레이저 마킹과 레이저 조각은 같은 것인가요?

레이저 마킹과 레이저 조각은 모두 레이저를 사용하여 재료에 지울 수 없는 표시를 남깁니다. 하지만 레이저 조각은 재료를 증발시키는 반면, 레이저 마킹은 재료를 녹입니다. 녹은 재료 표면은 팽창하여 80µm 깊이의 트렌치(trench)를 형성하고, 이는 재료의 거칠기를 변화시켜 흑백 대비를 형성합니다. 아래에서는 레이저 마킹의 흑백 대비에 영향을 미치는 요인들에 대해 살펴보겠습니다.

레이저 마킹의 3단계

(1) 1단계 : 레이저 빔이 소재 표면에 작용

레이저 마킹과 레이저 조각의 공통점은 레이저 빔이 펄스라는 것입니다. 즉, 레이저 시스템은 일정 시간마다 펄스를 입력합니다. 100W 레이저는 초당 10만 개의 펄스를 입력할 수 있습니다. 따라서 단일 펄스 에너지는 1mJ이고 최대값은 10KW에 달할 수 있다고 계산할 수 있습니다.

재료에 작용하는 레이저 에너지를 제어하려면 레이저의 매개변수를 조정해야 합니다. 가장 중요한 매개변수는 스캐닝 속도와 스캐닝 거리인데, 이 두 가지가 재료에 작용하는 두 인접 펄스의 간격을 결정합니다. 인접 펄스 간격이 가까울수록 흡수되는 에너지가 커집니다.

레이저 조각과 비교했을 때 레이저 마킹은 에너지 소모가 적어 스캔 속도가 빠릅니다. 레이저 조각과 레이저 마킹 중 어떤 방식을 선택할지 결정할 때 스캔 속도는 매우 중요한 요소입니다.

(2) 2단계 : 재료가 레이저 에너지를 흡수합니다.

레이저가 재료 표면에 작용할 때, 대부분의 레이저 에너지는 재료 표면에 의해 반사됩니다. 레이저 에너지의 극히 일부만이 재료에 흡수되어 열로 변환됩니다. 재료를 증발시키기 위해 레이저 조각에는 더 많은 에너지가 필요하지만, 레이저 마킹에는 재료를 녹이는 데 더 적은 에너지만 필요합니다.

흡수된 에너지가 열로 전환되면 재료의 온도가 상승합니다. 녹는점에 도달하면 재료 표면이 녹아 변화를 형성합니다.

1064mm 파장의 레이저는 알루미늄에 약 5%, 강철에 30% 이상의 흡수율을 보입니다. 이 때문에 강철에 레이저 마킹이 더 쉽다고 생각하는 사람들이 있습니다. 하지만 사실은 그렇지 않습니다. 재료의 녹는점과 같은 다른 물리적 특성도 고려해야 합니다.

(3) 3단계 : 재료 표면은 국부적으로 팽창하고 거칠기가 변화합니다.

재료가 몇 밀리초 안에 녹아 식으면 재료 표면의 거칠기가 바뀌어 일련번호, 모양, 로고 등이 포함된 영구적인 표시가 형성됩니다.

재료 표면에 다양한 패턴을 표시하면 색상이 변할 수 있습니다. 고품질 레이저 마킹을 위해서는 흑백 대비가 가장 좋은 테스트 기준입니다.

거친 재료 표면에 입사광이 난반사되는 경우, 재료 표면은 흰색으로 보입니다.

거친 재료 표면이 입사광의 대부분을 흡수하면 재료 표면은 검은색으로 나타납니다.

레이저 조각의 경우, 고에너지 밀도의 레이저 펄스가 재료 표면에 작용합니다. 레이저 에너지는 열로 변환되어 재료를 고체 상태에서 기체 상태로 변화시켜 재료 표면을 제거합니다.

그렇다면 레이저 마킹과 레이저 조각 중 무엇을 선택해야 할까요?

레이저 마킹과 레이저 조각의 차이점을 파악한 후, 다음으로 고려해야 할 사항은 어떤 것을 선택할지 결정하는 것입니다. 세 가지 요소를 고려해야 합니다.

1. 내마모성

레이저 조각은 레이저 마킹보다 침투력이 더 깊습니다. 따라서 작업물을 마모가 발생하거나 표면 연마 분사 또는 열처리와 같은 후가공이 필요한 환경에서 사용해야 하는 경우 레이저 조각 사용을 권장합니다.

2.처리 속도

레이저 마킹은 레이저 조각에 비해 침투 깊이가 얕아 처리 속도가 빠릅니다. 작업물이 사용되는 작업 환경에 마모가 발생하지 않는다면 레이저 마킹을 사용하는 것이 좋습니다.

3. 호환성

레이저 마킹은 재료를 녹여 미세한 불균일한 부분을 형성하는 반면, 레이저 조각은 재료를 증발시켜 홈을 형성합니다. 레이저 조각은 재료가 승화 온도에 도달한 후 수 밀리초 안에 증발할 만큼 충분한 레이저 에너지가 필요하기 때문에 모든 재료에 레이저 조각을 구현할 수는 없습니다.

위의 설명을 통해 이제 레이저 조각과 레이저 마킹에 대해 더 잘 이해하셨으리라 믿습니다.

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