레이저는 1970년대 초에 처음으로 절단에 사용되었습니다. 집속된 레이저 빔이 작업물에 닿으면 조사된 부분이 급격히 가열되어 재료가 녹거나 기화됩니다. 레이저 빔이 공작물을 관통하면 절단 프로세스가 시작됩니다. 레이저 빔은 재료를 녹이는 동안 윤곽을 따라 이동합니다. 그리고 이건 레이저 커팅이에요!
레이저 절단 기술 공정 매개변수
레이저 절단 기술은 누구에게나 익숙할 것입니다. 레이저 절단 기술은 높은-에너지-밀도 레이저 빔을 사용하여 재료를 정확하게 절단하는 가공 방법입니다. 금속 및 비{4}}금속 재료 가공에 널리 사용됩니다. 가장 일반적인 레이저 절단 장비는 레이저 절단기입니다.
레이저 절단의 주요 공정 매개변수에는 절단 레이저 출력, 절단 속도, 절단 두께 및 가스 흐름이 포함됩니다. 레이저 빔 품질, 렌즈 초점 거리, 초점 흐림 및 노즐과 같은 다른 요소도 레이저 절단에 큰 영향을 미칩니다.
1. 레이저 파워
레이저 출력은 레이저 절단기의 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다. 출력이 높을수록 절단 속도가 빨라지고 절단 두께가 커집니다. 일반적으로 레이저 출력은 레이저의 출력입니다.
재료의 성질은 재료의 표면반사율이 높을수록 재료의 표면에 레이저를 조사할 때 재료에 흡수되지 않고 반사되어 절단되는 에너지가 많아집니다. 따라서 절단에 필요한 충분한 에너지를 확보하기 위해서는 레이저의 출력을 높여야 합니다. 마찬가지로, 재료의 열전도율이 좋으면 레이저 조사에 의해 발생한 열이 재료 내부로 빠르게 전도되어 절단 부위의 온도가 절단에 충분한 수준까지 올라가는 것이 어렵습니다. 이때 절단 효율을 높이려면 레이저 출력도 높여야 합니다. 또한 융점이 높은 재료를 절단하려면 더 큰 레이저 출력과 출력 밀도가 필요합니다. 융점이 높은 재료는 절단 목적을 달성하기 위해 녹이거나 기화하는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문입니다.
2. 절삭속도
특정 전력 조건에서 판 두께가 증가하면 레이저 빔은 절단을 완료하기 위해 더 깊은 재료 층을 관통해야 합니다. 연구에 따르면 절삭 속도와 절삭 표면 거칠기 사이의 관계는 단순한 선형 관계가 아니라 U-자형 변화 추세를 나타내는 것으로 나타났습니다. 이는 판재 두께가 다르고 절단 가스 압력 조건이 다른 재료에 대해 최적의 절단 속도 지점이 있다는 것을 의미합니다. 이 속도로 절단하면 절단면의 거칠기 값이 최소화될 수 있습니다. 즉, 절단이 가장 매끄러워집니다. 일반적으로 절단 속도가 빠를수록 필요한 동력도 커집니다.
절단 속도는 레이저 절단기가 분당 절단할 수 있는 길이를 나타냅니다. 속도가 빠를수록 효율성은 높아집니다. 레이저 절단기의 절단 속도는 재료의 종류, 두께, 경도 등과 관련이 있으며 레이저 출력 및 스폿 직경에도 영향을 받습니다.
3. 절단두께
절단 두께는 레이저 절단기가 절단할 수 있는 재료의 두께를 나타냅니다. 절단 두께에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다.
장비 출력: 장비 출력이 높을수록 절단할 수 있는 두께가 커집니다.
재료 유형: 재료마다 경도, 밀도 및 인성이 다르며 이는 절단 두께에 영향을 미칩니다.
절단 기술: 다양한 절단 기술(예: 레이저, 워터젯, 플라즈마)에는 최대 절단 두께가 다릅니다.
절단 공정 매개변수: 절단 속도, 가스 압력 등과 같은 요소도 절단 두께에 영향을 미칩니다.
4. 가스압력
용융 절단 과정에서 레이저 빔은 재료를 용융 온도까지 가열하는데, 이때 불어오는 가스는 액체 금속을 날려 버리는 역할을 하여 절개부를 형성합니다. 가스 압력은 용융된 금속을 효과적으로 제거하고 절단의 연속성과 절개의 선명도를 보장할 만큼 충분히 커야 합니다. 가스 유량은 노즐 형태와도 관련이 있습니다. 다양한 노즐 형태는 가스의 분포와 흐름 특성에 서로 다른 영향을 미치므로 적용 가능한 가스 유량도 달라집니다. 노즐을 선택하고 가스 유량을 설정할 때 특정 절단 요구 사항과 재료 특성에 따라 일치하고 최적화해야 합니다.
5. 빔
레이저에 의해 출력되는 빔 모드는 절단 효과에 매우 중요합니다. 실험 연구에 따르면 비-산소-절단 시 절개 폭은 레이저 스폿 직경과 거의 동일한 것으로 나타났습니다. 스폿 크기는 포커싱 렌즈의 초점 거리에 비례합니다. 즉, 초점 거리가 길수록 스폿이 커집니다. 초점 거리가 짧을수록 스폿은 작아집니다. 그러나 초점 거리가 짧은 렌즈는 더 작은 점을 얻을 수 있지만 이에 따라 초점 심도도 감소합니다. 초점 심도가 작을수록 작업물 표면에서 렌즈까지의 거리 요구 사항이 더 엄격해집니다. 초점 흐림 정도는 절단 속도와 절단 깊이에 더 큰 영향을 미치며 절단 프로세스 중에 변경되지 않고 유지되어야 합니다. 일반적으로 디포커스 양은 음의 값을 사용합니다. 즉, 초점 위치가 절단 판 표면 아래 지점에 위치합니다.
6. 노즐
노즐은 레이저 절단의 품질과 효율성에 영향을 미치는 중요한 구성 요소입니다. 레이저 절단은 일반적으로 동축(공기 흐름 및 광축 동심) 노즐을 사용하며 절단 재료의 두께에 따라 노즐 출구 직경을 선택해야 합니다. 또한 노즐에서 가공물 표면까지의 거리도 절단 품질에 큰 영향을 미칩니다. 절단 공정의 안정성을 보장하려면 이 거리를 변경하지 않고 유지해야 합니다.
레이저 절단 품질 평가 기준
금속 재료 절단에 레이저를 적용하는 것은 이미 잘 알려져 있지만, 레이저 절단기를 사용할 때 가공 품질을 판단하는 방법을 모르는 사람들이 많습니다. 실제로 절단 품질은 일반적으로 단면 거칠기, 바닥 버 및 슬릿 폭의 관점에서 판단됩니다.
1. 단면 거칠기
레이저가 재료를 절단할 때 공기 흐름과 공급 속도의 영향을 받아 끝면이 수직(또는 경사) 선을 형성합니다. 선이 깊을수록 끝면이 거칠고 선이 얕을수록 끝면이 부드러워집니다. 거칠기는 가장자리의 모양에 영향을 미칠 뿐만 아니라 마찰 특성에도 영향을 미칩니다. 따라서 거칠기가 낮을수록 절단 품질이 높아집니다. 레이저 출력, 공급 속도, 초점 거리, 보조 가스 유형 및 공기 압력과 같은 매개변수를 조정하여 끝면 거칠기를 지속적으로 최적화할 수 있습니다.
2. 바닥 버
레이저 절단 금속의 원리는 레이저의 높은 에너지를 통해 금속을 순간적으로 기화시키고, 보조 가스를 통해 가공물 표면의 슬래그를 날려 버리는 것입니다. 그러나 실제 가공 공정에서는 재료 두께, 공기압 부족, 공급 속도 불일치 등의 요인으로 인해 냉각 후 일부 슬래그가 버를 형성하여 공작물 바닥에 걸리게 됩니다. 이때 추가적인 디버링 작업이 필요하며, 이로 인해 추가 작업 시간이 소요됩니다. 가공물 바닥의 버(Burr)와 슬래그(Slag)는 절단 품질을 판단하는 매우 중요한 기준입니다.
3. 솔기 폭 절단
절단 솔기 폭은 가공 정확도를 반영합니다. 일반적으로 절단 품질에는 영향을 미치지 않습니다. 절단 솔기 폭은 공작물 내부에 특히 정밀한 윤곽이나 패턴을 형성해야 하는 경우에만 중요한 지표가 됩니다. 절단 솔기 폭에 따라 윤곽선의 최소 내부 직경이 결정됩니다. 절단 솔기 폭이 작을수록 윤곽이 더 정밀해지고 구멍 직경이 작아질수록 가공이 가능합니다. 이는 플라즈마 절단을 대체하는 레이저 절단의 중요한 장점 중 하나이기도 합니다.
레이저 절단 기술 적용 개선 전략
레이저 절단 기술을 실제로 적용할 때 절단 효율성 향상, 절단 품질 향상, 절단 비용 절감은 종종 고려해야 할 사항 중 하나입니다. 레이저 절단 기술을 개선하여 생산 효율성, 절단 품질을 향상하고 비용을 절감하기 위해 다음 측면에서 시작할 수 있습니다.
1. 레이저 기술의 발전으로 더 높은 출력의 레이저를 사용하면 절단 속도를 크게 높이는 동시에 열에 영향을 받는 영역과 재료 변형을 줄여 -더 효율적이고 품질을 향상시킬 수 있으며 특히 두꺼운 재료를 절단하는 데 적합합니다.
2. 레이저 출력, 절단 속도, 보조 가스 유형 및 압력, 노즐과 재료 사이의 거리와 같은 매개변수를 합리적으로 조정하고 특정 재료 및 절단 요구 사항에 따라 미세 설정을 만듭니다. 여러 테스트를 통해 절단 효율성과 품질을 향상시키기 위한 최적의 매개변수 조합을 찾습니다.
3. 자동 초점 시스템을 통해 레이저 초점 위치가 재료 두께 및 유형에 따라 자동으로 조정되어 절단 정확도를 보장합니다.
4. 절단 헤드를 다음 절단 시작점으로 빠르게 이동하여 비절삭 시간을 줄이고 전반적인 작업 효율성을 향상시킵니다.-
5. 재료의 가장자리와 기울기 각도를 자동으로 감지하고 절단 경로를 자동으로 조정하며 재료 낭비와 전처리 시간을 줄입니다.
6. 시뮬레이션 절단을 위해 네스팅 소프트웨어를 사용하고, 가장 간단한 절단 경로를 계획하고, 빈 스트로크를 줄이고, 재료 활용도와 절단 속도를 향상시킵니다.
7. 장비의 장기적으로 안정적인 작동을 보장하고 최적의 절단 성능을 유지하기 위해 마모 부품 교체, 광학 부품 청소, 장비 교정 등 레이저 절단기를 정기적으로 유지보수하고 서비스합니다.
8. 먼지와 과도한 습도가 장비에 미치는 영향과 절단 효과를 피하기 위해 적절한 온도와 적당한 습도로 레이저 절단기의 작업 환경을 깨끗하게 유지하십시오.
9. 고급 제어 시스템과 소프트웨어를 사용하여 제어 정확도와 응답 속도를 개선하고 보다 복잡한 절단 작업을 지원합니다.
10. 절단 능력을 지속적으로 향상시키기 위해 보다 효율적인 레이저 소스, 보다 진보된 광학 시스템, 지능형 소프트웨어 알고리즘 등과 같은 레이저 기술의 새로운 개발에 계속 관심을 기울이십시오.
레이저 절단에 대해 더 자세히 알고 싶거나 최고의 레이저 절단기를 구입하고 싶다면 당사 웹사이트에 메시지를 남기고 직접 이메일을 보내주세요!
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