레이저 절단 팁: 탄소강에서 깨끗한 절단면 얻기

소개

탄소강은 파이버 레이저 절단기로 가공되는 가장 일반적인 재료입니다. 최소 열영향부(HAZ)로 드로스 없이 깨끗한 절단을 달성하려면 절단 파라미터의 세심한 최적화가 필요합니다. 이 가이드는 1mm 시트부터 25mm 판재까지 탄소강의 절단 품질을 결정하는 주요 변수를 다룹니다.

중요 절단 파라미터

1. 보조 가스 선택 및 압력

산소는 탄소강 절단의 표준 보조 가스입니다. 산소와 철 사이의 발열 반응은 상당한 에너지를 추가하여 더 빠른 절단 속도와 더 두꺼운 절단을 가능하게 합니다. 주요 고려 사항:

• 얇은 시트 (1-6mm): 산소 압력 0.5-1.0 bar. 낮은 압력은 얇은 모서리의 과도한 연소를 줄입니다
• 중간 판재 (6-16mm): 산소 압력 0.8-1.5 bar. 깨끗한 모서리와 절단 속도 간의 균형
• 두꺼운 판재 (16-25mm): 산소 압력 1.2-2.0 bar. 높은 압력은 완전한 커프 관통을 보장합니다
• 산소 순도: 최소 99.5%. 낮은 순도는 거친 모서리와 증가된 드로스를 유발합니다

2. 노즐 간격 거리

노즐 팁과 가공물 표면 사이의 거리는 가스 유동 역학과 절단 품질에 직접적으로 영향을 미칩니다:

• 권장 간격: 판재 두께에 따라 0.5-2.0mm
• 너무 가까움: 비효율적인 가스 흐름, 노즐에 스패터 축적, 절단 속도 감소
• 너무 멂: 가스 제트 분산, 더 넓은 커프, 드로스 증가, 절단면 품질 저하
• 전체 절단 경로에서 일관된 간격을 위해 정전 용량식 높이 감지(자동 초점 제어) 사용

3. 초점 위치

재료 표면에 대한 초점 위치는 가장 중요한 파라미터 중 하나입니다:

• 1-8mm 판재: 상단 표면 또는 약간 아래(0~-2mm)에 초점. 수직 모서리의 좁은 커프 생성
• 8-16mm 판재: -2~-4mm(표면 아래)에 초점. 상단과 하단 절단 품질의 균형
• 16-25mm 판재: -4~-8mm에 초점. 완전한 관통을 위해 재료 깊숙이 빔 웨이스트 위치 지정
• 자동 초점 절단 헤드(Raytools 또는 Precitec 등)는 절단 중 동적 초점 조정 가능

4. 이송 속도 및 출력

두께 (mm)	출력 (kW)	이송 속도 (m/min)	가스 압력 (bar)
1	1-2	8-12	0.5-0.8
3	2-3	3-5	0.6-1.0
6	3-6	1.5-2.5	0.8-1.2
10	6-8	0.8-1.5	1.0-1.5
16	8-12	0.4-0.8	1.2-1.8
25	12	0.2-0.4	1.5-2.0

* 파라미터는 가이드라인입니다. 최적값은 특정 기계, 레이저 소스 및 재료 배치에 따라 다릅니다. 항상 테스트 절단을 실행하십시오.

일반적인 결함 및 해결 방법

하단 모서리의 드로스

과도한 용융 재료가 하단 모서리에서 재응고되는 현상. 원인 및 해결 방법:

• 가스 압력 부족: 산소 압력을 0.2-0.5 bar 증가
• 이송 속도 너무 느림: 속도 증가 — 과도한 에너지가 깨끗한 절단 대신 용융을 유발함
• 초점이 너무 높음: 판재 하단 쪽으로 초점 위치를 낮춤
• 노즐 마모 또는 손상: 노즐 교체 — 손상된 노즐은 가스 흐름 대칭성을 방해함

거친 절단면

• 이송 속도 너무 빠름: 완전한 연소 관통을 위해 속도 감소
• 레이저 출력 너무 낮음: 해당 두께에 맞게 출력 증가
• 가스 순도 낮음: 산소 순도 확인 — 불순물은 불규칙한 산화를 유발함
• 빔 모드 저하: 레이저 소스 상태 및 빔 전달 광학계 확인

과도한 열영향부 (HAZ)

• 출력 밀도 감소: 열 입력을 최소화하기 위해 출력을 낮추거나 이송 속도 증가
• 가스 흐름 최적화: 적절한 산소 흐름은 열과 용융 재료를 효율적으로 제거함
• 두꺼운 판재에 질소 고려: 질소(불활성) 절단은 발열 반응을 제거하여 HAZ를 줄이지만 더 높은 출력 필요

소모품 유지보수

일관된 절단 품질을 위해 정기적인 소모품 점검 및 교체가 필수적입니다:

• 노즐: 매일 점검. 오리피스가 타원형이 되거나 스패터 부착이 보이면 교체
• 보호 렌즈: 매주 점검. 오염된 렌즈는 전달 출력을 10-20% 감소시킴
• 집속 렌즈: 매월 점검. 열 응력으로 인한 점진적 성능 저하 가능
• 가스 공급 시스템: 분기별로 호스와 피팅의 누출 점검

결론

탄소강의 깨끗한 레이저 절단은 가스 압력, 노즐 간격, 초점 위치, 이송 속도 및 출력을 체계적으로 최적화하여 달성됩니다. 위 표의 권장 파라미터로 시작하여 작은 증분 조정을 하고, 생산 전에 항상 테스트 절단으로 검증하십시오. 적절한 소모품 유지보수는 수천 시간의 절단 작업 동안 일관된 결과를 보장합니다.