유리 & 세라믹
유리와 세라믹 재료는 무기질이고 비금속성입니다. 이들 재료는 단단함, 휘지 않음, 잘 부러짐을 비롯한 많은 물리적 속성을 공유합니다. 이러한 두 가지 유형의 재료의 주요 차이점은 유리는 완전한 비정질인 반면, 세라믹은 결정질이라는 것입니다. 가장 일반적인 유리 유형은 소다 석회 유리로, 대부분 규소(모래)로 구성되어 있고 탄산나트륨(소다)과 산화칼슘(석회)이 첨가되어 있습니다. 소다와 석회 첨가물은 고온에서 유리를 식탁용 식기류, 창 등의 형태로 만들기 쉽게 합니다. 또한 고온 호환성이나 고강도와 같은 특정 속성을 제공하는 다른 첨가물이 있는 기술 유리도 있습니다.
세라믹은 결정 산화물, 질화물 또는 탄화물로 구성된 두꺼운 액체 혼합물을 만들어 형성됩니다. 혼합물을 원하는 형태로 만든 다음 고온에서 구워 단단한 세라믹 조각을 만듭니다. 최초의 세라믹은 진흙을 그릇과 타일 형태로 구워 만들어졌습니다. 알루미나(산화알루미늄) 및 탄화텅스텐과 같은 현대 세라믹은 전기 절연, 내마모성 같은 속성을 제공하도록 매우 공학적으로 처리되었습니다. 유리와 세라믹 재료에 가장 일반적인 레이저 가공 방법은 마킹과 제판입니다. 유리와 세라믹 공급업체에 대해서는 재료 공급업체 목록을 참조하십시오.
유리 및 세라믹 재료 종류
세라믹
- 알루미나 세라믹
- 알루미늄 실리케이트
- 도기
- 글레이즈드 타일
- 레이저 타일
- MACOR™
- 자기
- 살틸로 타일
- 석기
- 탄화텅스텐
- 지르코니아
유리
- 알루미노실리케이트 유리
- Dragontrail 유리
- Gorilla® 유리
- Xensation® 유리
- 보로실리케이트 유리
- 납 크리스탈 유리
- 석영 유리
- 소다 석회 유리
레이저 공정 종류
레이저는 신규 제품 개발에서 대량 제조에 이르기까지 재료 공정의 영역을 확대하는 견인차 구실을 하고 있습니다. 모든 레이저 공정에서 레이저 빔의 에너지는 재료와 상호작용하여 어떤 방식으로든 재료를 변형시킵니다. 각 변형(또는 레이저 공정)은 레이저 빔의 파형, 출력, 사용률, 반복률을 정밀하게 조정하여 제어됩니다. 이러한 레이저 공정은 다음과 같습니다.모든 재료는 레이저 빔이 상호 작용하고 그에 따라 재료를 수정하는 방식을 지시하는 고유한 특성을 가집니다. 유리와 세라믹에 가장 일반적인 공정은 다음과 같습니다
유리와 세라믹의 레이저 제판
CO2 레이저 빔의 에너지는 유리와 세라믹 재료를 국소적으로 가열하여, 재료의 표면에 미세한 균열을 만듭니다. 레이저 가공이 반복 통과되면서 균열은 커지면서 결국 작은 부스러기로 깨져서 떨어집니다. 여러 번의 레이저 통과 후, 깊고 잘 정해진 레이저 제판이 재료 표면에 생성됩니다. 유리와 세라믹 재료를 레이저 제판하기에 유용한 깊이는 0.012~0.015"(300~375마이크론)입니다. 유리와 세라믹 재료 제판 시 복수 통과를 통해 재료 균열 원인일 수 있는 지나친 열 축적을 피합니다. 제판 후, 표면은 강모 브러시로 청소하여 재료의 들뜬 조각을 제거해야 합니다.
유리와 세라믹의 레이저 마킹
유리의 경우 CO2 레이저 빔의 에너지는 표면을 국소적으로 가열하여, 미세 균열을 만듭니다. 균열은 빛을 회절시켜, 레이저로 마킹된 영역에 눈부신 서리낀 형태를 만듭니다. 특정 세라믹의 경우, CO2 레이저나 섬유 레이저를 사용하여 상당 향의 재료를 제거하지 않고도 가시적인 마크를 만들 수 있습니다. 레이저 에너지는 세라믹을 어둡게 하여 선명하게 잘 정의된 마크를 만듭니다. 레이저 마킹을 사용하여 일련 번호나 로고와 같은 정보를 제공할 수 있습니다.
결합 공정
위에서 설명한 레이저 제판과 마킹 공정을 부품을 이동하거나 다시 고정할 필요 없이 결합할 수 있습니다.
일반적인 유리/세라믹 레이저 시스템 고려사항
플랫폼 크기 – 레이저 가공을 할 유리나 세라믹의 가장 큰 부분을 고정하기에 충분할 정도로 커야 하고 더 큰 조각을 가공하기 위해서는 클래스 4 성능을 갖추어야 합니다
파장 – CO2 레이저의 10.6마이크론 파장은 유리와 세라믹 레이저 제판과 유리 마킹뿐만 아니라, 지르코니아와 같은 특정 세라믹 재료를 마킹하는 경우에도 권장됩니다. 섬유 레이저의 1.06마이크론 파장은 알루미늄 실리케이트와 같은 특정 세라믹 재료를 레이저 마킹할 경우에 권장됩니다
레이저 출력 – 40W 이상의 CO2 레이저 출력은 유리/세라믹 레이저 제판과 유리 마킹뿐만 아니라, 지르코니아와 같은 특정 세라믹 재료를 마킹하는 경우에 권장됩니다. 40W 이상의 섬유 레이저 출력은 알루미늄 실리케이트와 같은 특정 세라믹 재료를 레이저 마킹할 경우에 권장됩니다
렌즈 – 작은 점 크기의 렌즈(0.005" 또는 125마이크론 미만)는 유리와 세라믹 재료를 레이저 제판/레이저 마킹할 경우 가장 좋습니다
방출물 – 유리 및 레이저 제판/마킹 장비에서 생성되는 기체와 입자를 제거하려면 충분한 흐름이 있어야 합니다
공기 어시스트 – 레이저의 초점 근처에 공기를 분사하여 레이저 가공 중 유리와 세라믹 조각을 제거하는 데 도움을 줍니다.
유리/세라믹 레이저 재료 가공을 위한 환경, 건강, 안전 고려사항
레이저와 재료의 상호 작용에서는 거의 항상 기체 유출물 또는 미립자가 생성됩니다. 레이저 가공의 부산물을 외부 환경으로 내보내도록 해야 합니다. 또는 방출물을 여과 시스템으로 처리한 후 외부 환경으로 내보내야 합니다. 모든 레이저 가공은 열을 발생시킵니다. 따라서 유리와 세라믹 레이저 재료 가공에 대해 항상 관리 감독이 이루어져야 합니다.
