금속 레이저 커팅의 이점: 정밀도, 품질, 다용도성

이것은 강판뿐만 아니라 알루미늄 판, 연강, 스테인리스 스틸 등에서도 작동합니다. 레이저 커팅 공정은 매우 정밀하고 뛰어난 절단 품질을 제공합니다. 절단 폭이 매우 좁고 열영향부위가 작으며, 극도로 복잡한 형상, 모양, 작은 구멍으로 절단할 수 있습니다.

많은 이들이 "LASER"라는 단어가 '유도 방출에 의한 빛 증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)'의 약자임을 모를 수 있습니다. 진짜 질문은 빛이 어떻게 강판을 바로 자를 수 있는가입니다. 이 문서에서는 금속 레이저 커터에 관한 이 질문과 기타 중요한 질문에 답하겠습니다.

레이저 빔은 매우 높은 강도, 파장, 또는 색상을 가진 빛의 기둥입니다. 일반적인 CO2 레이저에서 이 파장은 빛 스펙트럼의 적외선 부분에 있으므로 육안으로는 보이지 않습니다. 빛 빔은 기계의 빔 경로를 통과할 때 매우 좁고 직경이 거의 10mm입니다.

이는 빔을 생성하는 레이저 공진기를 통해 이루어집니다. 많은 거울이나 빔 플렉서를 통해 수많은 경로로 반사시킬 수 있습니다. 그런 다음 최종적으로 강철 공작물에 사실상 초점이 맞춰집니다. 산소나 질소 같은 압축 가스도 이 노즐 개구부를 통해 흐릅니다.

레이저용 특수 렌즈

특수 렌즈나 곡면 거울을 레이저 빔 집속에 사용할 수 있으며, 이는 레이저 커팅 헤드에서 수행됩니다. 빔은 초점 형상과 에너지 밀도가 그 지점에서 완벽하게 원형이고 코히어런트하며 노즐 중앙에 위치하도록 정밀하게 집속되어야 합니다.

큰 빔을 한 점에 집중시킬 때 그 지점의 열 밀도는 강렬합니다. 돋보기로 햇빛을 나뭇잎에 모아 불을 붙일 수 있는 것을 기억하세요. 이제 6kW의 에너지를 한 곳에 집중시키는 것을 생각해 보세요. 그 지점이 얼마나 뜨거워질지 상상할 수 있습니다.

빠른 가열, 용융, 재료의 부분적 또는 완전한 증발은 높은 출력 밀도에 의해 발생합니다. 레이저 빔의 열은 연강 절단 시 전통적인 '산소-연료' 연소 공정을 시작하기에 충분하며, 레이저 커팅 가스는 산소-연료 토치처럼 순수 산소입니다.

레이저 빔은 실제로 스테인리스 스틸이나 알루미늄 절단 시 재료를 녹이며, 질소가 고압으로 용융 금속을 갭 밖으로 분사합니다.

커팅 헤드는 CNC 레이저 커터에서 원하는 부품 모양으로 금속 판 위를 이동하여 판에서 부품을 잘라냅니다. 노즐 팁과 절단 판 사이의 매우 정밀한 거리는 정전 용량식 높이 제어 시스템에 의해 유지됩니다.

이 거리는 초점이 판 표면에 상대적으로 어디에 있는지를 결정하므로 중요합니다. 초점을 판 표면 바로 위, 표면 위, 또는 바로 아래에 있도록 올리거나 내림으로써 절단 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 절단 품질에 영향을 미치는 다른 많은 매개변수도 있습니다. 그러나 모든 것이 적절히 제어되면 레이저 커팅은 안정적이고 신뢰할 수 있으며 고정밀 절단 공정입니다.

산소-연료, 플라즈마, 레이저 커터로 강철 절단

자동화에 적합한 연강 시트 절단 방법은 많습니다. 그러나 모든 방법이 얇은 시트에 유용한 것은 아니며, 다른 것들은 두꺼운 시트에 유용합니다. 일부는 빠르고, 일부는 느립니다. 일부는 저렴하고, 다른 것들은 비쌉니다. 정밀한 방법도 있고, 부정확한 방법도 몇 가지 있습니다.

이제 각 공정의 강점과 약점을 비교한 다음, 귀하의 용도에 가장 적합한 공정을 결정하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 기준을 나열해 보겠습니다.

산소 및 산소-연료

산소 또는 화염 토치로 절단하는 것은 연강에 사용할 수 있는 가장 오래된 절단 공정입니다. 일반적으로 간단한 절차라고 여겨지며 장비와 액세서리가 상대적으로 저렴합니다. 산소-연료 버너는 매우 두꺼운 판을 절단할 수 있으며, 주로 공급되는 산소 양에 의해 제한됩니다.

산소 토치 사용 시 36인치, 심지어 48인치 강철을 사용하는 것이 드문 일이 아닙니다. 그러나 강판 프로파일링에 관해서는 대부분의 작업이 12인치 두께 이하의 판에서 수행됩니다. 올바르게 조정된 산소-연료 버너는 매끄럽고 직각인 절단면을 보장합니다. 바닥면의 슬래그가 적고 예열 화염이 상단에서만 약간 둥글게 됩니다. 이 표면은 추가 처리 없이 많은 용도에 이상적입니다.

플라즈마 절단은 어떤가?

플라즈마 또는 가스 절단은 1인치 두께 이상의 패널에 이상적이지만, 약간의 어려움으로 약 1/4인치 두께까지 사용할 수 있습니다. 이는 비교적 느린 공정으로 1인치 재료에서 분당 약 20인치 정도 소요됩니다. 산소 절단의 또 다른 장점은 여러 토치를 동시에 쉽게 사용할 수 있어 생산성을 높일 수 있다는 점입니다.

플라즈마 절단은 산소 절단보다 훨씬 높은 속도를 제공하는 연강 시트 절단에 훌륭한 공정이지만, 특정 모서리 품질이 필요합니다. 플라즈마는 여기서 어렵습니다. 모서리 품질은 절단 전류에 따라 일반적으로 약 1/4인치에서 1.5인치 사이에 좋은 지점이 있습니다.

판이 매우 얇거나 매우 두꺼워지면 일반적인 모서리 직각도가 저하되기 시작하지만, 모서리 매끄러움과 슬래그 성능은 여전히 꽤 좋을 수 있습니다.

플라즈마 장비는 산소-연료 토치에 비해 비쌀 수 있습니다. 완전한 시스템에는 전원 공급 장치, 수냉기(약 100A 이상 시스템), 가스 레귤레이터, 토치 케이블, 결합 호스 및 케이블, 토치 자체가 필요하기 때문입니다.

그러나 산소 연료에 비해 플라즈마의 생산성 증가는 시스템 비용을 빠르게 회수할 수 있습니다. 플라즈마를 여러 토치로 동시에 절단할 수 있지만, 이는 보통 두 개의 토치로 제한되는 추가 비용이 듭니다. 그러나 일부 고객은 단일 기계에 최대 3~4개의 플라즈마 시스템을 두기도 합니다.

그러나 이들은 일반적으로 생산 라인을 구동하기 위해 대량의 동일 부품을 절단하는 고급 제조업체들입니다.

레이저 커팅이 최고!

레이저 커팅 공정은 1.25인치 두께까지의 연강 절단에 적합합니다. 1인치 장벽을 제외하면 재료(레이저 빔), 가스 순도, 노즐 상태, 빔 품질 등 모든 것이 제대로 갖춰져야 안정적으로 작동합니다.

레이저는 연강이 기본적으로 극도로 집중된 레이저 빔의 열을 예열 화염 대신 사용하는 연소 공정이기 때문에 매우 빠른 공정은 아닙니다. 따라서 속도는 철과 산소 사이의 화학 반응 속도에 의해 제한됩니다. 그러나 레이저는 매우 정밀한 공정입니다.

매우 좁은 절단 폭을 생성하므로 매우 정밀한 윤곽과 정확한 작은 구멍을 절단할 수 있습니다. 모서리 품질은 보통 매우 매우 좋으며, 매우 적은 톱니와 래그 라인, 매우 직각인 모서리, 거의 또는 전혀 스카브가 없습니다.

레이저 공정의 또 다른 큰 이점은 신뢰성입니다. 소모품 수명이 매우 길고 기계 자동화가 매우 좋아 많은 레이저 커팅 작업을 '불 꺼진 상태(lights-out)'로 수행할 수 있습니다. 1/2인치 두께의 250x1000mm 거대한 강판을 테이블에 올리고 시작 버튼을 누른 뒤 저녁에 퇴근한다고 상상해 보세요. 아침에 돌아오면 수백 개의 부품이 절단되어 하역 준비가 되어 있습니다.

빔 전달의 복잡성 때문에 CO2 레이저는 동일한 기계에서 멀티 헤드 절단에 적합하지 않습니다. 그러나 파이버 레이저로는 여러 헤드로 절단할 수 있습니다.