레이저 절단 중 절단 헤드 노즐이 가열되는 이유

레이저 절단 헤드 노즐이 심하게 과열되어 심지어 붉게 달아오르는 경우는 대개 단일 원인이 아니라 여러 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다. 아래에서는 주요 원인, 부차적인 원인 및 해결 방법을 자세히 설명합니다.

주된 이유

다음은 노즐 과열을 유발하는 가장 직접적이고 흔한 문제들입니다.

1. 플라즈마/반사열

• 생성 메커니즘:레이저 빔이 금속 표면에 집중되면 금속은 즉시 녹거나 기화됩니다. 산소나 질소와 같은 보조 가스가 이 고온 영역으로 불어넣어집니다. 에너지 밀도가 너무 높거나 가스 조건이 부적절하면 기화된 금속과 가스 자체가 이온화되어 고온의 플라즈마 구름(극도로 높은 온도를 가진 전기적으로 중성인 기체 덩어리)을 형성합니다.
• 열 전달 과정:이 플라즈마는 레이저 에너지를 흡수하고 산란시켜 절단 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 노즐 내부로 되돌아 올라갑니다. 플라즈마가 지닌 막대한 열은 노즐의 구리 내벽에 직접 전달되어 온도를 급격히 상승시키고, 심지어 붉게 타거나 녹게 만들 수도 있습니다.

2. 냉각 시스템 고장

최신 고성능 레이저 절단 헤드는 노즐, 보호 미러 시트 및 기타 구성 요소가 흡수한 열을 제거하기 위해 내부에 수냉식 채널이 설계되어 있습니다.

자주 묻는 질문:

• 냉각수 유량 부족:냉각수 펌프 고장, 수도관 휜 현상, 필터 막힘 등
• 냉각수 온도가 너무 높습니다.칠러의 냉각 효과가 좋지 않거나 선택의 폭이 너무 좁습니다.
• 냉각수 회로 막힘 또는 누수:내부 스케일이나 불순물이 유로를 막습니다.
• 냉각 시스템이 켜져 있지 않습니다.레이저를 가동하기 전에 냉각기를 켜는 것을 잊었습니다.

이차적 원인 및 기타 원인

위의 두 가지 원인만큼 직접적이지는 않지만, 이러한 원인들은 열을 악화시키거나 개별적으로 문제를 일으킬 수 있습니다.

3. 오염손상되었거나 손상된nses

• 초점 거울이나 보호 거울이 오염(기름, 먼지)되거나 손상되면 광 투과율과 초점 조절 능력이 저하됩니다.
• 레이저 에너지의 일부는 렌즈 자체에 흡수되어 열로 변환됩니다. 이 열은 미러 베이스로 전달되고, 미러 베이스는 다시 주변 공기와 노즐 베이스를 가열합니다.
• 심한 경우, 렌즈 온도가 과도하게 높아지면 파열될 수 있습니다.

4. 공정 매개변수의 부적절한 설정

• 가스 종류 및 압력:
• 산소를 이용하여 탄소강을 절단할 때, 이는 그 자체로 많은 열을 발생시키는 발열 반응입니다. 가스 압력이 적절하지 않으면 강한 플라즈마가 쉽게 발생할 수 있습니다.
• 질소를 사용하여 스테인리스강을 절단할 때, 공기압이 너무 낮아 용융물을 제때 날려 보내지 못하면 슬래그가 위로 튀어 올라 노즐 내벽에 달라붙어 계속 가열될 수 있습니다. 반대로 공기압이 너무 높으면 공기 흐름이 불규칙해져 플라즈마 발생을 촉진할 수 있습니다.
• 절삭 속도:속도가 너무 느리면 레이저가 같은 위치에 너무 오래 머물러 열이 과도하게 축적되어 플라즈마가 발생하고 노즐이 타버릴 수 있습니다. 반대로 속도가 너무 빠르면 절단이 제대로 되지 않아 반사광이 증가할 수 있습니다.
• 레이저 출력:출력이 너무 높고 속도 및 기압과 같은 다른 매개변수가 일치하지 않으면 에너지가 과잉되어 플라즈마가 쉽게 생성됩니다.
• 초점 위치:초점 위치가 잘못되면 에너지 밀도와 절단 형상에 영향을 미쳐 용융물의 방출 및 플라즈마 형성에 영향을 미칩니다.

5. 노즐 자체의 문제

• 모델 불일치:노즐 구멍 크기가 절단할 판재의 두께 및 가스 압력과 일치하지 않는 경우입니다. 예를 들어, 구멍이 큰 노즐로 정밀 절단을 하면 공기 흐름이 분산되어 보호 효과가 떨어질 수 있습니다.
• 품질 불량/손상:노즐의 중심 구멍이 둥글지 않고, 버(burr)가 있으며, 내벽이 매끄럽지 않으면 불안정한 기류를 유발하고 와류가 쉽게 발생하여 열 방출 및 슬래그 배출에 불리합니다. 판재와의 충돌 후 노즐이 약간 변형되는 것도 이러한 문제의 원인이 될 수 있습니다.
• 잘못된 설치:노즐이 제대로 조여지지 않았거나 밀봉 링이 손상되어 가스가 누출되고 안정적인 가스막 보호 기능이 손상됩니다.

6. 외부 환경 및 충돌

• 판의 표면 반사율이 너무 높습니다.알루미늄이나 구리와 같이 반사율이 높은 재료를 절단할 때, 많은 양의 레이저 에너지가 절단 헤드 내부로 반사되어 노즐과 미러 시트에 흡수됩니다.
• 충돌:절단 헤드가 판이나 고정 장치와 충돌하면 노즐이 변형되고 내부 부품이 이동하여 빛, 가스 및 물 통로의 원래 동축성과 밀봉 상태가 손상됩니다.

요약 및 해결 체크리스트

노즐 가열 문제가 발생할 경우 다음 순서대로 점검하는 것이 좋습니다.

1. 점검을 위해 즉시 기계를 정지시키십시오.장비의 추가 손상을 방지하기 위해서입니다.

2. 냉각 시스템을 점검하십시오 (최우선 순위):

• 냉각기가 켜져 있고 정상적으로 작동하는지 확인하십시오.
• 냉각수 유량 및 압력이 장비 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.
• 입구 파이프와 출구 파이프를 만져 온도 차이를 느껴보세요. 온도 차이가 작으면 열교환 효율이 낮거나 유량이 부족한 것입니다.
• 물에 불순물이 없는지 확인하기 위해 수질을 점검하십시오.

3. 광학 부품을 점검하고 필요하면 교체하십시오.

• 보호 렌즈를 제거하고 오염, 그을음 또는 균열이 있는지 확인하십시오. 렌즈는 항상 깨끗하게 유지하십시오.
• 초점 조절 거울의 상태가 양호한지 확인하십시오.

4. 노즐을 점검하고 필요하면 교체하십시오.

• 현재 사용 중인 노즐 구멍이 진행 중인 절단 작업에 적합한지 확인하십시오.
• 노즐 내부 구멍이 매끄럽고 둥근지, 녹거나 막힌 부분이 있는지 확인하십시오. 새 고품질 노즐로 교체하여 테스트하십시오.

5. 절단 공정 매개변수 최적화:

• 장비 공급업체 또는 숙련된 공정 엔지니어와 상의하여 재료의 종류와 두께에 따라 레이저 출력, 절단 속도, 가스 종류 및 압력, 초점 위치 등을 재조정하십시오. 이것이 플라즈마 과열 문제를 해결하는 핵심입니다.

6. 동축도 및 설치 상태를 확인하십시오.

• 정렬 테스터를 사용하여 레이저, 노즐 및 가스의 동축성이 정확한지 확인하십시오.
• 노즐이 올바르게 설치되고 단단히 조여졌는지, 그리고 밀봉 링이 손상되지 않았는지 확인하십시오.

7. 절단 과정을 관찰하세요:

• 안전을 최우선으로 고려하여 절단 중 발생하는 불꽃을 관찰하십시오. 정상적인 불꽃은 아래쪽과 뒤쪽으로 향해야 합니다. 불꽃이 위쪽으로 튀거나, 퍼지거나, 지나치게 크고 밝다면 일반적으로 설정값이 적절하지 않아 과도한 플라즈마가 발생하고 있음을 의미합니다.

체계적인 점검을 통해 노즐 가열 문제의 대부분을 효과적으로 해결할 수 있습니다. 만약 위의 방법으로 문제가 해결되지 않는다면, 절삭 헤드 내부에 더 심각한 기계적 또는 광학적 문제가 있을 수 있으므로 장비 제조업체에 문의하여 전문적인 점검을 받아야 합니다.