올바른 레이저 절단 노즐을 선택하는 방법?

핵심에 집중하기 — 간과되기 쉬운 공정의 중심

작업장에서 흔히 볼 수 있는 장면: 운영자가 파라미터 화면을 보며 인상을 쓴다. "가스 압력, 속도, 출력 모두 동일한데, 어제는 완벽하게 절단됐는데 오늘은 왜 가장자리가 거칠까?" 문제는 종종 복잡한 제어 시스템에 있는 것이 아니라, 단지 몇 달러짜리 소모품으로 여겨지는 이 작은 부품에 있다— 레이저 절단 노즐 .

노즐은 레이저 절단 공정에서 '마지막 밀리미터' 액추에이터로서, 가스 파라미터를 실제 절단력으로 변환합니다. 탁월한 노즐과 일반적인 노즐 사이의 차이는 미세 수준에서 절단 품질을 결정합니다. 노즐은 가스 유량의 형태, 압력 및 방향을 정밀하게 제어하며, 미세한 마모나 부적절한 선택만으로도 절단면에 불규칙한 줄무늬가 생기거나 슬래그가 증가하거나 렌즈(또는 보호창) 수명이 급격히 감소할 수 있습니다. 노즐 선택과 유지보수를 소홀히 하는 것은 최고급 레이싱카에 열등한 타이어를 사용하는 것과 같습니다. 아무리 강력한 성능을 지녔더라도 우수한 주행성능으로 전환되지 못합니다.

노즐 이해하기—단순한 '구리 팁' 이상의 존재

본질적으로, 레이저 절단 노즐 보조 가스의 최종 정밀 게이트 역할을 한다. 그 기본 임무는 세 가지로, 용융 슬래그를 효율적으로 배출하고, 집광 렌즈를 신뢰성 있게 보호하며, 절단면의 품질과 특성을 결정하는 것이다. 이를 위해 커프(kerf) 내부로 향하는 가스 유동의 속도, 형태 및 압력 분포를 정밀하게 제어한다. 적절한 노즐을 선택한다는 것은 단순히 호환성만 고려하는 것이 아니라, 특정 소재와 품질 요구사항에 맞는 최적의 '가스 스칼펠'을 선정하는 것을 의미한다.

1. 단일층 표준 노즐: 효율성을 위한 주력 제품

단일 채널의 간단한 원추형 또는 원통형 구조를 특징으로 하는 단일층 노즐은 고압 가스를 단일 구멍을 통해 가속하여 분사하는 직접적인 원리로 작동한다.

질소, 공기 또는 아르곤을 사용하는 고압 비철금속 절단 응용을 위한 원추형 내부 형상

산소를 사용하는 저압, 연강 절단 응용 분야를 위한 원통형 내부 구조.

슬래그 제거: 고속으로 집중된 제트를 생성하여 컷팅 홈(커프)을 따라 용융된 물질을 효과적으로 전단하고 아래로 배출합니다. 산소 절단과 같은 발열 반응에 의존하는 탄소강과 같은 재료의 경우, 이 강력한 가스 흐름은 점성이 높은 산화철 슬래그를 제거하는 데 매우 효과적입니다.

렌즈 보호: 그 보호 메커니즘은 주로 양압과 방향성 유동에 기반을 두고 있습니다. 노즐에서 배출되는 고속 가스는 스패터를 위쪽으로 편향시키는 데 도움이 되는 압력 영역을 형성합니다. 그러나 가스 흐름이 더 확산되기 때문에 이 보호 장벽은 이중층 노즐에 비해 덜 집중됩니다.

절단 에지 제어: 가스 흐름은 용융 풀의 유체 역학에 영향을 주고 절단 에지를 냉각시켜 절단 에지에 영향을 미칩니다. 일반적으로 우수하고 기능적인 절단을 제공하지만, 깊은 절단 홈(두꺼운 재료)의 하단부에서 완전히 균일한 고압 환경을 유지하거나 스테인리스강에서 산화물이 없는 마감을 얻는 것은 더 큰 가스 확산으로 인해 보다 어려워집니다.

적합한 용도: 이 노즐은 슬래그량이 많은 두꺼운 탄소강(특히 3mm 이상)의 산소 절단 및 비금속 또는 얇은 장식용 금속의 압축 공기 절단에 경제적이고 견고한 선택입니다. 완벽하게 매끄럽고 산화되지 않은 엣지보다 절단 속도와 운영 비용이 우선시되는 응용 분야에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.

2. 이중층 고품질 정밀 노즐: 품질의 수호자

이중층 노즐은 정밀성을 위한 공학적 솔루션으로, 동축 이중 채널 구조를 특징으로 합니다. 내부 채널은 주요 고압 절단 가스(예: 고순도 질소)를 공급하며, 외부 채널은 보조 차폐 가스(일반적으로 공기 또는 질소)를 낮은 압력으로 분사합니다.

슬래그 제거 및 엣지 품질: 핵심은 '가스 커튼' 효과입니다. 외부 가스 링은 내부의 고속 절단 가스를 더 일관되고 길며 안정적인 제트로 모으고 집중시키는 쉬스 역할을 합니다. 이를 통해 절단면 하단까지 지속적으로 높은 동적 압력을 전달하여 특히 스테인리스강이나 알루미늄의 끈적한 용융물에서도 우수한 슬래그 배출이 가능해지며, 깨끗하고 부스러기 없으며 종종 광택 있는(산화물 없음) 절단면과 뛰어난 수직성을 확보할 수 있습니다.

렌즈 보호: 이 부분에서 이중층 구조의 장점이 빛을 발합니다. 외부 가스 커튼은 안정적이고 동심원 형태의 장벽을 형성하여 스패터 및 플라즈마 플룸으로부터 렌즈를 능동적으로 격리시킵니다. 이는 보호 창에 도달하는 오염물질의 양을 크게 줄여 단일층 노즐 대비 여러 배 이상 렌즈 수명을 연장시켜 줍니다. 특히 구리나 황동과 같은 고반사성 재료를 절단할 때 발생하는 강한 반사로 인해 부품이 손상될 수 있는 상황에서 매우 중요합니다.

공정 안정성: 쉴드 가스는 컷팅 틈(커프)에서 발생하는 극심한 열 피드백으로부터 노즐 끝부분을 절연함으로써 조기에 가열되거나 마모되는 것을 방지하여 절단 공정의 안정성을 높이는 데도 기여합니다.

이 노즐은 스테인리스강 및 알루미늄 합금의 질소 무광면 절단 시 절개부(커프) 내 불활성 고압 분위기를 유지해야 하는 경우에 필수적입니다. 또한 반사율이 매우 높은 재료를 절단할 때나 절단면의 평탄도, 직각도, 일관성에서 최고 수준이 요구되는 모든 응용 분야에 강력히 권장되는 선택입니다.

노즐 선택을 위한 두 가지 결정적 파라미터

파라미터 1: 구경 — 더 큰 것이 더 낫지 않음; 적합한 매칭이 핵심 .

구멍 크기 선택은 가스 역학과 물질 열역학 사이의 균형을 의미합니다. 흔한 오해 중 하나는 대구경이 '모든 것을 감당할 수 있다'는 것입니다. 실제로 Φ3.0mm 노즐로 1mm 두께의 얇은 금속판을 절단하면 가스 속도가 심하게 부족해져 넓은 절개와 과열, 변형이 발생합니다.

노즐 간격 거리—동적 '생명선' .

노즐 스탠드오프 거리(H)는 가장 자주 조정되는 공정 파라미터 중 하나로, 재료 표면의 가스 압력과 절단 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 이것은 시작점일 뿐입니다. 실제 절단 중에는 동적 조정이 필요합니다. 두꺼운 판을 절단할 때는 슬래그 배출을 위한 공간을 확보하기 위해 거리를 적절히 증가시키고, 스테인리스강의 광택 면 절단 시에는 컷팅 홈에 고압 가스 보호를 유지하기 위해 거리를 감소시켜(0.5*D까지) 조정해야 합니다.

절단 작업에 따라 선택하기

시나리오 1: 탄소강 산소 절단 — 극한의 효율 추구 Raysoar HHS HHB 시리즈

고출력 고속 광택 면 절단으로 산소를 이용한 탄소강의 완전한 출력 초고속 절단 실현 밝은 표면 산소를 사용한 탄소강 절단 . HHB 시리즈는 6-8KW 파이버 레이저 절단에 적합합니다(Raysoar 부품 번호 LHAN02).

HHS 시리즈는 12-15KW 파이버 레이저 절단에 더 적합합니다(Raysoar 부품 번호 LXLN02/08, LHAN08).

S 시리즈는 20kW 이상의 파이버 레이저 절단기에 적합합니다(Raysoar 부품 번호 LHAN07)

이 경우, 비용 효율적인 단일층 노즐이 최우선 선택입니다. 중두께 판재(8-30mm)의 안정적인 절단에서 절단면 품질을 더욱 최적화하고 슬래그를 줄이고자 할 경우 공정 업그레이드를 고려할 수 있습니다. 즉, Raysoar 혼합 가스 발생기(예: 질소-산소 혼합)를 도입하는 것입니다. 혼합 가스는 연소 반응을 최적화하여 품질을 향상시키고, 파라미터 조정을 통해 전반적인 비용도 균형 있게 유지할 수 있습니다. 운전 중에는 불꽃 분사 방향을 관찰하는 것이 간단하고 효과적인 진단 방법입니다. 이상적으로는 불꽃이 수직 아래로 분사되어야 합니다.

시나리오 2: 스테인리스강 질소 밝은 표면 절단 — 완벽한 품질 추구  

ECU  시리즈 이중 공기 통로를 통한 고속 및 경제적 절단으로 질소를 사용하여 스테인리스강의 고속, 안정적이고 경제적인 절단을 구현합니다. (Raysoar 부품번호 LHGN02)

이는 공정 요구사항 측면에서 가장 까다로운 시나리오입니다. 첫째, 산화 없이 광택 있는 표면을 달성하기 위한 물리적 기반으로 이중층 노즐이 필수적입니다. 둘째, 가스 공급원의 안정성과 순도가 생명선이며, 순도가 99.99% 미만이거나 압력 변동이 과도할 경우 절단면이 검게 변하는 현상이 직접적으로 발생합니다. Raysoar 고순도 질소 발생기는 지속적이고 안정적인 가스 공급을 제공하여 수천 번의 절단에서도 일관된 품질을 보장하는 핵심 요소입니다. 이 시나리오에서는 노즐 스탠드오프 거리를 낮게 유지하는 것이 바람직하며, 절단 장비는 우수한 추종 안정성을 가져야 합니다.

시나리오 3: 압축 공기 절단 — 전체 비용 통제  

BST 시리즈 단일층 고속 및 경제적 절단으로 질소를 사용하여 스테인리스강 및 알루미늄 합금의 고속, 안정적이고 경제적인 절단을 실현합니다. (Raysoar 부품번호 LCTN03)

비금속 재료 또는 장식용 얇은 금속을 절단할 경우, 압축 공기를 사용하는 단일층 표준 노즐은 비용 관리에 적합한 솔루션입니다. 그러나 가장 큰 위험은 정제되지 않은 압축 공기 내 수분과 오일에서 발생하며, 이는 렌즈 오염, 절단 특성 변화 및 노즐 손상의 원인이 될 수 있습니다. 따라서 더 큰 손실을 방지하기 위해 전문적인 레이저 절단용 공기압축 시스템(Raysoar Pure Air Cutting 통합 솔루션과 같은)에 투자하여 건조하고 깨끗한 공기를 확보하는 것은 필수적인 투자입니다.

대본 네 개 :탄소강 혼합 -가스 절단 — 극한의 효율성과 품질 추구  

BST 시리즈 단일층 고속 및 경제적 절단으로 질소를 사용하여 스테인리스강 및 알루미늄 합금의 고속, 안정적이고 경제적인 절단을 실현합니다. (Raysoar 부품번호 LCTN03)

혼합 가스 절단용 노즐을 선택할 때 주된 목적은 가스 흐름의 집중도를 높이고, 절단 속도 및 절단면의 품질을 개선하며, 노즐과 슬래그 간의 부착을 줄여 수명을 연장하는 것이다. Raysoar HCP(하드 크롬 코팅) 노즐을 권장한다.

공기 흐름 속도를 높이기 위해 우선적으로 라발(Laval) 노즐과 부착 방지 코팅이 된 노즐을 선택해야 한다.

사용, 정비 및 문제 해결

일일 3분 정비 체크리스트

간단하지만 꾸준한 정비는 노즐 수명을 크게 연장시키고 절단 안정성을 보장할 수 있다.

1. 교대 전 시각 및 촉각 점검: 노즐 구멍이 둥글고 매끄러운지 확인하고, 모서리가 날카롭거나 손상된 부분이 없는지 만져서 확인한다.

2. 주간 깊은 세척: 항상 전용 황동 클리닝 핀을 사용하여 부드럽게 청소해야 한다. 철사나 강핀처럼 내벽을 긁을 수 있는 단단한 물체의 사용은 절대 피해야 한다.

3. 동심도 보정: 중심 맞춤 도구를 사용하여 레이저 빔과 노즐 간의 동심도를 보정합니다. 절단 균일성을 확보하기 위한 기본적인 과정입니다.

일반적인 문제를 위한 정밀한 문제 해결 가이드

절단 품질 문제가 발생할 경우, 다음의 순서에 따라 문제를 진단하세요.

대각선 줄무늬가 있는 거친 절단면: 먼저 노즐 구멍이 타원형으로 마모되었는지 또는 결함이 있는지를 확인하세요—이것이 가장 흔한 원인입니다. 그 다음, 노즐 스탠드오프 거리가 적절한지 확인하고 동심도를 재확인하세요. 문제가 지속될 경우, 가스 공급원으로 거슬러 올라가 가스 순도와 압력의 안정성을 점검하세요.

심한 바닥 잔류물: 먼저 압력게이지의 측정값이 공정 요구조건을 충족하는지 확인하고 가스 라인에 에어리크가 없는지 점검하십시오. 다음으로 현재 노즐 구멍 지름이 재료 두께에 비해 너무 작은지 평가하고 한 사이즈 크게 조정해 보십시오. 마지막으로 절단 상태를 기준으로 속도가 너무 느리거나 출력이 부족하여 에너지 입력이 맞지 않는 문제인지 고려해 보십시오.

노즐 이상 소손: 반사율이 높은 재료를 절단할 경우, 먼저 단층 노즐을 잘못 사용했는지 확인하십시오. 다음으로 빔 중심이 심하게 어긋났는지 점검하고 절단 헤드를 재보정하십시오. 산소 절단의 경우, 산소 순도가 너무 낮은지 여부도 조사하십시오. 불완전 연소 시 열이 위로 반사되어 노즐이 침식될 수 있습니다.

정밀한 선택, 즉각적인 결과

본질적으로, 이상적인 것을 선택하는 것은 레이저 절단 노즐 자재, 보조 가스, 레이저 출력의 고유한 조합에 가장 정확한 '공기압 인터페이스'를 매칭하는 체계적인 과정입니다. 성공은 핵심 변수들을 해결하는 명확한 3단계 선택 로직에 달려 있습니다.

유형: 기초가 되는 결정. 첫 번째이자 가장 중요한 선택은 싱글 레이어 노즐과 더블 레이어 노즐 중 하나를 선택하는 것입니다. 이 결정은 자재와 품질 목표에 따라 달라집니다.

산소를 사용한 탄소강 또는 공기를 사용한 비금속 재료의 고속 절단에서 최대 절단 속도를 우선시할 경우, 비용 효율적이며 고속 가공이 가능한 싱글 레이어 노즐을 선택하십시오.

질소를 사용하여 스테인리스강이나 알루미늄에서 산화되지 않고 광택 있는 절단을 실현하거나, 구리와 같은 반사율이 매우 높은 금속을 안전하고 효과적으로 가공하기 위해서는 반드시 더블 레이어 노즐을 사용해야 합니다. 이는 정밀 가공과 렌즈 보호의 핵심 요소입니다.

구경 : 에너지 집중의 핵심. 캘리버는 가스 흐름의 속도와 유량을 조절하며, 절단 시 에너지 밀도와 슬래그 제거 능력에 직접적인 영향을 미칩니다.

작은 캘리버(예: Φ1.0-1.5mm)는 얇은 시트(<3mm)에서 깔끔하고 좁은 절단 폭을 위해 에너지를 집중시킵니다.

중간 캘리버(예: Φ2.0-2.5mm)는 중간 두께(3-10mm)에서 안정적이고 고품질 절단을 위한 최적의 균형을 제공합니다.

큰 캘리버(예: Φ3.0-4.0mm)는 두꺼운 판재(>10mm)에서 슬래그를 강제로 배출하기 위해 필요한 대용량 가스 흐름을 제공합니다.

스탠드오프 거리: 동적 마이크로 조정 장치. 이것은 설정 후 방치할 수 있는 파라미터가 아닙니다. 노즐과 작업물 사이의 거리는 절단 지점에서 최적의 가스 압력을 유지하기 위해 능동적으로 관리되어야 합니다.

이 거리는 재료 두께와 절단 단계에 따라 동적으로 조정되어야 하며, 안전을 위해 시작 시에는 거리를 높게 하고, 절단 중 품질을 위해 낮추며, 다양한 재료에 맞춰 적응해야 합니다.

여기서 정밀한 제어는 양호한 절단을 완벽한 절단으로 전환시키며, 깨끗한 가장자리를 보장하고 노즐 충돌을 방지합니다.

이 세 가지 기둥인 종류(Type), 지름(Diameter), 높이(Height)를 정확히 이해하면 절단 품질 문제를 체계적으로 해결하고 기계의 전체 성능을 극대화할 수 있습니다.

레이저소어와 함께하세요: 정밀한 선택에서부터 보장된 성능까지

선택 레이저 절단 노즐 기본적으로 귀하의 소재, 가스 및 전력 시스템에 가장 적합한 '공압 인터페이스(pneumatic interface)'를 매칭하는 것입니다. 명확한 선택 로직이 매우 중요합니다. 먼저 소재 특성과 품질 요구 사항에 따라 단일층 또는 이중층 타입을 결정하고, 다음으로 소재 두께와 절단 목표에 따라 최적의 오리피스 지름(orifice diameter)을 선택한 후, 마지막으로 동적 절단 중 스탠드오프 거리(standoff distance)를 미세 조정하여 안정성과 효율성 사이의 균형점을 찾아야 합니다.

상하이 레이소아 전기기계 장비 유한회사(레이소아)는 가스 공급원부터 노즐에 이르는 전체 공정 체인의 상호 보완적 안정성이 뛰어난 절단 결과로 이어진다는 것을 깊이 이해하고 있습니다. 당사는 고품질의 노즐 제품을 제공할 뿐 아니라, 고순도 질소, 혼합가스, 건조 청정 공기 등 안정적인 가스 공급 솔루션과 현장 공정 최적화를 포함한 전문 기술 지원도 함께 제공하여 고객 장비의 '마지막 밀리미터'까지 항상 최고의 성능을 낼 수 있도록 보장합니다.

당사의 전문 기술력을 통해 귀하의 이 '마지막 밀리미터'의 완벽함을 지켜드리겠습니다.
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