산업 제조는 일반적으로 절삭 가공 공정을 사용하여 제품을 생산합니다. 중요한 생산 단계인 판금 레이저 절단은 이러한 공정의 대표적인 예입니다. 이 공정은 재료 표면에 레이저 빔을 집중시킵니다. 그런 다음 레이저 빔을 태우거나, 기화시키거나, 녹여 원하는 결과를 얻습니다.
레이저 절단은 정밀한 기술이기 때문에 복잡한 부품 제조의 어려움을 줄여줍니다. Yonglihao Machinery는 고품질 제품을 제공할 수 있습니다. 금속 레이저 절단 서비스. 시트 메탈 시트 메탈 레이저 절단에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽어보세요.
목차
시트 메탈 레이저 절단이란?
판금 가공은 가장 일반적인 산업 제조 공정 중 하나입니다. 따라서 판금 레이저 절단이 가장 널리 사용되는 방법 중 하나로 여겨집니다. 레이저 절단은 고출력 광선(레이저)을 사용하여 평평하고 얇은 금속판을 절단합니다. 이 공정은 광학 및 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술을 기반으로 합니다. 이것이 레이저 절단 부품의 정밀도가 높은 이유입니다.
판금 레이저 절단의 역사
레이저 절단 기술은 60년 이상 사용되어 왔습니다. 금속판을 절단하려는 최초의 시도는 1960년으로 거슬러 올라갑니다. 1964년에는 CO2 레이저가 시계 스프링 용접과 같은 정밀한 부분에 사용되기 시작했습니다. 레이저 절단은 다른 절단 방식에 비해 자동화와 높은 정밀도라는 장점을 제공합니다. 이러한 장점 덕분에 정밀 제조 및 대량 생산 분야에서 널리 사용됩니다.
파이버 레이저는 원래 1960년대에 제조되었습니다. 하지만 1980년대 후반이 되어서야 상용화되었습니다. 1990년대는 레이저 기술의 황금기로 여겨집니다. 고체 레이저와 같은 다양한 고출력 레이저가 도입되면서 효율성과 생산성이 크게 향상되었기 때문입니다. 2000년대 초에는 레이저 절단 서비스가 자동차 및 항공우주 산업을 포함한 다양한 산업에서 널리 사용되는 제조 기술로 자리 잡았습니다.
판금 절단용 레이저 유형
산업 제조 분야에서 재료를 절단하는 데 사용되는 레이저에는 세 가지 유형이 있습니다. 각 레이저 커터는 서로 다른 고유한 특성을 가지고 있습니다. 세 가지 유형의 레이저 커터에 대한 전체적인 개요는 다음과 같습니다.
파이버 레이저
파이버 레이저 절단 장비는 가장 강력한 정밀 절단 장비 중 하나입니다. 시드 레이저를 사용하여 특정 유리 섬유를 통해 빔을 확대하는 고체 레이저입니다. 금속, 합금, 그리고 유리, 플라스틱, 목재와 같은 비금속을 절단하는 데 효과적입니다. 간단한 절단 작업 외에도 금속 조각 및 어닐링 작업에도 적합합니다.
파이버 레이저는 높은 출력으로 인해 다른 레이저보다 절단면(커프)이 더 넓습니다. 최소 25,000시간의 긴 수명을 자랑하여 유지 보수가 덜 필요합니다. 또한, 내구성과 강도가 뛰어난 빔을 생성합니다. 하지만 두께가 20mm 미만인 소재를 절단하는 데 가장 적합합니다.
CO₂ 레이저
CO2 레이저는 가스 혼합물이 담긴 튜브에 전기를 통과시켜 광선을 생성합니다. 가스 혼합물은 주로 이산화탄소와 비활성 기체로 구성되어 있습니다. 특히 헬륨과 질소는 레이저에 가장 많이 사용되는 가스입니다.
하지만 파이버 레이저보다 출력이 약합니다. CO₂ 레이저 장치는 목재, 아크릴, 플라스틱과 같은 비금속 재료만 절단할 수 있습니다. 경우에 따라 판금 레이저 절단에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 얇은 알루미늄 판과 기타 비철 금속을 절단할 수 있습니다.
크리스탈 레이저
크리스털 레이저 커터는 Nd: YAG(네오디뮴 도핑 이트륨 알루미늄 가넷)와 Me: YVO(네오디뮴 도핑 이트륨 오르토 바나데이트, YVO₄) 크리스털 두 가지 형태로 제공됩니다. 두 가지 모두 매우 강력한 절단기입니다. 하지만 가격이 다소 비싸고 파이버 레이저의 절반(8,000~15,000시간)에 불과한 수명을 가지고 있습니다. 코팅 및 비코팅 금속, 비금속, 폴리머를 절단할 수 있습니다. 또한, 크리스털 레이저는 특정 조건에서 세라믹을 절단할 수 있습니다.
3가지 판금 레이저 절단 공정
레이저 판금 절단은 레이저 빔을 사용하여 금속판의 일부를 절단하는 열 공정입니다. 판금 절단에는 세 가지 주요 방법이 있습니다.
레이저 빔 융합 절단
퓨전 절단은 불활성 절단 가스(주로 질소 또는 아르곤)를 사용하여 절단 토치에서 용융된 재료를 분사합니다. 불활성 가스를 사용하면 공정에 지장을 주지 않고 절단면의 산화를 방지할 수 있습니다. 이 공정은 평판 및 박판뿐만 아니라 최소한의 후가공으로 높은 외관 기준을 충족해야 하는 소재에도 적합합니다.
레이저 빔 화염 절단
레이저 빔 화염 절단 시, 용융된 재료는 산소 가스를 사용하여 배출됩니다. 이 과정에서 발열 반응이 발생하여 작업의 전체 에너지 투입량이 증가합니다. 이 방법은 연강 및 기타 판금뿐만 아니라 세라믹과 같은 가용 재료의 절단에도 적합합니다.
레이저 빔 승화 절단
이 유형의 레이저 절단은 레이저를 사용하여 재료 중 덜 녹은 부분을 기화시킵니다. 용융 절단과 유사하게, 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성 가스를 절단 가스로 사용하여 절단면에 산화제가 없도록 합니다. 속도는 느리지만 정밀 절단을 위한 고품질 절단면을 생성합니다.
판금 레이저 절단의 장점
이 생산 방식의 중요한 이점은 다음과 같습니다.
고정밀 절단
레이저 절단 제조는 광선을 사용하여 금속을 매우 정밀하게 절단합니다. 레이저는 기존의 여러 절단 공정보다 훨씬 더 정확하고 정밀하게 재료를 용융 및 증발시킵니다. 일부 다이 커팅 장비는 1~3mm의 허용 오차를 가지고 있습니다. 그러나 레이저 커터는 0.003mm의 정확도로 절단할 수 있습니다.
높은 시트 활용도
레이저 커터는 제작 재료의 상당 부분을 활용할 수 있도록 합니다. 이 공정은 낭비를 거의 또는 전혀 허용하지 않습니다. 이 기계는 금속판에서 사용 가능한 부품의 양을 극대화하기 때문입니다. 따라서 불필요한 재료 낭비에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 적정량을 구매하면 충분할 것이라는 확신을 가질 수 있습니다.
극한의 절단 다재다능함
레이저 절단 공정은 매우 유연하고 다재다능합니다. 단일 레이저 커터로 다양한 절단 작업에 적합합니다. 간단한 절단부터 세부적인 디테일, 마크, 드릴링, 조각 등 정교한 절단까지 다양한 작업이 가능합니다. 따라서 제조업체는 작업 중에 정기적으로 공구를 교체할 필요가 없습니다.
저전력 사용
다른 절단 장비와 달리 레이저 커터는 장치의 각 부분을 따로 움직일 필요가 없습니다. 따라서 과도한 에너지를 사용하지 않고도 재료 덩어리를 효율적으로 절단할 수 있습니다. 레이저 커터는 10kW의 에너지로 작동할 수 있지만, 대부분의 다른 작업은 그보다 최대 5배의 에너지를 소모합니다.
거의 또는 전혀 손상 없음
레이저 절단 중 재료가 열에 노출되면 휘어지거나, 변형되거나, 심지어 완전히 손상될 것이라고 생각하시는 분들도 계실 겁니다. 하지만 이는 사실이 아닙니다. 레이저 절단 시 열에 의해 영향을 받는 부분은 경미하며, 제작 후 형상이나 부품 공차에 큰 영향을 미치지 않습니다.
판금 레이저 절단의 단점
레이저 절단 판금에는 많은 장점이 있지만, 몇 가지 단점도 있습니다. 이에 대해 살펴보겠습니다.
전문 운영자가 필요합니다
레이저 커터를 최대한 활용하려면 부품 제작을 위해 기계를 조작할 전문가를 고용해야 할 수도 있습니다. 예를 들어, 전문가는 생산 공정이나 기계의 무결성을 위협할 수 있는 실수나 잘못된 설정을 빠르게 발견할 수 있습니다.
금속 두께 제한
레이저 절단은 금속판을 포함한 다양한 소재에 적합합니다. 하지만 두꺼운 금속을 작업할 때는 다른 절단 방법을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 일반적인 레이저 커터는 최대 두께 15mm의 알루미늄판과 두께 6mm의 강철을 절단하는 데 적합합니다.
유해 가스
플라스틱을 절단할 때 레이저 커터는 다량의 유해 가스를 배출합니다. 이는 레이저 커터가 플라스틱을 녹이고 증발시키기 때문입니다. 따라서 환기가 잘 되는 곳이나 안전한 작업 환경에서 레이저 절단 작업을 수행하는 것이 매우 중요합니다.
높은 초기 투자
최고 품질의 레이저 커터는 비쌉니다. 기본 레이저 커터는 약 $3000으로, 워터젯이나 플라즈마 커터의 두 배에 달합니다. 따라서 레이저 커팅 서비스를 사업적으로 운영하려면 상당한 초기 투자가 필요합니다.
레이저 커팅 부품을 위한 디자인 팁
레이저 커팅 서비스를 효과적이고 효율적으로 사용하려면 레이저 커팅 제품을 디자인할 때 아래 팁을 꼭 따르세요.
절단할 금속은 너무 두껍지 않아야 합니다.
두께는 레이저 절단 작업에서 고려해야 할 중요한 요소입니다. 두께는 레이저 출력과 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 두께가 두꺼워질수록 레이저의 재료 관통 및 절단 능력은 감소합니다. 그러나 레이저 출력을 높이면 해당 재료의 절단 가능성이 높아질 수 있습니다.
커프를 기억하세요
레이저 설계에는 커프(Kerf)라는 것을 고려해야 합니다. 커프는 레이저 빔이 레이저 절단 소재에 닿을 때 증발하는 물질입니다. 이는 레이저 절단뿐만 아니라 다른 절삭 가공 공정에서도 나타납니다. 커프 레이저 절단은 레이저 빔의 두께로 인해 발생합니다. 따라서 설계 단계 전반에 걸쳐 이 점을 고려하는 것이 중요합니다.
올바른 재료를 선택하세요
레이저 절단 작업을 수행하기 전에 가장 중요한 고려 사항은 적절한 재료를 선택하는 것입니다. 재료 선택은 완제품에 필요한 특성에 따라 결정됩니다. 강성, 반투명성, 탄성과 같은 재료의 품질은 다양합니다. Yonglihao Machinery는 다양한 판금 레이저 절단 옵션을 제공하며, 플라스틱과 종이도 가능합니다.
간격은 중요합니다
오류를 없애고 최상의 결과를 얻으려면 레이저 절단 시 정밀한 간격이 필요합니다. 최소 간격은 재료의 두께와 같아야 합니다. 예를 들어, 판금 레이저 절단에서 판금의 두께가 2mm라면 두 경로 사이의 간격도 2mm가 되어야 합니다. 특히 다양한 레이저 절단 판금 디자인을 작업할 계획이라면 이 간격이 매우 중요합니다.
텍스트를 앵커 포인트와 곡선으로 변환
모든 레이저 작업에 텍스트 자르기가 포함되는 것은 아닙니다. 텍스트를 삽입해야 하는 경우, 글자 간격을 넓히고 큰 글꼴로 인쇄해야 합니다. 이렇게 하면 작업이 더 원활하고 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 글자가 서로 가까이 있으면 겹쳐서 읽을 수 없는 글자가 될 수 있습니다.
레이저 절단기에 투자해야 할까요, 아니면 서비스를 선택해야 할까요?
레이저 절단 서비스는 다양한 산업 공정에 필수적입니다. 소규모 장비 제조부터 항공우주 및 자동차 산업과 같은 대규모 기업까지, 레이저 절단 기술은 매우 성공적이고 효율적인 공정으로 다양한 소재에 적용될 수 있습니다.
하지만 소규모 제조업체에게는 기계에 투자하는 것보다 서비스를 선택하는 것이 현명한 선택입니다. 이는 고객에게 고품질을 제공하면서도 비용을 절감할 수 있는 놀라운 방법이기 때문입니다. 하지만 예산이 넉넉하다면 레이저 절단 장비에 투자하는 것이 매우 유익할 수 있습니다. 레이저 절단 장비는 여러 가지 장점을 제공하기 때문입니다.
어쨌든, 선택은 전적으로 생산자에게 달려 있습니다. 서비스를 이용하기로 결정하셨다면 Yonglihao Machinery에 문의하세요. Yonglihao Machinery는 고품질 레이저 절단 서비스를 제공해 드립니다.
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레이저 절단의 대안
레이저 절단을 사용하고 싶지 않고 판금에서 형태를 잘라내는 방법을 모르겠다면, 생산 요구에 맞는 고급 대안을 몇 가지 소개합니다.
일렉트릭 디엠
와이어 방전 가공 EDM은 레이저 절단과 유사하게 작동합니다. 열을 사용하여 재료를 제거하기 때문입니다. EDM은 전기 방전(스파크)을 이용하여 재료에서 원하는 모양을 잘라냅니다. 레이저 절단과 비교했을 때, EDM은 열 영향 영역이 더 작아 표면이 더 매끄럽습니다. 또한 질긴 재료를 절단하는 데에도 사용할 수 있습니다.
CNC 밀링
CNC 밀링 고속 회전 커터를 사용하여 재료를 형상화합니다. 밀링 작업은 금속, 합금 및 비금속에 적합합니다. 이는 레이저 절단과 유사한 고정밀 절삭 가공 기술입니다. 두 방법의 주요 차이점은 밀링은 회전 커터라는 절삭 공구를 사용하여 디자인을 조각하거나 형상화한다는 것입니다. 반면 레이저 절단은 광선을 사용하여 디자인 형상을 녹이거나 태워 제거합니다.
플라즈마 절단
플라스마 절단은 뜨거운 이온 가스를 사용하여 금속판을 절단하는 공정입니다. 전기 스파크는 공기, 수소, 아르곤과 같은 압축 가스에 많은 열을 발생시켜 원자를 움직이게 합니다. 분자들은 서로 충돌하여 가스로부터 분리됩니다. 레이저 커터와 비교했을 때, 플라스마 절단기는 훨씬 더 두꺼운 금속을 절단할 수 있습니다.
결론
레이저 절단은 재료를 절단하는 쾌속 조형(RP)에 사용되는 기술입니다. 이 페이지에서는 레이저 절단의 작동 방식, 역사, 다양한 유형, 그리고 여러분께서 잘 알고 계실 만한 기타 정보를 다루었습니다. 레이저 절단에 대해 어느 정도 알고 계셨기를 바랍니다. Yonglihao Machinery는 최고의 레이저 절단 서비스를 제공해 드릴 것입니다.