750-6000W 레이커스 파이버 레이저 소스용 레이저 절단 속도 차트
파이버 레이저로 다양한 금속을 얼마나 빨리 절단할 수 있을까요? 탄소강 또는 알루미늄과 같은 재료의 절단 속도를 최적화하는 방법에 대해 궁금한 적이 있다면 이 문서에서 자세한 속도 차트를 제공합니다....
레이저가 어떻게 버터를 뚫는 뜨거운 칼처럼 금속을 절단할 수 있는지 궁금한 적이 있나요? 이 흥미로운 기사에서는 파이버 레이저 절단 기술의 과학적 원리를 살펴봅니다. 전문 기계 엔지니어가 기본 개념을 안내하고 이 최첨단 기술이 어떻게 제조업을 혁신하고 있는지 조명합니다. 레이저 커팅의 세계로 뛰어들어 그 무한한 잠재력을 발견할 준비를 하세요!
"레이저는 진흙처럼 철을 뚫는다."라는 말이 과장이 아닙니다.
레이저에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
레이저란 무엇인가요?
레이저는 자극된 방사선을 통해 생성되는 일종의 강화된 빛입니다.
주요 기능은 다음과 같습니다:
레이저 빔이 공작물 표면에 향하면 빛 에너지가 흡수되어 열 에너지로 변환됩니다.
이로 인해 조사 지점의 온도가 급격히 상승하고 녹아 기화되어 작은 구덩이가 생깁니다.
열 확산으로 인해 구덩이 주변의 금속이 녹습니다. 작은 구덩이의 증기가 빠르게 팽창하여 미세 폭발을 일으키고 용융된 물질이 고속으로 배출되어 방향성이 강한 충격파가 생성됩니다.
이렇게 하면 처리되는 표면에 위쪽이 크고 아래쪽이 작은 구멍이 형성됩니다.
일반 빛과 레이저의 비교:
레이저의 세대
레이저 발생 가스
레이저 생성 가스는 절단 가스와는 다릅니다.
레이저 생성 가스 구성:
위에서 언급한 세 가지 가스의 비례 관계는 다음과 같습니다:
N2CO2He = 1:4:5
파이버 레이저 커팅은 집중된 고출력 밀도 레이저 빔을 주 열원으로 사용하는 핫 커팅 방식입니다. 이로 인해 조사된 재료가 빠르게 녹거나 증발, 제거되거나 발화점에 도달하게 됩니다.
동시에 레이저 빔과 동축으로 연결된 고속 기류를 사용하여 용융된 재료를 날려버려 공작물을 절단할 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 고출력 파이버 레이저 발생기의 기술이 발전하고 개선되어 적용 범위가 지속적으로 확대되고 있습니다.
그리고 파이버 레이저 절단기 는 산업 연구 및 개발의 인기 있는 초점이 되었습니다.
얇은 영역에서 플레이트 절단파이버 레이저 발생기는 여러 가지 이유로 기존의 CO2 레이저와 YAG 레이저를 점차 대체하고 있습니다:
(1) 비용 절감:
파이버 레이저의 광전 변환 효율은 약 30%인 반면 CO2 레이저의 광전 변환 효율은 6-10%, YAG 레이저의 광전 변환 효율은 3%에 불과합니다. 또한 파이버 레이저 발생기에는 취약한 부품이 없으므로 유지 보수 지연으로 인한 비용이 발생하지 않습니다.
(2) 작고 유연한 디자인:
파이버 레이저는 크기가 작고 무게가 가벼우며 유연하고 움직일 수 있는 작업 위치를 제공합니다.
(3) 커팅 품질 향상:
파이버 레이저에 유연한 도광 시스템을 사용하고 빔 전송 거리를 일정하게 유지하면 다음과 같은 변화로 인한 절단 품질 저하를 방지할 수 있습니다. 빛의 경로 CO2 레이저 발생기의 길이.
따라서 절단 폭 전체에 걸쳐 일관된 절단 품질을 보장하므로 대형 레이저 가공 시스템에 이상적입니다.
(4) 비용 절감:
파이버 레이저의 빔은 광섬유를 따라 이동하므로 외부 반사광 경로 시스템이 필요하지 않으므로 반사 렌즈 및 기관 차폐 비용이 절감됩니다.
또한 외부 광 경로를 조정할 필요가 없어 먼지로 인한 광 경로 오염의 위험이 줄어들고 움직이는 부품의 무게가 줄어듭니다.
(5) 금속 절단 성능 향상:
파이버 레이저의 파장은 1.06μm로 CO2의 파장(10.6μm)에 비해 금속 재료에 더 쉽게 흡수됩니다.
이는 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. 판금 절단절단 속도가 CO2보다 2~4배 빠릅니다.
파이버 레이저는 또한 다음과 같은 고반사 재료에 더 나은 절단 효과를 제공합니다. 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금.
참조하세요:
(1) 렌즈
(2) 레이저 빔
(3) 공기 흐름
(4) 라인
(5) 용융 재료
(6) 절단면
(7) 노즐
(8) 절단 방향
A: 빈 높이
B: 펑크 높이
C: 절단 높이
T: 시트 두께
세계 최초의 레이저 커팅기는 1970년대에 발명되었습니다. 지난 30년 동안 레이저 커팅기의 적용 범위는 지속적으로 확대되었고 기술도 끊임없이 발전해 왔습니다.
현재 많은 기업들이 다양한 레이저의 종류 2D 플레이트 레이저 절단기, 3D 공간 레이저 커브 절단기, 파이프 레이저 절단기 등 시장 수요를 충족하는 절단기를 제공합니다.
최고의 레이저 절단기 회사로는 다음과 같은 회사가 있습니다: 트럼프프(독일), 프리마(이탈리아), 바이스트로닉 (스위스), Amada(일본), MAZAK(일본), NTC(일본), HGLaserLab(호주) 등입니다.
tOP 레이저 절단기 제조업체 를 참조할 수 있습니다.
파이버 레이저 절단 장비는 두께가 4mm 미만인 스테인리스 스틸을 효과적으로 절단할 수 있습니다. 산소를 추가하면 레이저 빔을 사용하여 최대 8~10mm 두께의 스테인리스 스틸도 절단할 수 있습니다.
그러나 산소를 사용하면 절단 표면에 얇은 산화막이 형성됩니다. 최대 절단 두께는 16mm까지 늘릴 수 있지만 절단 부분의 크기 허용 오차가 커집니다.
파이버 레이저 절단 장비는 고가이지만, 후속 처리 비용이 저렴하기 때문에 대량 생산 시에는 여전히 경제성이 있습니다.
또한 툴링 비용이 들지 않기 때문에 레이저 절단 장비는 이전에는 가공할 수 없었던 소량의 부품 배치에도 적합합니다.
파이버 레이저 절단 장비는 일반적으로 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템을 사용합니다. 이 기술을 사용하면 컴퓨터 지원 설계(CAD) 워크스테이션에서 절단 데이터를 수신할 수 있습니다.
참조하세요:
최신 레이저 절단기의 핵심 구성 요소인 적응형 광학 시스템은 정밀한 유압 제어를 통해 초점 렌즈의 곡률을 동적으로 조정합니다. 이 수정은 레이저 빔의 발산 각도를 변경하여 초점의 수직 위치를 미세하게 조정할 수 있습니다.
또한, 이 정교한 시스템은 기계의 다양한 작업 위치에서 다양한 스폿 직경으로 인해 발생하는 초점 이동을 보정합니다. 이 자동 조정 기능은 공작물의 위치나 작업 범위 내 커팅 헤드의 위치에 관계없이 일관된 절단 품질과 정밀도를 보장합니다.
적응형 광학은 다양한 재료 두께에 맞게 빔의 초점을 최적화할 뿐만 아니라 빠른 가속 및 감속이 빔 특성에 영향을 미칠 수 있는 고속 작업 중에도 절단 성능을 유지합니다. 이 기술은 특히 복잡한 윤곽 절단 및 고정밀 응용 분야에서 절단 효율을 크게 향상시키고 커프 폭 변화를 줄이며 전반적인 부품 품질을 개선합니다.
파이버 레이저 커팅 헤드는 최신 레이저 커팅 시스템의 핵심 구성 요소로, 고출력 레이저 빔을 공작물에 정밀하게 초점을 맞추고 방향을 지정하도록 설계되었습니다. 최적의 절단 성능을 달성하기 위해 시너지 효과를 발휘하는 몇 가지 핵심 요소로 구성되어 있습니다:
실제 적용에서는 재료와 절단기에 따라 초점 높이가 달라집니다.
초점 위치 선택
레이저 절단에서 레이저 초점의 위치는 절단 부품의 표면 마감 품질에 큰 영향을 미치며, 재료에 따라 초점 요구 사항이 다릅니다.
예를 들어, 탄소강을 절단할 때는 플레이트의 윗면에 초점을 맞춰야 합니다. 스테인리스 스틸 절단알루미늄 합금을 절단할 때는 초점이 판 두께의 약 절반에 위치해야 하며, 초점은 판의 바닥면에 가까워야 합니다.
아래 그림과 같이 2mm 스테인리스 스틸 샘플을 절단하는 경우, 초점 위치는 플레이트 표면 아래 약 0.8~1.2mm에 위치해야 합니다.
그림 레이저 커팅 샘플
절단 과정에서 재료의 표면이 고르지 않으면 레이저의 초점 위치가 변경되어 절단 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 커팅 헤드에 고감도 정전 용량 센서를 배치하여 노즐과 패널 사이의 거리에 대한 실시간 피드백을 제공합니다. CNC 시스템.
이 피드백을 기반으로 커팅 헤드의 높이가 전송 메커니즘을 통해 실시간으로 조정되어 동적 응답성이 높은 폐쇄 루프 제어 시스템을 만들어 작업 중 초점 위치 변화로 인한 불량을 방지합니다. 플레이트 절단.
레이저 출력은 레이저 절단 작업에서 절단 두께, 속도, 커프 폭 및 전반적인 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 매개변수입니다. 일반적으로 레이저 출력이 높을수록 더 두꺼운 재료를 더 빠른 속도로 절단할 수 있습니다. 그러나 이러한 변수 간의 관계는 미묘한 차이가 있으며 신중한 최적화가 필요합니다.
재료 두께와 절단 속도의 각 조합에 대해 표면 거칠기를 최소화하고 절단 품질을 극대화하는 최적의 레이저 출력 범위가 존재합니다. 이 최적 범위에서 벗어나면 표면 거칠기가 증가하고 가공 효율이 떨어지며 운영 비용이 증가합니다. 출력이 과도하면 화상 또는 열 영향 영역(HAZ) 문제가 발생할 수 있고, 출력이 부족하면 불완전한 절단 또는 드로스 형성이 증가할 수 있습니다.
레이저 출력과 보조 가스 압력이 일정하게 유지될 때 절단 속도와 커프 폭은 비선형 반비례 관계를 나타낸다는 점에 유의해야 합니다. 절단 속도가 증가하면 커프 폭이 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이 관계는 레이저 절단 부품에서 정밀한 치수 제어를 달성하는 데 필수적입니다.
절삭 속도와 절삭 날의 표면 거칠기 사이의 상관관계는 포물선 곡선을 따릅니다. 0에서 시작하여 절단 속도를 높이면 처음에는 표면 거칠기가 감소합니다. 이러한 개선은 표면 거칠기가 최소화되는 최적의 속도에 도달할 때까지 계속됩니다. 이 시점 이후에는 속도를 더 높이면 불완전한 절단과 표면 품질 저하로 이어집니다.
최신 CNC 레이저 절단 시스템은 적응형 제어 알고리즘을 사용하여 절단 속도와 형상에 따라 레이저 출력을 동적으로 조정합니다. 예를 들어, 절단 속도를 줄여야 하는 작은 반경이나 날카로운 모서리를 절단할 때 시스템은 최적의 에너지 입력을 유지하고 과열 또는 과도한 커프 폭을 방지하기 위해 레이저 출력을 자동으로 줄입니다.
이 적응형 전력 제어는 피처 크기가 다양한 복잡한 부품에서 높은 정밀도와 우수한 모서리 품질을 달성하는 데 특히 중요합니다. 이 기능을 사용하면 수동 개입 없이 직선, 곡선 및 복잡한 디테일에 걸쳐 일관된 절단 품질을 유지할 수 있습니다.
레이저 출력, 절단 속도, 재료 두께, 보조 가스 역학 등 상호 관련된 파라미터를 이해하고 최적화하는 것은 다양한 재료와 응용 분야에서 고품질의 비용 효율적인 레이저 절단 작업을 달성하는 데 필수적입니다.
참조하세요:
레이저 커팅 분야의 초보자라면 작업 과정에서 종종 압도감을 느끼시나요? 다양한 판재, 가스, 기압, 출력으로 실험해도 원하는 결과를 얻지 못하면 혼란스러울 수 있습니다.
올바른 보조 가스 선택과 절단 품질에 영향을 미치는 요인에 대해 궁금한 점이 있으신가요? 재료에 따라 어떤 보조 가스를 사용해야 할까요? 보조 가스의 압력은 어떻게 제어되며 순도 요건은 어떻게 되나요?
레이저 절단에서 보조 가스의 역할을 이해하는 것이 중요합니다. 보조 가스는 슬래그를 날려버리는 데 사용됩니다. 커프 절단를 사용하여 처리 중인 재료의 표면을 냉각하여 열 영향 영역을 줄이고, 보호 렌즈를 냉각하여 오염을 방지하며, 경우에 따라 기본 금속을 보호할 수 있습니다.
보조 가스 유형 및 특성
일반적으로 사용되는 보조 가스는 다음과 같습니다. 레이저 커팅 는 질소, 산소, 공기입니다.
보조 가스는 레이저 커팅에서 매우 중요한데, 절단된 재료에서 녹아 기화된 물질을 제거하고 절단 과정에서 발생하는 연기를 날려버려 절단 공정에 방해가 되는 요소를 줄여주기 때문입니다.
보조 가스에 대한 압력 및 유량 요구 사항은 절단되는 재료의 두께와 유형에 따라 다릅니다.
저탄소 강판을 절단할 때는 일반적으로 산소가 사용됩니다. 탄소강 절단에 산소를 사용하는 목적은 녹은 재료를 점화하여 제거하는 것입니다.
레이저 커팅 분야의 초보자로서 레이저 커팅 과정에서 종종 어려움을 겪으시나요? 다양한 판재, 가스, 기압, 출력을 사용해 보았지만 여전히 최적의 조합에 대해 확신이 서지 않을 수 있습니다.
최상의 보조 가스를 선택하려면 가스의 순도뿐만 아니라 압력, 유량 등 절단 품질에 영향을 미치는 요소와 그 역할을 이해하는 것이 중요합니다.
저탄소 강판 절단에는 일반적으로 산소가 사용됩니다. 절단 공정에서 산소의 역할은 용융된 재료에 연료를 공급하고 제거하는 것입니다.
산소의 순도는 99.5%보다 높아야 하며, 순도가 높을수록 절단 표면이 더 밝아집니다.
그러나 물과 같은 불순물은 플레이트의 절단 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 산소 순도가 충분히 높지 않거나 부품의 표면 품질 요구 사항이 더 높은 경우 산소 건조 또는 기타 방법을 통해 순도를 개선해야 할 수 있습니다.
질소는 일반적으로 스테인리스 절단에 사용됩니다. 강철 및 알루미늄 합금 재료. 질소의 역할은 산화를 제거하고 용융물을 제거하는 것입니다.
질소의 압력은 플레이트의 두께에 따라 증가합니다.
스테인리스 스틸을 절단하려면 질소 순도가 99.999%보다 높아야 합니다. 순도가 낮은 질소는 절단 표면의 황변과 밝기 감소를 초래할 수 있습니다.
레이저 절단 그림의 샘플은 고순도(99.99%) 액체 질소로 0.8~1.0MPa의 가스 압력으로 절단했습니다.
보조 가스 순도 표준
다양한 재료의 레이저 가공을 위해서는 그에 맞는 보조 가스를 사용해야 합니다.
보조 가스의 불순물은 렌즈에 해로운 영향을 미쳐 절단력의 변동과 앞면과 뒷면 절단면의 불일치를 초래할 수 있습니다.
보조 가스 압력 표준
다양한 종류의 보조 가스에 사용할 수 있는 공기압의 양은 다릅니다. 가연성 및 연소성과 같은 가스의 특성에 따라 경험에 따르면 보조 가스는 절단 과정에서 슬래그가 돌아 오는 것을 방지하여 내부 렌즈를 보호 할 수 있습니다. 레이저 헤드.
즉, 동일한 처리 능력, 재료 및 시트 두께로 가스 압력이 높을수록 단위 속도로 더 많은 연기와 먼지를 날려 보낼 수 있습니다.
따라서 기압 값이 높을수록 더 빨리 레이저 절단 속도이 때문에 얇은 시트를 자르는 데 질소가 사용됩니다.
박판의 절삭 속도에 대한 일반적인 규칙은 다음과 같다는 결론을 내릴 수 있습니다: 산소 < 공기 < 질소. 이 규칙은 초보 사용자가 보조 가스를 선택하기 위한 출발점으로 사용할 수 있습니다.
참고: 위의 일반 규칙은 두꺼운 판재의 레이저 절단에는 적용되지 않습니다. 사용되는 절단 가스 유형은 개별 시트 특성에 따라 선택해야 합니다.
이 글을 읽고 나면 세 가지 보조 가스의 특성에 대한 기본적인 이해가 있을 것입니다. 이제 자세히 살펴보겠습니다.
산소
산소는 주로 탄소강 절단에 사용됩니다. 산소 반응 열은 절단 효율을 높이는 데 사용되지만, 생성된 산화막은 반사 재료의 빔 스펙트럼 흡수 계수를 증가시킵니다.
이렇게 하면 슬릿의 끝이 검은색 또는 진한 노란색으로 나타납니다.
산소는 주로 압연 강재 절단에 사용됩니다, 압연 강철 용접 구조물, 기계 구조용 탄소강, 고장력 강판, 공구판, 스테인리스강, 전기 도금 강판, 구리, 구리 합금 등에 사용됩니다.
산소의 순도 요건은 일반적으로 99.95% 이상입니다. 산소의 주요 기능은 절단된 용융물을 태우고 날려버리는 것입니다.
필요한 압력과 유량은 다르며 노즐 모델의 크기와 절단 재료의 두께에 따라 결정됩니다. 일반적으로 필요한 압력은 0.3-1Mpa이며, 유량은 절단 재료의 두께에 따라 달라집니다. 절단 재료.
예를 들어 22mm 탄소강을 절단할 때 유량은 이중 노즐의 보호 산소를 포함하여 10m3/h여야 합니다.
N이트로겐
일부 금속은 절단 중 산화를 방지하고 절단 표면의 품질을 유지하기 위해 질소를 사용해야 합니다. 이렇게 하면 슬릿의 끝면이 하얗게 변하고 용접, 번짐, 부식에 대한 저항성이 높아집니다.
메인 절단 가능한 재료 질소가 포함된 스테인리스 스틸, 도금 스틸, 황동, 알루미늄 및 알루미늄 합금입니다. 질소 사용의 목적은 산화를 방지하고 용융물을 날려버리는 것입니다.
고품질 절단을 위해서는 고순도의 질소가 필요합니다(두께 8mm 이상의 스테인리스강에는 99.999%가 필요한 경우가 많음). 압력 요구 사항은 일반적으로 약 1.5MPa로 비교적 높습니다. 더 두꺼운 스테인리스강(12mm 이상, 최대 25mm)의 경우 2MPa 이상의 압력이 필요할 수 있습니다.
질소 유량은 사용하는 노즐의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 상당히 높습니다. 예를 들어 12mm 스테인리스 스틸을 절단하려면 150m의 유량이 필요합니다.3/h, 3mm 스테인리스 스틸 절단에는 50m만 필요합니다.3/h.
Air
레이저 가공에서 보조 가스로 공기를 사용하는 것은 공기 압축기에서 직접 얻을 수 있기 때문에 비용 효율적입니다. 20% 산소가 포함되어 있지만 절단 효율은 산소에 비해 낮고 질소와 비슷합니다.
절단면에 산화막의 흔적이 나타날 수 있지만 코팅이 벗겨지는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 절단면 끝이 노랗게 보입니다.
주로 알루미늄, 스테인리스 구리, 황동, 전기 도금 강판 및 비금속과 같은 재료를 절단하는 데 사용됩니다. 그러나 고품질의 제품이 필요한 경우 공기는 다음과 같은 경우에 적합하지 않습니다. 알루미늄 절단, 알루미늄 합금 및 스테인리스 스틸은 기본 재료를 산화시킬 수 있습니다.
보조 가스의 선택은 절단 비용과 제품에 대한 요구 사항에 따라 달라집니다. 예를 들어, 추가 가공을 거쳐야 하는 저품질 제품을 위해 스테인리스 스틸을 절단할 때는 공기를 사용하여 비용을 절감할 수 있습니다.
반면에 절단된 제품이 최종 제품인 경우에는 공예품과 같이 질소와 같은 보호 가스를 사용해야 합니다.
따라서 절단 공정에서 제품의 특성에 따라 보조 가스를 선택해야 합니다.
참조하세요:
고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 공작물을 가열하면 온도가 빠르게 상승하고 매우 짧은 시간에 재료의 끓는점에 도달하여 재료가 기화되어 증기를 형성합니다.
이 빠르게 움직이는 증기는 재료에 절개를 만들면서 증발합니다.
재료의 기화 열은 일반적으로 높기 때문에 레이저 기화를 위해서는 많은 양의 전력과 높은 출력 밀도가 필요합니다.
이 기술은 얇은 금속 재료와 비금속 재료를 절단하는 데 사용됩니다.금속 재료 종이, 천, 나무, 플라스틱, 고무와 같은 소재입니다.
기화 과정에서 증기는 녹은 물질과 이물질을 운반하여 구멍을 형성합니다.
약 40%의 물질은 증기로 용해되고 60%는 기화 과정에서 흐름에 의해 물방울 형태로 배출됩니다.
들어오는 레이저 빔의 출력 밀도가 특정 임계값을 초과하면 빔 조사 지점의 물질이 증발하여 구멍을 형성하기 시작합니다. 이 구멍은 들어오는 빔 에너지를 모두 흡수하여 흑체처럼 작동합니다.
구멍은 용융 금속 벽으로 둘러싸여 있으며, 빔 축을 따라 보조 공기 흐름이 구멍 주변의 용융 물질을 운반합니다.
공작물이 움직이면 구멍이 수평으로 동기화되어 절단 방향으로 절단이 이루어집니다. 레이저 빔이 이음새의 가장자리를 따라 계속 조사되어 용융 재료가 균열을 통해 지속적으로 또는 주기적으로 날아가게 됩니다.
레이저 융용 절단은 기화에 필요한 에너지의 1/10만 사용하여 금속을 완전히 기화시킬 필요가 없습니다.
이 방법은 주로 스테인리스 스틸, 티타늄, 알루미늄 및 합금과 같은 비산화성 재료 또는 활성 금속을 절단하는 데 사용됩니다.
레이저 산소 절단 원리는 옥시 아세틸렌 절단 원리와 유사합니다. 레이저를 예열 소스로 사용하고 산소 및 기타 활성 가스를 절단 가스로 사용합니다.
한편으로 가스는 절단되는 금속과 반응하여 산화 반응을 일으켜 상당한 양의 열을 방출합니다.
반면에 용융된 산화물과 용융 금속은 반응 영역에서 배출되어 금속에 절단을 형성합니다.
레이저 산소 절단은 산화 반응 중에 발생하는 열량이 높기 때문에 용융 절단에 필요한 에너지의 절반만 필요하며 레이저 기화 절단 및 용융 절단에 비해 절단 속도가 더 빠릅니다.
이 방법은 주로 탄소강, 티타늄강, 열처리된 강철 및 기타 쉽게 산화되는 금속 재료를 절단하는 데 사용됩니다.
레이저 산소 절단 과정은 다음과 같이 설명할 수 있습니다:
열에 손상되기 쉬운 부서지기 쉬운 재료의 경우 레이저 빔 가열을 통해 빠른 속도와 제어로 절단하는 것을 제어 파단 절단이라고 합니다.
이 절단 공정의 핵심은 레이저 빔이 취성 재료의 작은 영역을 가열하여 해당 영역에 큰 열 구배와 상당한 기계적 변형이 발생하여 재료에 균열이 생긴다는 점입니다.
가열 구배가 균형을 유지하는 한 레이저 빔은 원하는 방향으로 균열을 유도할 수 있습니다.
이 유형의 커팅은 날카로운 각도나 모서리를 자르는 데 적합하지 않다는 점에 유의하세요. 또한 크고 닫힌 모양을 자를 때 성공하기가 어렵습니다.
제어 파절 절삭의 절삭 속도는 빠르고 과도한 힘이 필요하지 않으며, 그렇지 않으면 공작물 표면이 녹아 절삭 날이 파손될 수 있습니다.
주요 제어 매개변수는 레이저 출력과 스팟 크기입니다.
레이저 절단은 절단 가스에 따라 분류됩니다:
| 화염 연소 절단 | 멜트 커팅 | |
|---|---|---|
| 가스 절단 | 산소 | 질소 |
| 특징 | 큰 절단 두께 | 산화물 층이 없는 절단 섹션 |
| 빠른 절단 속도 | Less 커팅 버 | |
| 산화층이 있습니다. | 절단 가스는 비싸다 | |
| 후방 견인 라인이 있는 절단 섹션 | 슬로우 커팅 속도 | |
| 재료의 일부가 펑크에 참여하려면 산소가 필요합니다. | ||
| 적용 가능한 자료 | 탄소강 | 스테인리스 스틸, 알루미늄, 아연 도금 시트 |
다른 열 커팅 방식에 비해 레이저 커팅은 빠른 커팅 속도와 우수한 품질이 특징입니다.
구체적으로 다음과 같은 측면을 요약할 수 있습니다:
레이저 커팅은 작은 레이저 스폿, 높은 에너지 밀도, 빠른 커팅 속도로 인해 더 나은 커팅 품질을 제공합니다.
레이저 빔이 작은 지점에 집중되어 초점에서 높은 출력 밀도가 발생합니다.
빔에서 입력되는 열은 재료에 의해 반사, 투과 또는 확산되는 열보다 훨씬 높습니다.
이로 인해 재료가 빠르게 가열되고 증발하여 증발을 통해 기공이 생깁니다.
빔과 재료의 상대적인 선형 이동으로 구멍이 좁은 슬릿으로 연속적으로 형성됩니다.
절삭 날은 열의 영향을 거의 받지 않으며 공작물의 변형이 없습니다.
절단 공정에서는 절단 재료에 적합한 보조 가스가 추가됩니다.
강철을 절단할 때 산소는 보조 가스와 용융 금속으로 사용되어 발열 화학 반응 산화 물질을 생성하는 동시에 슬래그가 슬릿에서 날아가는 것을 돕습니다.
폴리프로필렌과 같은 플라스틱을 절단할 때는 압축 공기가 사용됩니다.
면, 종이와 같은 가연성 재료를 절단할 때는 불활성 가스를 사용합니다.
노즐에 유입되는 보조 가스는 초점 렌즈를 냉각시키고 먼지가 렌즈 시트에 유입되어 렌즈를 오염시키고 렌즈가 과열되는 것을 방지할 수도 있습니다.
대부분의 유기 및 무기 재료는 레이저로 절단할 수 있습니다.
산업 제조 시스템에 큰 의미를 갖는 중금속 가공 산업은 아무리 단단한 금속 재료라도 변형 없이 절단할 수 있는 경우가 많습니다.
물론 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 고반사율 소재의 경우 열전달 전도성이 좋기 때문에 레이저 절단이 어렵고 절단조차 할 수 없습니다.
버, 주름 없는 레이저 커팅. 고정밀로 플라즈마 절단.
많은 기계 및 전기 제조 산업의 경우 마이크로 컴퓨터 프로그램으로 제어되는 최신 레이저 절단 시스템으로 인해 다양한 모양과 크기의 공작물을 쉽게 절단 할 수 있기 때문에 종종 다음과 같은 것보다 선호됩니다. 블랭킹몰드 성형 프로세스;
가공 속도는 여전히 다이 펀치보다 느리지 만 금형 소비가없고 금형을 수리 할 필요가 없으며 금형 교체 시간을 절약하여 가공 비용을 절약하고 생산 비용을 절감 할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 훨씬 더 경제적입니다.
레이저 절단 절개는 좁고 슬릿은 표면에 평행하고 수직이며 절단 부품의 치수 정확도는 ± 0.05mm에 도달 할 수 있습니다.
절단 표면이 매끄럽고 아름답고 표면 거칠기가 수십 마이크로 미터에 불과하며 마지막 공정으로 레이저 절단도 사용할 수 있습니다. 가공이 필요하지 않으며 부품을 직접 사용할 수 있습니다.
레이저 절단 후 열 영향 영역의 폭이 작고 슬릿 근처의 재료 성능이 거의 영향을받지 않으며 공작물의 변형이 적고 절단 정밀도가 높으며 슬릿의 형상이 양호하며 슬릿 단면의 모양이 비교적 규칙적인 직사각형입니다.
레이저 절단, 산소 아세틸렌 절단 및 플라즈마 절단 방법의 비교는 다음 표에 나와 있습니다. 표 1.
절단 재료는 6.2mm 두께의 저탄소 강판입니다.
표 1 레이저 절단과 산소 아세틸렌 절단, 플라즈마 절단 비교
| 절단 방법 | 슬릿 너비 /mm | 열 영향 구역 너비 /mm | 슬릿 양식 | 절단 속도 | 장비 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 레이저 커팅 | 0.2-0.3 | 0.04-0.06 | 병렬 | 빠른 | 높음 |
| 옥시 아세틸렌 절단 | 0.9-1.2 | 0.6-1.2 | 상대적 병렬 | 느린 | 낮음 |
| 플라즈마 절단 | 3.0-4.0 | 0.5-1.0 | 웨지 & 틸트 | 빠른 | Medium |
레이저 절단기는 전송 특성으로 인해 일반적으로 여러 개의 수치 제어 작업 테이블을 갖추고 있어 절단 공정을 완벽하게 수치로 제어할 수 있습니다.
작업 중 수치 제어 프로그램을 변경하는 것만으로 다양한 형태의 부품을 절단할 수 있습니다. 이를 통해 2차원 및 3차원 절단이 모두 가능합니다.
2mm 저탄소 절단 강판 1200W 파이버 레이저 절단기를 사용하면 분당 600cm의 절단 속도를 얻을 수 있습니다.
5mm 폴리프로필렌 수지 판을 절단할 때 절단 속도는 1200cm/min에 달할 수 있습니다.
레이저 커팅 중에 재료를 고정하거나 클램핑할 필요가 없으므로 고정 장치 준비와 로딩 및 언로딩 프로세스에 소요되는 시간을 절약할 수 있습니다.
레이저 빔이 집중되어 고도로 농축된 에너지 지점을 생성하므로 절단 애플리케이션에 몇 가지 주요 이점이 있습니다.
첫째, 레이저 빔은 매우 작은 영역에서 강렬한 열 에너지로 변환되어 결과적으로:
(1) 좁고 곧게 자른 슬릿;
(2) 절삭날 근처의 최소 열 영향 영역;
(3) 국부적 변형 최소화.
둘째, 레이저 빔이 공작물과 물리적으로 접촉하지 않고 작동하므로 비접촉식입니다. 절단 도구의 이점을 제공합니다:
(1) 공작물의 기계적 변형이 없어야 합니다;
(2) 도구 마모 또는 파손 문제가 없습니다;
(3) 경도에 관계없이 모든 재료를 절단할 수 있는 능력.
마지막으로, 레이저 빔은 고도로 제어 가능하고 유연합니다:
(1) 자동화 장비와의 통합이 용이하여 절단 프로세스를 간편하게 자동화할 수 있습니다;
(2) 동일한 공작물에서 무제한으로 반복 절단할 수 있습니다;
(3) 컴퓨터의 도움으로 전체 플레이트에 컷을 배치하여 재료 사용을 최적화하는 기능.
레이저 커팅기를 사용하여 절단할 수 있는 재료에는 금속 매트릭스 복합재, 가죽, 목재, 섬유 등이 있습니다.
그러나 각 재료는 고유한 열물리학적 특성과 레이저 광의 흡수율로 인해 레이저 커팅에 대한 적응성이 서로 다른 수준을 보입니다.
CO2 레이저 소스를 사용하는 다양한 재료의 레이저 절단 성능은 다음 표에 나와 있습니다.
| 자료 | 레이저 광 흡수 능력 | 절단 성능 | ||
|---|---|---|---|---|
| 금속 | Au, Ag, Cu, Al | 낮음 레이저 흡수 빛 | 일반적으로 가공이 더 어렵고 1-2mm Cu 및 Al 시트는 레이저로 절단할 수 있습니다. | |
| W,Mo,Cr,Ti | 레이저 광의 큰 흡수 | 저속 가공을 사용하면 얇은 판을 절단할 수 있으며, 단일 Ti 및 Zr과 같은 금속은 보조 가스로 공기를 사용해야 합니다. | ||
| Fe,Ni,Pb,Sn | 손쉬운 처리 | |||
| 비금속 | 유기 소재 | 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, PTFE | 백열등에 투과 | 대부분의 재료는 소출력 레이저로 절단할 수 있습니다. 이러한 재료는 가연성이기 때문에 절단된 표면이 쉽게 탄화됩니다. 아크릴산과 폴리테트라플루오로에틸렌은 쉽게 탄화되지 않습니다. 일반적으로 질소 또는 건조한 공기를 보조 가스로 사용할 수 있습니다. |
| 가죽, 목재, 천, 고무, 종이, 유리, 에폭시, 페놀 플라스틱 | 백열등에 투과할 수 없음 | |||
| 무기 재료 | 유리, 유리 섬유 | 큰 열 팽창 | 유리, 세라믹, 도자기 등은 가공 중 또는 가공 후 균열이 생기기 쉬우며, 두께 2mm 미만의 석영 유리는 절단 특성이 우수합니다. | |
| 세라믹, 석영 유리, 석면, 운모, 도자기 | 작은 열 팽창 | |||
레이저 커팅은 다른 전통적인 가공 방법에 비해 활용도가 높습니다.
첫째, 다른 열 절단 방식은 레이저 빔처럼 작은 면적을 절단할 수 없기 때문에 절단 범위가 넓고 열 영향 영역이 커지며 변형이 심합니다.
둘째, 레이저는 다른 열간 절단 방법으로는 불가능한 비금속 소재를 절단할 수 있습니다.
산소를 사용하여 절단하면 재료의 결과가 더 좋아집니다.
산소를 가공 가스로 사용하면 절삭날에 약간의 산화가 발생합니다. 최대 4mm 두께의 플레이트의 경우 질소를 사용하여 고압 절단을 수행할 수 있으므로 절삭 날의 산화가 발생하지 않습니다.
두께가 10mm 이상인 플레이트의 경우 레이저와 함께 특수 플레이트를 사용하고 공작물 표면에 오일을 바르면 절단 품질을 향상시킬 수 있습니다.
산소는 절삭날의 산화가 허용되는 경우에 사용할 수 있습니다. 질소를 사용하면 추가 가공이 필요 없는 버가 없는 산화되지 않은 절삭 날을 만들 수 있습니다.
플레이트 표면에 코팅 유막을 적용하면 가공 품질 저하 없이 피어싱 효과를 향상시킬 수 있습니다.
알루미늄은 반사율과 열전도율이 높지만 합금 종류와 레이저 제너레이터의 성능에 따라 6mm 미만의 두께로 절단할 수 있습니다.
산소로 절단하면 절단 표면이 거칠고 딱딱합니다. 질소를 사용하면 절단 표면이 매끄러워집니다.
순수 알루미늄은 순도가 높아 절단이 어렵습니다.
시스템에 "반사 흡수" 장치가 장착된 경우에만 알루미늄을 절단할 수 있으며, 장치가 없으면 반사로 인해 광학 부품이 손상될 수 있습니다.
티타늄 플레이트는 아르곤과 질소를 가공 가스로 사용하여 절단합니다. 절단에 대한 다른 매개 변수는 니켈 크롬강에 사용되는 매개 변수를 참조할 수 있습니다.
황동과 구리 모두 반사율이 높고 열전도율이 뛰어납니다. 두께 1mm의 황동판은 질소를 가공 가스로 사용하여 절단할 수 있습니다.
두께가 2mm 미만인 동판은 산소를 가공 가스로 사용하여 절단할 수 있습니다.
그러나 시스템에 '반사 흡수' 장치를 설치해야 하며, 그렇지 않으면 반사로 인해 광학 부품이 손상될 수 있습니다.
다른 열 커팅 방식에 비해 레이저 커팅은 빠른 커팅 속도와 고품질 커팅이 특징입니다. 주요 장점은 다음과 같습니다:
뛰어난 절단 품질:
레이저 절단은 절개 폭이 좁고 (일반적으로 0.1-0.5mm), 고정밀 (구멍이있는 경우 중심 거리 오차 0.1-0.4mm 및 프로파일 크기 오차 0.1-0.5mm), 매끄러운 표면 거칠기(Ra 값 12.5-25μm)를 제공합니다. 절단 이음새는 일반적으로 용접 전에 추가 가공이 필요하지 않습니다.
빠른 커팅 속도:
예를 들어 2KW 레이저 커터는 8mm 두께의 탄소강을 분당 1.6m의 속도로, 2mm 두께의 스테인리스강을 분당 3.5m의 속도로 열 영향과 변형을 최소화하면서 절단할 수 있습니다.
깨끗하고 안전하며 환경 친화적입니다:
레이저 커팅은 깨끗하고 안전하며 오염을 일으키지 않기 때문에 작업자의 작업 환경을 개선합니다.
참조하세요:
요약하면 다음과 같습니다:
(1) 절단 품질이 우수합니다.
레이저 커팅은 레이저 광점이 작고 에너지 밀도가 높기 때문에 더 나은 커팅 품질을 얻을 수 있습니다.
(1) 레이저 절단 절개는 좁고 절단면이 표면에 평행하고 수직이며 절단 부품의 크기 정확도는 + 0.05mm에 도달 할 수 있습니다.
(2) 절단 표면이 깨끗하고 매끄러우며 표면 거칠기가 수십 미크론에 불과합니다. 경우에 따라 레이저 절단을 마지막 단계로 사용하여 추가 가공 없이 부품을 바로 사용할 수도 있습니다.
(3) 레이저 절단 후 열의 영향을받는 영역이 매우 작고 절단 근처 재료의 특성은 거의 영향을받지 않습니다. 또한 공작물 변형이 최소화되어 절단 정밀도가 높고 절단 단면이 일정한 직사각형 모양을 유지합니다.
(2) 높은 절단 효율.
때문에 레이저의 특성 전송, 레이저 커팅기는 일반적으로 여러 대의 CNC 워크스테이션을 갖추고 있어 전체 커팅 프로세스를 CNC만으로 수행할 수 있습니다.
작업 중에는 NC 프로그램을 변경하는 것만으로 다양한 형상의 부품을 절단할 수 있으며 2D 및 3D 절단을 모두 수행할 수 있습니다.
(3) 빠른 커팅 속도.
1200W 레이저 커터로 2mm 연강의 절단 속도는 600cm/min에 달하고 5mm 폴리프로필렌 수지 판의 절단 속도는 1200cm/min에 달할 수 있습니다.
레이저 커팅 시 재료를 고정할 필요가 없으므로 툴링이 절약될 뿐만 아니라 재료를 적재하고 내리는 데 필요한 시간도 단축됩니다.
(4) 비접촉 절단.
레이저 절단에서는 절단 토치가 공작물에 닿지 않아 공구가 마모되지 않습니다. 모양이 다른 부품을 가공할 때 '커터'를 교체할 필요가 없습니다.
필요한 유일한 변경 사항은 레이저의 출력 매개변수뿐입니다. 또한 레이저 커팅 공정은 소음이 적고 진동이 적으며 공해가 발생하지 않습니다.
(5) 다양한 종류의 절단 재료.
레이저 절단은 옥시아세틸렌 및 플라즈마 절단에 비해 금속, 비금속, 금속 기반 및 비금속 매트릭스 복합재, 가죽, 목재, 섬유 등 더 다양한 재료를 절단할 수 있습니다.
그러나 이러한 소재에 대한 레이저 커팅의 적합성은 열적 및 물리적 특성과 레이저 흡수율이 다르기 때문에 달라질 수 있습니다.
레이저 출력과 장비 크기의 제한으로 인해 레이저 커터는 두꺼운 판재와 파이프 재료를 절단하는 데 한계가 있습니다.
공작물의 두께가 증가하면 절삭 속도가 크게 감소합니다.
또한 레이저 커팅 장비는 고가이기 때문에 초기 투자 비용이 많이 듭니다.
레이저 절단 기술은 금속 제조에 혁명을 일으켜 기존 절단 방식에 대한 고정밀 대안을 제시했습니다. 뛰어난 절단 속도와 탁월한 가장자리 품질로 레이저 절단은 현대 제조 공정에서 없어서는 안 될 필수 요소가 되었습니다.
최근 몇 년 동안 파이버 레이저 절단기의 등장으로 금속 레이저 절단 작업의 효율성과 다양성이 더욱 향상되었습니다. 이러한 시스템은 CO2 레이저에 비해 빔 품질이 향상되고 출력이 높으며 유지보수 요구 사항이 줄어듭니다.
레이저 커터의 품질을 평가하는 것은 최적의 성능과 제품 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. 기계의 절단 품질은 전반적인 기능을 나타내는 주요 지표 역할을 합니다. 광범위한 업계 경험과 모범 사례를 바탕으로 고객이 레이저 커터를 효과적으로 평가하는 데 사용할 수 있는 9가지 주요 기준을 확인했습니다. 이러한 벤치마크는 기계 성능, 가장자리 품질 및 전반적인 절단 정밀도를 평가하기 위한 포괄적인 프레임워크를 제공합니다.
참조하세요:
하드웨어 요소
매개변수 계수
이러한 하드웨어 및 파라미터 요소를 체계적으로 최적화하면 레이저 절단 품질을 크게 향상시켜 금속 제조 공정에서 더 깔끔한 절단, 향상된 모서리 마감, 전반적인 정밀도를 달성할 수 있습니다.
대부분의 레이저 절단기는 CNC 프로그램에 의해 제어되거나 절단 로봇에 통합되어 있습니다. 고급 가공 방법인 레이저 절단은 얇은 소재의 2D 또는 3D 절단을 포함하여 다양한 재료를 절단할 수 있습니다. 금속 시트.
자동차 제조 산업에서 레이저 절단 기술은 복잡한 차체 시트와 자동차 지붕 창문과 같은 다양한 곡선 부품을 절단하는 데 널리 사용됩니다.
예를 들어, 폭스바겐 AG는 500W 레이저를 사용하여 이러한 부품을 절단합니다. 항공우주 산업에서 레이저 절단 기술은 주로 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금, 크롬 합금, 스테인리스강, 산화세륨, 복합 재료, 플라스틱, 세라믹 및 석영과 같은 특수 항공 재료를 절단하는 데 사용됩니다.
레이저 절단으로 가공되는 항공우주 부품에는 엔진 화염 튜브, 얇은 벽의 티타늄 합금, 항공기 프레임 등이 있습니다, 티타늄 합금 스킨, 날개 긴 선미, 테일 사이딩, 헬리콥터 메인 로터, 우주왕복선 세라믹 단열 타일 등이 있습니다.
레이저 커팅은 비금속 재료 산업에서도 널리 사용됩니다. 질화규소, 세라믹, 석영과 같은 단단하고 부서지기 쉬운 재료는 물론 천, 종이, 플라스틱 시트, 고무와 같은 유연한 재료도 절단할 수 있습니다.
예를 들어, 의류 산업에서 레이저 커팅을 사용하면 10%에서 12%의 재료를 절약하고 효율을 3배 이상 높일 수 있습니다.
레이저 커팅에 적합한 제품은 일반적으로 세 가지 카테고리로 분류할 수 있습니다:
최근 레이저 커팅 기술의 발전은 다음과 같습니다:
참조하세요:
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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