두꺼운 판재 레이저 절단을 위한 보조 가스 압력 설정 방법

왜 보조 가스 압력이 두꺼운 판 절단에서 숨겨진 변수인가

고출력 레이저 절단은 빔 출력과 시트 두께 간의 싸움처럼 보이지만, 실제로는 보조 가스 유량이 승패를 결정하는 경우가 많다. 두꺼운 판 절단에서는 제트 기류가 슬릿 내 용융 금속을 배출하고 절단 전면을 냉각하며 노즐을 튀는 스파터로부터 보호한다. 이 세 가지 역할 중 하나라도 제대로 수행되지 않으면 절단 품질이 급격히 저하된다.

압력이 너무 낮으면 밑면 가장자리에 슬래그가 남거나 판재를 부분적으로 절단하게 된다. 압력이 너무 높으면 컷 폭이 왜곡되고 경사가 생기며 가장자리가 거칠어진다. 20mm 탄소강 판재의 경우, 단 1바의 압력 변화만으로도 가장자리 품질이 양호한 상태에서 재가공이 필요한 상태로 급격히 바뀔 수 있다. 열절단 품질을 분류하는 국제 표준 ISO 9013은 가장자리 등급을 공정 안정성과 직접 연계하므로, 보조 가스 압력 조절은 반복 가능한 생산을 뒷받침한다. 따라서 두꺼운 판재 레이저 절단 시 보조 가스 압력을 정확히 설정하는 작업은 단순히 파라미터 시트를 훑어보는 정도로 끝낼 일이 아니다.

가스 선택은 압력 설정보다 먼저 이루어져야 한다.

산소는 두꺼운 탄소강 절단에 가장 널리 쓰이는 가스인데, 이는 발열 반응을 통해 절단 에너지를 추가로 공급하기 때문이다. 다만 이 방식의 단점은 가장자리에 약간의 산화층이 형성되어 일반적으로 도장이나 아연도금 전에 청소가 필요하다는 점이다.

질소는 스테인리스강 및 알루미늄 절단 시 더 깨끗한 선택이다. 산화물이 없는 광택 있는 절단면을 생성하지만, 레이저 빔에 거의 전적으로 의존하므로 더 높은 압력과 유량이 필요하다. 혼합 가스와 압축 공기는 절단면 품질과 비용 사이에서 균형을 이룬다.

다양한 재료를 혼합하여 절단하는 작업의 경우 현장 가스 발생 시스템 병 교체의 번거로움을 제거한다. 레이소어는 혼합 가스(FCP/FCS), 99.99% 질소 광택 절단 (BCP/BCE) 및 순공기 절단 시스템 (PAP/PAB)을 여러 출력 범위에 맞춰 제공한다.

재료 및 두께별 압력 설정

일률적인 수치는 없지만, 아래 범위는 6 kW에서 20 kW급 파이버 레이저 절단을 위한 실용적인 출발점이다. 노즐, 초점, 렌즈 상태에 따라 이 값을 기준으로 정밀 조정해야 한다.

질소 압력을 높이는 것이 항상 더 나은 것은 아닙니다. 컷 폭이 완전히 배기되면, 추가 압력은 주로 가스 비용과 노즐 마모를 증가시킬 뿐입니다. 목표는 잔류 슬래그가 없는 절단면을 얻는 데 필요한 최소 압력입니다.

기계에서 압력을 조정하는 방법

하드웨어부터 시작하세요. 노즐 노즐 구멍의 마모 여부를 점검하고, 스탠드오프 높이를 확인하며, 가스 라인 필터가 깨끗한지 확인하세요. 마모된 노즐은 매끄러운 제트를 난류 분사로 바꾸어 모든 압력 측정값을 신뢰할 수 없게 만듭니다.

다음으로 절단 매개변수 라이브러리에서 기준 설정을 불러와 폐기 재료로 시험 절단을 수행합니다. 아래 가장자리의 드로스와 위 가장자리의 둥글어짐을 주의 깊게 관찰하세요. 절단이 깨끗하지만 속도가 느린 경우, 질소는 압력을 0.5바씩, 산소는 0.1바씩 증가시킵니다. 가장자리가 거칠어지거나 컷 폭이 넓어지면 압력을 낮춥니다.

중국 남부에 위치한 화학 장비 제조업체의 한 작업 현장에서 팀은 25mm 스테인리스강의 하부 버를 지속적으로 해결하려고 애썼습니다. 매개변수 시트에는 22바가 권장되었으나, 공장에서는 가스 절약을 위해 18바로 작동하고 있었습니다. 압력을 23바로 높이고 칩이 낀 노즐을 교체하니 버가 완전히 사라졌으며, 후공정 시간이 약 절반으로 줄었습니다. 이 해결책은 레이저 출력을 높이는 것이 아니라, 가스가 작업을 완료할 수 있도록 충분한 힘을 부여하는 것이었습니다.

흔한 실수와 더 안정적인 가스 공급원

모든 재료를 동일한 압력으로 가공하는 것은 가스를 낭비하고 가장자리를 망치는 가장 빠른 방법입니다. 가스 순도와 이슬점 무시는 수분이 유동에 유입되게 하여 알루미늄 및 스테인리스에서 예측할 수 없는 절단 현상으로 나타납니다. 실린더 압력에 의존하는 것은 위험한데, 작업 중 병 압력이 떨어지기 때문에 마지막 시트의 절단 결과가 첫 번째와 달라질 수 있습니다. 손상되거나 더러운 노즐은 제트가 판에 도달하기 전에 가스 일관성을 파괴합니다.

현장 내 질소 또는 혼합 가스 발생기는 공급 측면을 해결합니다. 병 배달 일정을 조정하고 압력 변동을 모니터링하는 대신, 기계는 제어된 순도와 압력으로 안정적인 가스를 공급받습니다. 고출력 혼합 절단의 경우, 12~120kW 레이저 출력에 맞춰진 시스템이 전 압력 및 유량 범위를 커버합니다. 30kW 이하의 밝은 절단에는 99.99% 질소 장치가 실린더 물류 없이 깨끗한 가장자리를 유지합니다. 12kW 미만의 저출력 에어 절단에서는 순수 에어 시스템이 얇은 작업물에서 병 포장 질소를 대체합니다.

다음 가공 전 최종 점검 목록

다음 두께가 두꺼운 판재 가공을 시작하기 전에 이 목록을 하나씩 확인하세요. 사용하는 가스 종류가 가공 재료와 일치하는지 확인합니다. 해당 판재 두께에 맞는 기준 압력으로 설정합니다. 가스 순도와 이슬점이 사양 범위 내에 있는지 검사합니다. 노즐 구멍을 점검하고, 구멍이 타원형으로 마모되었거나 스패터가 붙어 있으면 교체합니다. 시험 절단 조각을 실행한 후 가장자리 품질을 확인하고, 전체 시트 가공에 들어가기 전에 이를 검토합니다. 유량계의 측정값을 압력 게이지가 아닌 목표 유량 값과 비교하여 확인합니다.

여러 교대에 걸쳐 다양한 재료를 가공하는 작업장에서는 실린더 공급 방식에서 레이소어 현장 가스 발생 시스템 으로 전환하여 판재 간 압력을 일정하게 유지할 수 있습니다. 안정적인 가스 공급, 적절한 압력, 그리고 청결한 노즐은 레이저 출력을 무작정 높이는 것보다 두꺼운 판재 품질 향상에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다.