레이저 커팅 성공: 12가지 핵심 요소 공개
레이저가 어떻게 강철을 정밀하게 절단할 수 있는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 레이저 절단에 숨겨진 비밀을 풀어드립니다. 레이저 모드부터 노즐 조정까지, 각 모드가 어떻게 작동하는지 알아보세요.
레이저 커팅의 정밀도가 어떻게 달성되는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 노즐 상태, 초점 위치, 보조 가스 압력 등 레이저 커팅 품질에 영향을 미치는 중요한 요소에 대해 살펴봅니다. 이러한 요소를 이해하면 우수한 결과를 위해 레이저 커팅 공정을 최적화하는 데 필요한 인사이트를 얻을 수 있습니다. 완벽한 커팅의 비밀을 알아보세요!
레이저 커팅 효율과 품질은 몇 가지 중요한 요소의 영향을 받습니다:
노즐 특성 ① 노즐 특성
세라믹 링 무결성 ② 세라믹 링 무결성
커팅 헤드 및 광학 경로 정렬
보조 가스 매개변수 ④
초점 포지셔닝 ⑤ 초점 위치
절단 속도 ⑥ 절단 속도
레이저 출력 ⑦ 레이저 출력
⑧ 공작물 특성
이러한 요소 중 레이저 절단 성능을 최적화하는 데 특히 중요한 네 가지 요소가 있습니다:
이 네 가지 매개변수는 레이저 절단 공정 제어의 초석을 형성합니다. 다른 요소의 변화는 일반적으로 이러한 주요 변수에 대한 영향을 통해 나타납니다.
다음 섹션에서는 레이저 커팅 공정에서 이러한 각 중요 요소와 상호 관계에 대해 심층적으로 분석합니다.
노즐 유형, 노즐 조리개, 노즐 무결성, 노즐 높이(노즐 배출구와 공작물 표면 사이의 거리) 등이 절단 효과에 영향을 미칩니다.
레이저 커팅의 노즐 유형 및 조리개 선택
레이저 절단 공정에서 최적의 절단 품질과 효율성을 달성하려면 적절한 노즐을 선택하는 것이 중요합니다. 현재 산업 분야에서는 싱글 노즐, 더블 노즐, 짧은 노즐의 세 가지 주요 노즐 유형이 널리 사용되고 있습니다. 각 유형은 재료, 두께 및 절단 요구 사항에 따라 특정 이점을 제공합니다.
단일 커팅 노즐:
이 노즐은 다양한 조리개 크기를 제공합니다: Φ0.8, Φ1.0, Φ1.5, Φ2.0, Φ2.5, Φ3.0, Φ3.5 및 Φ4.0mm. 단일 노즐은 다목적이며 다양한 절단 작업에 적합하며 많은 재료에 대해 절단 품질과 속도 간에 좋은 균형을 제공합니다.
이중 커팅 노즐:
더블 노즐은 싱글 노즐과 동일한 조리개 크기 범위를 제공합니다: Φ0.8, Φ1.0, Φ1.5, Φ2.0, Φ2.5, Φ3.0, Φ3.5 및 Φ4.0mm입니다. 이 노즐은 이중 흐름 설계로 특히 더 두꺼운 재료나 더 빠른 절단 속도가 필요한 경우 절단 성능을 향상시킬 수 있습니다.
단축 노즐:
짧은 노즐은 더 큰 조리개 크기로 제공됩니다: Φ3.0, Φ3.5, Φ4.0mm. 이 노즐은 두꺼운 재료를 절단하기 위해 특별히 설계되어 가스 흐름 역학이 개선되고 스탠드오프 거리가 줄어들어 고강도 절단 작업에서 더 깔끔하게 절단하고 드로스 형성을 줄일 수 있습니다.
원칙적으로:
얇은 플레이트는 구멍이 작은 노즐을 채택하고 두꺼운 플레이트는 구멍이 큰 노즐을 채택합니다.
작은 노즐 절단:
절단면이 얇아지고 두꺼운 판을 절단하면 가스 확산 면적이 작아져 사용 시 안정적이지 않습니다.
대형 노즐 절단:
절단 부분이 작은 노즐은 약간 두껍고 가스 확산 영역이 넓고 가스 유속이 느려 절단시 안정적입니다.
노즐 조리개 비교:
| 노즐 조리개 | 가스 흐름 | 용융물 제거 용량 |
| 작은 | 빠른 | 큰 |
| 큰 | slow | 작은 |
노즐 파손이 절단 품질에 미치는 영향
절단 과정에서 노즐이 공작물에 충돌하거나 문지르면 노즐이 쉽게 변형됩니다.
구멍 또는 절단 공작물에 천공이 발생한 경우 절단할 수 없습니다.노즐이 녹기 쉽고 노즐 입구가 막혀 절단 품질에 영향을 미칩니다.
노즐이 변형되거나 녹으면 다음과 같은 부작용이 발생할 수 있습니다:
1). 노즐과 레이저 빔이 다른 축에 있습니다.
노즐 배출구 중앙과 레이저 빔의 동축성은 절단 품질에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다.
공작물이 두꺼울수록 충격이 커집니다.
노즐이 변형되거나 녹으면 동축성에 직접적인 영향을 미칩니다.
따라서 노즐은 변형되지 않도록 부딪히지 않도록 조심스럽게 보관하고 올바르게 설치해야 합니다.
노즐의 상태가 좋지 않아 절단 시 조건을 변경해야 하는 경우 새 노즐로 교체하는 것이 좋습니다.
2). 노즐에서 보조 가스가 분출될 때 가스의 양이 균일하지 않아 한쪽은 녹거나 연소되고 다른 쪽은 녹지 않는 현상이 발생합니다.
3mm 이하의 얇은 판을 절단할 때는 그 영향이 적고, 3mm 이상 절단할 때는 그 영향이 심각하여 절단이 불가능한 경우도 있습니다.
3) 날카로운 모서리에 대한 충격
공작물의 모서리가 날카롭거나 각도가 작은 경우 과용융이 발생할 수 있으며 두꺼운 판은 절단되지 않을 수 있습니다.
4). 천공에 미치는 영향
천공이 불안정하고 시간 제어가 쉽지 않으며 두꺼운 판이 과도하게 녹고 침투 상태를 파악하기 어렵고 얇은 판에 미치는 영향이 적습니다.
노즐과 공작물의 스탠드오프가 절단 품질에 미치는 영향(스탠드오프는 노즐 배출구와 공작물 표면 사이의 거리입니다).
스탠드오프는 커팅 품질에 큰 영향을 미치며, 커팅 과정에서 간과되는 경우가 많습니다.
정상적으로 절단할 때 팔로워 높이는 일반적으로 0.8mm-1.2mm가 필요합니다.
너무 낮으면 노즐이 공작물 표면과 쉽게 충돌할 수 있습니다;
너무 높으면 노즐의 공기 흐름이 분산되어 보조 가스의 농도와 압력이 변하고 절단 품질이 떨어집니다.
노즐 높이(위 또는 아래)가 변경되면 초점 위치(위 또는 아래)도 변경되어 컷의 품질에 영향을 미칩니다.
후속 높이에 영향을 미치는 주요 요인:
절단 과정에서 커팅 헤드가 들어 올려진 공작물과 충돌하면 세라믹 링이 깨지거나 파쇄되기 쉽습니다.
세라믹 링에 금이 가면 보조 가스가 쉽게 누출되어 보조 가스 흐름이 불충분해지고 절단 품질에 영향을 미칩니다.
세라믹 링이 파손되면 작업자는 제때 새 세라믹 링으로 교체해야 합니다.
교체 과정에서 세라믹 링과 커팅 헤드 사이의 씰링이 눌려서 압축되도록 주의해야 합니다.
분실하지 않으면 보조 가스가 쉽게 누출되어 절단 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
커팅 헤드의 주요 구성 요소는 콜리메이팅 미러, 포커싱 미러 및 보호 미러입니다.
렌즈 오염은 다음 사항에 영향을 미칠 수 있습니다. 빛의 경로를 사용하여 컷의 품질에 영향을 줍니다.
레이저와 노즐의 축이 다르면 광 경로 전달 문제도 발생하여 절단 실패로 이어질 수 있습니다.
주로 다음과 같은 측면이 있습니다:
다른 재료를 절단할 때는 다양한 절단 프로세스 요구 사항에 따라 초점 위치를 조정해야 합니다.
초점 위치 매개변수가 주어지면 편심점 위치의 방향을 구분해야 합니다.
초점 위치를 시트 상단 표면에서 0으로 정의합니다.
초점은 시트 상단 표면 아래는 음수, 시트 상단 표면 위는 양수입니다.
아래 그림과 같습니다:
초점 위치 선택
초점 위치는 커팅 프로세스의 네 가지 요소 중 하나입니다.
따라서 각 절단 전에 다양한 플레이트와 기준 공정 파라미터에 따라 초점 위치가 올바르게 조정되었는지 확인해야 합니다.
초점 위치에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다:
보조 가스 종류가 절단 공정에 미치는 영향
절단 보조 가스의 종류와 압력을 선택할 때는 다음과 같은 측면을 고려해야 합니다:
보조 가스 순도가 절단 제품의 품질에 미치는 영향
(1) 탄소강을 산소로 절단할 때 가스 순도가 충분하지 않은 경우의 영향:
(2) 다음과 같은 경우 가스 순도 불충분으로 인한 영향 스테인리스 스틸 절단, 알루미늄 판, 황동 등을 질소와 함께 사용합니다:
보조 가스 압력이 절단 품질에 미치는 영향
(1) 가스는 열을 발산하고 연소를 돕고 녹은 표면을 날려서 절단 표면의 품질을 향상시킵니다.
(2) 가스 압력이 부족할 때 절단에 미치는 영향:
(3) 가스 압력이 너무 높을 때 절단 품질에 미치는 영향.
보조 가스가 천공에 미치는 영향
(1) 가스 압력이 너무 낮으면 절단이 쉽지 않고 시간이 늘어납니다.
(2) 가스 압력이 너무 높으면 구멍이 폭파되어 관통점이 녹아 큰 융점을 형성합니다.
따라서 일반적으로 탄소강판의 경우 박판의 천공 압력이 더 높고 후판의 압력이 더 낮습니다.
후판을 천공할 때 구멍을 블라스팅할 때 가스 압력과 공기 비율을 적절히 낮추고 천공 시간을 늘려야 합니다.
보조 가스에 영향을 미치는 요인:
보조 가스의 순도가 낮으면 해당 가스 압력을 높여야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
주어진 압력에서 기공 크기가 작을수록 유량은 작아지고, 기공 크기가 클수록 유량은 커집니다.
흐름의 크기는 절단 효과와 용융물을 제거하는 능력에 영향을 미칩니다.
노즐이 플레이트에서 높을수록 공기 흐름이 더 분산되고, 플레이트가 낮을수록 공기 흐름이 더 집중됩니다.
흐름의 양은 절단 효과와 용융물을 제거하는 능력에 영향을 미칩니다.
노즐 공기 배출구가 손상되면 분사되는 공기 흐름이 고르지 않아 절단 능력에 직접적인 영향을 미칩니다.
세라믹 링과 씰이 손상되면 가스가 누출되어 기압과 흐름에 영향을 미칠 수 있습니다.
속도가 너무 빨라서 보조 가스가 용융물을 효과적으로 제거하지 못하면 슬래그가 걸리거나 절단 할 수 없습니다.
레이저 출력이 손실되면 일반적으로 용융물을 제거하기 위해 더 많은 압력이 필요합니다.
초점이 정확하지 않으면 플레이트에 닿는 레이저의 에너지가 불확실합니다.
에너지가 너무 많으면 기압이 작아야 하고, 에너지가 적으면 기압이 많아야 한다는 것을 이해할 수 있습니다.
시트의 품질이 좋지 않으면 절단에 직접적인 영향을 미칩니다;
시트 표면에 녹 등이 있는 경우 산소 연소 및 용융물 제거에 도움이 되지 않습니다.
너무 빠른 커팅 속도의 영향
(1) 절단되지 않고 역분사 현상이 발생할 수 있습니다(아래 그림 참조).
(2) 일부 영역은 잘라낼 수 있지만 일부 영역은 잘라낼 수 없습니다.
(3) 전체 끝면이 두껍지만 용융물이 생성되지 않습니다.
(4) 절단면이 교차 결로 표시되고 아래쪽 절반이 녹습니다.
일반적으로 절단 속도가 너무 빠르고 가스 압력이 낮으며 출력이 낮아 결과적으로 절단이 불충분합니다.
이송 속도의 효과가 너무 느립니다.
(1) 과용융 상태가 발생하여 절단 끝면이 거칠어집니다.
(2) 날카로운 모서리를 자르면 슬릿도 넓어지고 녹습니다.
(3) 절단 효율에 영향을 미칩니다.
일반적으로 절단 속도가 너무 느리고 기압이 너무 높으며 출력이 너무 커서 절단 과용융 현상이 발생합니다.
적절한 이송 속도 선택
절단 스파크에서 이송 속도를 높이거나 낮출 수 있는지 여부를 결정할 수 있으며, 올바른 절단 속도를 설정하면 스파크가 위에서 아래로 퍼집니다.
스파크가 기울어지면 이송 속도가 너무 빠르고 보조 가스가 슬래그를 완전히 날려 보내지 않으며 커팅 헤드가 앞으로 이동한 것입니다.
스파크가 확산되지 않고 적으며 함께 응축되면 속도가 너무 느리고 보조 가스가 과도하게 분사되어 공작물 단면이 쉽게 거칠어집니다.
적절한 이송 속도를 조정하면 절단면이 더 매끄러운 선을 보이고 아래쪽 부분이 녹지 않습니다.
A) 렌즈 오염
B) 초점 위치가 올바르지 않습니다.
C) 보드 표면에 녹 얼룩과 기름 얼룩이 있습니다:
대부분의 철분과 비금속 금속은 레이저로 절단할 수 있습니다.
각 재료는 레이저(파장 1.080u)에 대한 고유한 반응이 있습니다.
어떤 재료가 레이저 절단에 적합한지 여부는 재료와 레이저 파장 및 에너지의 상호 작용에 따라 달라집니다.
절단 기능, 절단 속도 및 품질이 다릅니다.
일반적으로 재료의 레이저 절단 능력에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다:
알루미늄-아연, 도금, 코팅, 녹, 착색, 도장 및 보호 코팅과 같은 재료 표면의 처리는 일반적으로 레이저 절단에 부정적인 영향을 미칩니다.
시트 표면에 녹반이 있고(앞면) 녹반이 잘려나가지 않은 경우(뒷면)
표면에 자수 반점과 기름 반점이 있는 플레이트의 경우 먼저 가공한 다음 절단해야 합니다.
완전히 청소할 수 없는 경우 절단 속도를 줄이고 보조 공기압을 높이며 전력을 높여 시트가 절단되지 않도록 하세요.
레이저 절단에는 열 흡수 및 열 확산 현상이 있으며 재료 온도는 레이저 절단 품질에 무시할 수 없는 영향을 미칩니다.
일반적으로 재료 온도가 90°C를 초과하면 레이저 절단에 악영향을 미칩니다(폭파 및 과용융이 발생하기 쉬움).
온도 변화가 절단에 미치는 악영향을 줄이기 위해 일반적으로 점프 절단 방법을 사용할 수 있습니다.
소위 점프 커팅은 작은 영역에서 윤곽을 절단하고 다른 영역으로 점프하여 절단을 계속하여 가공 재료가 작은 영역에서 너무 높게 가열되지 않도록 하는 것입니다.
기계의 시작과 정지, 이동 방향의 변경은 절단 품질의 안정성에 영향을 미칩니다.
실제 컷에 리드 컷을 추가하는 것이 매우 필요합니다.
적용 방법과 범위는 다음 표에 나와 있습니다:
| 리드 모드 | 적용 범위 |
| 직선 직각 리드 | 0.5-3mm 시트 |
| 아크 리드가 있는 직선 | 4-6mm |
| 직선 탄젠트 리드 | 8-16mm |
권장되는 리드 길이는 다음과 같습니다:
| 시트 두께(mm) | 원형 지름(d, mm) | 리드 길이(a,mm) |
| 1-6 | d<10 | 원의 중앙에서 시작 |
| d>10 | 5 | |
| 8-12 | d<20 | 원의 중앙에서 시작 |
| d>20 | 10 | |
| 15-20 | d<30 | 원의 중앙에서 시작 |
| d>30 | 15 |
두꺼운 탄소강(6mm 이상)을 절단할 때는 홀 블라스팅으로 인해 발생하는 슬래그가 절단에 영향을 미치지 않도록 리드를 길게 해야 합니다.
날카로운 각도 절단 프로세스
급성 각도 화상의 원인
예각이 절단되면 기계 축은 감속과 가속 과정을 거쳐 이동하고 속도는 변하지만 레이저 출력은 변하지 않습니다.
모서리에 집중된 레이저 에너지는 커팅 라인보다 두 배 더 큽니다.
너무 많은 열로 인해 모서리가 타버릴 수 있습니다.
샤프 앵글 처리 기술
에서 레이저 커팅 프로세스속도와 방향의 급격한 변화는 공작물의 국부적 과열로 이어져 절단 품질에 영향을 미치기 쉬우므로 피하세요.
샤프 앵글에는 일반적으로 다음과 같은 처리 방법이 있습니다:
1) 원형 호를 사용한 전환
예각에 대한 특별한 요구 사항이 없는 경우 일반적으로 R1-2mm 작은 호를 사용하여 전환할 수 있습니다.
절단 속도와 방향의 변화가 효과적으로 완충됩니다.
아래 그림과 같습니다:
2) 닫힌 윤곽선 전환 오버컷하기
그림과 같이 모서리에 오버컷 폐쇄 경로를 추가 절차로 추가하여 모서리에서 절단 속도와 방향이 갑자기 변경되지 않도록하여 모든 곳에서 열을 균일하게 만들어 예각이 선명하게 절단됩니다. 날카로운 모서리.
이제 레이저 절단 품질에 영향을 미치는 9가지 요소와 레이저 절단 품질을 개선하는 방법을 이미 알고 계실 것입니다.
레이저 커팅 품질 관리에 대한 자세한 내용은 이 문서에서도 확인할 수 있습니다: 레이저 커팅 품질 관리(검증된 솔루션 사용)
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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