e-Book 레이저 커팅
27 10월, 2023
이 eBook에서는 레이저 커팅을 위한 산업용 가스 및 압축 공기 솔루션에 대해 알아야 할 모든 것을 배울 수 있습니다. 레이저 커팅 작업에 질소 또는 압축 공기가 필요한 경우, 아트라스콥코는 에너지 효율적인 VSD 컴프레셔, 산소 및 질소 발생기, 부스터 컴프레셔, 리시버 탱크, 각종 필터 솔루션, 배관, 서비스, 보증 및 중앙 제어 시스템 등을 포괄적으로 제공합니다.
레이저 커팅 공정에서 질소가 필요한 이유
레이저 커팅은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 열 가공 기술입니다. 이 기술은 복잡한 형상의 금속 시트를 정밀하게 절단하며, 빠르고 고품질의 마감을 제공합니다.
본 문서에서는 레이저 커팅의 과정과 기술, 그리고 질소, 산소, 압축 공기와 같은 보조 가스의 역할에 대해 설명합니다. 또한, 레이저의 작동 원리와 주요 장점을 소개하여 이 기술의 이해를 돕습니다.
레이저 커팅 공정
레이저 커팅이란?
레이저 커팅은 컴퓨터 수치 제어(CNC)를 통해 고출력 레이저 빔을 정확하게 조절하여 다양한 재료를 절단하는 공정입니다. 이 기술은 자동차, 항공우주, 전자, 의료 산업 등에서 금속, 플라스틱, 세라믹, 목재, 직물, 종이 등 여러 재료를 정밀하게 절단하는 데 널리 사용됩니다.
레이저 커팅은 집중된 레이저 빔을 사용하여 재료를 빠르고 정밀하게 절단합니다. 이 과정에서 동축 가스 제트가 재료의 국부적인 영역을 녹이고, 커프를 만들며, 발생하는 잔해물은 가스를 통해 불어내어 고품질의 가장자리를 유지합니다. 레이저 빔은 가스에 영향을 받지 않지만, 재료를 연소, 용융 또는 기화시킬 수 있어 깨끗한 절단을 보장합니다.
레이저 커팅의 기술
레이저 커팅에는 다양한 종류의 레이저 기술이 사용됩니다. 주요 기술로는 CO2 레이저, 네오디뮴(Nd) 레이저, 그리고 네오디뮴 이트륨-알루미늄 가넷(Nd:YAG) 레이저가 있습니다. 사용되는 레이저의 종류는 절단 성능에 영향을 미칩니다.
레이저 커팅의 장점
레이저 커팅은 정밀도와 정확도가 뛰어나며, 오염을 최소화하고 작업이 용이합니다. 특히 파이버 레이저는 뛰어난 정밀 절단 능력으로 유명하며, 장거리에서도 일관된 빔 품질을 제공합니다. 이는 다양한 재료와 두께에서 균일한 절단을 가능하게 하여 우수한 가장자리 품질을 보장하고 2차 처리의 필요성을 줄입니다.
레이저 커팅 기계의 작동 원리는?
레이저 커팅 기계는 고출력 레이저 빔을 광학 장치를 통해 절단할 재료로 유도하여 작동합니다. 레이저 빔은 렌즈를 사용해 초점을 맞추고 재료에 투사되어 급격히 온도가 상승하면서 국소적으로 용융되거나 기화됩니다. 이후 동축 가스가 재료를 제거하며, 용융된 재료는 날아가 커프를 형성합니다. 또한, 가스 분사기는 재료를 냉각시켜 뒤틀리거나 왜곡되는 현상을 방지합니다. 레이저 커팅 기계는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템을 통해 절단 공정의 정밀도와 정확성을 보장합니다.
레이저 커팅 시 보조 가스란?
보조 가스는 레이저 커팅 공정의 품질과 효율성을 향상시키는 역할을 합니다. 주로 용융된 재료를 불어내고, 재료 표면에서 재응고되는 것을 방지하며, 냉각 효과를 제공합니다. 이 가스는 또한 재료가 뒤틀리거나 왜곡되지 않도록 도와줍니다. 레이저 커팅에 자주 사용되는 보조 가스는 질소, 산소, 압축 공기입니다.
레이저 커팅: 질소 사용
질소는 불활성 가스로, 레이저 커팅에서 가장 널리 사용됩니다.
고품질 절단을 필요로 할 때 유용하며, 공기 중 산소를 제거해 금속과의 반응을 막고, 재료의 색상에 영향을 주지 않으며 깔끔한 절단면을 제공합니다. 또한 질소는 비용 효율적이며 빠른 절단 속도와 높은 생산성을 지원합니다.
레이저 커팅: 산소 사용
산소는 반응성이 높은 가스로, 레이저의 출력을 높여 두꺼운 재료를 절단할 수 있습니다. 산소는 재료와 반응하여 절단 속도를 높이고 비용을 줄이는 데 유리하지만, 산화가 일어나 절단 가장자리에 탄소층을 형성할 수 있습니다. 이로 인해 표면 마감에 문제가 생길 수 있습니다.
레이저 커팅: 압축공기 사용
압축 공기는 빠르고 비용 효율적으로 사용할 수 있는 보조 가스입니다. 그러나 공기에는 산소가 포함되어 있어 매우 깔끔한 절단을 기대하기 어렵습니다. 이러한 절단은 일반적으로 후속 공정에서 디버링이 필요하며, 절단 가장자의 색상이나 표면 마감이 중요하지 않은 경우에 적합합니다.
보조 가스의 일반적인 순도는?
보조 가스의 순도는 최종 제품의 요구 사항에 따라 달라집니다.
대기 공기는 순도를 조절할 수 없으며, 약 78%의 질소와 21%의 산소를 포함합니다.
산소는 일반적으로 99.5% 이상의 순도를 유지합니다.
질소의 순도는 절단할 재료, 후처리 여부, 절단 가장자리의 색상 중요도 등에 따라 결정됩니다. 질소의 순도를 낮추면 비용 절감 효과가 크다는 점도 고려해야 합니다.
공장에서 직접 가스를 생성할 수 있을까?
네, 가능합니다. 고압 가스 발생 시스템을 시설에 통합하면 24시간 안정적으로 보조 가스를 공급할 수 있습니다. 이는 운영 비용 절감뿐만 아니라 가스 소비를 효과적으로 관리할 수 있도록 해줍니다. 또한, 가스 운송이 필요하지 않아 CO₂ 배출량을 줄이고 환경 지속 가능성에도 기여할 수 있습니다.
레이저 커팅용 질소 발생기
질소 발생기는 레이저 커팅 작업의 효율성을 높이는 필수 장비입니다. 주로 멤브레인 방식과 PSA(압력 스윙 흡착) 방식 두 가지 유형이 있으며, 이를 통해 높은 순도의 질소를 안정적으로 공급할 수 있습니다.
자체적으로 질소를 생산하면 외부 구매 비용을 절감할 수 있으며, 질소 순도를 직접 관리할 수 있어 품질 유지에도 유리합니다. 또한, 운송 과정에서 발생하는 탄소 배출을 줄여 환경 지속 가능성에도 기여합니다. 결과적으로 질소 발생기는 레이저 커팅 공정의 비용 절감과 품질 향상을 동시에 실현할 수 있는 실용적인 선택입니다.
레이저 커팅용 고압 컴프레서 및 부스터
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아트라스콥코는 레이저 커팅에 최적화된 고순도 질소 및 산소 발생기, 그리고 고압 가스 공급 시스템을 제공합니다. 현장에서 직접 가스를 생산할 수 있어 비용 절감은 물론, 안정적인 품질 유지에도 기여합니다.
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