파이버 레이저 금속 절단기: 재료 적합성

선택할 때 섬유 레이저 금속 절단기재료 호환성은 매우 중요한 요소입니다. 다양한 금속과 합금은 레이저 절단에 반응하는 방식에 영향을 미치는 다양한 특성을 가지고 있습니다. 최적의 결과를 얻으려면 출력, 속도, 렌즈 유형과 같은 장비 사양이 가공하려는 재료에 맞춰야 합니다. 장비가 효과적으로 처리할 수 있는 재료를 파악하면 정보에 기반한 결정을 내리고 생산 요구 사항을 충족하며 고품질 절단을 제공하는 장비에 투자할 수 있습니다.

파이버 레이저 절단 기술 개요

파이버 레이저 절단 기술은 고집적 광선을 이용하여 금속 재료를 정밀하게 절단합니다. 이 기술은 레이저 빔을 재료에 집중시켜 용융 또는 기화될 때까지 가열함으로써 깨끗하고 정확한 절단을 가능하게 합니다. 파이버 레이저는 기존 절단 방식에 비해 탁월한 정밀도, 속도, 그리고 효율성으로 잘 알려져 있습니다. 에너지 소비 감소, 운영 비용 절감, 그리고 최소한의 유지 보수로 다양한 재료를 절단할 수 있는 등 상당한 이점을 제공합니다.

파이버 레이저 금속 절단기 이해

금속 절단에 파이버 레이저가 작동하는 방식

금속 레이저 절단은 금속 표면에 고농축 레이저 빔을 조사하는 작업입니다. 레이저의 열이 금속을 녹이거나 기화시켜 깨끗하고 정확한 절단을 생성합니다. 금속 레이저 절단의 주요 단계는 다음과 같습니다.

절단 패턴 설계: 실제로 자르기 전에 CAD나 다른 그래픽 소프트웨어로 디자인이나 패턴을 만듭니다.

레이저 커터 구성: 작업자는 금속의 종류와 두께에 따라 레이저의 전력, 속도, 초점을 설정합니다.

금속 절단: 레이저 커터는 디자인 패턴을 따라 높은 정밀도로 금속을 절단합니다.

냉각 및 후처리: 절단 후, 금속 부품을 냉각하고 잔여물을 제거합니다. 추가적인 후처리 단계로는 버 제거 또는 보호 코팅 처리가 포함될 수 있습니다.

주요 기능

Precision: 파이버 레이저는 집속된 빔과 고품질 광학 장치로 탁월한 정밀도를 제공합니다. 이를 통해 정밀하고 정교한 절단이 가능하며, 허용 오차도 작아 복잡한 금속 부품 및 구성품에 이상적입니다.

속도: 파이버 레이저는 빠른 절단 속도로 유명합니다. 기존 방식보다 빠르게 소재를 가공하여 전반적인 생산성을 높이고 생산 시간을 단축할 수 있습니다.

효율성:: 파이버 레이저는 전기 에너지를 레이저 광으로 변환하는 효율이 높아 운영비가 절감됩니다. 다른 레이저 기술에 비해 유지 보수가 덜 필요하고 수명이 길어 장기적인 비용 절감에 기여합니다.

금속 절단용 레이저에는 두 가지 유형이 있습니다.

금속 절단에 사용되는 레이저 커터에는 파이버 레이저 커터와 CO2 레이저 커터, 두 가지 주요 유형이 있습니다. 각 유형은 고유한 장단점을 가지고 있습니다.

파이버 레이저 커터

파이버 레이저 커터는 더 좁은 빔을 생성하는 것으로 유명하며, CO2 레이저에 비해 동일한 레이저 출력 에너지로 약 XNUMX배 더 높은 출력을 제공합니다. 이러한 기계는 더 빠른 속도와 정밀성을 자랑하여 얇은 금속 부품의 고정밀 절단에 이상적입니다. 또한, 파이버 레이저는 전기 효율과 고체 구조 덕분에 운영 비용이 낮습니다. 하지만 절단 과정에서 더 많은 질소 차폐 가스가 필요합니다.

CO2 레이저 커터

반면 CO2 레이저 커터는 더 넓은 커터 빔 폭을 생성하고 더 높은 장치 출력을 제공합니다. 두꺼운 금속 부품의 저정밀 절단에 탁월합니다. CO2 레이저 커터의 초기 자본 지출(CAPEX)은 파이버 레이저보다 낮지만, 절단 길이당 운영 비용(OPEX)은 더 높습니다. 따라서 CO2 레이저는 정밀도가 덜 중요하고 두꺼운 재료를 가공해야 하는 분야에 적합합니다.

파이버 레이저 금속 절단기에 적합한 금속 종류

강철

탄소강: 파이버 레이저 금속 절단기 탄소강을 깔끔한 모서리로 효율적으로 절단할 수 있습니다. 절단 특성은 탄소 함량과 두께에 따라 달라집니다. 얇은 판재의 경우 파이버 레이저가 빠르고 정밀한 절단을 제공하는 반면, 두꺼운 탄소강의 경우 최적의 결과를 얻으려면 출력과 속도 설정을 조정해야 할 수 있습니다.

스테인리스 강: 스테인리스강은 내식성 및 강도와 같은 뛰어난 특성으로 다양한 용도에 적합합니다. 파이버 레이저는 산화 방지 및 매끄러운 가장자리 가공을 위해 설정을 조정하면 스테인리스강을 효과적으로 가공할 수 있습니다. 최적의 설정은 재료의 무결성을 유지하기 위해 높은 출력과 속도를 필요로 하는 경우가 많습니다.

합금강: 파이버 레이저로 합금강을 절단하려면 특정 합금 성분을 이해해야 합니다. 각 합금은 재료의 특성을 손상시키지 않으면서 고품질 절단을 보장하기 위해 서로 다른 절단 매개변수가 필요할 수 있습니다.

알류미늄

유형 및 두께: 파이버 레이저는 순수 알루미늄과 알루미늄 합금을 포함한 다양한 종류의 알루미늄을 절단할 수 있습니다. 기계의 출력과 속도 설정은 두께에 따라 조정해야 합니다. 예를 들어, 두꺼운 알루미늄은 깨끗한 절단을 위해 더 높은 출력과 더 낮은 속도가 필요할 수 있습니다.

특별 고려 사항: 알루미늄의 반사 특성은 파이버 레이저 절단에 어려움을 야기합니다. 레이저 설정을 신중하게 관리해야 하며, 절단 공정을 향상시키기 위해 특수 코팅이나 가스를 사용해야 하는 경우도 있습니다.

구리 및 황동

도전과 기술: 구리와 황동은 반사율과 전도성이 높아 파이버 레이저로 절단하기 어렵습니다. 고주파 펄스 레이저를 사용하거나 가스 흐름을 최적화하는 등의 기술을 사용하면 정밀한 절단이 가능합니다. 재료 손상을 방지하려면 열 발산을 관리하는 것이 중요합니다.

재료 적합성에 영향을 미치는 요인

레이저 출력 및 와트수

레이저의 출력은 다양한 재료를 절단하는 능력에 직접적인 영향을 미칩니다. 고출력 레이저는 두껍고 밀도가 높은 재료를 더 쉽게 절단할 수 있습니다. 예를 들어, 1,000W 레이저는 스테인리스강이나 알루미늄의 얇은 판을 절단하는 데 충분할 수 있지만, 티타늄이나 합금강처럼 두껍거나 질긴 금속은 과도한 열 축적이나 재료 뒤틀림 없이 깨끗한 절단을 보장하기 위해 더 높은 출력이 필요합니다.

재질 두께

금속마다 파이버 레이저 절단에 적합한 최적 두께 범위가 다릅니다. 탄소강의 경우 파이버 레이저는 최대 20mm 두께까지 절단할 수 있으며, 스테인리스강의 경우 일반적으로 약 15mm입니다. 알루미늄은 일반적으로 최대 10mm까지, 구리나 황동은 최대 5mm까지 효율적으로 절단할 수 있습니다. 이 범위를 초과하면 절단 품질과 공정 효율이 저하될 수 있습니다.

절단 속도 및 품질

레이저가 재료를 절단하는 속도는 절단 품질과 작업 효율성 모두에 영향을 미칩니다. 절단 속도가 빠르면 생산성은 향상되지만, 특히 두꺼운 재료의 경우 절단면의 정밀도와 매끄러움이 떨어질 수 있습니다. 반대로, 절단 속도가 느리면 절단 품질과 정밀도는 향상되지만 생산 시간이 길어질 수 있습니다. 원하는 품질을 달성하는 동시에 작업 효율성을 유지하려면 적절한 균형을 찾는 것이 중요합니다.

기계 설정 및 매개변수

최적의 절단 결과를 얻으려면 각 소재마다 특정 설정이 필요합니다. 레이저 출력, 절단 속도, 초점 위치, 가스 압력 등의 매개변수는 가공되는 소재에 따라 조정해야 합니다. 예를 들어, 알루미늄 절단 시에는 산화 방지를 위해 더 높은 가스 압력이 필요할 수 있으며, 스테인리스 스틸 절단 시에는 가장자리 버닝을 방지하기 위해 정밀한 초점 조정이 필요할 수 있습니다. 이러한 설정을 적절히 조정하면 다양한 소재에서 높은 정밀도와 고품질 절단을 보장할 수 있습니다.

금속 레이저 절단 공정 살펴보기

금속 레이저 커터의 주요 부품은 무엇입니까?

 파이버 레이저 금속 절단기는 다음과 같은 몇 가지 핵심 구성 요소로 구성됩니다.

• 레이저 공진기: 여기가 레이저 빔이 생성되는 곳입니다.
• 커팅 헤드: 이 구성 요소는 레이저 빔을 금속 표면으로 향하게 하는 초점 렌즈를 수용합니다.
• CNC 제어기: 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템은 설계 입력을 기반으로 기계의 움직임과 작업을 제어합니다.
• 가스 공급 시스템: 이 시스템은 용융 금속을 배출하고 산화를 최소화하기 위해 절단 헤드에 보조 가스를 공급합니다.
• 냉각기: 이 부분은 작동 중 과열을 방지하기 위해 기계 구성 요소를 냉각합니다.

금속 레이저 절단 공정의 주요 매개변수는 무엇입니까?

레이저로 금속을 절단할 때 원하는 결과를 얻으려면 몇 가지 매개변수를 신중하게 관리해야 합니다.

• 레이저 파워: 이는 레이저가 전달할 수 있는 에너지의 양을 나타내며, 와트(W) 또는 킬로와트(kW) 단위로 측정합니다.
• 절삭 속도: 레이저 커터가 소재 위를 이동하는 속도입니다. 절단 품질과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 펄스 주파수: 초당 레이저 펄스 수입니다. 절단 품질, 속도 및 전체 열영향부(HAZ)에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 초점 스폿 크기: 초점에서 레이저 빔의 직경입니다. 스팟 크기가 작을수록 절단 폭이 좁아지고 절단 품질이 향상됩니다.
• 보조 가스 압력: 보조 가스는 용융된 재료를 배출하고 산화를 최소화하는 데 도움이 됩니다. 보조 가스의 압력은 재료의 종류와 두께에 따라 적절하게 설정해야 합니다.

금속 레이저 절단의 절단 허용 오차는 무엇입니까?

금속에 대한 일반적인 레이저 절단 허용 오차는 다음과 같습니다.

• 얇은 판금(최대 1mm)의 경우: +/- 0.1mm ~ +/- 0.2mm
• 중간 두께의 판금(1mm~5mm)의 경우: +/- 0.2mm~+/- 0.5mm
• 더 두꺼운 재료(5mm 이상)의 경우: +/- 0.5mm ~ +/- 1.0mm

레이저로 절단할 수 있는 최대 두께는 얼마입니까?

레이저로 절단할 수 있는 금속의 두께는 레이저 종류와 출력에 따라 달라집니다. 일반적으로 레이저는 최대 1mm(25.4인치) 두께의 강철, 최대 0.75mm(19.05인치), 최대 0.5mm(12.7인치) 두께의 알루미늄을 절단할 수 있습니다.

레이저 절단에 가장 적합한 금속은 무엇입니까?

레이저 절단에 가장 적합한 금속은 특정 용도와 요구 사항에 따라 달라집니다. 그러나 연강, 스테인리스강, 알루미늄은 가공성이 뛰어나고 레이저 절단과의 호환성이 뛰어나 가장 일반적으로 사용됩니다.

재료의 물리적 및 화학적 특성

연강(탄소강)

탄소강이라고도 하는 연강은 레이저 절단에 널리 사용됩니다. 저렴하고 내구성이 뛰어나며 용접성이 뛰어납니다. 탄소 함량이 최대 0.3%에 불과하여 고탄소강만큼 취성이 낮습니다.

• 녹는점: 화씨 2,600~2,800도
• 인장 강도 : 370-500 MPa
• 비중 : 7.85

스테인리스 강

스테인리스 스틸은 다양한 용도에 적합한 내식성 합금입니다. 레이저 절단 스테인리스 스틸 응용 분야. 강도가 좋고 산화에 대한 저항성이 뛰어납니다.

• 녹는점: 화씨 2,550~2,750도
• 인장강도: 515MPa
• 비중 : 7.93

알류미늄

알루미늄은 가볍고 부드럽고 연성이 좋은 금속으로 내식성이 뛰어나 다양한 산업 분야에 알루미늄 레이저 절단이 적합합니다.

• 녹는점: 화씨 1,220도
• 인장 강도 : 90-140 MPa
• 비중 : 2.70

황동

황동은 구리와 아연의 합금입니다. 가공이 쉽고 내식성이 우수하며 장식용으로도 매우 좋습니다.

• 녹는점: 화씨 1,650~1,720도
• 인장 강도 : 345-470 MPa
• 비중 : 8.4-8.73

구리

구리는 열전도도와 전기전도도가 우수합니다. 질기고 연성이 뛰어나며 용접과 납땜이 용이합니다.

• 녹는점: 화씨 1,984도
• 인장 강도 : 210-360 MPa
• 비중 : 8.96

금속 절단을 위한 파이버 레이저의 장점

Precision

파이버 레이저 절단기는 탁월한 정밀도를 제공하여 재료 낭비를 최소화하면서 복잡하고 정교한 절단을 가능하게 합니다. 고출력 레이저 빔은 다양한 금속을 탁월한 정밀도로 절단하여 고품질 완제품을 보장합니다. 이러한 수준의 정밀도는 정확한 사양과 공차가 필수적인 자동차, 항공우주, 전자 산업과 같은 산업에 매우 중요합니다. 이 기계가 생성하는 매끄럽고 깨끗한 가장자리는 추가 작업의 필요성을 없애 금속 제조 공정의 효율성을 향상시킵니다.

속도

파이버 레이저 커터는 기존 절단기보다 훨씬 빠르게 작동하여 생산 처리 시간이 단축됩니다. 이러한 속도 향상은 생산성을 높이고 리드타임을 단축하여 더욱 효율적인 제조 공정을 가능하게 합니다. 파이버 레이저 기계의 빠른 절단 성능 덕분에 제조업체는 촉박한 생산 일정을 준수하고 고객 요구에 신속하게 대응할 수 있습니다. 이러한 민첩성은 자동차 제조 및 적시 생산(JIT) 공정과 같이 빠른 처리 시간이 필요한 산업에서 특히 중요합니다.

다재

레이저 절단기는 스테인리스강, 알루미늄, 구리 등 다양한 소재를 가공할 수 있어 다양한 금속 가공 분야에 이상적입니다. 정교한 디자인과 형상을 구현할 수 있어 다양한 고객 요구 사항을 충족합니다. 레이저 절단기의 정밀성과 정확성은 소재 낭비를 최소화하고 2차 작업의 필요성을 줄여 생산 시간을 단축하고 비용을 절감합니다. 레이저 절단기의 다재다능함은 다양한 산업 분야에 필수적인 도구로 자리매김했습니다.

비용 효율성

파이버 레이저 절단기는 초기 투자 비용이 높을 수 있지만, 장기적인 비용 절감 효과는 상당합니다. 효율성과 정확성 덕분에 재료 낭비가 줄어들고 2차 작업의 필요성이 최소화되어 궁극적으로 생산 비용이 절감됩니다. 이러한 기계의 속도와 정밀성은 상당한 시간 절약으로 이어져 생산성과 생산량을 향상시킵니다. 또한, 레이저 절단기의 다재다능함은 단일 기계로 다양한 재료와 용도를 처리할 수 있게 하여 장비 비용을 절감하고 작업 공간을 최적화합니다.

최소한의 유지 관리

파이버 레이저 절단기는 신뢰성과 낮은 유지 보수 요구 사항으로 잘 알려져 있습니다. 움직이는 부품이 적고 고체 레이저 광원을 사용하는 이 기계는 수명이 길고 유지 보수 빈도가 낮아 가동 시간과 생산성이 향상됩니다. 이처럼 최소한의 유지 보수만으로도 전체 운영 비용을 절감하고 장기간 일관된 성능을 보장합니다. 파이버 레이저 절단기의 고체 레이저 광원은 작동을 간소화하고 잦은 부품 교체 필요성을 줄여 금속 가공에 있어 신뢰성 있고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

파이버 레이저 vs. CO2 레이저: 금속에 더 좋은 것은?

1. 레이저 발생기

이산화탄소 레이저는 기체 분자 레이저로, CO2를 매질로, O2, He, Xe 등을 보조 기체로 사용합니다. 빔은 반사기를 통해 레이저 커팅 헤드로 전달되고 집속됩니다. 반면 파이버 레이저 커팅 머신은 다이오드와 광섬유 케이블을 통해 레이저 빔을 전송합니다. 여러 개의 다이오드가 레이저 빔을 펌핑한 후 유연한 광섬유 케이블을 통해 레이저 커팅 헤드로 전달합니다. CO2 레이저 기술에서는 반사기를 일정 거리 이상 유지해야 하지만, 파이버 레이저는 이러한 제약을 받지 않습니다.

2. 전환율

파이버 레이저는 현재 최첨단 레이저 기술입니다. 파이버 레이저에 사용되는 고체 레이저 발생기는 기존 이산화탄소 레이저보다 효율이 높습니다. 이산화탄소 레이저 커터의 광전 변환율은 8~10%에 불과한 반면, 파이버 레이저 커터는 최대 30%에 달합니다. 즉, 파이버 레이저 커터의 전체 에너지 소비량은 이산화탄소 레이저 커터의 전체 에너지 소비량보다 3~5배 낮아 에너지 효율을 최소 2% 향상시켜 전력 소비를 줄이고 생산 비용도 절감할 수 있습니다.

3. 절단 능력

파이버 레이저는 파장이 CO1 레이저의 10/2에 불과하여 절단 재료의 빔 흡수율을 높이고 얇고 부드러운 파이버에 더 적합합니다. 거울 반사 방식으로 투과되는 이산화탄소 레이저와 달리 파이버 레이저는 유연하고 유지 보수가 용이합니다. 3KW 파이버 레이저 절단기는 절단 용량과 속도 면에서 4~5KW CO2 레이저 절단기와 동일하여 운영 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

4. 유지관리비

CO2 레이저는 구조가 비교적 복잡하고, 후기 단계의 유지 보수 비용이 상대적으로 높습니다. 또한, CO2 레이저 시스템은 정기적으로 청소 및 유지 보수해야 하며, 반사경 또한 정기적으로 청소 및 교정해야 합니다. 이산화탄소 가스의 순도 때문에 공진기 또한 정기적으로 유지 보수해야 합니다. 레이저 가스를 운반하는 터빈 또한 정기적인 유지 보수 및 점검이 필요합니다. 파이버 레이저 절단은 기본적으로 유지 보수가 필요 없으며, 취약한 부품이 거의 없습니다. 열악한 작업 환경을 견딜 수 있고 먼지, 충격, 습도, 온도에 대한 내성이 뛰어나 유지 보수 비용이 저렴합니다.

5. 가공소재

CO2 레이저의 빔 파장은 10.64um로 비금속 재료에 흡수되기 쉽습니다. 반면, 파이버 레이저의 파장은 1.064um에 불과하여 CO10 레이저보다 2배 짧습니다. 이처럼 짧은 초점 거리 덕분에 파이버 레이저 커터의 강도는 동일 출력의 CO100 레이저 커터보다 거의 2배 높습니다. 따라서 파이버 레이저 절단기는 금속 재료 절단에 매우 적합합니다.

CO2 레이저 절단기는 금속 재료의 절단 및 조각 효율이 낮기 때문에 주로 목재, 아크릴, 종이, 가죽, 직물 등과 같은 비금속 재료를 절단하고 조각하는 데 사용됩니다. 금속 레이저 절단기라고도 하는 파이버 레이저 절단기는 스테인리스강, 탄소강, 아연 도금강, 구리, 알루미늄 등과 같은 금속 재료에 주로 사용됩니다.

최종 생각

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