레이저 절단 가이드.
제조 공정 판금 절단 고에너지 레이저 빔을 사용하여 금속판을 정밀하게 절단함으로써 복잡한 부품을 제작할 수 있습니다. 금속 표면에 집중된 광선이 조사되면 강력한 에너지가 발생하여 초점 부위에서 용융, 기화 및 연소가 일어납니다.
금속 절단 공정에는 파이버 레이저와 CO2 레이저가 사용되지만, 파이버 레이저는 파장 조건에 더 적합하여 성능이 우수합니다. 이 공정은 좁은 절단 폭으로 정밀한 절단면을 만들어내므로, 판금 레이저 절단은 정확한 치수가 요구되는 제조 공정에 적합합니다.
판금 레이저 절단 기술 프로린테크 프로린테크(Boda)의 레이저 절단 서비스는 얇은 두께부터 두꺼운 두께까지 다양한 소재를 고속으로 가공할 수 있도록 지원합니다. 극도로 정밀한 절단과 최소한의 열 손상으로 우수한 부품 품질과 깔끔한 모서리를 구현합니다. CNC 제어와 레이저 시스템의 결합으로 반복 가능한 결과를 얻을 수 있어 경제적인 생산과 빠른 납기가 가능합니다.
판금 레이저 절단이란 무엇인가요?
금속판 레이저 절단 공정은 레이저 빔을 금속판에 정밀하게 조준하여 열 분리를 유도하는 방식으로 진행됩니다. 레이저는 고도로 집속된 결맞음 광선을 생성하며, 이 광선은 광섬유 또는 가스 튜브를 포함하는 공진기 시스템을 통과한 후 광학 부품을 거쳐 정확한 초점을 형성합니다.
집중된 레이저 빔은 재료가 녹는점이나 기화점에 도달할 때까지 가열하여 절단 작업을 가능하게 합니다. 판금 레이저 절단 시 금속 표면은 빔과 상호 작용하며, 프로그래밍된 경로를 따라 재료를 제거하여 특정 형상을 만들어냅니다.
두께 범위 및 유형 레이저 절단?
정교한 레이저 커팅.
재료의 두께 범위 판금 절단 방법 레이저 절단이 처리할 수 있는 범위는 재료 유형, 레이저 출력 및 시스템 구성에 따라 달라집니다. 금속 재료 절단 공정에는 높은 효율 덕분에 파이버 레이저가 유리하지만, 특히 두꺼운 금속 절단과 같은 특정 용도에서는 CO2 레이저가 더 나은 성능을 발휘합니다.
아래 표는 다양한 금속에 대한 최대 절삭 두께를 보여줍니다. 티타늄 레이저 절단 광섬유 레이저의 경우 2~6kW, CO2 레이저의 경우 1~4kW의 표준 출력 수준을 사용할 때를 기준으로 합니다.
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자재 |
파이버 레이저 최대 두께(mm) |
CO2 레이저 최대 두께(mm) |
노트 |
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연강 |
25-50 |
10-20 |
더 높은 출력으로 더 두꺼운 절단이 가능하며, 산소 보조 기능으로 절단 속도가 향상됩니다. |
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스테인리스 강 |
20-40 |
8-15 |
스테인리스강 레이저 절단 산화 방지를 위해 질소 가스를 사용하여 깔끔한 절단면을 만듭니다. |
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알류미늄 |
15-30 |
5-10 |
레이저로 알루미늄 절단 산화를 방지하려면 CO2 시스템에서 더 높은 에너지가 필요합니다. |
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구리 |
10-20 |
3-8 |
구리 레이저 절단 광섬유 레이저는 반사율을 더 잘 처리하므로 여러 가지 이점이 있습니다. |
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황동 |
10-25 |
4-10 |
구리와 마찬가지로 고체 레이저는 정밀한 제어를 제공합니다. |
판금 레이저 절단 공정이란 무엇인가요?
1단계: 설계 및 프로그래밍
설계 과정은 엔지니어가 CAD 소프트웨어를 사용하여 정확한 치수와 공차, 그리고 최대 효율을 위한 최적화된 재료 배치를 포함하는 2D 또는 3D 모델을 제작하는 것으로 시작됩니다. 설계 정보는 CAM 소프트웨어를 통해 G 코드로 변환되며, 이 코드는 절삭 경로를 정의하고 레이저 출력, 속도 및 보조 가스 작동 매개변수를 지정합니다.
프로그래밍 과정은 정확해야 하는데, 이는 오류를 줄이고 복잡한 디자인을 구현할 수 있도록 도와주기 때문입니다.
2단계: 재료 준비 및 설치
침대 위에 금속판이 놓여 있다.
금속판은 평탄도 검사를 거친 후 표면의 기름기를 제거하기 위한 세척 작업을 진행합니다. 기름기는 레이저 빔 흡수를 방해할 수 있습니다. 금속판은 기계 베드에 올려진 후 클램프나 자석 고정 장치로 고정되어 움직임을 방지합니다. 레이저 헤드는 센서를 통해 정확한 위치 검증을 거쳐 금속판과 올바르게 정렬되도록 합니다.
3단계: 레이저 빔 생성 및 초점 맞추기
광섬유 레이저 광원은 활성화되어 결맞음 빔을 생성하며, 이는 금속 가공을 위한 주 레이저 광원으로 작동합니다. 이 광섬유 시스템은 다이오드 펌핑 방식의 이터븀을 통해 1.07μm 파장의 빛을 생성합니다.
빔은 절단 헤드에 도달하기 전에 거울이나 광섬유를 통과하며, 절단 헤드에서 렌즈에 의해 0.1~0.5mm 크기의 스폿으로 집중되어 10^8 W/cm²를 초과하는 전력 밀도를 생성합니다.
4단계: 절단 시작
레이저를 이용한 금속 절단.
레이저는 반복적인 펄스를 통해 시작 지점에서 관통을 시작하여 초기 구멍을 형성합니다. 절단 노즐은 5~20bar의 압력으로 보조 가스를 분사하여 이물질을 제거하고 절단면을 냉각합니다. 반응성 절단 작업 중 산소와 연강 사이의 발열 반응은 절단 속도를 30~50% 향상시킵니다.
5단계: 재료 제거 및 경로 추적
CNC로 제어되는 레이저 헤드가 판재 위를 이동하면서 강력한 레이저 빔으로 금속 재료를 가열하여 용융 및 기화시킵니다. 4kW 파이버 레이저 시스템은 다양한 출력 레벨에서 10mm 두께의 스테인리스강 판재를 가공할 때 분당 2~3m의 절단 속도를 낼 수 있습니다. 이 공정을 통해 0.15mm에서 0.5mm 사이의 정밀한 절단 폭을 구현합니다.
6단계: 가스 지원 및 잔해물 관리
이 공정은 황동과 구리의 용융 절단 시 질소 가스를 사용하여 슬래그 생성을 방지하고, 연강의 절단 시에는 산소 가스를 사용하여 절단 속도를 높입니다. 가스 흐름은 절단 부위에서 용융된 재료를 제거하여 깨끗한 절단면을 얻고 열영향부를 0.1~1mm로 줄입니다.
7단계: 모니터링 및 조정
이 시스템에는 빔 품질 및 초점, 절단면의 무결성 성능을 실시간으로 추적하는 센서가 포함되어 있습니다. 또한 재료 두께나 종류가 변경될 때 작동 매개변수를 자동으로 수정하는 적응형 제어 기능을 사용하여 전반적인 성능을 향상시킵니다.
8단계: 완료 및 검사
레이저는 경로를 완료하면 자동으로 꺼지고, 작업자는 완성된 부품을 회수합니다. 검사 과정에서는 캘리퍼스와 CMM(좌표측정기)을 사용하여 치수가 사양과 일치하는지 확인하고, 발견된 문제점을 해결하기 위해 향후 생산 과정에서 필요한 매개변수를 조정합니다.
정밀한 레이저 절단 공정을 통해 금속판을 절단하면 탁월한 결과를 얻을 수 있어 복잡한 작업에 가장 적합한 선택입니다.
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레이저 빔으로 정밀하게 절단할 수 있는 금속은 무엇일까요?
레이저 절단이란 무엇일까요? 레이저 절단은 다양한 두께의 금속을 절단할 수 있는 다목적 공정입니다. 레이저 절단 기술로 흔히 절단되는 금속은 다음과 같습니다.
1. 강철
레이저 절단은 탄소강, 스테인리스강, 합금강 등 다양한 종류의 강재를 절단하는 데 매우 효과적입니다. 얇은 강판부터 두꺼운 강판까지 정밀한 절단이 가능하며, 특히 특정 재료 절단에 적합합니다. 스테인리스 강 스테인리스강은 열영향부를 최소화하면서 깨끗하고 고품질의 절단면을 만들어낼 수 있는 능력 때문에 식품 가공, 의료 기기, 자동차 제조와 같이 정밀도와 위생이 매우 중요한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
2. 알류미늄
알루미늄은 가볍고 내식성이 뛰어나며 활용도가 높아 레이저 절단에 널리 사용되는 금속입니다. 레이저 절단은 다양한 두께의 알루미늄 판재를 절단할 수 있어 항공우주 부품, 간판, 건축 자재 등 다양한 분야에 적합합니다.
3. 구리
구리는 높은 반사율과 열전도율 때문에 전통적으로 레이저 기술을 이용한 절단이 어려웠지만, 레이저 기술의 발전으로 이제는 정밀하고 효율적으로 구리를 절단하는 것이 가능해졌습니다. 레이저 절단은 전자, 통신 및 전기 산업에서 구리 부품 제작에 널리 사용됩니다.
4. 황동
레이저 절단은 황동 절단에도 적합합니다. 황동은 구리와 아연의 합금으로, 매력적인 외관과 내식성으로 잘 알려져 있습니다. 황동은 복잡한 디자인과 정밀한 절단이 요구되는 건축물, 장식 요소, 악기 등에 널리 사용됩니다.
5. 니켈 합금
레이저 절단은 고온 및 내식성이 뛰어난 인코넬, 모넬과 같은 니켈 합금을 절단할 수 있습니다. 이러한 합금은 정밀한 가공 및 제작이 요구되는 항공우주, 화학 공정, 해양 분야에서 널리 사용됩니다.
레이저 절단기로 절단할 수 없는 재료는 무엇인가요?
구리판들이 쌓여 있다.
- 폴리 염화 비닐 (PVC)PVC를 절단할 때 염소 가스와 염산이 발생하는데, 이는 장비 부품을 손상시키고 인체 건강에 위험을 초래할 수 있습니다.
- 폴리 카보네이트이 소재는 과도한 적외선을 흡수하여 적절한 기술 없이 절단할 경우 녹고 타버린 후 발화할 가능성이 있습니다.
- ABS 플라스틱ABS 플라스틱을 절단하는 과정에서 시안화물 가스가 발생하여 작업자에게 유독한 환경을 조성합니다.
- 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 소재는 과도한 용융으로 인해 불결한 잔류물이 생성되고 절삭면이 불량해지는 문제가 있습니다.
- 탄소 섬유 복합재탄소 섬유 복합재의 높은 열전도율은 불균일한 가열을 유발하여 재료 구조를 손상시킬 수 있습니다.
- 세라믹 및 두꺼운 유리세라믹과 두꺼운 유리의 불충분한 에너지 흡수율로 인해 제어된 절삭 공정 대신 재료에 균열이 발생합니다.
- 순수 구리와 같이 반사율이 높은 금속(CO2 레이저용)순수 구리 및 기타 반사율이 높은 금속은 빔 반사체 역할을 하여 시스템 성능을 저하시키고 광학 부품을 손상시킬 수 있지만, 광섬유 레이저는 극한 조건에서도 더 나은 성능을 제공합니다.
포름알데히드가 함유된 재료(예: 일부 MDF)MDF와 같은 재료에 함유된 포름알데히드는 유해한 화학 물질을 방출하고 재료 밀도 차이로 인해 불규칙한 절단 결과를 초래할 수 있습니다.
판금 레이저 절단용 레이저 종류
판금 레이저 절단에 있어서 대부분의 제조업체는 고급 절단 기능 때문에 CO2, 크리스탈, 파이버 레이저를 선호합니다. 각 유형에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
1- CO2 레이저
이산화탄소(CO2) 레이저는 이산화탄소, 질소, 수소, 헬륨이 혼합된 기체에 전기 방전을 일으켜 작동합니다. 이 레이저는 전자기 스펙트럼의 원적외선 영역에 해당하는 가시광선을 생성합니다.
CO2 레이저
또한, CO₂ 레이저는 목재, 종이, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 기타 아크릴 플라스틱과 같은 비금속 재료를 절단하는 데 적합합니다. 뿐만 아니라 얇은 알루미늄 판재와 비철금속도 가공할 수 있습니다.
고출력 CO2 레이저는 다용도성 외에도 최대 수 센티미터 두께의 금속까지 가공할 수 있습니다. 하지만 황동이나 구리처럼 반사율이 높은 금속에는 적합하지 않은데, 산소 함량을 높인 최신 CO2 레이저는 이러한 한계를 어느 정도 극복할 수 있습니다.
2. 파이버 레이저
파이버 레이저는 네오디뮴과 같은 도펀트가 채워진 광섬유를 사용하여 빛을 증폭합니다. 뛰어난 빔 품질과 높은 강도를 제공하여 더 빠른 절단 속도와 더 작은 절단 폭을 가능하게 합니다.
섬유 레이저
또한, 파이버 레이저는 금속, 비금속, 합금을 포함한 다양한 재료를 절단하는 데 이상적입니다. 얇은 금속은 절단할 수 있지만, 약 20mm 이상의 두꺼운 재료에는 효율이 떨어집니다.
또한, 고가의 모델은 최대 6킬로와트까지 절단할 수 있어 더 두꺼운 재료를 처리할 수 있습니다. 이러한 조건에서의 뛰어난 성능 덕분에 황동이나 구리와 같이 반사율이 높은 금속을 절단하는 데 탁월합니다. 절단 외에도 어닐링과 같은 다른 작업에도 적합합니다. 레이저 조각.
3. 크리스탈 레이저
결정 레이저(고체 레이저라고도 함). 결정 레이저에 사용되는 가장 일반적인 결정 재료로는 네오디뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Nd: YAG), 네오디뮴 도핑 이트륨 리튬 플루오라이드(Nd: YLF), 에르븀 도핑 이트륨 알루미늄 가넷(Er: YAG) 등이 있습니다. 이러한 레이저는 결정을 이용하여 빔을 생성합니다.
이 제품들은 높은 출력과 에너지 효율을 제공하여 절단 작업에 적합합니다. 용접또한, 금속, 세라믹, 플라스틱과 같은 재료에 조각을 새길 수 있습니다. 뿐만 아니라, 크리스탈 레이저는 다양한 파장에서 작동할 수 있어 레이저 빔의 특성과 가공 대상 재료의 흡수 특성을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
또한, 결정 레이저는 크기가 작고 신뢰성이 높으며 수명이 길어 안정성과 성능이 중요한 산업 및 과학 분야에서 널리 사용됩니다.
판금 레이저 절단에 가장 적합한 레이저 절단기
스타일렉NC ST-FC3015FM
StyleCNC ST-FC3015L 커터.
STYLECNC ST-FC3015FM은 5×10피트의 넓은 작업 영역과 1.5kW에서 20kW에 이르는 출력 범위를 자랑하는 최고급 판금 레이저 절단기입니다. 이 장비는 최대 140m/min의 절단 속도로 최대 50mm 두께의 연강, 최대 40mm 두께의 스테인리스강, 최대 30mm 두께의 알루미늄을 가공할 수 있습니다. 파이버 레이저 기술을 적용하여 높은 에너지 효율과 정밀한 제어 기능을 제공하므로 대규모 생산 공정에 적합합니다.
Trumpf TruLaser 시리즈
트럼프프 트루레이저 3530.
트럼프(Trumpf)의 트루레이저(TruLaser) 모델은 고체 레이저를 사용하여 금속 절단 작업에서 탁월한 정밀도를 구현합니다. 최대 24kW의 출력으로 황동 및 구리 소재를 효율적으로 가공하는 동시에 열영향부를 최소화합니다. 또한 자동 노즐 교환 장치와 AI 기반 파라미터 최적화 시스템을 탑재하여 생산 시간을 단축하고 부품 품질을 향상시킵니다.
OMTech 파이버 레이저
옴텍 FC-105 기계.
OMTech는 최대 12kW의 출력을 제공하는 경제적인 판금 가공용 파이버 레이저 시스템을 제공합니다. 이 장비는 최대 30mm 두께의 스테인리스강과 최대 40mm 두께의 연강을 가공할 때 빠른 절단 속도와 깔끔한 절단면을 제공합니다. 고성능을 합리적인 가격으로 구현하고자 하는 중소기업에 최적의 선택입니다.
레이저를 이용한 판금 절단 기술
판금 레이저 절단에는 여러 가지 기술이 사용되며, 각 기술은 고유한 장점과 적용 분야를 제공합니다. 가장 일반적인 기술로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
판금 레이저 절단
1. 레이저 빔 융합 절단
이 과정에서 레이저 빔은 재료를 녹는점까지 가열하고, 고압 가스(일반적으로 산소 또는 질소)가 녹은 재료를 날려 보내 절단면을 만듭니다.
융합 절단은 다용도로 사용 가능하며 강철, 알루미늄, 스테인리스강을 포함한 다양한 금속에 적합합니다. 또한, 복잡한 모양과 정교한 패턴을 쉽게 절단할 수 있는 능력 덕분에 다양한 산업 분야에 적합합니다.
2. 레이저 빔 화염 절단
반응 절단이라고도 하는 화염 절단은 두꺼운 판금 절단에 사용되는 융착 절단의 한 변형입니다. 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄 등 다양한 금속 절단에 가장 적합합니다. 이 기술에서는 산소를 보조 가스로 사용하고, 레이저 빔이 금속과 반응하여 발열 반응을 일으키고, 이 반응으로 인해 발생하는 강한 열이 금속을 녹입니다.
3. 레이저 빔 승화 절단
승화 커팅은 주로 절단에 사용되는 공정입니다. 특정 플라스틱 및 폴리머와 같은 열에 민감한 재료승화 절단은 레이저 빔이 액체 단계를 거치지 않고 재료를 직접 기화점까지 가열하는 방식입니다. 따라서 열영향부가 최소화된 깨끗하고 정밀한 절단이 가능하며, 녹거나 타기 쉬운 재료에 적합합니다.
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레이저 절단 서비스
프로린텍은 레이저 절단 서비스 업체와 차별화된 서비스를 제공하기 위해 레이저 절단 경로를 최적화하고, 부품의 모서리에 버(burr)가 없도록 설계하며, 열영향부를 최소화하고, 최첨단 레이저 절단 장비를 사용합니다.
맞춤형 금속 레이저 절단은 대부분의 재료 및 금속판에 이상적입니다. 물리적인 공구가 필요 없는 비접촉식 절단 공정이라는 장점이 있습니다.
레이저 절단이 필요하시면 간단히 요청하시면 최단 납기를 확보하실 수 있습니다. 무료 견적.
맺음말
판금 레이저 절단에 사용되는 첨단 레이저 시스템은 화염 절단 및 기타 방법보다 우수한 품질과 빠른 결과를 제공함으로써 정밀하고 효율적인 금속 가공을 가능하게 합니다.
이 시스템은 전력 및 속도 제어 기능을 통해 고품질 부품 생산을 실현하며, 연강, 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 황동 등 다양한 재료와 호환됩니다. 이 기술은 열영향부 최소화, 매우 깨끗한 절단면, 그리고 다양한 두께의 재료 가공 능력이라는 세 가지 주요 이점을 제공하여 제조 공정에 필수적인 솔루션입니다.
FAQ
레이저로 판금을 절단할 수 있나요?
레이저 기술을 이용한 판금 절단은 집중된 빔을 사용하여 연강이나 알루미늄과 같은 재료를 깨끗하게 절단할 수 있기 때문에 매우 효과적입니다. 파이버 레이저는 정밀도와 속도가 뛰어나 다양한 두께의 금속을 가공하는 데 이상적입니다.
레이저로 절단한 판금은 최대 몇 인치까지 제작할 수 있나요?
고출력 파이버 레이저를 사용하면 연강은 최대 50mm, 스테인리스강은 최대 40mm, 알루미늄은 최대 30mm 두께의 판금을 절단할 수 있습니다. 최대 절단 두께는 레이저 출력, 재료 종류 및 장비 작동 한계에 따라 달라집니다.
레이저로 티타늄 시트를 절단할 때 정확도는 어느 정도입니까?
티타늄 판재의 레이저 절단 정밀도는 ±0.05mm에서 ±0.2mm에 이르며, 절단 폭은 최대 0.1mm입니다. 파이버 레이저의 정밀도는 절단 속도와 빔 초점 설정 덕분에 최고 수준에 도달합니다.
레이저 커터로 절대로 절단해서는 안 되는 재료는 무엇입니까?
레이저 절단기는 유독성 염소 가스와 산성 물질을 발생시켜 장비를 손상시키고 작업자의 건강을 위협하므로 PVC를 절대 가공해서는 안 됩니다. 또한, 위험한 화학 물질을 생성하여 장비를 손상시키고 작업자에게 해를 끼치는 폴리카보네이트나 ABS 플라스틱도 레이저 절단기로 가공해서는 안 됩니다.