레이저 절단의 장단점

재료는 절단하지 않는 한 표면 미세 구조를 변경할 수 없습니다. 레이저 절단은 기계 가공을 위해 재료를 절단하는 가장 일반적인 기술 중 하나입니다. 레이저 절단은 설계 및 원하는 결과에 따라 패턴을 생성하는 데 도움이 됩니다. 이 방법은 강력한 레이저 빔을 사용하여 재료를 녹이고, 태우고, 기화시키는 과정을 수반합니다. 이 과정은 매우 유용하지만, 레이저 절단의 수많은 장점과 단점을 이해하는 것이 중요합니다.

절단 과정은 레이저 커터를 사용하여 이루어집니다. 레이저 커터는 미세한 레이저 빔을 사용하여 소재에 초점을 맞춥니다. 하지만 절단을 시작하기 전에 디자인이나 패턴을 기반으로 명확한 목표를 설정해야 합니다. 과거에는 기존 방식으로 특정 단단한 소재를 절단하는 것이 어려웠습니다. 그러나 레이저 커터의 등장으로 작업이 훨씬 수월해졌습니다.

여기에서는 레이저 절단에 대해 알아야 할 모든 것을 안내해 드리겠습니다. 또한 레이저 절단의 작동 원리와 장단점도 설명합니다.

레이저 절단이란 무엇이고, 어떻게 작동하나요?

현재 많은 제조 산업에서 생산 공정을 가속화하기 위해 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계를 사용하고 있습니다. 이러한 장치는 다음을 포함한 다양한 공정을 사용합니다. 레이저 절단 서비스모든 컴퓨터 수치 제어 기계는 디지털화된 도면을 컴퓨터 언어로 변환한 후 기계에 명령을 내립니다.

이 언어는 장치에 디자인을 실행하는 데 필요한 명령을 제공합니다. 언어와 기계 간의 연결은 프린터로 그림을 전송하는 것과 유사합니다. 또한 레이저 커팅 머신도 같은 방식으로 작동하며 디자인을 빠르게 완성할 수 있습니다.

레이저 절단 제품의 설계는 2D 벡터 파일을 사용하여 레이저를 유도할 수 있도록 합니다. 이 제품은 레이저 공진기로 구성됩니다. 이 공진기는 유리 섬유 또는 경우에 따라 결정체의 가스 혼합물을 포함합니다. 설계자가 사용하는 재료 절단 절차에 따라 구성 공진기가 결정됩니다. 혼합물에 에너지를 입력하면 절단 과정이 시작됩니다. 혼합물이 다양한 거울 렌즈를 통과한 후 레이저가 초점에 맞춰집니다.

 레이저 절단은 어떻게 작동하나요?

레이저 절단의 장단점을 자세히 살펴보기 전에 작동 원리를 이해하는 것이 중요합니다. 레이저 절단기는 CNC 기계와 유사하게 작동하지만, 더 높은 출력의 레이저를 사용합니다. 레이저는 CNC와 광학 장치를 사용하여 소재 또는 빔을 유도합니다. 레이저 절단기는 주어진 CNC 또는 G 코드를 사용하여 소재를 절단하고 움직임을 제어합니다.

레이저 빔이 집중되면 재료는 녹고, 기화하고, 연소됩니다. 또한, 재료에 가스를 분사하여 고품질의 마감 처리된 모서리 표면을 얻을 수 있습니다. 레이저 빔은 밀폐된 용기 내에서 램프나 방전을 통해 레이저 재료를 활성화하여 형성됩니다.

부분 거울을 통한 내부 반사 후, 레이저 물질은 증폭됩니다. 이 과정은 충분한 에너지가 간섭성 단색광의 형태로 축적될 때까지 계속됩니다. 광섬유나 거울을 사용하여 작업 영역에 초점을 맞추면 빛의 강도가 향상됩니다.

레이저 빔의 가장 얇은 가장자리 직경은 0.32mm 미만입니다. 반면, 커프 폭은 0.10mm 정도로 매우 작을 수 있습니다. 하지만 이는 소재의 두께에 따라 결정됩니다. 레이저 절단기를 이용한 절단이 소재의 가장자리에서 시작되지 않는 경우, 피어싱 공정을 활용하십시오.

피어싱 시술은 레이저를 사용하여 재료에 높은 출력으로 구멍을 뚫는 방식입니다. 예를 들어, 13mm 스테인리스 강판을 뚫는 데는 5~15초가 걸립니다.

레이저 절단의 주요 장점

레이저 절단에는 실질적인 장점이 있습니다. 이러한 장점은 소재, 두께, 그리고 품질 요구 사항이 공정에 적합할 때 나타납니다. 아래에서 각 장점의 이유와 그 장점을 실현하는 조건을 살펴보겠습니다.

고정밀 및 좁은 커프

레이저 절단은 매우 정확한 윤곽을 생성할 수 있습니다. 빔이 좁고 동작이 CNC로 제어되기 때문입니다. 실제 작업장에서 달성 가능한 공차는 기계 종류와 두께에 따라 달라집니다. 또한 열 거동에도 영향을 받습니다. 하지만 2D 프로파일의 후속 가공을 줄이는 데 충분한 경우가 많습니다. 이 방식은 촘촘한 형상, 구멍, 그리고 일관된 절삭날 요구 사항이 있는 부품에 가장 적합합니다.

얇은 두께에서 중간 두께까지 고속

레이저 절단은 얇거나 중간 두께의 소재를 빠르게 절단합니다. 이 공정은 연속적이고 비접촉식이며 고도로 자동화되어 있습니다. "도구"가 바뀌지 않기 때문에 복잡한 형상도 잘 절단되는 경우가 많습니다. 이는 중첩된 시트 생산에 가장 적합합니다. 이러한 경우에는 심층적인 3D 형상보다 처리량이 더 중요합니다.

우수한 반복성

반복성은 생산에 레이저 절단을 사용하는 강력한 이유입니다. 매개변수를 설정하면 공정에서 부품을 일관되게 생산할 수 있습니다. 이러한 매개변수에는 재료, 가스, 초점, 속도가 포함됩니다. 이는 대량 생산에 가장 적합합니다. 이러한 작업에서는 동일한 부품을 반복적인 재작업 없이 정확하게 제작해야 합니다.

비접촉식 절단

빔이 절단을 담당합니다. 즉, 회전하는 공구의 절삭력이 없습니다. 또한 공구 날이 마모되지 않습니다. 이는 부품에 섬세한 형상이나 얇은 웹이 있는 경우 유용합니다. 이 방법은 복잡한 형상에 가장 적합합니다. 이러한 부품은 기계적인 절단으로 인해 덜컹거리거나 휘어지거나 버가 발생할 수 있습니다.

유연한 복잡성

레이저 커터는 새로운 윤곽을 위해 새로운 도구가 필요하지 않습니다. 따라서 복잡성은 주로 프로그래밍 및 안정성 문제입니다. 따라서 복잡한 2D 프로파일이 자동으로 더 비싸지는 않습니다. 이는 잦은 설계 변경, 프로토타입 제작, 그리고 혼합 부품 네스팅에 가장 적합합니다.

재료 활용

레이저 절단은 네스팅 소프트웨어와 잘 호환됩니다. 시트 사용량을 늘리고 폐기물을 줄이는 경우가 많습니다. 이러한 절감 효과는 반복 네스팅을 실행할 때 나타납니다. 또한 재료비가 총 비용에서 큰 비중을 차지하는 경우에도 효과적입니다. 이는 대량 시트 프로그램과 고가의 재료에 가장 적합합니다.

자동화 잠재력

레이저 절단은 CNC 워크플로에 자연스럽게 통합됩니다. 로딩 및 언로딩 시스템과 통합할 수 있습니다. 완전 자동화되지 않더라도 수동 작업을 줄이는 데 도움이 되는 경우가 많습니다. 이는 다단계 절단 설정과 비교할 때 더욱 그렇습니다. 예측 가능한 처리량에 중점을 둔 생산 셀에 가장 적합합니다.

주요 단점 및 제한 사항

레이저 절단의 단점은 대부분 공정 범위에 있습니다. 두께, 열, 연기, 그리고 셋업에 대한 민감성 등이 여기에 포함됩니다. 이러한 한계를 이해하면 품질 저하, 안전 문제, 그리고 예상치 못한 비용 발생을 방지하는 데 도움이 됩니다.

두께 및 생산성 한계

레이저 절단은 두꺼운 금속을 절단할 수 있습니다. 하지만 두께가 증가함에 따라 생산성과 절삭 품질은 일반적으로 떨어집니다. 실제 "최대 두께"는 한 가지 숫자가 아닙니다. 레이저 출력, 재료 등급, 가스 및 품질 요구 사항에 따라 달라집니다. 두꺼운 판재에 매우 깨끗한 절삭날을 요구하는 사양이라면 작업 범위가 좁을 수 있습니다.

가장자리에 대한 열 효과

레이저 절단은 열 공정입니다. 열 영향부(HAZ)가 발생할 수 있습니다. 또한 가장자리 산화나 변색을 유발할 수 있습니다. 이는 가스와 소재에 따라 달라집니다. 드로스, 미세 버, 가장자리 테이퍼는 매개변수가 변동할 때 흔히 발생하는 작업 문제입니다. 다음 단계로 용접이나 코팅을 한다면, 가장자리 상태는 단순히 외관상의 문제가 아닙니다. 성능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

반사/문제 물질

일부 소재는 다루기 어렵습니다. 반사율, 전도성, 코팅 또는 표면이 고르지 않은 경우 등이 원인일 수 있습니다. "절단 가능"한 소재라 하더라도 더욱 엄격한 제어가 필요할 수 있습니다. 이는 초점, 가스 및 피어싱 전략에 적용됩니다. 안정성이 중요한 경우, 이러한 경우 개발 시간이 더 소요될 수 있습니다.

연기 및 안전 요구 사항

레이저 절단은 연기와 입자를 발생시킬 수 있습니다. 특정 플라스틱이나 코팅 시트와 같은 일부 소재는 유해 가스를 생성합니다. 안전한 레이저 설비를 위해서는 적절한 추출 및 여과가 필요합니다. 또한 소재에 대한 규정도 필요합니다. 이는 선택 사항이 아닙니다. 이 절차를 생략하면 좋은 공정이 작업장 위험 요소로 빠르게 변할 수 있습니다.

선불 및 운영 비용

산업용 레이저 커터는 초기 투자 비용이 큽니다. 운영 비용은 전기료뿐만이 아닙니다. 보조 가스 사용, 광학 장치 유지 보수, 소모품 등 모든 비용이 부품당 비용에 추가됩니다. 가동 중단 시간과 작업자 시간도 비용에 영향을 미칩니다. 장비 구매를 피한다면 서비스 비용을 절감할 수 있습니다. 하지만 두꺼운 판재, 엄격한 사양, 까다로운 소재의 경우 가격이 빠르게 상승할 수 있습니다.

프로세스 감도

레이저 절단은 항상 "시작하고 바로 작업하기"만 하는 작업은 아닙니다. 설정이 잘못되면 타거나, 찌꺼기가 많이 생기거나, 가장자리가 거칠어질 수 있습니다. 또한 절단면이 일정하지 않을 수도 있습니다. 피어싱 작업 시에는 작업자의 기술이 가장 중요합니다. 두꺼운 판이나 반사 소재를 절단할 때도 마찬가지입니다.

레이저 절단이 올바른 선택인 경우는 언제인가요?

레이저 절단은 주로 2D 관통 절단이 필요한 부품에 적합한 선택입니다. 또한 정밀성, 속도, 반복성이 중요한 경우에도 적합합니다. 다음 간단한 체크리스트를 참고하여 결정하세요.

• 해당 부품은 2D 프로파일(시트/플레이트) 또는 튜브 프로파일입니다. 심층 3D 가공에는 적합하지 않습니다.
• 배치 전체에서 모서리 품질과 치수 일관성이 중요합니다.
• 특별한 도구 없이도 복잡한 윤곽을 표현할 수 있습니다.
• 자재의 중첩과 폐기물 감소는 비용에 큰 영향을 미칩니다.
• 귀사의 소재와 두께는 귀사의 품질 요구 사항에 맞는 안정적인 공정 창에 적합합니다.

여러 개가 "아니요"인 경우에도 레이저 절단은 가능할 수 있습니다. 하지만 추가 조정이 필요할 수 있습니다. 또한 부품당 비용이 더 많이 들거나 모서리 마감이 손상될 수 있습니다.

결론

우리의 관점에서 Yonglihao Machinery, 레이저 절단의 장단점은 공정 경계의 문제입니다. 재료, 두께, 그리고 절삭날의 요구 사항이 안정적인 범위에 부합할 때, 레이저 절단은 그 효과를 발휘합니다. 레이저 절단은 적은 툴링으로 정밀성, 반복성, 그리고 빠른 속도를 제공합니다. 하지만 그 범위를 넘어서면 공정 비용이 증가하고 일관성이 떨어질 수 있습니다. 두꺼운 판재, 까다로운 재료, 또는 가스 제어가 취약한 경우에 이러한 문제가 발생합니다.

레이저 절단 서비스를 고려하거나 자체 작업 흐름을 계획하고 있다면 먼저 경계 조건부터 시작하세요. 그런 다음 속도와 비용을 최적화하세요. 이렇게 하면 대부분의 문제를 예방할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

레이저 절단이 항상 가장 정밀한 옵션일까요?

아니요. 레이저 절단은 정밀하지만 최종 정확도는 기계, 두께, 열의 영향에 따라 달라집니다. 얇거나 중간 두께의 프로파일에는 매우 효과적일 수 있습니다. 하지만 두꺼운 판재나 엄격한 절삭날 요구 조건은 작업 범위를 좁힐 수 있습니다. "정밀도"는 항상 재료, 두께, 그리고 검사 방법과 연관 지어 생각해야 합니다.

두께에 따라 절단 품질이 왜 그렇게 많이 달라질까요?

두꺼운 소재는 녹여서 커프를 통과시키기가 더 어렵습니다. 두께가 두꺼워질수록 열 흐름과 가스 제거가 더 민감해집니다. 이로 인해 드로스 및 테이퍼 발생 위험이 높아집니다. 얇은 판에서는 보기 좋은 셋팅이 두꺼운 판에서는 실패할 수 있는 이유입니다.

매일 생산할 때 가장 흔한 단점은 무엇입니까?

가장 흔한 생산 문제는 드로스, 엣지 산화, 그리고 매개변수 민감도입니다. 이러한 문제는 일반적으로 가스 설정, 초점 위치 또는 소재 표면 상태에 기인합니다. 효과적인 공정 제어는 단순히 전력을 늘리는 것 이상의 문제를 해결합니다.

금속만 절단하는 경우 정말 연기 제거가 필요합니까?

네. 금속 절단 작업 시에도 입자와 연기가 발생합니다. 일부 코팅은 추가적인 위험을 초래합니다. 가스가 고독성이 아니더라도 미세 입자는 건강에 위험합니다. 또한, 청소에도 문제가 됩니다. 적절한 환기와 여과는 사람, 광학 장치, 그리고 가동 시간을 보호합니다.

레이저 절단 서비스가 기계를 구매하는 것보다 비용 효율적인 경우는 언제인가요?

작업량이 불확실하거나 작업의 종류가 다양할 때 서비스가 비용 효율적일 수 있습니다. 작업 건당 비용을 지불하면서 장비를 구매할 필요가 없습니다. 작업이 안정적이고 반복적이며 작업량이 많다면 기계를 소유하는 것이 합리적일 수 있습니다. 단, 인력을 충분히 확보하고 유지 관리할 수 있어야 합니다.