레이저 절단 공정 매개변수는 어떻게 결정됩니까?

레이저 절단은 기존의 기계 절단 도구 대신 고출력 밀도 레이저 빔을 사용하는 고급 기술입니다. 높은 정밀도, 빠른 절단 속도, 설계 유연성, 자동 네스팅을 통한 재료 절약, 부드러운 절단 모서리, 낮은 처리 비용 등 상당한 이점을 제공하며 기존 금속 절단 장비를 점진적으로 개선하거나 대체하고 있습니다. 레이저 커팅 헤드의 기계적 구성 요소는 작업물과 직접 접촉하지 않기 때문에 작업 중에 표면에 긁힘이 발생하지 않습니다.

물리학 및 재료 가공의 관점에서 볼 때 레이저 절단은 높은 절단 속도, 부드럽고 균일한 가장자리(보통 2차 가공이 필요하지 않음), 최소한의 열 영향부(HAZ), 무시할 수 있는 재료 변형 등 뚜렷한 이점을 제공합니다. 이 공정을 통해 좁은 커프(일반적으로 0.1mm ~ 0.3mm)가 생성되고 가장자리에 기계적 응력이나 전단 버가 발생하지 않습니다. CNC 프로그래밍과 결합하면 재료 표면을 손상시키지 않고 높은 정밀도와 반복성을 보장합니다. 복잡한 2D 패턴을 실행할 수 있으며 특히 대형 시트 절단에 적합하여 금형 개발이 필요 없는 매우 경제적이고 시간 효율적인 대안을 제공합니다.

레이저 절단 시스템은 주로 레이저 소스, 빔 전달 시스템, CNC 모션 제어 시스템, 자동 높이 조절 절단 헤드, 작업 플랫폼 및 고압 가스 보조 시스템을 포함한 핵심 모듈로 구성됩니다. 실제 가공 중에 여러 매개변수가 절단 품질과 효율성에 종합적으로 영향을 미칩니다. 이러한 매개변수 중 일부는 레이저와 공작 기계 자체의 고유한 기술 사양에 의해 결정되는 반면, 다른 매개변수는 가변적이며 특정 가공 조건에 따른 동적 조정이 필요합니다. 다음은 레이저 절단 품질을 결정하는 6가지 주요 공정 매개변수입니다.

1. 빔 모드

빔 모드는 절단 품질을 결정하는 주요 고유 요소입니다. 기본 모드(가우스 모드 또는 TEM00이라고도 함)는 절단에 이상적인 모드입니다. 이는 일반적으로 저전력 레이저(1kW 미만)에서 볼 수 있는 가우스 에너지 분포와 탁월한 포커싱 기능을 갖추고 있습니다. 대조적으로, 다중 모드 빔은 고차 모드의 혼합으로 구성됩니다. 동일한 전력 수준에서 다중 모드 빔은 초점 조절 능력이 떨어지고 에너지 분포가 더 분산되어 단일 모드(기본 모드) 레이저에 비해 절단 성능과 절단 품질이 떨어집니다.

2. 레이저 파워

절단에 필요한 레이저 출력은 주로 재료의 물리적 특성(예: 반사율 및 흡수율), 두께, 목표 절단 속도에 따라 달라집니다. 레이저 출력은 절단 두께, 절단 속도 및 절단 폭에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 레이저 출력을 높이면 더 두꺼운 재료를 절단하고 더 빠른 속도를 달성할 수 있지만 절단 폭도 증가하는 경향이 있습니다.

[프로세스 반영]

실제 생산 과정에서 더 빠른 속도를 추구하면서 출력이 증가하여 얇은 시트를 절단할 때 절단 부분이 지나치게 넓어지거나 과도하게 버닝되는 문제에 직면한 적이 있습니까? 현재 장비에 대한 전력 대 두께 매칭 차트를 검토하여 최적화할 여지가 있는지 확인하는 것이 좋습니다.

3. 초점 위치

초점 위치를 제어하면 절단 폭과 절단 표면의 거칠기가 직접적으로 영향을 받습니다. 전문적인 처리 경험을 바탕으로 초점은 일반적으로 표면 아래 재료 두께의 약 1/3에 위치합니다. 이 위치에서는 일반적으로 절단 깊이가 최대화되고 절단 폭은 최소화되어 이상적인 수직 단면과 높은 절단 품질을 제공합니다.

4. 초점 거리

초점 거리를 선택하려면 재료 두께에 따른 균형이 필요합니다. 두꺼운 철판을 절단할 때 초점 거리가 긴 빔을 사용하여 초점 심도를 더 깊게 함으로써 재료의 두께에 걸쳐 우수한 직각성을 보장합니다. 그러나 초점 거리가 길면 스폿 직경이 커지고 출력 밀도가 감소하여 절단 속도가 느려집니다. 결과적으로 특정 절단 속도를 유지하려면 더 높은 레이저 출력이 필요한 경우가 많습니다. 반대로, 얇은 시트를 절단할 때는 초점 거리가 더 짧은 빔이 바람직합니다. 이는 더 작은 스폿 직경과 더 높은 출력 밀도를 생성하여 매우 빠른 절단 속도를 가능하게 합니다.

5. 보조가스

보조 가스의 선택과 압력 제어는 절단 가장자리의 구성과 드로스 형성에 결정적인 역할을 합니다. 예를 들어, 저탄소강을 절단할 때 보조 가스로 산소(O2)가 흔히 사용됩니다. 이는 철과 산소 사이의 강렬한 발열 연소 반응을 보조 열원으로 활용하여 절단 공정을 촉진함으로써 절단 속도가 빠르고 가장자리 품질이 우수합니다. 특히 드로스가 없는 고품질 절단이 가능합니다. 보조 가스 압력은 재료 종류, 판 두께, 절단 속도, 요구되는 모서리 표면 품질 등의 요소를 종합적으로 고려하여 결정해야 합니다. 가스 압력이 증가하면 운동 에너지가 증가하여 장비의 드로스 제거 능력이 향상됩니다.

6. 노즐 구조

노즐의 구조적 형태와 출구 구멍의 크기는 레이저 절단의 품질과 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 산업용 응용 분야의 일반적인 노즐 모양에는 원통형, 원추형 및 사각형 디자인이 포함됩니다. 안정적인 공기 흐름을 보장하기 위해 레이저 절단에서는 일반적으로 동축 가스 분사 방법(보조 가스 흐름이 레이저 빔과 동축임)을 사용합니다. 공기 흐름이 광축과 동축이 아닌 경우 절단 중에 과도한 튀김이 발생하여 절단 가장자리의 평탄도가 심각하게 손상될 수 있습니다. 공정 안정성을 보장하려면 노즐 팁과 가공물 표면 사이의 거리를 엄격하게 제어해야 하며(일반적으로 0.5mm에서 2.0mm 사이로 유지) 원활한 절단 작업이 가능합니다.

KF 레이저 소개

KF 레이저는 레이저 및 공작기계 장비의 연구개발, 생산, 판매에 주력하는 하이테크 기업입니다. 최첨단 기술 혁신을 바탕으로 고객에게 효율적이고 정밀한 레이저 가공 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 주요 제품에는 파이버 레이저 절단기, 레이저 용접기, 레이저 마킹기, CNC 공작 기계 및 기타 장비가 포함됩니다.

KF 레이저는 '품질 우선, 고객 우선'이라는 경영 철학을 고수합니다. 지속적인 기술 개선과 제품 혁신을 통해 장비의 성능과 신뢰성을 지속적으로 개선하고 고객의 다양한 처리 요구를 충족하며 고객에게 포괄적인 기술 지원과 솔루션을 제공합니다.