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후막 에폭시 페인트의 고출력 레이저 클리닝 시 렌즈의 초점거리에 따른 클리닝 특성 비교
김지언(J. E. Kim),윤예솔(Y. S. Yun),이종명(J. M. Lee),현정훈(J. H. Hyun),김종도(J. D. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
선박용 강재 표면의 페인트 제거를 위한 레이저 클리닝 장비는 평균 출력에 따라서 저출력의 백팩-포터블 타입, 고출력의 건-캐리어 타입 및 고출력 자동화 설비로 구분된다. 저출력의 백팩-포터블 타입은 장비의 경량화로 인하여 작업 현장에서 이동성과 휴대성이 높은 이점을 가진다. 하지만 두꺼운 코팅층과 산화층을 제거하기에는 낮은 출력으로 인한 한계가 존재한다. 이와 같은 문제는 평균 출력 500 W 이상의 고출력 레이저 클리닝 장비를 사용하여 해결이 가능하다. 또한 고출력 설비는 자동화에 따른 대면적 클리닝이 가능한 이점이 있다. 따라서 본 연구에서는 고출력 레이저 클리닝 장비를 사용하여 후막의 에폭시 페인트를 효율적으로 제거하기 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 실험 재료로는 에폭시 페인트로 도장된 강판을 사용하였다. 페인트의 두께는 200 μm 이다. 실험에 사용된 레이저는 평균 출력 500 W 의 Q-스위칭 파이버 레이저이다. 레이저빔 사이즈는 초점거리 100 mm 렌즈의 경우 1 × 1 mm 이며, 초점거리 163 mm 렌즈의 경우 1.6 × 1.6 mm 이다. 또한 레이저빔 모드는 멀티모드이며, 탑햇분포를 나타낸다. 가장 먼저, 에폭시 페인트의 레이저 클리닝 임계 에너지 밀도를 도출하였다. 그 다음으로 초점거리가 다른 두가지 렌즈를 사용하여 공정변수에 따른 클리닝 특성을 비교하였다. 결과적으로, 초점거리가 상대적으로 짧은 렌즈를 사용하였을 때 빔 직경의 감소로 인하여 에너지 밀도가 증가하였으며, 열적 가공 효과의 극대화로 인한 에폭시 페인트 제거가 용이하였다.
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