레이저 시스템 고려 사항

 

플랫폼 크기 – 레이저 가공할 유리 또는 세라믹의 가장 큰 조각을 담을 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다.

 

파장 – 고출력 녹색 레이저의 10.6미크론 파장은 유리 및 세라믹 레이저 제판과 유리 마킹, 지르코니아와 같은 특정 세라믹 재료 마킹에 권장됩니다. 파이버 레이저의 1.06미크론 파장은 규산알루미늄과 같은 특정 세라믹 재료를 레이저 마킹하는 데 권장됩니다.

 

레이저 출력 – 유리 및 세라믹 레이저 제판, 유리 마킹, 지르코니아와 같은 특정 세라믹 재료 마킹에는 최소 40와트의 고출력 녹색 레이저 출력이 권장됩니다. 규산알루미늄과 같은 특정 세라믹 재료에 레이저 마킹을 하려면 최소 40와트의 파이버 레이저 출력이 권장됩니다.

렌즈 – 작은 스폿 크기 렌즈(0.005” 또는 125 미크론 미만)는 유리 및 세라믹 재료에 레이저 제판 및 레이저 마킹에 가장 적합합니다.

 

배기 – 유리 및 세라믹 레이저 제판 및 마킹 장비에서 생성된 가스 및 입자를 제거하기에 충분한 흐름이 있어야 합니다.

 

에어 어시스트 – 레이저 가공 중 유리 및 세라믹 칩을 제거하는 데 도움이 되도록 레이저 초점 근처에 공기 제트를 제공합니다.

 

유리 및 세라믹 레이저 재료 가공에 대한 환경, 건강 및 안전 고려 사항

 

레이저-재료 상호 작용은 거의 항상 기체 유출물을 생성합니다.