열처리

고출력 다이오드 레이저를 이용한 열처리의 특징은 균일한 표면과 모든제품에 가능하고 높은 경제성을 꼽을수 있습니다.

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열처리는 가장 오래된 공법중의 한 가지입니다. 시초는 고대시대까지 가슬러 올라갑니다. 최근에 적용되는 레이저 열처리 역시 동일한 목표를 가지고 있습니다.: 원하는 부위의 표면을 열처리하여 마모나 부식을 방지하는것입니다.  

레이저 열처리 - 공정

열처리는 기본적으로 철이나 주물제품의 조직을 변화시켜 인장력을 높이는것입니다. 초기에 Ferrite인 구조를 열을 가하여 Austensite 로 변화시킨후 급속냉각을 통하여 Martensite 화 시키는것을 의미합니다. 레이저 열처리의 장점은 원하는 부위만 열처리가 가능하다는것입니다. 따라서 원하는 부위만 경도를 높이며 다른 부위는 Ferrite 조직구조를 유지하는것입니다. 고주파 열처리의 경우 이것이 불가능합니다. 제품의 원하는 부위만 열처리 하고, 다른부위는 열처리를 하지 않고 열 전도가 가능해서 별도의 냉각이 필요치 않습니다.아울러 열로 인한 변형이 발생하지 않기 때문에 추가 공정이 필요치 않습니다.

다이오드 레이저를 이용한 엣지부분의 열처리

레이저를 이용한 표면 열처리는 기본적으로 기존의 열처리가 가능했던 탄소함유량이 충분한 소재는 역시 가능합니다. 레이저를 이용한 열처리는 제품중 가장 핮ㅇ을 많이 받거나 마모가 심한 부위만을 열처리하며 예를 들어 공작기계등의 철 혹은 주물형태의 제품의 일정부위만을 열처리 합니다. 특히 효과적이고 유연하게 제품중 마모나 반복적으로 하중을 받는 부위에 적용이 가능합니다 – 임가공 예 – 레이저라인 OTZ 5 줌옵틱과 조합 Laserline OTZ Zoom-Optik.

공정 - 다이오드 레이저의 장점

다이오드 레이저를 이용한 열처리는 공작기계의 부품이나 기구들 그리고 모든 제품의 각가가 소재의 최대 경도에 맞게 열처리가 가능합니다. 온도제어장치는 최상의 결과를 보증하며 각각의 용도에 맞는 최상의 경도를 보증합니다. 경우에 따라서는 고강도 제품의 일정부위의 강도를 낮추는데도 적용되고 있습니다. 이를 통하여 부분적으로 고강도 소재를 용이하게 성형할수 있습니다.

다이오드 레이저는 다른 열처리방식에 비교하여 아래와 같은 장점이 있습니다 :

  • 촛점을 열처리궤적에 가장 적합하게 맞출수 있습니다
  • 지정된 국부적인 열처리가 가능합니다
  • 기존의 생산라인에 열처리공정을 추가하는것이 용이합니다
  • 복잡한 형상의 제품도 열처리가 가능합니다

적용사례

표면 열처리

레이저 열처리에서는 제품의 특별히 하중을 많이 받는곳에만 선별적으로 열처리되며 일반적으로 철이나 주조물등을 열처리 하며 예를 들어 차체프레스 금형등에 적용됩니다. 프레스 금형이나 사출금형의 경우 모서리부분이나 엣지부분등 표면의 하중을 많이 받는곳의 조직구조를 높은 열을 통해 변환시키고 경도를 높입니다. 일반적으로 철의 경우 경화깊이가 약 1.5 mm 정도입니다. 다이오드 레이저는 어떤 방향에서든 유연하게 금형의 원하는 부위에 조사할수 있으며 또한 온도 역시 정확하게 조정이나 설정이 가능하며 형상이 복잡한 금형이나 제품들도 가능합니다. 톱니바퀴, 캠샤프트부터 절단공구등 모든 제품은 레이저라인 다이오드 레이저를 통하여 표면 열처리가 가능합니다. 다양한 종류의 톱니바퀴나 샤프트 종류 그리고 공구들도 레이저라인 사의 다이오드 레이저로 거의 모든 형상이나 표면을 열처리가 가능합니다.

Camshaft 의 열처리

Camshaft 는 보통 자동차엔진부분에 적용됩니다. Camshaft 의 복잡한 형상과 기어변속시와 높은 부하때문에 정확하게 특정부위에만 소재의 조직구조를 변환시키는것입니다. 소재 내부의 조직구조는 지속적인 회전때문에 부셔지기 쉬운 조직구조로 전체적으로 변환되서는 않되는 동시에 일시적인 부하에도 견딜수 있어야 합니다.

열처리 임가공

열처리 임가공은 열처리장비설치가 어떤 이유에서든 불가능하거나 경제적으로 합당하지 않을 경우 해당됩니다. 레이저라인 다이오드 레이저는 이런 사업장에 좋은 도구가 될것입니다. 유연한 밤전달과 정확한 온도제어를 통하여 어떤 제품이던지 열처리 가공이 가능합니다. 이 경우 다이오드 레이저는 설치비용이 가장 저렴한 방법입니다. 간편하게 레이저 전송과 온도제어를 통하여 거의 대부분의 제품을 임가공할수 있습니다. 투자비용면에서도 가장 저렴한 투자비용이 필요합니다. 그외에도 높은 효율과 긴 수명 그리고 낮은 유지관리비용등이 높은 경제성을 보장합니다.

체코의 MATEX PM 사는 다양한 금속소재의 열처리 임가공을 다이오드 레이저를 통하여 제공하고 있습니다. MATEX PM 사와 레이저라인 합작으로 주철로 된 직경 2M.에 무게가 2.5 T. 인 대형 Trommel 을 마모방지를 위한 열처리를 실행하고 있습니다.