레이저 절단 시, 천공 및 기포 발생 문제는 어떻게 해결할 수 있을까요?

레이저 절단에서 천공 및 기포 발생은 매우 흔한 문제이며, 절단 품질, 가공 효율성 및 작업 안전에 영향을 미치는 주요 과제입니다. 먼저 두 가지 개념을 명확히 해보겠습니다.

꿰뚫는:절단 작업 시작 전에 레이저를 사용하여 재료에 초기 구멍을 만드는 공정을 말합니다. 이 공정은 일반적으로 긴 천공 시간, 낮은 효율성, 불완전한 천공 등의 문제점을 야기합니다.

키홀링:관통 공정 중 발생하는 폭주 현상으로, 용융 금속이 격렬하게 튀고, 불꽃과 버가 많이 발생하며, 노즐과 렌즈가 손상될 수 있습니다. 이러한 현상은 일반적으로 두꺼운 판재(특히 산소 화염을 사용하는 경우)나 아연 도금 강판과 같은 특수 재료를 절단할 때 발생합니다.

핵심 해결 접근법: 에너지 투입량의 균형 유지.

천공이든 파열이든, 근본적인 원인은 레이저 에너지, 가스, 그리고 재료 사이의 일시적인 상호작용 불균형에 있습니다. 이 문제를 해결하는 열쇠는 "강력한 공격"이 아닌 "제어"에 있습니다. 즉, 순간적인 "파열"을 일으키는 대신 에너지가 재료에 부드럽고 점진적으로 침투하도록 하는 것입니다.

C비효율적이거나 불안정한 천공 문제를 해결하기 위한 기존 방법

1. 천공 매개변수 최적화 (가장 기본적이고 직접적인 방법)

• 천공 출력을 줄이십시오: 과도한 열 축적을 방지하기 위해 초기 단계에서는 절단 출력보다 낮은 출력을 사용하십시오.
• 펄스 주파수 향상: 고주파 펄스 천공을 사용하여 연속적인 에너지를 여러 개의 작은 에너지 패킷으로 분산시킴으로써, 일회성 기화 폭발이 아닌 재료가 층층이 녹도록 합니다.
• 듀티 사이클 조정: 평균 출력을 더욱 정밀하게 제어하려면 듀티 사이클(레이저가 켜져 있는 시간의 비율)을 줄이십시오.
• 천공 시간을 늘리십시오: 슬래그가 날아가고 서서히 침투할 수 있도록 충분한 시간을 주십시오.

2. 고급 천공 공정 도입

계단식 천공/점진적 천공:최신 레이저 절단기는 이러한 기능을 갖추고 있습니다.

• 먼저 낮은 출력과 높은 주파수를 사용하여 예열하고 작은 구멍을 만든 다음, 점차 출력을 높이거나 매개변수를 변경하여 구멍을 확장하고 관통시키십시오.
• 적층 천공: 두꺼운 판재의 경우, 여러 개의 천공 높이를 설정하면 레이저 초점이 서로 다른 깊이에 유지되어 층별로 관통합니다.

폭발 천공. 점진적 천공:

• 폭발 천공: 얇은 판재의 경우, 스테인리스강 절단에 질소를 사용하는 방식이 자주 사용되며, 속도가 빠릅니다.
• 점진적 천공: 두꺼운 판재, 탄소강 또는 산소를 함유한 특수 재료에 사용해야 하며, 파열을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

3. 가스 제어

• 천공 압력은 절단 압력보다 낮습니다. 고압 산소의 격렬한 연소로 인한 파열을 방지하기 위해 천공 시에는 낮은 압력을 사용합니다(예: 산소를 이용한 절단 시 천공 압력은 절단 압력의 50~70%로 설정). 천공이 성공적으로 완료되면 고압 절단으로 전환합니다.
• 공기 공급을 앞당기고 공기 차단을 지연시킵니다.

4. 보조 프로세스

• 관통 부위에 특수 방폭 관통액(또는 일반 마커 잉크)을 분사하면 비산 방지 효과가 뛰어납니다.
• 필름/스티커 사용: 거울처럼 반사되는 스테인리스 스틸, 알루미늄 판 등에 보호 필름을 붙인 후 절단하면 반사를 줄이고 천공의 안정성을 높일 수 있습니다.
• 판 가장자리에서 절단하기: 공정이 허용한다면, 판 가장자리에서 절단하여 천공을 완전히 방지하십시오.

F"터지는 구멍" 문제 해결에 집중

천공은 통제되지 않은 천공의 극단적인 형태로 나타나며, 보다 정밀한 전략이 필요합니다.

1. 매개변수의 미세 조정 (발파공용)

• 뚫는 힘을 더욱 줄이십시오. 이것이 가장 효과적인 첫 번째 단계입니다.
• 펄스 주파수를 크게 높이면 레이저 작용이 더욱 "부드러워집니다."
• 천공 시간을 상당히 늘려 에너지 소산 및 슬래그 제거에 충분한 시간을 확보하십시오.
• 초점을 높이려면 천공 초점 위치를 재료 표면에서 0.5~2mm 위로 설정하십시오(구체적인 값은 테스트 필요). 이렇게 하면 빔 직경이 약간 커지고 에너지 밀도가 감소하여 "폭발" 현상을 어느 정도 방지할 수 있습니다.

2. 가스 전략 최적화

• 천공 공기압이 감소했는지 확인하십시오.
• 아연 도금 및 코팅 강판의 경우, 천공 시 질소 또는 공기를 사용하고 천공 완료 후 필요에 따라 산소 절단으로 전환하는 것을 고려하십시오. 산소는 아연층과 격렬하게 반응하여 파열 구멍을 발생시킬 수 있습니다.
• 가스 순도를 확인하십시오: 산소 순도는 99.95% 이상이어야 하며, 불순물이 있으면 공정에 지장을 줄 수 있습니다.

3. 재료 및 공정 적응

• 아연 도금 강판/코팅 강판 처리: 이 부분은 발파공으로 가장 큰 타격을 받는 부위입니다. 위의 가스 처리 방법 외에도 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
• 프로그래밍 시 천공 지점은 코팅이 없거나 코팅이 얕은 영역(예: 시트 가장자리, 코팅이 먼저 잘리는 영역)에 설정됩니다.
• 여건이 허락한다면, 천공 지점을 사전 처리하십시오(예: 코팅을 가볍게 사포질하여 제거).
• 두꺼운 판재 산소 절단: 반드시 점진적 천공 방식을 사용해야 하며, "저출력-장시간" 조합을 사용해야 합니다.

S시스템 점검 및 예방 체크리스트

문제가 발생하면 다음 순서대로 문제를 해결하십시오.

마지막 안전 수칙

심각한 파열이 발생한 경우 즉시 작업을 중단하고 점검하십시오.

1. 렌즈를 보호하세요:오염되었거나 손상되었습니까? 이것이 가장 흔한 손실 원인입니다.

2. 노즐:슬래그로 막혔거나 손상되었습니까? 교체해야 합니다.

3. 절삭 헤드 내부:분사 잔여물이 남아 있습니까? 전문적인 세척이 필요합니다.

요약하자면, 천공 문제 해결의 핵심은 다양한 재료(특히 아연 도금 강판)에 대해 "일률적인" 천공 방식을 버리고 "단계적인" 완만한 천공 전략을 채택하여 천공 압력을 개별적으로 낮추는 것입니다. 장비의 표준 공정 라이브러리를 기반으로, 단계별로 목표에 맞춘 매개변수 테스트 및 최적화를 통해 현재 재료에 가장 적합한 "최적 매개변수"를 찾아낼 수 있습니다.