산소-연료 절단(옥시퓨얼 커팅) 완전 해설: 공정, 다이어그램, 장단점

옥시퓨얼 절단은 1907년 ESAB에서 처음 사용했습니다. 탄소강 절단에 가장 경제적인 방법으로 알려져 있습니다. 워터젯이나 플라즈마와 동일 부품에서 결합 가능하다는 것이 최대 장점 중 하나입니다.

이 글에서는 옥시퓨얼 절단 정의, 응용, 다이어그램, 특징, 작동 원리, 장단점을 다룹니다.

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옥시퓨얼 절단이란?

옥시퓨얼 절단은 산소와 연료 가스 조합으로 금속을 자르는 공정입니다. 프로판, 천연가스, 아세틸렌, 기타 혼합 가스 등이 흔히 쓰이는 연료 가스입니다.

CNC 머신 강판 절단 공정으로 매우 대중적이며, 금속을 산소 스트림에 노출시켜 금속 산화물(드로스)로 연소시켜 커프(kerf)로 배출시킵니다.

응용

용접 분야 옥시퓨얼 절단 응용:

• 그루브·베벨 용접용으로 광범위 사용
• 수동 거친 절단, 스크랩 절단, 자동 윤곽 절단
• 메탈라이징, 절단, 벤딩, 플레임 경화

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특징

양질의 옥시퓨얼 절단 특징:

소재: 연강(mild steel) 절단에 사용. 산화물 융점이 모재보다 낮은 금속만 절단 가능. 그렇지 않으면 산화 시작 즉시 보호 크러스트 형성돼 산화 중단. 연강과 일부 저합금강만 조건 충족.

벽 두께: 플라즈마보다 두꺼운 벽 절단 가능. 플라즈마는 동일 두께 달성 위해 막대 에너지 필요해 두꺼운 벽 절단 불가.

절단 각도: 산소 빔 집속성 덕분에 최대 70° 급경사 절단 가능. 플라즈마는 45° 한계.

직선 절단: 각도 너무 가파르면 플라즈마 빔 편향 경향. 자동화로 보완 가능.

비용: 플라즈마보다 경제적. 초기 투자, 소모품, 운영비 모두 낮음. 다만 20mm 미만 벽 두께 중강철 3D 프로파일링 고려 시 생산 속도 보통 낮음.

옥시퓨얼 절단 작동 원리

옥시퓨얼 절단 공정 기초:

1. 예열(Preheat)

절단 전 강철을 예열 화염으로 발화 온도(약 1800°F, 982°C)까지 가열. 강철이 산소와 더 쉽게 반응하게 됨. 옥시퓨얼 토치 예열 화염으로 금속 가열.

토치 내부에서 산소와 연료 가스 혼합해 고연소 혼합물 생성. 토치 노즐에 원형 배열된 여러 구멍으로 미세 제트 분사. 노즐 밖에서 점화.

노즐 팁에서 예열 화염 형성. 연료-산소 비율 조절로 최소 화염에 최대 온도 달성해 강판 절단 부위 열 집중.

2. 피어싱(Piercing)

예열 화염으로 판 표면 발화 온도(약 1800°F) 도달하면 고압 순수 산소 미세 스트림을 가열 부위 향하게 해 판 관통. '절단 산소'라 함. 절단 산소 스트림이 뜨거운 강철 닿자마자 급속 산화 시작.

산화 강철은 용융 슬래그 됨. 산소 스트림 판 통과 위해 슬래그 제거 필요. 판 두께 따라 산소 스트림 더 깊게 파고듦. 이 과정 중 용융 슬래그 뚫린 구멍 밖으로 분출.

3. 절단(Cutting)

산소 스트림 판 관통하면 토치 안정 이동해 연속 절단. 공정 중 용융 슬래그 판 바닥으로 날림.

절단부 직전 제외 판 표면은 강철-산소 화학 반응 열로 가열. 하지만 예열 화염 없인 이 열만으론 절단 불가. 토치 이동 중 판에 열 공급 위해 예열 화염 절단 내내 사용.

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장점

옥시퓨얼 절단 장점:

• 높은 정밀도와 직선 에지 품질
• 연강 최대 4인치(약 100mm) 두께 절단 가능
• 에지 스타트 시 10~12인치(250~300mm) 두께 강철 절단 가능
• 멀티 토치로 시간·노동력 절감

단점

옥시퓨얼 절단 단점:

• 일반 조건에서 스테인리스강 절단 불가
• 플라즈마 절단 대비 느린 절단 속도
• 얇은 소재 절단 시 휨 발생
• 강철 두께보다 작은 구멍 제작 어려움

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FAQ

옥시퓨얼 절단 공정이란?

순수 산소와 연료 가스로 플레이트 강철 등 소재 자르는 열적 절단 공정. 옥시퓨얼 토치 열로 강철 표면/에지 약 1800°F까지 가열. 고압 미세 스트림으로 산소 가열 부위 향하게 함.

옥시 절단용 가스는?

옥시퓨얼 절단은 산소와 연료 가스(아세틸렌, 프로판, MAPP, 프로필렌, 천연가스 등) 쓰는 열적 절단 공정.

옥시퓨얼로 알루미늄 용접 가능한가?

옥시/아세틸렌 장비 필요(옥시/프로판 또는 프로필렌 안 됨). 플럭스 사용 외엔 가스 용접 알루미늄 기술적으로 연강 가스 용접과 거의 동일.

옥시퓨얼 절단 최적 용도는?

보통 페로스 금속(철 함유) 즉 탄소강 절단용으로 옥시퓨얼 토치 사용. 주철, 알루미늄, 스테인리스강 절단엔 보통 안 씀.