KR200409330Y1 - 금속튜브의 레이저 가공시 스패터 제거를 위한 에어 브로잉장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하이드로포밍된 금속튜브를 레이저로 가공할 때 발생되는 스패터(spatter)를 제거하기 위한 에어 브로잉(air blowing)장치에 관한 것으로, 금속튜브의 한쪽 끝부분과 가공부위에서 동시에 에어 또는 가스를 지속적으로 불어넣어 스패터가 금속튜브의 내면에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치를 제공한다.

Description

금속튜브의 레이저 가공시 스패터 제거를 위한 에어 브로잉 장치{Air blowing device for remove spatter at laser processing of metal tube}

도 1은 하이드로포밍으로 제작된 금속튜브에 에어 브로잉 장치를 설치하고 레이저로 절단 가공을 하는 상태를 나타낸 사진.

도 2는 스패터가 금속튜브의 내면에 응착된 상태를 나타낸 종래의 사진과, 본 고안상의 에어 브로잉 장치를 사용하여 금속튜브의 내면에 스패터가 전혀 응착되지 않은 상태를 나타낸 사진.

도 3은 레이저 절단 장치와 본 고안상의 에어 브로잉 장치를 나타낸 개략도.

본 고안은 하이드로포밍된 금속튜브를 레이저로 가공할 때 발생되는 스패터(spatter)를 제거하기 위한 에어 브로잉(air blowing)장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속튜브의 한쪽 끝부분과 가공부위에서 동시에 에어 또는 가스를 지속적으로 불어넣어 스패터가 금속튜브의 내면에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로포밍으로 금속튜브를 제작시 벤딩, 프리포밍, 하이드로포밍 순으로 가공되고, 이때 금속튜브의 마찰을 줄여 터짐을 방지하기 위하여 금속튜브에 윤활유를 도포하게 된다. 그런데, 이 윤활유는 점도가 높아 레이저 가공 시 발생되는 금속의 찌꺼기, 즉 스패터가 부착이 잘 될 뿐 아니라 쉽게 떨어지지 않는다. 이러한 스패터는 금속튜브의 내면에 부착되면 세척(washing) 처리를 하여도 잘 제거되지가 않는다.

또한, 금속튜브의 도장 공정 시 금속튜브의 내면에 부착된 스패터로 인해 금속튜브의 내면에 페인트의 안착이 용이하지 못하게 된다. 게다가, 페인트가 묻은 스패터는 금속튜브의 면으로부터 돌출되어 쉽게 떨어지므로 미도장 부위를 야기하는 원인이 되었다. 이는 금속튜브의 부식 원인이 되기 때문에 부품 품질에 심각한 문제가 된다. 특히 자동차 사에서 이러한 기준은 엄격히 적용되고 있다.

즉, 종래에는 하이드로포밍된 폐단면 구조를 가진 부품의 레이저 가공 시 발생된 스패터에 대한 아무런 후속 조치 없이 도장을 행하거나 물과 초음파를 이용하여 세척하였으나 윤활유와 응착이 된 스패터는 잘 떨어지지 않았다. 또한 물과 초음파를 이용할 시 새로운 공정을 필요로 하므로 설비비 및 생산 소요시간(cycle time)이 증가되어 부품의 원가 상승요인이 되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하이드로포밍된 금 속튜브의 가공 시 발생되는 스패터를 제거하기 위하여, 금속튜브의 한쪽 끝부분과 가공부위에서 동시에 에어 또는 가스를 지속적으로 불어넣어 스패터가 금속튜브의 내면에 부착되는 것을 방지하므로써 스패터가 부착되지 않은 깨끗한 상태에서 도장을 실시해 부품의 품질을 향상시키고, 세척 공정을 축소시켜 설비 투자비를 절감하며, 생산 소요시간을 단축하여 부품 원가를 낮추는 것을 그 목표로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 금속튜브의 일측 끝단과 금속튜브의 가공 부위에 에어 노즐을 장착하고, 상기 금속튜브의 일측 끝단에 장착되는 에어 노즐은 집게 형태로서 에어가 세어 나오는 것을 방지하기 위하여 에어 노즐의 외면에 얇은 금속판을 감싸서 구성되는 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 구성을 상세히 설명한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 에어 노즐을 하이드로포밍된 금속튜브의 일측 끝단에 장착하고, 상기 에어 노즐은 압축공기 또는 질소가스가 나올 수 있도록 구성한다. 또한, 레이저 장치의 노즐팁 측면에 또다른 에어 노즐을 장착하여 이 에어 노즐로부터 가스가 분출될 수 있도록 한다. 가공부위의 에어 노즐에서 분출되는 가스는 금속튜브의 가공 시 발생되는 스패터를 금속튜브의 내측으로 떨어지도록 하는 기능을 한다. 이때 가스는 산소 혹은 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안상의 에어 브로잉 장치의 실시예를 이하에 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 레이저 노즐의 레이저 빔이 금속튜브의 가공을 시작하기 전에 금속튜브의 일측 끝단에서 압축공기를 5~10bar로 계속 불어 준다. 도 1에서 보는 바와 같이, 레이저 가공이 시작되고 스패터가 불꽃 형태로 발생될 때 레이저 가공 부위에서는 아래 방향으로 가스를 불어주고, 금속튜브의 일측 끝단에서 불어오는 압축공기는 금속튜브의 반대편 끝단으로 스패터를 불어준다. 즉, 금속 찌꺼기들이 금속튜브의 윤활유와 부착되기 전에 폐단면의 끝으로 날려 버려서 도 2의 우측 사진에서 보는 바와 같이, 깨끗한 표면상태를 구현할 수 있다.

이때, 금속튜브의 일측 끝단에 에어 노즐을 장착할 시 에어가 세어 나가서 압력이 빠지지 않도록 하기 위하여 금속의 얇은 막을 에어 노즐의 외면에 감싸도록 한다. 상기 금속튜브의 일측 끝단에 장착되는 에어 노즐은 집게 형태로 제작하여 금속튜브에 장착이 용이하도록 한다.

도 3은 레이저 절단 장치로서, 통상 금속 재질의 레이저 절단시에는 출력을 600~700W(와트)로 설정하여 절단하며, 본 고안에서는 일반적인 레이저 절단 설비를 이용하여 레이저 빔이 나오는 노즐팁에 별도의 에어 노즐을 장착하여 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 고안에 의해서, 도 2의 좌측 사진에서 보는 바와 같이, 종래에는 금속의 찌꺼기들이 금속튜브의 윤활유에 부착되면 세척 작업을 하더라도 잘 제거되지가 않아 도장 공정 시 금속 찌꺼기들도 함께 도장되게 된다. 반면, 도 2의 우측 사진은 본 고안상의 에어 브로잉 장치를 사용한 후의 금속튜브의 단면 모습으로 금속튜브의 내면에 금속 찌꺼기가 전혀 없는 깨끗한 상태를 확인할 수 있다. 따라서, 도장공정에서 기준에 맞는 도장 품질을 얻을 수 있게 된다. 또한 세척 공정을 생략 또는 축소할 수 있기 때문에 생산성 향상 및 설비 투자비 또한 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 금속튜브의 레이저 가공시 스패터 제거를 위한 에어 브로잉 장치에 있어서,

   금속튜브의 일측 끝단에서 에어를 불어 넣을 수 있는 에어 노즐을 설치하고, 금속 튜브의 레이저 가공 부위에도 또다른 에어 노즐을 장착하여 상기 에어 노즐로부터 분출되는 질소 혹은 산소로써 스패터를 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 금속튜브의 레이저 가공시 스패터 제거를 위한 에어 브로잉 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   금속튜브의 끝단에 장착되는 에어 노즐은 집게 형태로 구성하고 이 에어 노즐의 외면에는 얇은 금속판을 감싸서 에어의 누설을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 금속튜브의 레이저 가공시 스패터 제거를 위한 에어 브로잉 장치.

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