판금 레이저 절단 개요:공정, 장단점 및 응용

절단 작업은 제조 부문에서 부품 제조의 필수적인 측면입니다. 금속 가공의 주요 기술 중 하나는 판금 레이저 절단입니다. 금속, 합금 및 비금속 조각을 절단하는 데 적합합니다.

판금 레이저 절단은 원하는 모양이 얻어질 때까지 재료를 녹이거나 기화시키기 위해 공작물에 광선(레이저)을 사용하는 열 절단 공정입니다. 이 기술은 판금 절단에 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.

이 기사에서는 판금을 사용하기 전에 레이저 절단 판금에 관한 필수 정보를 제공합니다. 바로 시작하겠습니다.

판금 레이저 절단이란 무엇입니까?

빼기 제조 공정은 부품 제작을 위한 재료 수정에 중요합니다. 판금 레이저 절단은 공작물에서 부품을 절단하고 제거하는 표준 방법 중 하나입니다. 이 기술은 레이저 빔을 사용하여 재료 조각을 절단하는 것입니다.

레이저 절단 기술은 완벽한 정밀도를 설명하는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술에서 실행됩니다. CNC 절단 또는 레이저 절단 작업 전에 작업자는 컴퓨터에 설계 또는 패턴을 자세히 설명하는 입력 코드 또는 프로그램이 있어야 합니다.

판금 레이저 절단 공정

레이저 절단 금속은 레이저 빔을 사용하여 금속과 합금을 녹여서 부드럽고 예리한 절단을 만드는 것을 포함합니다. 레이저 절단 공정은 동시에 작동하는 두 가지 작업으로 구성됩니다.

첫 번째는 절단을 유발하는 에너지인 집중된 레이저 빔을 흡수하는 재료와 관련됩니다. 두 번째는 절단에 필요한 공정 가스를 제공하는 레이저와 동심인 절단 노즐을 포함합니다. 가스는 처리 헤드를 증기와 튀김으로부터 보호하고 절단 부분에서 과잉을 제거하는 데 도움이 됩니다.

판금 레이저 절단에는 기본적으로 세 가지 방법이 있습니다.

1. 레이저 빔 융합 절단

레이저 빔 융합 절단 공정은 불활성 가스, 주로 질소를 사용합니다. 저반응 공정 가스는 재료의 절단 간격을 지속적으로 기화시킵니다. 용융된 재료가 제거됨에 따라 불활성 가스가 공정을 방해하지 않고 절삭날의 산화를 방지합니다.

이 레이저 절단 방법은 높은 미적 감각과 적은 마무리 작업이 필요한 알루미늄 합금 및 스테인리스강의 평평하고 얇은 시트를 절단하는 데 적합합니다.

2. 레이저 빔 승화 절단

이름에서 알 수 있듯이 레이저 빔 승화 절단은 재료를 증발시킵니다. 다른 레이저 절단 공정과 같이 재료를 녹이는 대신 고체에서 기체로 즉시 승화됩니다.

융합 절단과 마찬가지로 레이저 빔 승화 절단은 비활성 가스를 사용하여 절단에서 재료의 증기를 불어냅니다. 따라서 최첨단에는 산화제가 없습니다. 목재, 가죽, 직물 등과 같은 유기 재료를 절단하는 데 자주 사용됩니다.

3. 레이저 빔 화염 절단

레이저 빔 화염 절단은 가연성 가스인 산소를 사용하여 용융된 재료를 밀어냅니다. 레이저는 재료를 녹인 후 자연 발화를 생성하는 공작물을 가열합니다. 산소 가스는 발열 반응인 산화를 통해 절단 공정에 더 많은 에너지를 제공합니다.

화염 절단은 연강 및 세라믹과 같은 가용성 재료 절단에 이상적입니다. 이 절단 과정은 가스가 산화제이기 때문에 절단 표면에 화상을 유발할 수 있습니다. 공정 매개변수의 적절한 최적화는 버 형성을 방지하는 데 도움이 됩니다.

판금 절단용 레이저 유형

제조업체는 일반적으로 재료 절단에 세 가지 다른 종류의 레이저를 사용합니다. 각 레이저 유형에는 고유한 기능이 있으며 특정 재료를 절단하는 데 가장 적합합니다. 다음은 절단을 위한 세 가지 유형의 레이저에 대한 개요입니다.

1. 파이버 레이저

파이버 레이저 절단기는 절단에 유리 섬유를 사용합니다. 강력한 정밀 절단을 위해 매우 높은 출력을 생성합니다. 이 레이저는 특수 유리 섬유로 강화된 "시드 레이저"의 고체 레이저 제품군에 속합니다.

이 레이저는 금속에서 합금, 목재, 유리 및 플라스틱을 포함한 비금속에 이르기까지 거의 모든 재료를 절단하는 데 적합합니다. 절단 외에도 어닐링 및 조각과 같은 다른 작업에 이상적입니다.

또한 가장 내구성이 뛰어난 레이저로 25,000시간 이상의 연장된 서비스 수명과 유지 관리가 덜 필요합니다.

2. CO₂ 레이저

CO₂ 레이저는 주로 질소와 헬륨과 같은 불활성 가스의 혼합물로 채워진 튜브에 전류를 흐르게 하여 레이저 빔을 생성합니다. 효율적이고 비용 효율적이며 여러 종류의 재료를 고속으로 절단하기 때문에 가장 일반적인 레이저 형태입니다.

그러나 파이버 레이저에 비해 절단력이 낮습니다. 따라서 판금 레이저 절단에 탁월한 선택이 아닙니다. 일반적으로 제조업체는 목재, 종이, 아크릴 등과 같은 비금속 및 유기 재료 절단에 사용하는 것을 선호합니다.

3. 수정 레이저(Nd:YAG 또는 Nd:YVO)

수정 레이저는 Nd:YAG(네오디뮴 도핑된 이트륨 알루미늄 석류석) 또는 Nd:YVO(네오디뮴 도핑된 이트륨 오르토 바나데이트, YVO4) 결정에서 빔을 생성합니다. 그러나 후자가 더 일반적입니다.

이 결정은 절단력이 높은 빔을 생성합니다. 그러나 반감기가 8,000~15,000시간 정도로 낮고 가격이 비싸고 내구성이 떨어진다. 플라스틱, 금속 및 세라믹을 포함한 비금속 절단에 일반적으로 사용됩니다.

판금 레이저 절단의 7가지 이점

레이저 절단 판금이 제조 부문에 미치는 이점을 살펴보겠습니다.

1. 고정밀 및 정확도

레이저 절단은 매우 정밀하기 때문에 판금 절단에 적합합니다. 기계에는 극도의 정밀도와 정확도로 복잡한 절단을 수행할 수 있는 기능이 장착되어 있습니다. 산업적으로 레이저 절단은 엄격한 공차가 필요한 특정 세부 사항으로 판금을 절단하는 데 필요한 기술입니다.

일부 절단기는 최대 0.0005인치의 정확도로 정밀 절단을 수행할 수 있습니다. 이것이 대부분의 제조 회사에서 주류로 남아 있는 이유입니다. 레이저는 금속 부품을 녹이기 때문에 절단기는 버링을 거의 또는 전혀 생성하지 않습니다. 대신 깨끗하고 매끄럽고 날카로운 모서리를 남깁니다.

2. 자동화된 프로세스

CNC(Computer Numerical Control) 시스템으로 레이저 절단을 실행합니다. 기술 운영자가 프로그램을 컴퓨터에 입력하면 프로세스가 독립적으로 실행됩니다. 따라서 사람의 간섭과 전반적인 노동력이 덜 필요합니다. 또한 절단 효율성이 높아져 오차가 거의 또는 전혀 없습니다.

3. 손상 방지

금속을 레이저로 절단하면 뒤틀림이 발생한다는 오해가 있습니다. 그러나 그것은 사실이 아닙니다. 레이저 절단의 열은 공차에 영향을 미치지 않고 재료의 미세한 부분에만 영향을 미칩니다.

또한 레이저 절단 프로세스가 빠릅니다. 레이저는 제거할 부분을 가열하고 녹입니다. 따라서 열은 재료의 다른 부분에 크게 영향을 미치지 않습니다. 대부분의 경우 재료의 왜곡이나 뒤틀림이 없습니다.

4. 대부분의 재료와 호환

이 빼기 제조 방법의 또 다른 중요한 이점은 광범위한 재료 배열로 작업할 수 있다는 것입니다. 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄 등 각 재료를 쉽게 절단할 수 있습니다. 결국, 재료를 녹이기 위해 매우 높은 온도에서 레이저를 사용하는 것이 포함됩니다.

5. 상대적으로 저렴한 비용

실제로 레이저 절단기는 비싸다. 그러나 다른 CNC 기계에 비해 비용 효율적입니다. 또한, 모두를 위한 단일 기계입니다. 즉, 단일 레이저 절단 기계는 모든 절단 작업에 이상적입니다. 다양한 절단 작업을 위해 기계를 수정할 필요가 없습니다.

게다가 내구성이 좋다. 이 장치는 절단하는 재료와 접촉하지 않으므로 마찰이나 표면 마모가 거의 또는 전혀 없습니다. 또한 여러 부품이 없으므로 유지 관리 및 서비스 요구 사항이 적습니다. 일반적으로 레이저 커터를 사용하면 다른 일반 제조 도구에 비해 운영 비용이 절감됩니다.

6. 높은 다양성

대부분의 재료와 레이저 절단의 호환성 외에도 프로세스는 매우 다양합니다. 다른 장치와 달리 간단한 절단에서 복잡한 절단 및 엄격한 허용 오차와 복잡한 디자인이 필요한 절단에 이르기까지 여러 절단 기능에 레이저 절단기를 사용할 수 있습니다. 이 기능은 대부분의 산업 분야에서 탁월한 선택입니다.

7. 낮은 에너지 소비

실제로 레이저 절단기는 절단 중에 재료를 효과적으로 가열하고 녹이는 힘이 필요합니다. 그러나 절단 기술은 다른 절단 방법보다 에너지 효율적입니다.

또한 다른 기계와 달리 움직이는 부품이 적기 때문에 에너지 요구량이 적습니다. 또한 기계의 고속은 빠른 절단을 의미하므로 시간과 에너지를 절약할 수 있습니다.

판금 레이저 절단의 단점

판금 레이저 절단의 주요 단점은 다음과 같습니다.

1. 기술 운영자 필요

레이저 절단기를 효과적으로 사용하려면 모든 기능을 이해하고 문제를 신속하게 찾아 적시에 적절하게 수정할 수 있는 전문가가 필요합니다. 장치를 올바르게 설정하지 않으면 재료나 기계 자체가 손상될 수 있습니다. 따라서 레이저 절단 서비스를 운영하려면 전문가를 고용해야 합니다.

2. 금속 두께 제한

레이저 절단기는 대부분의 재료, 특히 판금과의 호환성이 뛰어납니다. 그러나 두꺼운 금속으로 작업할 때는 다른 절단 기술을 고려할 수 있습니다. 대부분의 제조 산업에서 레이저 커터는 최대 두께가 15mm이고 강철의 경우 6mm인 알루미늄 시트를 절단합니다.

3. 유해 가스 및 가스 방출

우리는 레이저 절단이 절단 재료를 녹이기 위해 열을 사용하는 것과 관련이 있음을 확인했습니다. 기계가 각 재료를 녹일 때 유해한 연기와 가스를 환경으로 방출합니다. 따라서 환기가 잘 되는 실내에서 이러한 기계를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

4. 높은 초기 투자

고품질 레이저 커터를 구입하는 데 드는 비용은 만만치 않습니다. 2000달러 이상으로 워터젯 절단기와 같은 다른 절단기 가격의 거의 두 배입니다. 레이저 커터로 비즈니스를 운영하려면 초기 투자를 할 준비가 되어 있어야 합니다.

부품 레이저 절단을 위한 중요한 팁

부품에 대한 레이저 절단의 정밀도 및 품질 사양을 충족하려면 다음 지침을 준수하십시오.

1. 올바른 재료 선택

재료 선택은 모든 제조 공정에 필수적입니다. 부품에 대해 선택하는 재료는 최종 제품에 대해 원하는 속성에 따라 다릅니다. 알루미늄 및 아연과 같은 금속 시트 외에도 플라스틱 및 기타 폴리머는 필요에 따라 부품 제작에 적합한 옵션입니다. 제조업체가 재료를 선택할 때 고려하는 일부 속성에는 유연성, 가단성, 연성, 강성 등이 포함됩니다.

2. 벡터 파일을 생성하는 소프트웨어로 디자인

레이저 절단기는 벡터 파일에서만 작동합니다. 따라서 Adobe illustrator와 같은 소프트웨어를 사용하여 디자인을 벡터화하십시오. 이러한 파일의 형식은 .ai, .step, .eps 등입니다.

3. 커프를 기억하십시오

커프는 레이저 빔이 공작물에 초점을 맞출 때 증발하는 재료 부분입니다. 부품을 설계할 때 절단 부분을 설계에 고려해야 합니다.

4. 세부 사항은 금속 두께보다 작아서는 안 됩니다.

금속 두께는 레이저 절단 서비스에서 고려해야 할 필수 요소입니다. 금속 시트가 두꺼울수록 레이저가 침투할 가능성이 낮아집니다.

5. 절단선 사이의 최소 거리

레이저 절단의 최상의 결과를 얻으려면 적절한 간격이 중요합니다. 판금 레이저 절단의 최소 거리는 재료의 두께와 같아야 합니다. 예를 들어, 2mm 금속판을 절단하는 경우 2mm의 공간을 남겨 두어야 합니다.

레이저 절단 부품의 응용

다음은 레이저 절단의 응용 프로그램입니다.

1. 의료 장비

트롤리, 침대, 수술 장비, 정형 외과용 핀, 봉 등은 모두 레이저로 절단된 금속을 포함합니다. 많은 수술 기구가 현재 3D로 인쇄되지만 레이저 절단은 이를 제작하는 데 가장 많이 사용되는 기술입니다.

2. 보석 생산

대부분의 보석 디자인에는 레이저 절단기가 쉽게 매핑할 수 있는 복잡한 디자인이 포함되어 있습니다. 종종 보석류는 얇은 재료로 디자인됩니다. 따라서 레이저 커팅은 보석 제작에 적합합니다.

3. 인테리어 디자인

레이저 절단 판금은 방의 전반적인 전망을 개선하고 더 많은 공간을 만드는 데 도움이 될 수 있는 방 칸막이에 탁월한 선택입니다. 제조업체의 독창성과 함께 레이저 절단의 정밀도를 활용하면 방에 원하는 맞춤형 모양을 제공할 수 있습니다.

4. 항공우주 산업

높은 치수 정확도로 인해 항공 우주 산업은 레이저 절단 기술의 가장 중요한 사용자 중 하나입니다. 비행기 부품의 대부분과 금속 탐지기, 트롤리, 컨베이어 등과 같은 기타 장치는 제조 과정에서 일부 절단 작업을 거칩니다.

결론

결론적으로 판금 레이저 절단을 종합적으로 이해해야 합니다. 대량 제조 및 높은 치수 정확도 요구 사항이 있는 부품을 제조하기 위한 고급 제조 공정입니다. 제조 요구 사항에 이 방법을 적용할지 여부를 결정할 수 있습니다.

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FAQ

레이저 절단기로 재료가 손상됩니까?

아닙니다. 많은 사람들이 높은 온도의 레이저 절단으로 인해 재료가 손상될 수 있다고 생각합니다. 그러나 레이저 절단기는 정확하고 놀라운 속도로 작동하므로 절단하려는 부분만 광선이 녹습니다. 또한 고속이라는 것은 재료가 고온에 너무 오래 노출되지 않는다는 것을 의미합니다.

판금 부품을 아웃소싱해야 합니까 아니면 레이저 절단기를 사야 합니까?

레이저 절단 기술은 다양한 제조 작업에 필수적입니다. 대부분의 재료, 특히 판금 절단에 적합한 매우 효과적인 공정입니다.

소규모 제조 서비스를 운영하는 경우 절단 작업을 아웃소싱하는 것이 좋습니다. 즉, 레이저 절단 요구 사항에 맞는 서비스를 고용하십시오. 이는 생산의 다른 측면에 투입될 수 있는 비용 절감에 도움이 됩니다. 레이저 절단 및 판금 제작 요구 사항은 Waken에 문의하십시오.

레이저 절단 외에 내 프로젝트에 선택할 수 있는 다른 프로세스는 무엇입니까?

레이저 절단은 산업 제조를 위한 유일한 고정밀 절단 방법이 아닙니다. 제작에 레이저 커터를 사용하지 않기로 선택하거나 금속판으로 모양을 자르는 방법에 대해 충돌해야 합니까? 다음은 제조 요구 사항에 따라 선택할 수 있는 훌륭한 대안입니다.

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