산업현장에서 요구되는 신뢰성 및 안정성을 갖춘 kW 급 고 출력 다이오드레이저는 1998년도에 처음으로 소개되었으며, 현재는 Direct System의 경우 최대10 kW 출력, Fiber Coupled System의 경우 최대 6 kW 출력의 시스템이 상용화되었고, 레이저-빔의 품질 또한 매우 향상됨으로써 응용분야를 점차 넓혀가고 있는 추세이다.
다이오드레이저는 시스템의 디자인,빔의 품질 그리고 파장의 측면에서 Nd:YAG 레이저나 CO2 레이저와는 많은 차이가 있으며, 1mm 이상의 큰 빔-직경이 요구되거나 금속표면의 높은 흡수율이 요구되는 분야의 용접, 열처리, 브레이징 등에 매우 적합한다.
| 구분 | Laser 종류 | |||
|---|---|---|---|---|
| CO2 Laser | Nd:YAG Laser | Diode Laser | ||
| 출력 | 20 kW | 4 kW | 10 kW | |
| 파장 | 10.3 μm | 1.06 μm | 808 ~ 980 nm | |
| 빔의 흡수율 | Low | High | High | |
| 레이저 효율 | 10~15% | 3~5% | 24 ~ 40% | |
| 빔의 제어 | 반사경 | 광케이블 | Direct / 광테이블 | |
| 빔의 생성 | 공진거울, 스캐너 | 렌즈 | 렌즈 | |
| 최대 초점 거리 | 500 mm | 250 mm | 280 mm | |
| 특징 | 출력 | 고 출력 | 중 출력 | 자유로운 조절 |
| 시스템 구성 | 어렵다 | 용이 | 용이 | |
| 기타 | 초기 빔 흡수율이 낮음 | 유지보수 비용 높음 | 낮은 유지 비용 높은 가동율 | |
레이저열처리 프로세스는 가열과정, 보온과정, 냉각과정의 세 단계로 이루어지며,
레이저 빔을 소재 표면에 조사하여 표면을 급속히 가열하게 되면 가열된 오스테나이트 영역은
열이 내부의 열전도에 의해 확산되고 급속 냉각에 의한 자기냉각형식으로 경화층을 형성하는 기술이다.
1. 레이저조사
소재 표면에 레이저의
강력한 에너지 조사
2. 사열 및 확산
얇은 층이 급속히 가열
소재 내부로 열전도에 의해 확산
3. 변태 경화
급속냉각에 의한 경화