Ophir Optronics 에서는 고객들이 자주 묻는 질문들에 대한 답변을 아래와 같이 준비해 놓았습니다. 조금이나마 도움이 되시길 바라며, 더 자세한 정보는 저희에게 문의해 주시기 바랍니다.
- 아래와 같은 어플리케이션에는 어떠한 렌즈를 사용해야 할까요?
장비: Bystronic 3.5 KW
재료 두께: 20 mm
재질: 연강(mild steel)
답변: 사용될 수 있는 렌즈는 Ophir P/N 60616 LA 입니다. 60616은 해당 레이저 장비에서 사용할 수 있는 전체 압력 범위에 적합하기 때문에, 더 두꺼운 렌즈를 사용할 필요가 없습니다. 연강을 절단할 때에는, 일반적으로 낮은 압력 (< 5 bar)의 산소가 사용되기 때문에, E.T.(모서리 두께) 3.0mm의 렌즈를 사용하여도 충분할 것입니다.
- 메니스커스 렌즈와 컨벡스 렌즈 중에서 어떤 종류의 렌즈를 사용해야 할까요?
메니스커스(meniscus, 한쪽은 convex(凸), 반대쪽은 concave(凹)인 렌즈)
컨벡스렌즈(plano-convex, 한쪽은 convex(凸), 반대쪽은 평면인 렌즈)
답변: 산업용 레이저 기계에서 사용되는 렌즈는 메니스커스 렌즈와 컨벡스 렌즈, 두 종류가 있습니다. 귀하의 레이저 장비에 알맞는 렌즈 종류는 대부분 기계 제조사의 설명서에 명시되어 있습니다. 두 종류의 다른점에 대한 기술적인 설명은 저희 카달로그의 Duralens™ 부분을 참조하시기 바랍니다.
기본적으로, 컨벡스 렌즈는 두꺼운 재질을 주로 가공하는 경우나, 미국산 또는 일본산 기계에서 주로 쓰입니다. 반면 유럽쪽의 고객들이나 기계 제조사 (OEM의 경우)들은 전통적으로 메니스커스 렌즈를 사용합니다.
- 렌즈 및 반사경(mirror)의 일반적인 수명은 얼마나 되나요?
답변: 사용하는 장비의 가동률과, 또 가공하는 재질에 따라서 년간 소비되는 렌즈의 개수가 다릅니다.저희가 조사한 바, 평균적으로 렌즈는 1년에 4~5회, 반사경은 1년에 한 번 정도 교체하는 것으로 나타났습니다.
- 적당한 두께의 렌즈를 사용하는 것은 왜 중요한가요?
답변: 재료를 절단하는데 압력이 높으면 높을수록, 더 두꺼운 렌즈가 사용되어야 합니다.
각 렌즈별 적용 가능한 압력은 별도로 문의해주시기 바랍니다.
- 각종 파라메터들은 모든 레이저 장비에 동일하게 적용 가능한가요?
답변: 아닙니다. 각각의 레이저 장비는 고유의 파라메터들이 있습니다. 어플리케이션이나 절단 품질에 따라서 레이저 출력이 다른 장비가 쓰입니다. 그렇지만, 대부분의 파라메터들은 모든 레이저 장비들에서 유사하기 때문에, 기본 가이드 라인으로 사용될 수 있습니다.
- 서로 다른 두께의 연강을 절단할 경우의 권장하는 가스 종류와 압력은 어떻게 되나요?
답변: 4mm 두께 이상의 연강을 절단할 때에는 최고 압력 3.5bar까지의 산소를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 두께가 15mm 정도일 때에는 1bar 압력에 소형 노즐 (=1mm)를 사용하십시오.
- 연강 절단시에 초점 위치는 어디에 위치해야 하나요?
답변: 5mm 미만의 연강을 절단할 때에는 작업물의 1/3 지점에 초점이 위치해야 합니다. 두꺼운 철판일 때에는 초점을 상향 조정하십시오.
- 스테인리스 스틸을 절단할 때에는 초점 위치를 어디로 해야하며, 어떤 어시스트 가스(assist gas)를 사용해야 하나요?
답변: 스테인리스 스틸을 절단할 때에는 니트로젠을 사용하십시오. 이 경우, 초점 위치는 언제든지 철판 표면 아래입니다.
- 다른 어플리케이션들에서는 어떠 어시스트 가스(assist gas)를 사용해야 하나요?
답변: 두께 2mm 미만의 얇은 재질을 절단할 때에는, 일반 공기만으로도 가능합니다. 그러나, 시설 내 공기가 유분이나 수분, 또는 다른 이물질에 오염되어 있는 경우에는 필터링을 거치시기 바랍니다.
알루미늄을 절단시, 산소나 니트로젠을 사용하실 수 있습니다. (보다 우수한 품질이 필요한 경우, 느린 속도로 절단하십시오.)
- 절단 과정 중에 레이저 빔 품질을 어떻게 눈으로 확인할 수 있나요?
답변: 빔 품질을 검사하시려면, 철판 아래의 스파크를 관찰하십시오. 입력되는 레이저의 각도를 따라서 일직선이 형성되어야 합니다. 스파크가 뒤쳐질 경우에는 초점 위치를 조정하셔야 합니다.
절단되는 부분의 플라즈마 색깔을 주의깊게 관찰하십시오. 푸른색을 띄면 안됩니다. 플라즈마가 푸른색인 경우, 가공을 중지하고, 기계의 각종 파라메터들을 다시 조정하십시오.
- 왜 7.5" 초점거리를 선호하나요?
답변: 7.5" 거리는 작업물로부터 멀리 떨어져 있기 때문에, 렌즈가 파손될 가능성이 적으므로 보다 긴 수명을 갖게 됩니다. 그렇지만, 작업물에 도달하는 레이저 출력의 밀도가 줄어들게 됩니다. 5mm나 그 이하의 박판을 절단할 때에는, 스포트 직경이 작으므로, 5" 초점거리를 사용하는 것이 좋습니다.
- 흡수율이 낮은 렌즈를 사용할 때의 장점들은 어떤 것들이 있나요?
답변: Black Magic과 같은 렌즈들은 적은 양의 열을 흡수하므로, 성능 (초점 효율성 및 수명)이 더 우수합니다.
블랙코팅으로 흡수율을 절감한 렌즈들은 아래와 같은 장점을 갖습니다:
| 1. |
Thermal Lensing(온도차에 의해서, 굴절율등의 렌즈의 특성들이 변하는 현상)이 줄어들게 되어서, 고출력 레이저의 가공시에 초점 위치가 보다 안정적입니다. |
| 2. |
열효과는 렌즈의 수차(aberration)도 증가시켜서, 스포트 크기를 크게 만들어 버립니다. 고출력 레이저 가공시의 블랙 코팅된 렌즈의 스포트 크기는 기존 렌즈에 비교해서 보다 작은 스포트 크기를 갖게 됩니다. 그렇기 때문에, 블랙 코팅 렌즈를 사용하면, 에너지를 보다 효율적으로 집중해서 가공하게 되며, 보다 빠르게, 적은 양의 가스를 소비하면서, 우수한 커팅을 가능하게 해 줍니다. |
- 왜 Black Magic 렌즈로 바꿔야 하나요?
답변: Ophir만의 독창적인 제품인, Black Magic Duralens 렌즈는, 혁명적인 블랙 코팅 테크놀로지를 사용하여 개발되었습니다. Black Magic 렌즈는 현존하는 최저수준의 흡수율 - 0.15% 미만 을 달성하였습니다. 블랙 코팅은 또한 더 단단하고, 백스페터(back-spatter)를 더 잘 견뎌냅니다. 또한, 방사성 물질이 전혀 포함되어 있지 않습니다.
대부분의 어플리케이션에서, Black Magic을 사용하면 절단 속도를 20%까지 향상시킬 수 있으며, 가스 소비량의 20% 절감, 그리고, 일반 렌즈보다 두 배 더 긴 수명을 누릴 수 있습니다.
Black Magic은 고출력의 레이저 장비를 사용하는 두꺼운 재질 가공시에 최고의 솔루션이라고 할 수 있습니다.
- 불투명한 코팅이 되어 있는 렌즈를 사용할 때 빔 얼라인먼트나 초점 조절이 가능한가요?
답변: Ophir Optronics은 우수한 커팅을 위해서 빔 얼라인먼트가 매우 중요하다는 것을 잘 알고 있습니다. 레이저 장비의 가스를 잠근 상태에서 초점을 직접 조절해주시기 바랍니다. 올바른 초점을 찾은 후에는, 정상적으로 레이저 장비를 사용하시면 됩니다.
- Black Magic 렌즈로 교체한 후에도 동일한 기계 파라메터들을 사용할 수 있나요? (기존의 노란색 렌즈를 대신할 경우)?
답변: 아닙니다. 최적의 결과를 얻기 위해서는 기계 파라메터들을 재조정해줘야 합니다.
- Ophir Black Magic 렌즈를 사용할 때에 기계 파라메터들은 어떤 값을 사용해야 하나요?
답변: 다양한 실험을 통해서, Ophir는 각 어플리케이션에 따라 아래와 같은 값을 사용할 때에 빠른 가공 속도 및 렌즈의 수명도 최대한 연장되는 것으로 나타났습니다.
사용된 렌즈는 Ophir P/N 60616LA (직경 1.5", 초점거리 7.5", 가장자리두께 9mm)
| Make |
Model |
Config. |
Laser resonator |
assist
gas type |
gas pressure |
app. |
nozzle |
Nozzle standoff |
| Bystronic |
Bystar 4025 |
Flying optics |
Bystronic up to 4 KW |
Nitrogen N2 |
18 bar |
304 SST, 15mm |
3mm |
0.6mm |
| Bystronic |
Bystar 4025 |
Flying optics |
Bystronic up to 4 KW |
Nitrogen N2 |
14 bar |
304 SST, 15mm |
2.5mm |
0.6mm |
|
type
of lens |
lens diameter |
Focal length |
Edge Thickness |
working lifetime |
focal position |
Dwell time |
speed |
Bystronic
Bystar 4025 |
Meniscus LA |
1.5" |
7.5" |
9mm |
5 months |
17mm |
3 sec |
290 mm/min
(was 250) |
Bystronic
Bystar 4025 |
Meniscus LA |
1.5" |
7.5" |
9mm |
5 months |
6.5mm |
3 sec |
2500 mm/min
(was 2000) |
- 렌즈가 정상으로 보이는데, 렌즈의 성능은 열악해질 경우, 어떤 것을 점검해야 하나요?
답변: 액체비누와 부드러운 티슈를 사용해서 렌즈를 깨끗이 닦아 주십시오.
- 렌즈를 교체한 후에도 절단 품질이 만족스럽지 않을 경우에는 어떻게 해야 하나요?
답변: 아래의 스텝들을 따라 주십시오.
렌즈의 마운팅 방향을 확인하십시오. 레이저 빔 얼라인먼트를 다시 수행하십시오. 초점 스포트 크기를 확인하시고, 플라즈마의 색깔을 확인하십시오. (푸른색을 띄어야 합니다)
여전히 문제가 있는 경우, 기계 내부의 먼지나 이물질이 있는지 확인하십시오.
마지막 단계로, 반사경들(turning mirror 또는 resonator mirror)를 교체해 보실 수 있습니다. 일반적으로 반사경들은 1년에 한번 정도 교체가 필요하며, 반드시 전문가가 수행해야 합니다.
- 가공 중에 포커싱 렌즈가 폭발하는 경우가 있나요? 그렇다면, 원인은 무엇인가요?
답변: 예. 포커싱 렌즈가 폭발할 가능성은 언제든지 있습니다.
많은 파라메터들이 레이저 장비를 가동하는데에 관여가 되며, 광학부품들의 성능에도 영향을 미칩니다.
Ophir의 광학부품들은 철저하게 검사되며, 품질이 확실히 보장된 제품만 납품하고 있습니다. 드물게 장비 안에서 폭발하는 렌즈에 대해서 이야기를 듣습니다. 그렇지만, 대부분의 경우(95%), 렌즈 그 자체로 인해서 폭발이 일어난 경우가 아닙니다.
아래와 같은 원인들이 있습니다.
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내부에서 렌즈 위에 떨어진 이물질이 렌즈에 압력을 가해 깨지는 경우 |
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잘못된 포커싱으로 인해서 작업물에서 반사되는 레이저 빔이 렌즈에 초점이 맞춰져서 렌즈를 태워서 폭발되는 경우 |
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나쁜 빔 프로파일 - TEM "0" 가우시안 프로파일 대신에, 빔이 2 narrow peaks 등과 같은 잘못된 프로파일을 갖는 경우입니다. 렌즈가 열 쇼크나, 비방사형 열전도를 받는 경우, 렌즈 자체나 코팅의 미세한 균열에 압력을 가하게 됩니다. |
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높은 어시스트 가스 압력 (사양서에 명시된 범위를 벗어나는)이 사용될 경우나, 노즐의 출구 직경이 큰 경우 (1.5mm 이상) 백스페터(back-spatter)나 다른 이물질이 관통하여 렌즈에 충격을 가해서, 렌즈에 금이 갈 수도 있습니다. |
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