의 출현 플라즈마 절단 1960년대에는 금속판 절단 방식에 혁명적인 변화가 일어났습니다. 플라즈마 절단 이전 시대에는 제조업체들이 주로 금속 대 금속 절단과 산소 연료 절단에 의존했습니다. 이러한 전통적인 방식은 다량의 스파크와 파편을 발생시키는 심각한 단점이 있었습니다. 이러한 절단 과정의 부산물은 지저분한 작업 환경을 조성했을 뿐만 아니라 관련 작업자의 안전에도 심각한 위협을 초래했습니다. 그러나 플라즈마 절단의 등장으로 상황은 급격하게 바뀌었습니다.
첨단 기술을 활용한 플라즈마 절단은 불꽃과 금속 부스러기 발생을 현저히 최소화합니다. 유해 부산물 발생이 감소하여 이전 기술에 비해 훨씬 안전한 선택입니다. 또한, 플라즈마 절단은 소재에 탄 자국 없이 더욱 깨끗한 절단면을 만들어 절단된 금속판의 전반적인 품질을 향상시키는 것으로 유명합니다.
플라즈마 절단 기본 사항
플라즈마 절단은 금속 가공 분야에서 중요한 공정으로 부상했습니다. 고온 플라즈마를 가속 분사하여 전기 전도성 재료를 절단하는 방식입니다. 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 황동, 구리 등 다양한 재료를 플라즈마 토치로 절단할 수 있으며, 다른 전도성 금속도 절단 가능합니다. 이 기술은 제작 공장, 자동차 수리 및 복원, 산업 건설, 그리고 폐차 및 폐기 작업에 광범위하게 적용됩니다. 고속, 정밀성, 그리고 비교적 저렴한 비용의 조합으로 대규모 산업용 컴퓨터 수치 제어(CNC) 응용 분야부터 소규모 취미 작업장까지 널리 사용되고 있습니다.
플라즈마 절단 공정 공개
플라즈마 절단의 기본 메커니즘은 매우 복잡합니다. 먼저, 플라즈마라고 하는 과열되고 전기적으로 이온화된 가스의 전기 채널이 플라즈마 커터에서 생성됩니다. 이 플라즈마는 절단해야 할 소재를 통과한 후, 접지 클램프를 통해 플라즈마 커터로 다시 연결되는 완전한 전기 회로를 형성합니다. 이는 압축 가스(절단되는 소재에 따라 산소, 공기, 불활성 가스 등)를 통해 이루어집니다. 이 가스는 집중된 노즐을 통해 소재를 향해 고속으로 분사됩니다.
그 후, 가스 노즐 근처 또는 가스 노즐에 내장된 전극과 작업물 사이에 가스 내에서 전기 아크가 발생합니다. 이 전기 아크는 가스의 일부를 이온화하여 전기 전도성 플라즈마 채널을 생성합니다. 커터 토치에서 나오는 전기가 이 플라즈마를 통과하면 작업물을 녹일 수 있는 충분한 열이 발생합니다. 동시에 고속 플라즈마와 압축 가스는 고온 용융 금속을 방출하여 작업물을 효과적으로 절단합니다.
플라즈마 절단의 장점 및 응용 분야
플라즈마 절단의 장점은 다양합니다. 빠른 절단 속도와 뛰어난 정밀도를 제공하여 정밀하고 세밀한 절단이 가능합니다. 기존 절단 방식에 비해 스파크와 금속 부스러기가 적어 작업장의 안전성이 향상됩니다. 또한, 소재에 탄 자국 없이 깨끗한 가장자리를 형성하여 뛰어난 마감 품질을 제공합니다. 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있습니다.
제작 공장에서는 맞춤형 금속 부품 제작에 플라즈마 절단기를 사용합니다. 자동차 수리 및 복원 작업에서는 금속 부품의 절단 및 성형에 플라즈마 절단기를 사용합니다. 산업 건설 프로젝트에서는 구조물 설치 및 금속 고정 장치 설치에 플라즈마 절단기를 사용합니다. 또한, 폐차 및 해체 작업에서도 재활용 또는 폐기 목적으로 대형 금속 조각을 효율적으로 절단할 수 있어 이점을 얻을 수 있습니다.
플라즈마 절단의 단점
다른 제조 기술에 비해 플라즈마 절단이 제공하는 수많은 장점에도 불구하고, 한계가 없는 것은 아닙니다.
재료 제한: 플라즈마 절단은 전도성 재료에만 적용됩니다. 즉, 비전도성 물질은 이 방법으로 가공할 수 없으며, 특정 프로젝트의 경우 다른 절단 공정이 필요할 수 있습니다.
두께 제약: 150mm(약 6인치)보다 두꺼운 금속에는 적합하지 않습니다. 두께가 두꺼워질수록 절단 효율과 품질이 떨어질 수 있으며, 이러한 고강도 작업에는 다른 절삭 공구가 더 적합할 수 있습니다.
눈 위험: 절단 과정에서 발생하는 밝은 섬광은 눈에 해로울 수 있습니다. 적절한 눈 보호 장비 없이는 작업자가 눈 손상을 입을 위험이 있으므로 적절한 보안경 착용이 필수적입니다.
소음 공해: 플라즈마 커터 작동 시 소음이 발생할 수 있습니다. 장시간 높은 소음에 노출되면 청력 손상으로 이어질 수 있으므로, 작업자의 안전과 편안함을 위해 청력 보호 장비를 착용해야 합니다.
연기 배출: 일반적으로 플라즈마 절단 작업 시 연기가 발생합니다. 따라서 작업자가 유해 물질을 흡입하지 않도록 환기가 잘 되는 곳에서 작업해야 하며, 건강한 작업 환경을 유지해야 합니다.
비용 고려: 노즐이나 전극처럼 수명이 짧은 소모품을 사용하는 경우 비용이 상대적으로 높아질 수 있습니다. 따라서 비용 효율적인 운영을 위해서는 소모품을 신중하게 관리하고 관련 비용을 파악하는 것이 중요합니다.
플라즈마 절단기는 어떻게 작동하나요?
플라즈마 절단은 기계적 방법 대신 열을 이용하여 금속을 녹입니다. 이 공정은 특정 가스에 전기 아크를 전달하여 정밀한 절단을 가능하게 합니다.
플라즈마 절단은 금속을 기계적으로 절단하는 대신 열(일반적으로 20,000도 이상)을 사용하여 녹이는 방식입니다. 플라즈마 아크 커터는 플라즈마 절단 가스에 전기 아크를 보낸 후, 노즐이라고 하는 좁은 구멍을 통과시킵니다.
가스가 제한된 노즐 구멍을 통해 빠져나가면서 속도가 빨라지고 온도가 상승하여 플라즈마를 형성합니다.
가스는 매우 높은 압력으로 분출되어 작업물 소재를 녹여 절단면에서 밀어냅니다.
복잡한 플라즈마 절단 분야에서 압축 공기의 역할은 결코 간과할 수 없습니다. 압축 공기를 공기 압축기로 보내면 플라즈마 커터는 놀라운 정밀도로 금속을 절단하는 데 필요한 열을 효율적으로 생성합니다.
압축 공기에 대한 의존성과 최신 공기 압축기의 성능이 결합되어 플라즈마 절단의 수많은 장점이 가능해졌습니다.
하지만 다른 도구와 마찬가지로 최적의 결과를 얻으려면 도구의 장점과 한계를 이해하는 것이 필수적입니다.
하지만 모든 커터 머신이 똑같이 작동하는 것은 아닙니다.
라스마 절단은 기계적 방법 대신 열을 이용하여 금속을 녹입니다. 이 공정은 특정 가스에 전기 아크를 전달하여 정밀한 절단을 가능하게 합니다.
3가지 유형의 플라즈마 절단 공정
고주파 접촉: 이 방법은 비용 효율적이지만 CNC 플라즈마 장비에는 사용할 수 없습니다. 고주파 접촉 절단에는 고주파 스파크와 고전압이 사용되어 CNC 제어를 방해하고 문제를 일으킬 위험이 있습니다. 플라즈마 토치가 금속에 접촉하여 회로를 닫고 스파크를 발생시켜 플라즈마를 생성할 때 스파크가 형성됩니다.
파일럿 아크: 이 공정은 저전류 회로와 고전압을 사용하여 토치 내부에 스파크를 생성합니다. 스파크는 파일럿 아크를 생성하고, 작업물과의 접촉은 절단 아크를 생성합니다.
스프링 장착형 플라즈마 토치 헤드: 토치를 작업물에 대면 단락이 발생하여 전류가 흐르기 시작합니다. 작업자는 압력을 해제하여 파일럿 아크를 형성합니다.
플라즈마 절단기는 무엇을 절단할 수 있나요?
플라즈마 커터는 고속 이온화 가스를 사용하여 불꽃을 생성하기 때문에 전기 전도성 금속을 모두 절단할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
- 마일드 스틸
- 스테인레스 스틸
- 탄소강
- 확장된 강철
- 알류미늄
- 구리
- 황동
- 기타 철(철 함유) 및 비철 재료
견고한 플라즈마 절단기는 1mm에서 1인치 크기의 금속판을 가공할 수 있습니다. 더 큰 것은 더 강력한 플라즈마 절단기가 필요합니다.
플라즈마 절단 기술에는 어떤 가스가 사용됩니까?
가스 종류는 절단 방법, 재질, 두께에 따라 달라집니다. 플라즈마 절단에 가장 일반적으로 사용되는 가스는 다음과 같습니다.
아르곤 아르곤은 안정적인 플라즈마 아크를 가진 불활성 가스로, 고온에서 대부분의 금속과 거의 반응하지 않습니다. 그러나 아르곤 가스는 낮은 플라즈마 아크와 높은 표면 장력으로 인한 슬래그 발생으로 인해 절단에 한계가 있습니다. 이러한 문제로 인해 아르곤은 플라즈마 절단에 거의 사용되지 않습니다.
질소 아르곤보다 플라즈마 아크 안정성이 우수하고 제트 에너지가 더 높습니다. 니켈 합금이나 고점도 스테인리스강과 같은 금속을 절단할 때에도 슬래그가 거의 발생하지 않습니다. 단독으로 사용하거나 다른 가스와 함께 사용하여 탄소강의 고속 절단을 용이하게 합니다.
비행기 부피 기준으로 질소 78%, 산소 21%를 함유하고 있으며 플라즈마 절단에 적합합니다. 공기의 산소 성분은 저탄소강 절단에 가장 빠르고 저렴한 가스 중 하나입니다. 단점은 공기와 함께 사용되는 전극과 노즐은 일반적으로 수명이 짧고, 공기를 단독 가스로 사용할 경우 슬래그가 걸리고 절단면이 산화된다는 것입니다.
산소공기와 마찬가지로, 고압 산소는 저탄소강의 절단 속도를 높여주지만, 고온 및 산화 방지 전극과 함께 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
수소 주로 다른 플라즈마 절단 가스와 혼합하는 보조 가스로 사용됩니다. 가장 많이 사용되는 조합은 수소와 아르곤으로, 강력한 플라즈마 절단 가스를 생성합니다.
다양한 재료를 플라즈마로 절단하는 방법
앞서 언급했듯이, 플라즈마 절단 공정은 모든 전도성 물질에 적용 가능하며, 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
- 알류미늄 전도성이 뛰어나 플라즈마 절단에 이상적이며, 다른 방법에 비해 두꺼운 금속 절단에 유리합니다. 최대 160mm(6-3/8인치) 두께의 알루미늄을 비용 효율적으로 절단할 수 있습니다.
- 마일드 스틸 비용이 저렴하고 다용도로 사용 가능하며 용접이 가능하여 플라스마 절단 및 금속 제작에 적합합니다.
- 스테인레스 스틸 부식과 녹에 강하고, 플라스마 절단은 최대 30mm(1-3/16인치) 두께의 다양한 등급의 판에 적용됩니다.
- 황동 는 전도성이 높아 플라즈마 절단으로 쉽게 가공할 수 있는 금속입니다. 하지만 황동에는 아연이 함유되어 있어, 연소되는 아연의 연기를 흡입하면 건강에 해로울 수 있으므로 환기가 잘 되는 곳에서 작업해야 합니다.
- 구리 우수한 전기 전도성과 내식성, 높은 연성, 용접성 등의 필수 특성을 가지고 있습니다. 하지만 황동과 마찬가지로 통풍이 잘 되는 곳에서 절단해야 합니다.
- 주철 저렴한 가격과 뛰어난 연성으로 널리 사용됩니다. 전도성이 뛰어나고 압축 강도가 높으며 녹는점이 낮아 플라즈마 절단기에 이상적입니다.
작업장에 맞는 플라즈마 CNC 기계 선택
강력한 절단 기술과 자동화된 제어로 인해 CNC 플라즈마 절단 테이블은 맞춤형 자동차 부품 성형부터 조선용 대형 소재 가공까지 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 작업장에 적합한 플라즈마 CNC 기계를 찾는 것은 전문 소재와 번 테이블 사용 빈도에 따라 달라집니다. 부품을 대량 생산하고 하루 종일 기계를 가동하는 경우 초강력 모델이 필요하지만, 저강도 테이블은 간헐적이고 짧은 절단 작업을 처리할 수 있습니다. 작업 소재 두께의 두 배를 처리할 수 있는 CNC 플라즈마 커터를 선택하는 것이 좋습니다.
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플라스마 절단 공정은 모든 전도성 재료에 적용 가능하며 가격도 저렴합니다.