1. 소개
레이저 절단은 자동차, 항공 우주, 전자 제품 및 판금 제조와 같은 산업에서 널리 사용되는 매우 정확하고 효율적인 재료 처리 기술입니다. 삭감 품질, 속도 및 효율에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나는 적절한 차폐 가스 (보조 가스라고도 함)를 선택하는 것입니다. 차폐 가스는 절단 영역을 보호하고, 용융 재료를 제거하고, 최종 에지 품질에 영향을 미치는 데 중요한 역할을합니다.
이 포괄적 인 가이드는 레이저 절단에서 가스를 차폐하는 역할, 사용 된 가스 유형, 삭감 품질에 미치는 영향 및 다양한 재료 및 응용 분야에 대한 최적의 가스를 선택하기위한 모범 사례를 탐구합니다.
2. 레이저 절단에서 가스 차폐 가스의 역할
차폐 가스 (또는 가스 보조 가스)는 레이저 절단에서 몇 가지 필수 기능을 제공합니다.
2.1 산화로부터의 보호
스테인레스 스틸 및 알루미늄과 같은 반응성 금속을 절단 할 때 원치 않는 화학 반응 (예 : 산화)을 방지합니다.
깨끗하고 산화물이없는 절단 가장자리를 보장합니다.
2.2 용융 물질의 배출
Kerf (절단 경로)에서 녹은 금속 또는 기화 된 재료를 날려 버립니다.
드로스 (컷의 바닥 가장자리에 달라 붙는 잔류 재료)를 줄입니다.
2.3 냉각 효과
일부 가스는 열 영향 구역 (HAZ)을 냉각시켜 열 왜곡을 줄입니다.
얇은 재료의 과도한 용융 또는 뒤틀림을 방지합니다.
2.4 절단 속도와 품질에 대한 영향
다른 가스는 절단 속도, 모서리 부드러움 및 정밀도에 영향을 미칩니다.
불활성 가스 (예 : 질소, 아르곤)는 비산화 절단에 사용되는 반면, 반응성 가스 (예 : 산소)는 탄소강의 절단 속도를 향상시킵니다.
3. 레이저 절단에 사용되는 차폐 가스의 종류
레이저 절단에 사용되는 가장 일반적인 차폐 가스는 다음과 같습니다.
3.1 산소 (Oyg)
최선의 :탄소강, 두꺼운 금속.
장점 :
- 발열 반응은 절단 속도를 증가시킵니다.
- 두꺼운 재료 절단에 효율적입니다 (예 : 구조 강철).
단점 :
- 산화를 일으켜 거친 가장자리를 유발합니다.
- 스테인레스 스틸 또는 알루미늄에는 적합하지 않습니다 (변색 및 가장자리 품질이 좋지 않음).
3.2 질소 (NIT)
최선의 :스테인레스 스틸, 알루미늄, 비철 금속.
장점 :
- 깨끗하고 산화물이없는 컷을 제공합니다.
- 최소한의 드로스로 고정밀 절단에 이상적입니다.
단점 :
- 가스 소비가 높을수록 운영 비용이 증가합니다.
- 산소에 비해 두꺼운 재료에 덜 효과적입니다.
3.3 아르곤 (AR)
최선의 :티타늄, 고 반성 금속.
장점 :
- 불활성 가스는 산화를 완전히 방지합니다.
- 반응이 발생하기 쉬운 민감한 물질에 적합합니다.
단점 :
- 비싸고 느린 절단 속도.
- 일반적으로 전문 애플리케이션에만 사용됩니다.
3.4 압축 공기
최선의 :온화한 강철, 얇은 시트, 비용 효율적인 절단.
장점 :
- 낮은 운영 비용 (쉽게 이용 가능).
- 비정규 적용에 적합합니다.
단점 :
- 산소가 함유되어 약간의 산화가 발생합니다.
- 알루미늄과 같은 고 반성 금속에는 이상적이지 않습니다.
3.5 혼합 가스 (예 : n₂ + o₂, ar + he)
최선의 :속도와 품질 사이의 균형을 최적화합니다.
장점 :
- 특정 자재 요구 사항에 맞게 사용자 정의 할 수 있습니다.
- 절단 속도를 유지하면서 에지 마감을 향상시킬 수 있습니다.
단점 :
- 정확한 가스 혼합 제어가 필요합니다.
- 단일 가스 솔루션에 비해 높은 비용.
4. 차폐 가스 선택에 영향을 미치는 요인
올바른 차폐 가스를 선택하는 것은 몇 가지 요인에 따라 다릅니다.
4.1 재료 유형
- 탄소강 :산소 (빠른 절단 용) 또는 질소 (클리너 가장자리의 경우).
- 스테인레스 스틸 및 알루미늄 :질소 (산화 방지).
- 티타늄 및 반응성 금속 :아르곤 (오염 방지).
4.2 재료 두께
- 얇은 시트 (<3mm):질소 또는 압축 공기 (깨끗한 컷).
- Thick Plates (>6mm) :산소 (빠른 침투).
4.3 원하는 에지 품질
- 고정밀 (예 : 의료 기기) :질소 또는 아르곤.
- 산업 응용 분야 (예 : 구조 부품) :산소 또는 공기.
4.4 비용 고려 사항
- 질소는 압축 공기보다 비싸지 만 품질이 향상됩니다.
- 산소는 탄소강의 비용 효율적이지만 스테인레스 스틸에는 적합하지 않습니다.
4.5 레이저 유형 (Fiber, Co₂, ND : YAG)
- 섬유 레이저 :얇은 금속의 경우 질소에서 더 효율적입니다.
- Co₂ 레이저 :종종 두꺼운 재료에 산소를 사용합니다.
5. 차폐 가스가 절단 성능에 미치는 영향
5.1 절단 속도
- 산소:탄소강 (발열 반응)에서 가장 빠른.
- 질소:스테인레스 스틸의 느리지만 깨끗한 컷.
- 아르곤:불활성 특성으로 인해 가장 느립니다.
5.2 에지 품질
- 질소 및 아르곤 :매끄럽고 산화물이없는 가장자리.
- 산소:약간 산화되고 거친 가장자리.
- 압축 공기 :일부 응용 분야에서 허용되는 적당한 산화.
5.3 드로스 형성
- 질소:최소 드로스 (고품질 삭감에 가장 적합).
- 산소:더 많은 드 로스, 후 처리가 필요합니다.
- 압축 공기 :가변 물질에 따라 드로스.
5.4 열 영향 구역 (HAZ)
- 질소 및 아르곤 :감소 된 HAZ (얇은 재료의 경우 더 좋습니다).
- 산소:더 큰 열 입력으로 인한 더 큰 HAZ.
6. 가스 선택을 보호하기위한 모범 사례
탄소강의 경우 6.1
- Primary Choice:산소 (속도).
- 대안:질소 (산화가 우려되는 경우).
스테인레스 스틸 및 알루미늄의 경우 6.2
- Primary Choice:질소 (깨끗한 컷).
- 대안:아르곤 (고 반사율 금속).
티타늄 및 이국적인 합금의 경우 6.3
- Primary Choice:아르곤 (오염 방지).
- 대안:헬륨 (더 깊은 절단).
비용 효율적인 절단의 경우 6.4
- Primary Choice:압축 공기 (온화한 강철).
- 대안:질소-산소 혼합 (균형 성능).
6.5 압력 및 유량 최적화
- 고압 (15-20 막대) :두꺼운 재료의 경우.
- 저압 (5-10 막대) :얇은 시트 용.
7. 일반적인 도전 및 솔루션
7.1 과도한 드 로스
원인:가스 압력이 충분하지 않거나 가스 유형이 잘못되었습니다.
해결책:탄소강의 질소 압력을 증가 시키거나 산소로 전환하십시오.
7.2 가장자리 품질이 좋지 않습니다
원인:산소 또는 공기로부터의 산화.
해결책:비 반응성 금속에는 질소 또는 아르곤을 사용하십시오.
7.3 높은 가스 소비 비용
원인:두꺼운 컷에 순수한 질소를 사용합니다.
해결책:가스 혼합을 최적화하거나 탄소강에 산소를 사용하십시오.
7.4 일관되지 않은 컷
원인:변동 가스 흐름.
해결책:안정적인 가스 공급 및 노즐 정렬을 보장하십시오.
8. 레이저 절단을위한 가스 차폐의 미래 추세
- 스마트 가스 제어 시스템 :가스 흐름에 대한 AI 기반 최적화.
- 친환경 대안 :재활용 시스템으로 질소 폐기물 감소.
- 고급 가스 혼합물 :새로운 합금에 대한 맞춤형 혼합.
9. 결론
레이저 절단에 적합한 차폐 가스를 선택하는 것은 최적의 컷 품질, 속도 및 비용 효율성을 달성하는 데 중요합니다. 선택은 재료 유형, 두께, 원하는 에지 마감 및 예산 제약에 따라 다릅니다. 산소는 탄소강에 이상적이지만 질소는 스테인레스 스틸과 알루미늄 절단으로 뛰어나고 아르곤은 반응성 금속에 가장 적합합니다. 각 가스의 특성을 이해하고 압력 설정을 최적화함으로써 제조업체는 절단 성능을 향상시키고 운영 비용을 줄일 수 있습니다.
고정밀 응용 분야의 경우 질소 또는 아르곤과 같은 고급 가스에 대한 투자가 권장되는 반면 압축 공기는 일반적인 목적 절단을위한 비용 효율적인 옵션으로 남아 있습니다. 레이저 기술이 발전함에 따라 가스 전달 시스템 및 스마트 모니터링의 발전은 절단 프로세스를 더욱 세분화 할 것입니다. 레이저 커팅 머신에 대해 더 알고 싶다면 저희에게 연락하십시오.rayther@raytherlasercutter.com
-- Allen Wang