레이저 절단 및 기타 유형의 열 절단

레이저 커팅이란?

고출력 밀도의 레이저 빔을 사용하여 절단할 재료에 조사하여 재료를 기화 온도까지 신속하게 가열하고 구멍을 증발시키며 재료 위의 빔의 이동에 따라 구멍이 좁은 폭(예: 0.1mm 정도) 슬릿에 연속적으로 형성되어 재료 절단이 완료됩니다.

레이저 절단 공정

화염절단

화염 절단은 산소를 절단 가스로 사용하여 연강을 절단하는 데 사용되는 표준 공정입니다. 산소는 최대 6bar까지 가압되어 절단 부위에 불어 넣어집니다. 그곳에서 가열된 금속은 산소와 반응하여 연소와 산화가 시작됩니다. 화학 반응은 레이저 빔의 절단을 보조하기 위해 많은 양의 에너지(레이저 에너지의 최대 5배)를 방출합니다.

가스화 절단

가스화 절단은 재료를 기화시켜 주변 재료에 대한 열 효과의 영향을 최소화합니다. 이는 연속 CO2 레이저를 사용하여 얇은 플라스틱 필름과 같은 저열, 고-흡수성 재료와 목재, 종이 및 폼과 같은 비용해성-재료를 기화함으로써 달성할 수 있습니다.
극초단 펄스 레이저를 사용하면 이 기술을 다른 재료에 적용할 수 있습니다. 금속의 자유 전자는 레이저를 흡수하여 극적으로 가열됩니다. 레이저 펄스는 용융된 입자 및 플라즈마와 반응하지 않으며 재료는 직접 승화되며 에너지가 열의 형태로 주변 재료에 전달될 시간이 없습니다. 피코초 펄스는 눈에 보이는 열 효과, 용융 및 버 형성 없이 재료를 제거합니다.

용융 절단

용융 절단은 금속 절단에 사용되는 또 다른 표준 공정입니다. 세라믹과 같은 다른 용해성 재료를 절단하는 데에도 사용할 수 있습니다. 절단 가스로는 질소나 아르곤이 사용되며, 2~20bar의 가스 압력이 커프를 통해 불어납니다. 아르곤과 질소는 불활성 가스입니다. 즉, 절단면의 용융 금속과 반응하지 않고 단순히 바닥을 향해 날려 보냅니다. 동시에 불활성 가스는 절단 가장자리를 공기 산화로부터 보호합니다.

압축공기 절단
압축 공기는 얇은 판을 절단하는 데에도 사용할 수 있습니다. 5-6 bar로 가압된 공기는 절단부에서 용융된 금속을 불어내는 데 충분합니다. 공기의 거의 80%가 질소이기 때문에 압축 공기 절단은 본질적으로 용융 절단입니다.

플라즈마{0}}지원 절단

매개변수가 올바르게 선택되면 플라즈마 -지원 용융 절단 커프에 플라즈마 구름이 나타납니다. 플라즈마 구름은 이온화된 금속 증기와 이온화된 절단 가스로 구성됩니다. 플라즈마 클라우드는 CO2 레이저의 에너지를 흡수하여 가공물로 변환하므로 더 많은 에너지가 가공물에 결합되어 재료가 더 빨리 녹아 절단 속도가 빨라집니다. 이러한 이유로 이 절단 공정을 고속-플라즈마 절단이라고도 합니다.
플라즈마 클라우드는 실제로 고체 레이저에 비해 투명하므로 -플라즈마 보조 용융 절단은 CO2 레이저로만 수행할 수 있습니다.

레이저 절단 특성

레이저 절단은 다른 열 절단 방법에 비해 일반적으로 절단 속도가 빠르고 품질이 높은 것이 특징입니다. 구체적으로 다음과 같은 측면으로 요약됩니다.

(1) 우수한 절단 품질: 작은 레이저 스폿, 높은 에너지 밀도, 절단 속도로 인해 레이저 절단은 더 나은 절단 품질을 얻을 수 있습니다. ① 레이저 절단 커프는 미세하고 좁으며 슬릿의 양면이 표면에 평행하고 수직이므로 절단 부품의 치수 정확도는 ± 0.05mm에 도달할 수 있습니다. ② 절단면이 깨끗하고 아름다우며, 표면 거칠기가 수십 미크론에 불과하며, 레이저 절단이라도 마지막 공정으로 사용할 수 있어 기계적 가공 없이 부품을 직접 사용할 수 있다. (3) 레이저 절단 후 재료의 열 영향 영역 폭은 매우 작고, 슬릿 근처의 재료 성능도 거의 영향을 받지 않으며, 공작물 변형이 작고, 절단 정확도가 높으며, 슬릿의 기하학적 구조가 좋고, 슬릿 단면의 모양이-더 규칙적인 직사각형 모양을 나타냅니다.

(2) 높은 절단 효율성: 레이저의 전송 특성으로 인해 레이저 절단기에는 일반적으로 여러 개의 CNC 워크스테이션이 장착되어 있으며 전체 절단 프로세스를 CNC로 완전히 구현할 수 있습니다. CNC 프로그램만 변경하면 되는 작업은 다양한 모양의 부품 절단, 즉 2{2}}차원 절단뿐만 아니라 3차원 절단에도 적용할 수 있습니다.-

(3) 절단 속도: 1200W 레이저 출력으로 2mm 두께의 연강판을 절단하며 절단 속도는 최대 600cm/min입니다. 5mm 두께의 폴리프로필렌 수지판을 절단하며 절단 속도는 최대 1200cm/min입니다. 레이저 절단의 재료는 툴링 클램프를 절약하기 위해 클램핑 및 고정할 필요가 없으며 상부 및 하부 재료의 보조 시간도 절약됩니다.

(4) 비접촉 절단: 레이저 절단 토치와 공작물이 접촉 없이 공구 마모가 없습니다. 다양한 모양의 부품을 가공할 경우 "도구"를 변경할 필요가 없으며 레이저의 출력 매개변수만 변경하면 됩니다. 레이저 절단 공정은 저소음, 저진동, 무공해입니다.

(5) 다양한 재료 절단: 금속 매트릭스 복합재, 가죽, 목재 및 섬유. 그러나 다양한 재료의 경우 자체 열물리적 특성과 레이저의 다양한 흡수율로 인해 성능이 저하됩니다.