레이저가공

레이저가공[laser processing]

레이저를 이용하여 용접, 표면개질, 국부열처리 기타 재료의 특성향상을 꾀하는 것. 레이저는 단색성과 동기성이 극히 높은 고에너지밀도의 광선이다. 따라서 물체에 입사하면 그 조사부를 극단시간에 가열할 수 있다.

또 화합물을 이온화하여 플라스마상태를 만들어 낼 수 있다. 이러한 레이저의 성질을 가공프로세스에 응용하는 시도가 레이저의 개발과 함께 크게 전개해 왔다. 레이저가 조사부를 급속히 가열할 수 있는 것을 이용한 가공법으로는 종래의 용접이나 용단(溶斷)의 열원으로서 레이저를 이용하는 레이저용접이나 레이저커팅이 있다. 급속히 가열할 수 있는 것은 주위의 전열을 극력 작게 유지할 수 있다는 점으로, 용접할 때 열영향부라고 하는 조직이상부의 규모를 억제하거나, 정확한 절단형상을 확보하기도 하는데 우수한 성능을 발휘할 수 있다. 연속프로세스 중에 조립된 용접 등 빠르기가 중요한 요소인 경우에는 최적이다.

표면경화처리에 있어서도 넓은 응용의 장(場)을 가지고 있다. 예를들면 금속표면을 서멧으로 피복하는 경우 레이저조사를 주사(走査)시키면서 소결피복을 시키거나, 합금원소를 표면에서 같은 레이저조사에 의해 표면층을 합금층으로 피복하는 기술이 많이 검토되고 있다.

레이저가 점적으로 정확한 위치결정이 가능한 것을 이용하여 첨예한 집합조직을 가진 전자기강판의 보자력을 내리는 것에도 이용되고 있다. 첨예한 집합조직을 가진 전자기강판은 결정립이 크고, 자기장이 반전할 때 그 입내를 자구가 이동하지 않으면 자화가 끝나지 않으므로 보자력이 생각하는 만큼 낮지 않다.

여기서 큰 결정립 속에 레이저로 상처를 입히면 상처에 이어지는 도형이 하나인 결정립에 해당하는 단위가 되어 낮은 보자력이 전자기강판에 개질할 수 있다. 이것은 이미 실용화되고 있다.

레이저의 기본적인 특성으로 보아 용접․용단과 같은 조방적(粗放的)인 기술보다도 반응의 주체가 되는 프로세스분야에서의 기술개발에 관해 큰 가능성을 가지고 있다.

진공분위기와 다른 분위기와의 절환으로 재료표면의 청정화와 피복처리의 복합프로세스가 가능해지고, 재료표면에서 피복에 쓰이는 물질을 포함하는 화합물로부터 플라스마 발생시켜 피복층을 형성시키거나, 고에너지밀도를 이용하여 각종물질의 들뜬종을 만들어 내어 표면반응시키는 등, 요컨데 표면개질프로세스가 레이저가공의 주체가 된다.