금속 레이저 절단 공정은 무엇입니까?

레이저 절단고출력 레이저를 사용하여 금속 및 기타 재료를 절단하는 데 사용되는 정확하고 효율적인 방법입니다. 이 프로세스는 정확성, 속도 및 복잡한 디자인 생성 능력으로 인해 제조, 자동차, 항공우주, 금속 가공 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이 가이드에서는 레이저 절단 작동 방식, 관련 주요 구성 요소 및 레이저 절단 유형을 자세히 설명합니다.

1. 레이저 커팅이란 무엇입니까?

레이저 절단은 집중된 광선(레이저)을 사용하여 금속, 플라스틱, 목재와 같은 재료를 자르거나 조각하는 프로세스입니다. 레이저 빔은 재료를 녹이거나 태우거나 기화시켜 최소한의 낭비로 깨끗하고 고품질의 절단물을 남깁니다.

2. 레이저 커팅의 주요 구성 요소

- 레이저 소스: 레이저 빔은 레이저 발생기에서 발생합니다(CO2, 섬유 또는 Nd:YAG 레이저는 일반적으로 금속 절단에 사용됩니다). 레이저는 증폭되어 절단 재료를 향해 전달됩니다.

- 포커싱 렌즈: 렌즈 또는 일련의 렌즈는 레이저 빔을 작은 지점에 집중시켜 재료와 접촉하는 지점에서 강도를 높입니다.

- 절단 헤드: 절단 헤드는 레이저 빔을 재료로 향하게 합니다. CNC(컴퓨터 수치 제어) 또는 기타 유도 시스템에 의해 제어되는 프로그래밍된 경로를 따라 이동합니다.

- 보조 가스: 절단 공정을 돕기 위해 산소, 질소, 공기 등의 가스가 노즐을 통해 분사되는 경우가 많아 녹은 재료를 제거하고 절단 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

- 재료 베드: 금속은 절단 과정에서 재료를 지지하는 안정적인 베드나 테이블 위에 놓입니다.

3. 레이저 절단 공정

레이저 절단 공정은 다음 단계로 나눌 수 있습니다.

1단계: 설계 및 프로그래밍

- CAD 디자인: 첫 번째 단계는 절단해야 하는 부품이나 구성 요소에 대한 디자인을 만드는 것입니다. 이는 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다. 디자인은 레이저 절단기가 읽을 수 있는 형식(일반적으로 벡터 파일)으로 변환됩니다.

- CNC 프로그래밍: 레이저 절단기를 제어하는 ​​CNC 시스템에 설계가 업로드됩니다. 이는 디자인을 절단 지침으로 변환하여 절단 방법과 위치를 레이저에 안내합니다.

2단계: 재료 준비

- 절단할 금속 시트나 재료를 기계 베드 위에 놓습니다. 레이저 절단에 사용되는 일반적인 금속에는 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동 및 구리가 포함됩니다.

3단계: 레이저 절단

- 빔 생성: 레이저 소스는 고에너지 광선을 생성한 다음 렌즈를 통해 집중되어 강렬한 열점을 생성합니다.

- 재료 가열: 집속된 레이저 빔이 금속에 닿으면 에너지가 흡수되어 재료가 빠르게 가열되어 녹거나 타거나 기화됩니다.

- 보조 가스: 보조 가스(예: 산소 또는 질소)가 노즐을 통해 절단 영역으로 전달됩니다. 이는 용융된 금속과 잔해물을 제거하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 재료를 냉각시키고 절단 속도와 정밀도를 향상시킵니다.

 - 산소는 금속과 반응하여 열을 발생시키고 절단 공정 속도를 높이기 때문에 연강 절단에 자주 사용됩니다.

 - 스테인리스 스틸과 같은 소재에는 산화를 방지하고 깔끔한 엣지를 보장하기 위해 질소를 사용합니다.

- 레이저 이동: CNC 제어 레이저 커팅 헤드는 설계에 따라 프로그래밍된 경로를 따라 이동합니다. 레이저의 속도, 출력, 초점은 절단되는 금속의 재료와 두께에 따라 조정됩니다.

4단계: 냉각 및 마무리

- 레이저가 재료를 절단할 때 용융되거나 기화된 금속이 보조 가스에 의해 날아가서 깨끗하고 부드러운 절단을 남깁니다.

- 절단이 완료된 후 원하는 마무리에 따라 가장자리를 부드럽게 하거나 디버링할 수 있습니다.

- 레이저의 정밀도로 인해 남은 고철이나 폐기물이 최소화됩니다.

4. 금속 레이저 커팅의 종류

재료와 용도에 따라 레이저 절단 방법에는 여러 가지가 있습니다.

A. 기화절단

- 레이저 빔은 재료를 끓는점까지 가열하여 기화시킵니다. 이 방법은 목재나 플라스틱과 같은 재료에 적합하지만 얇은 금속에도 사용할 수 있습니다.

B. 용융 및 블로우 커팅(퓨전 커팅)

- 재료가 녹을 때까지 가열되고 고압 가스(주로 질소)가 절단된 부분에서 용융된 금속을 불어냅니다. 이 방법은 스테인리스강이나 알루미늄과 같은 금속을 절단하는 데 일반적입니다.

다. 반응절단(화염절단)

- 산소 보조 레이저 절단이라고도 알려진 이 방법은 산소 연료 절단과 유사합니다. 산소가 절단 영역으로 불어오면 금속이 산소와 반응하여 추가 열이 발생하고 절단 공정 속도가 빨라집니다. 두꺼운 강철을 절단할 때 자주 사용됩니다.

D. 열응력균열

- 유리와 같은 일부 부서지기 쉬운 재료는 제어된 열 응력을 사용하여 절단할 수 있습니다. 레이저는 국부적인 가열을 유도하고 재료가 냉각됨에 따라 절단 경로를 따라 균열이 발생합니다.

5. 레이저 커팅 메탈의 장점

- 높은 정밀도: 레이저 절단은 엄격한 공차로 매우 정확한 절단을 생성할 수 있어 복잡한 디자인에 이상적입니다.

- 깨끗한 절단: 레이저는 부드럽고 깨끗한 가장자리를 생성하므로 종종 2차 마무리 작업이 필요하지 않습니다.

- 다용도성: 레이저 절단은 얇은 시트부터 두꺼운 판까지 다양한 금속 및 두께에 적용됩니다.

- 폐기물 감소: 레이저 절단은 매우 효율적이어서 다른 절단 방법에 비해 재료 낭비가 줄어듭니다.

- 속도: 기계적 절단과 같은 전통적인 방법에 비해 특히 얇은 금속을 절단할 때 더 빠른 절단 속도를 제공합니다.

6. 금속 레이저 절단의 응용

레이저 절단은 다음을 포함한 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

- 자동차: 섀시 부품, 엔진 부품과 같은 금속 부품 절단에 사용됩니다.

- 항공우주: 항공기 및 우주선용 정밀 부품을 제작합니다.

- 제조: 브래킷, 인클로저, 판금 부품을 포함한 맞춤형 금속 제작용.

- 주얼리 제작: 세밀한 금속 디자인과 패턴을 위한 것입니다.

- 건설: 강철 빔, 패널 및 클래딩 절단.

결론

레이저 절단 금속은 매우 효율적이고 정밀한 공정으로 광범위한 산업 분야에서 탁월한 정확성, 속도 및 유연성을 제공합니다. 얇은 판금을 절단하든 두꺼운 강판을 절단하든, 올바른 레이저 절단 방법과 장비는 생산성을 크게 향상시키고 재료 낭비를 줄일 수 있습니다. 프로세스를 이해하면 더 나은 품질 관리가 보장되고 특정 금속 가공 요구 사항에 가장 적합한 레이저 절단 유형을 선택하는 데 도움이 됩니다.

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