레이저 커팅은 제조에서 가장 일반적인 관행 중 하나입니다. 원래 다이아몬드 다이에 구멍을 뚫기 위해 고안된 레이저 커팅은 오랜 세월을 거쳐 현재는 재료를 절단하고 완제품을 만드는 가장 효율적인 방법 중 하나로 여겨집니다. 대형 산업 제조업체부터 학교와 취미인까지 다양한 용도로 널리 사용되는 기술입니다.
이 글에서는 레이저 절단의 정의와 작동 방식, 다양한 유형, 특징, 레이저 절단 응용 분야, 레이저 절단 기계의 미래 동향 등 레이저 절단의 전반적인 내용을 살펴봅니다.
그것이 무엇인지
레이저 커팅은 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료를 조사하는 프로세스입니다. 일반적으로 레이저는 모션 제어 시스템과 함께 사용되며, 이는 레이저가 재료 위로 어떻게 움직이는지 결정합니다. 레이저 커팅은 금속 제작과 같은 산업용 애플리케이션뿐만 아니라 때로는 조각 및 에칭과 같은 예술적 효과에도 사용됩니다.
전달 방법
레이저는 전자의 에너지를 사용하여 강렬한 고온의 빛, 즉 레이저 빔을 생성합니다. 재료와 접촉하면 레이저 빔이 표면을 빠르게 녹여 구멍을 형성합니다. 초기 접촉 지점에서 레이저는 프로그래밍된 방향으로 이동하여 재료를 완전히 절단하거나 원하는 효과를 만듭니다. 동시에 녹은 재료는 고속 공기 흐름에 의해 날아갑니다.
레이저 커팅은 일반적으로 우수한 품질, 높은 정확도, 최소한의 낭비되는 재료로 매끄러운 절단을 생성하는 열 절단 방법입니다. 기존 절단 방법과 비교했을 때 레이저 절단은 더 좁은 슬릿을 생성하여 재료의 더 많은 부분을 절약하는 데 도움이 됩니다.
레이저 커팅의 종류
레이저 절단은 레이저 증발, 레이저 용융, O의 4가지 범주로 분류할 수 있습니다.2 레이저 커팅, 레이저 스크라이빙을 통한 제어된 파단.
1. 레이저 증발
레이저 증발은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 재료를 가열합니다. 접촉 시 재료의 온도는 빠르게 끓는점까지 상승하고 재료는 증기로 증발하기 시작합니다. 이러한 증기가 빠르게 분출되면서 재료에 절단이 형성됩니다.
이 레이저 절단 방식은 많은 전력과 전력 밀도가 필요하며, 주로 매우 얇은 금속 소재와 종이, 천, 목재, 플라스틱, 고무 등의 비금속 소재를 절단하는 데 사용됩니다.
2. 레이저 용융
레이저 용융은 레이저 빔을 사용하여 재료를 빠르게 가열하고 비산화성 가스(예: Ar, He, N 등)를 사용하여 용융된 재료를 방출합니다. 비산화성 가스는 빔과 함께 노즐을 통해 고압으로 분사되므로 빔과 접촉하는 즉시 재료가 방출됩니다.
레이저 용융은 금속을 완전히 기화시키지 않으며, 레이저 기화에 필요한 에너지의 1/10만 필요합니다. 이 유형의 레이저 절단은 주로 스테인리스 강철, 티타늄, 알루미늄 및 그 합금과 같이 쉽게 산화되지 않는 소재나 활성 금속을 절단하는 데 사용됩니다.
3. 2 컷팅
O2 레이저 절단은 레이저 빔을 사용하여 재료를 빠르게 가열하고 O2, 산화 가스, 용융된 물질을 배출합니다. O2 레이저 절단은 산화성 가스가 재료와 상호 작용하여 산화 반응을 일으키고, 이로 인해 많은 양의 열이 방출됩니다. 그런 다음 용융 산화물과 용융된 재료가 반응 구역에서 불어나 재료가 절단됩니다. 이와 관련하여 O2 레이저 절단은 산소 아세틸렌 절단과 비슷합니다.
절단 과정에서 산화 반응으로 인해 많은 열이 발생하기 때문에 레이저 산소 절단에 필요한 에너지는 레이저 용융에 필요한 에너지의 절반에 불과하며 절단 속도는 레이저 기화 및 레이저 용융보다 훨씬 높습니다.
O2 레이저 절단은 주로 탄소강, 티타늄강, 열처리강 등 쉽게 산화될 수 있는 금속 소재에 사용됩니다.
4. 제어된 파단을 이용한 레이저 스크라이빙
레이저 스크라이빙은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 금속 재료 표면을 스캔하여 일련의 작은 홈, 즉 "스크라이빙 라인"을 생성합니다. 그런 다음 일정량의 제어된 압력이 표면에 가해져서 재료가 스크라이빙 라인을 따라 균열이 생깁니다.
레이저 스크라이빙은 주로 반도체 웨이퍼, LED 조명 및 미세한 제어와 미세한 정밀도가 필요한 기타 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 따라서 레이저 스크라이빙에 사용되는 레이저는 일반적으로 Q-스위치 레이저와 CO2 레이저와 비교했을 때 SR AOM이 제공하는 고품질의 최첨단 이점을 누릴 수 있습니다.
기능
다른 열 절단 방법과 비교했을 때, 레이저 절단은 전반적으로 더 빠른 프로세스이며 뛰어난 절단 품질을 제공합니다. 레이저 절단에는 다음과 같은 이점이 있습니다.
1. 뛰어난 절단 품질: 높은 에너지 밀도와 레이저 접촉점의 정밀성으로 인해 레이저 절단은 더 나은 결과를 낳습니다.
a. 레이저 커팅은 매우 좁은 절개를 만듭니다. 레이저 커팅으로 생성된 절단 폭은 0.001인치 미만이며 치수 정확도는 약 ± 0.0005인치로 매우 정밀합니다.
b. 레이저 커팅은 매우 매끄러운 모서리를 만들어내므로 추가적인 기계적 처리 없이 생산의 마지막 단계로 사용할 수 있습니다.
c. 레이저 커팅은 작업물에 최소한의 변형을 일으키고 절단 근처의 재료에 거의 영향을 미치지 않습니다. 슬릿의 모양도 일관되게 직사각형입니다.
2. 높은 절단 효율: 전체 레이저 절단 공정은 직접 작업할 필요 없이 CNC로 완벽하게 제어할 수 있습니다. 레이저 절단 작업 중에 사용자는 모션 제어 시스템만 구성하면 됩니다. 구성은 다양한 모양에 적용할 수 있습니다. 또한 레이저 절단 기계에는 여러 개의 CNC 작업대가 장착되어 크거나 여러 개의 작업물을 작업할 때 효율성이 크게 향상됩니다.
3. 빠른 절단 속도 : 1200W의 출력을 가진 레이저는 600mm 두께의 저탄소강판을 절단할 때 2cm/min의 절단 속도에 도달할 수 있습니다. 동일한 출력의 레이저는 1200mm 두께의 폴리프로필렌 수지 보드를 절단할 때 5cm/min의 절단 속도에 도달할 수 있습니다. 레이저 절단 공정 중에 재료를 클램핑하고 고정할 필요가 없으므로 사용된 도구의 손상을 방지하고 작업물을 적재 및 하역하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있습니다.
4. 비접촉 레이저 절단: 절단 토치는 작업물과 접촉하지 않으므로 사용된 도구의 마모가 없거나 최소화됩니다. 또한 다양한 부품과 모양을 처리하기 위해 도구를 변경할 필요가 없습니다. 사용자는 레이저의 출력 매개변수만 변경하면 됩니다. 레이저 절단 공정은 또한 소음이 적고 진동이 적으며 오염이 없습니다.
5. 광범위한 적용 범위: 산소 아세틸렌 절단 및 플라즈마 절단과 비교했을 때 레이저 절단은 금속 및 비금속, 금속 기반 및 비금속 기반 복합 재료를 포함한 더 광범위한 재료에 적합합니다. 다양한 재료는 열 물리적 특성이 다르기 때문에 레이저 절단에 적합한 수준이 다릅니다.
어플리케이션
오늘날 대부분의 레이저 커터는 CNC 프로그램으로 제어되거나 자동화된 로봇으로 만들어집니다. 따라서 레이저 커팅은 거의 모든 재료에 적합하여 2차원 및 3차원 모두 모든 유형의 모양을 만들 수 있습니다.
자동차 제조 분야에서 레이저 절단은 차체 시트, 후드, 지붕, 자동차 창문, 튜브, 에어백 구성 요소 및 기타 다양한 부품과 같은 복잡한 곡선을 절단하는 데 널리 사용됩니다. 항공우주 분야에서 레이저 절단 기술은 엔진 화염 튜브, 항공기 프레임, 꼬리 날개 패널, 헬리콥터 로터 등과 같은 특수 항공 부품을 절단하는 데 사용됩니다.
레이저 절단 기술은 비금속 재료에도 널리 사용됩니다. 레이저 절단은 질화규소, 세라믹, 석영과 같은 경도와 취성이 높은 재료뿐만 아니라 천, 종이, 플라스틱 판, 고무와 같은 유연한 재료에도 사용할 수 있습니다.
미래 트렌드
1. 레이저 절단은 앞으로도 산업혁명을 계속 추진할 것이다.
레이저 커팅은 신규 및 기존 제조업체에 수많은 경제적 이점을 가져왔습니다. 핵심 구성 요소인 레이저 광원은 레이저 커터의 절단 능력을 결정하는 중요한 구성 요소입니다.
지난 40년 동안 레이저 커터의 시작레이저 광원에 관한 가장 중요한 기술 발전은 CO2 레이저 절단기를 파이버 레이저 절단기로 대체한 것입니다.
파이버 레이저보다 저렴하고 성능이 더 좋으며 더 미세한 빔을 제공하는 새로운 레이저 광원이 나올지 묻는다면 의심할 여지 없이 '예'라고 답할 것입니다. 하지만 어떤 종류의 레이저가 나올지 묻는다면 지금 당장은 정확한 답을 할 수 없을 것입니다. 말할 것도 없이 레이저 광원은 앞으로 수많은 발전을 겪을 것입니다.
2. 고출력 파이버 레이저는 레이저 절단기 시장에서 주요 세력이 될 것입니다.
다양한 전력 범위의 광섬유 절단기는 제조에 있어서 위대한 시대를 열었습니다. 이러한 레이저 절단기는 다양한 모양과 크기로 제공되며 각각 고유한 사용 사례가 있습니다. 그러나 미래에 모든 분야에서 가장 널리 사용될 레이저 절단기의 유형을 생각해 보면 고출력 광섬유 레이저가 가장 안전한 선택입니다.
업계 전문가, 학자, 사용자들에 따르면, 이러한 기계는 레이저 절단 기술에 더 높은 출력, 더 높은 정밀도, 더 큰 절단 용량을 제공하고 레이저 절단 시장에 엄청난 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
따라서 많은 고출력 파이버 레이저 절단기 제조업체는 궁극적으로 소비자의 이익을 위해 치열한 시장 경쟁을 예고할 수밖에 없습니다. 이는 가까운 미래에 품질 관리 및 제조 표준 측면에서 한계를 뛰어넘을 것이며, 우수한 제품 품질, 지속적인 R&D 집중, 핵심 경쟁 기술 숙달을 갖춘 회사만이 정상에 머물 수 있습니다.
3. 지능의 시대가 온다.
독일의 "Industry 4.0"과 중국의 스마트 팩토리 채택 증가와 같은 전 세계의 기술 발전은 한 가지 분명한 징후입니다. XNUMX차 산업 혁명이 다가오고 있습니다. 그리고 이와 함께 레이저 절단 산업에 지능형 제조 시대가 올 것입니다. 여기에는 네트워크 기술, 통신 기술 및 컴퓨터 소프트웨어가 고정밀 CNC 레이저 절단 기계와 대량 통합되는 것이 포함됩니다.
이에 따라 자동화된 레이저 절단기의 개발은 판금 작업장의 생산 능력과 자동화를 크게 개선했습니다. 정밀성을 위해 레이저 절단기는 필연적으로 홈브류 네트워크 통신 기능을 사용하여 판금 공장의 다양한 기계와 통신합니다. 여기에는 판금 풀기 라인, 굽힘 기계, CNC 펀칭 기계, 용접(리벳팅) 조인트 장치, 샷 블라스팅 기계, 코팅 라인이 포함됩니다.
통합 생산 계획, 작업 및 평가 관리 시스템에 내장된 다른 장비도 판금 작업장 관리에 필수적이 될 것입니다. 그 결과, 많은 수의 레이저 커팅 머신 미래에는 제조업체가 점차 판금 제작 계약자로 전환될 것입니다.
출처 스타일cnc.com
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