다축 플랫폼형 레이저 클래딩 시스템
레이저 클래딩 기술 개요
레이저 클래딩은 고급 금속 표면 적층 제조 및 표면 강화 공정이다. 고에너지 광섬유 레이저가 금속 분말과 작업물 기재의 얇은 표면층을 동시에 용융시킨다. 급속 냉각 후, 금속학적으로 결합된 고효율 클래딩 코팅이 형성된다. 이는 마모된 부품에 대해 표면 강화 및 치수 복원을 실현하여 작업물의 내마모성, 내식성, 고온 저항성 및 항산화 성능을 향상시킨다. 전기 도금 및 오버레이 용접과 같은 기존 공정에 비해 열 입력이 낮고, 기재의 변형이 최소화되며, 코팅의 접합 강도가 높고 후가공 여유량이 작다는 특징이 있다. 이 공정은 광업, 발전, 석유화학, 조선, 제련 산업 분야에서 부품 재제조, 금형 수리, 축 및 롤러 부품 강화를 위한 친환경 재제조 솔루션으로 활용된다.
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주요 장비 구성
| 서브시스템 | 부품 이름 | 구성 설명 |
|---|---|---|
| 레이저 발생 장치 | 섬유 레이저 | 3000 W 광섬유 레이저; 파장 1080±10 nm; 출력 조절 범위 10‑100%; 광섬유 코어 지름 600 μm, 광섬유 길이 20 m, LOE 인터페이스; 단기 및 장기 출력 안정성 보장 |
| 광학 처리 유닛 | 레이저 클래딩 헤드 | 동축 분말 공급 클래딩 헤드, 최대 내구 출력 4 kW; 콜리메이션 거리 100 mm, 초점 거리 250 mm; 콜리메이션 및 집광 조절 범위 0‑20 mm; 분말 수렴 크기 ≤2.5 mm, LOE 광섬유 인터페이스 |
| 분말 공급 유닛 | 이중 호퍼 분말 공급기 | 220 VAC 전원 공급; 적용 가능한 분말 입자 크기 20‑200 μm; 무단계 회전 속도 0‑20 r/min; 분말 공급 반복 정확도 <±2%; 독립형 PLC 제어; 운반 및 차폐 가스로 질소 또는 아르곤 사용 |
| 냉각 장치 | 산업용 물 냉장기 | 정격 출력 2.71 kW; 온도 제어 정확도 ±0.5 °C; 냉각수 탱크 용량 16 L; 레이저 및 클래딩 헤드용 순환 냉각 |
| 제어 장치 | 통합 제어 시스템 | 레이저, 분말 공급기 및 가스 회로의 연동을 위한 PLC 기반 산업용 제어; 외부 다축 운동 플랫폼과의 신호 연결; 공정 매개변수 저장 및 경보 상태 모니터링 |
| 부품 키트 | 예비 부품 키트 | 보호 렌즈, 레이저 안전 고글, 완전한 가스-수 관로 및 커넥터 |
장비 성능 사양
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| 모델 | 다축 플랫폼형 레이저 클래딩 시스템 |
| 공정 | 레이저 클래딩(레이저 경화 확장 가능) |
| 정격 레이저 출력 전력 | 3000 W |
| 레이저 파장 | 1080±10 nm |
| 운동 메커니즘 | 고객이 기존에 보유한 다축 플랫폼(3~5축 연동)과 인터페이스 연결 |
| 분말 공급 속도 | 1~150g/분 |
| 분말 공급 반복 정확도 | <±2% |
| 적용 가능한 분말 입자 크기 | 20–200 μm |
| 총 전력 공급 | 380 V 삼상, 50 Hz, 60 A |
| 냉각 모드 | 수냉각 순환 |
| 차폐 가스 / 운반 가스 | 아르곤, 질소, 공급 압력 ≥0.5 MPa |
| 클래딩 헤드 최대 허용 전력 | 4 KW |
| 분말 집속 지점 크기 | ≤2.5 mm |
| 통신 프로토콜 | 외부 이동 시스템 연동을 위한 EtherCAT / Modbus 지원 |
| 적용 가능한 분말 재료 | 철 기반, 니켈 기반, 코발트 기반, 구리 기반 합금 분말 |
운영 및 유지보수
운전 사양
- 현장 환경 요구사항 레이저 장치는 독립된 공조실에 설치해야 한다. 작업장에는 압력이 0.5 MPa 이상인 안정적인 가스 공급이 확보되어야 한다. 작업 구역에는 레이저 안전 차단막과 보호 고글을 비치해야 한다. 장비의 접지는 전기 관련 규정을 준수하는 신뢰성 있는 접지 방식으로 수행해야 한다.
- 레이저 안전 규정 이 장치는 클래스-4 레이저 장치이다. 레이저 빔을 직접 또는 간접적으로 응시해서는 안 된다. 클래딩 헤드의 보호 부품을 작동 중에 분해해서는 안 된다. 운영자는 해당 파장에 맞는 레이저 안전 고글을 착용해야 한다.
- 분말 및 가스 취급 금속 분말의 미세먼지 확산을 피해야 하며, 작업 중에는 분진 방호 보호구를 착용해야 한다. 불활성 가스(아르곤/질소) 배관은 정기적으로 누출 여부를 점검해야 한다. 폐기 분말은 관련 규정에 따라 산업 유해 폐기물로 처리해야 한다.
- 가동 및 가공 절차 먼저 냉각수 냉각기를 가동한 후, 냉각수 온도가 공정 범위 내에 있는지 확인합니다. 가스 회로 압력과 분말 공급기의 재료 수준을 점검합니다. 외부 다축 운동 플랫폼과의 통신 상태를 확인합니다. 레이저 발사 전에 보호 가스를 공급합니다. 작업 완료 시에는 먼저 레이저를 정지하고, 일정 지연 시간 동안 보호 가스 공급을 유지한 후, 각 장치를 순차적으로 전원 차단합니다.
- 공정 노트 본격적인 생산에 앞서 시험용 클래딩을 시험 쿠폰에 실시하여 용융 풀 상태와 분말 공급 안정성을 검증합니다. 시스템 경보 발생 시 신속히 대응하며, 이상 상황에서는 비상 정지를 실행한 후 문제 해결을 완료한 후에야 생산을 재개합니다.
정기 유지보수
- 광학 부품 정비 보호 렌즈나 집광 렌즈를 맨손으로 만지지 마십시오. 보호 렌즈는 주기적으로 점검하여 타거나 오염된 경우 즉시 교체합니다. 클래딩 헤드의 렌즈 및 노즐은 소모품입니다. 분말 튀김은 정기적으로 청소해야 합니다. 전문 인력이 아닌 경우 클래딩 헤드 내부 광학 부품을 분해해서는 안 됩니다.
- 분말 공급 시스템 정비 매 배치 후 호퍼 및 파이프라인 내 잔여 분말을 청소하여 습기로 인한 응결 및 막힘을 방지한다. 분말 공급 정확도를 보장하기 위해 회전 속도 및 분말 공급 유량을 주기적으로 교정한다.
- 냉각수 냉각기 정비 냉각수 수위 및 수질을 정기적으로 점검하고, 계획에 따라 냉각수를 교체하며 필터를 청소한다. 레이저 및 클래딩 헤드의 충분한 열 방출을 위해 냉각수 회로 접합부의 누수 여부를 점검한다.
- 가스 및 전기 시스템 정비 공기 누출을 방지하기 위해 가스 파이프 접합부 및 솔레노이드 밸브를 점검하고, 단자 연결이 느슨하지 않은지 확인한다. 고장 진단을 위해 운영 로그 및 경보 기록을 유지한다.
- 예비 부품 및 애프터세일즈 보호 렌즈, 분말 공급 노즐, 밀봉 개스킷 등 소모품을 비축한다. 제어 시스템 또는 레이저 소스에 이상이 발생할 경우 제조사 엔지니어에게 문의하며, 사용자 스스로 분해하는 것은 권장하지 않는다.
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