정의
레이저 절단 는 초점이 맞춰진 고출력 밀도 레이저 빔을 사용하여 절단할 소재에 조사하여 소재가 빠르게 가열되어 발화점에 도달한 다음 녹고, 연마하고, 증발하고, 증발하여 구멍을 형성하는 열 절단 방법입니다. 빔이 소재를 가로질러 이동함에 따라 구멍이 커져 더 좁은 슬릿을 형성하고 동시에 용융된 소재는 고압 작동 가스에 의해 날아가 매끄럽고 깨끗한 절단이 완료됩니다.
과학원리
레이저는 물질 여기를 사용하여 빔을 생성합니다. 이 빔은 강한 온도를 가지고 있습니다. 재료와 접촉하면 재료 표면에 빠르게 녹아 구멍을 형성할 수 있습니다. 등록 지점의 움직임에 따라 절단이 형성됩니다. 기존 절단 방법과 비교할 때 절단 방법은 간격이 더 작고 대부분의 재료를 절약할 수 있습니다. 그러나 분석은 절단 효과에 따라 정의됩니다. 레이저에 따라 절단된 재료는 만족스러운 절단 효과와 높은 정확도를 갖습니다. 이것은 계승되었습니다. 레이저의 장점 외에도 일반적인 절단 방법과는 비교할 수 없습니다.
유형
레이저 절단에는 기화 절단, 용융 절단, 산소 절단, 스크라이빙 및 제어된 파괴의 4가지 범주가 있습니다.
1. 레이저 기화 절단
고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 작업물을 가열하면 온도가 빠르게 상승하여 매우 짧은 시간 내에 재료의 비등점에 도달하고 재료가 증발하여 증기를 형성하기 시작합니다. 이러한 증기의 배출 속도는 매우 크고 증기가 배출되는 동시에 재료에 절단이 형성됩니다. 재료의 증발 열은 일반적으로 매우 크기 때문에 레이저 증발 및 절단에는 많은 전력과 전력 밀도가 필요합니다.
증발 절단은 주로 매우 얇은 금속 소재와 비금속 소재(예: 종이, 천, 목재, 플라스틱, 고무 등)에 사용됩니다.
2. 레이저 용융 절단
용융 절단은 레이저 가열로 금속 재료를 용융시킨 다음 비산화 가스(Ar, He, N 등)를 빔과 동축인 노즐을 통해 분사하고, 가스의 강한 압력으로 액체 금속을 배출하여 절단을 형성합니다. 레이저 용융 절단은 금속을 완전히 증발시킬 필요가 없으며 필요한 에너지는 증발 절단의 1/10에 불과합니다.
용융 절단은 스테인리스강, 티타늄, 알루미늄 및 그 합금 등 산화되기 어려운 재료나 활성 금속에 주로 사용됩니다.
3. 레이저산소절단
레이저 산소 절단의 원리는 산소 아세틸렌 절단과 유사합니다. 레이저 빔을 예열 열원으로 사용하고 산소와 같은 활성 가스를 절단 가스로 사용합니다. 한편, 분사된 가스는 절단 금속과 상호 작용하여 산화 반응을 일으키고 많은 양의 산화 열을 방출합니다. 다른 한편, 용융 산화물과 용융물은 반응 구역에서 분사되어 금속에 절단을 형성합니다. 절단 공정의 산화 반응은 많은 열을 발생시키기 때문에 레이저 산소 절단에 필요한 에너지는 1/2 용융 절단의 경우, 절단 속도는 증발 절단 및 용융 절단보다 훨씬 빠릅니다. 레이저 산소 절단은 주로 탄소강, 티타늄강 및 열처리강과 같은 쉽게 산화되는 금속 재료에 사용됩니다.
4. 레이저 스크라이빙 및 제어된 파단
레이저 스크라이빙은 고에너지 밀도 레이저를 사용하여 취성 재료의 표면을 스캔하여 재료를 가열하여 작은 홈을 증발시킨 다음 일정한 압력을 가하면 취성 재료가 작은 홈을 따라 균열이 발생합니다. 스크라이빙용 레이저는 일반적으로 Q-스위치이며 CO2 레이저와 비교했을 때 SR AOM이 제공하는 고품질의 최첨단 이점을 누릴 수 있습니다.
파괴 제어는 레이저 홈을 파서 생성된 가파른 온도 분포를 이용하여 취성 재료에 국부적인 열응력을 생성하고 작은 홈을 따라 재료를 파괴하는 방식입니다.
기능
다른 열 절단 방법과 비교했을 때, 레이저 절단은 빠른 절단 속도와 높은 품질을 특징으로 합니다. 구체적으로 다음과 같은 측면으로 요약됩니다.
1. 좋은 절단 품질
절단 지점이 작고, 에너지 밀도가 높으며, 절단 속도가 빠르기 때문에 높은 절단 품질을 얻을 수 있습니다.
a. 절단 절개는 좁고, 슬릿의 양쪽은 표면과 평행하고 수직이며, 절단 부분의 치수 정확도는 ±에 도달할 수 있습니다.0.05mm.
b. 절단면이 매끄럽고 깨끗하며, 표면 거칠기는 수십 미크론에 불과하며 기계적 가공이 필요 없으며 부품을 바로 사용할 수 있습니다.
c. 소재를 레이저로 절단한 후 열영향을 받는 폭은 매우 작아 슬릿 근처의 소재 성능에 거의 영향을 미치지 않으며, 공작물 변형이 작고 절단 정확도가 높으며 슬릿의 기하 형상이 양호하고 슬릿의 단면 모양이 보다 규칙적인 직사각형입니다.
2. 높은 절단 효율
전송 특성으로 인해 레이저 커터는 일반적으로 여러 개의 CNC 작업대를 갖추고 있으며 전체 절단 공정은 완전히 CNC로 제어될 수 있습니다. 작업 중에 수치 제어 프로그램만 변경하면 2차원 절단과 3차원 절단 모두 다양한 모양의 부품 절단에 적용할 수 있습니다.
3. 빠른 절단 속도
1의 파워를 가진 레이저를 사용하여200W 자르다 2mm 두꺼운 저탄소강판의 경우 절단속도는 600cm/min에 도달할 수 있습니다. 5mm 두꺼운 폴리프로필렌 수지 보드, 절단 속도는 1200cm/min에 도달할 수 있습니다. 절단 중에 재료를 클램프하고 고정할 필요가 없으므로 공구 고정물을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 적재 및 하역을 위한 보조 시간도 절약할 수 있습니다.
4. 비접촉 절단
절단 토치는 작업물과 접촉하지 않으며, 공구 마모가 없습니다. 다양한 모양의 부품을 가공하는 경우 "공구"를 변경할 필요가 없으며, 레이저의 출력 매개변수만 변경하면 됩니다. 절단 공정은 소음이 적고 진동이 적으며 오염이 없습니다.
5. 절단재료의 종류가 다양하다
산소 아세틸렌 절단 및 플라즈마 절단과 비교했을 때, 금속, 비금속, 금속 기반 및 비금속 기반 복합 재료, 가죽, 목재 및 섬유를 포함하여 많은 유형의 레이저 절단 가능 재료가 있습니다. 그러나 다른 재료의 경우 열 물리적 특성이 다르고 레이저에 대한 흡수율이 다르기 때문에 레이저 절단에 대한 적응성이 다릅니다.
어플리케이션
대부분의 레이저 커터는 CNC 프로그램으로 제어되거나 절단 로봇으로 만들어집니다. 정밀한 가공 방법으로 레이저는 얇은 금속판의 2차원 절단이나 3차원 절단을 포함하여 거의 모든 재료를 절단할 수 있습니다.
자동차 제조 분야에서는 자동차 상단 창문과 같은 공간 곡선의 절단 기술이 널리 사용되었습니다. 독일 폭스바겐 회사는 전력이 500W 복잡한 모양의 차체 시트와 다양한 곡선 부품을 절단합니다. 항공우주 분야에서 레이저 기술은 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금, 크롬 합금, 스테인리스 스틸, 산화 베릴륨, 복합 재료, 플라스틱, 세라믹 및 석영과 같은 특수 항공 재료를 절단하는 데 사용됩니다. 레이저로 절단되는 항공우주 부품에는 엔진 화염관, 티타늄 합금 박벽 케이싱, 항공기 프레임, 티타늄 합금 스킨, 윙 트러스, 꼬리 날개 패널, 헬리콥터 메인 로터, 우주 왕복선 세라믹 단열 타일 등이 있습니다.
레이저 절단 기술은 비금속 재료 분야에서도 사용됩니다. 실리콘 질화물, 세라믹, 석영 등과 같이 경도와 취성이 높은 재료를 절단할 수 있을 뿐만 아니라 천, 종이, 플라스틱 판, 고무 등과 같은 유연한 재료를 절단하고 가공할 수 있습니다. 예를 들어 레이저로 의류를 절단하면 의류를 10%～12% 절약하고 효율성을 3배 이상 향상시킬 수 있습니다.
트렌드
1. 레이저 커터 기계는 획기적인 제품 혁명을 계속할 것입니다.
레이저 소스는 커터의 핵심 구성 요소이며 레이저 커터의 유형과 절단 능력을 결정하는 중요한 지표이기도 합니다. 말할 것도 없이 레이저 커터의 미래 변화는 레이저 소스에서도 발생할 것입니다. 위에서 언급했듯이, CO2 레이저 커팅 머신 파이버 레이저 커터는 레이저 커터가 탄생한 지 40년 만에 가장 중요한 기술 혁명으로, 이 분야의 제조업체와 신규 및 기존 사용자에게 획기적인 경제적 이익을 가져다주었습니다. 그렇다면 미래에 파이버 레이저보다 저렴하고 성능이 더 뛰어나고 빔 모드가 더 우수하고 전기 광학 변환율이 더 높거나 전체 비용이 더 낮은 새로운 광원이 있을까요? 답은 물론 '예'입니다. 그러면 어떤 종류의 레이저일까요? 물론 지금은 정확한 답을 할 수 없습니다. 과학 기술은 때때로 흔들리고 때로는 하루에 수천 마일을 이동합니다.
2. 고출력 파이버 레이저가 레이저 절단 시장의 주력이 될 것입니다.
오늘날 다양한 전력 범위의 광섬유 절단기는 큰 발전을 이루었습니다. 그러나 레이저 커터 기계의 주류 전력은 미래에 어디에 있을까요? 각 전력 범위의 기계는 자체 용도가 있지만 고출력 파이버 레이저로 시작하여 글로벌 레이저 기술 혁명을 촉발한 레이저 계열은 더 높은 전력, 더 높은 정밀도, 더 큰 절단 용량을 파이버 레이저 커터의 중요한 개발 방향 중 하나로 간주합니다. STYLECNC 최근 1을 출시했습니다5KW 초고속 섬유 레이저 절단기, 절단 속도와 절단 두께에서 전례 없는 돌파구를 마련하여 업계의 주목을 받고 있습니다. 여기에는 레이저 커터의 미래 개발 추세가 포함되어 있습니까? 업계 전문가, 학자 및 사용자 친구들에게 기대할 가치가 있습니다. 또한 가까운 미래에 많은 국내외 파이버 레이저 커터 제조업체가 치열한 시장 경쟁을 선보일 것이라고 확신할 수 있습니다. 우수한 제품 품질, 지속적인 R&D 투자 집중, 핵심 경쟁 기술을 습득한 회사만이 그렇게 할 수 있고 무적일 수 있습니다.
3. 지능의 시대가 온다.
독일의 Industry 4.0이든 중국의 지능형 제조이든 산업 분야에서 4차 산업 혁명이 다가오고 있습니다. 고정밀 CNC 레이저 절단기, 레이저 커터는 확실히 시대와 보조를 맞추고 기술과 함께 날 것입니다. 레이저 커터 자동화의 발전은 판금 작업장의 생산 능력과 자동화 수준을 크게 향상시켰습니다.
미래에는 이를 기반으로 네트워크 기술, 통신 기술, 컴퓨터 소프트웨어 기술 및 기타 분야에서 레이저 커터의 지능형 제조 시대가 열리고 있습니다. 정밀한 판금 블랭킹 수단으로 자체 네트워크 통신 기능을 사용하여 공장의 판금 언코일링 라인, 벤딩 머신, CNC 펀칭 머신, 용접(리벳팅) 조인트 유닛, 샷 블라스팅 및 코팅 라인과 통신할 것으로 예상됩니다. 통합 생산 계획, 작업 및 평가 관리 시스템에 내장된 기타 장비는 판금 작업장 관리 시스템의 중요한 부분이 되었습니다. 결과적으로 레이저 제조업체는 점차 판금 제작 계약자로 전환될 것입니다.
