기술 주제: 판금 레이저 절단 시 디버링 방지

Jun 12, 2023

sandsun / iStock / 게티 이미지 플러스

정밀 금속 가공은 레이저 절단 분야에서 IPM(분당 인치) 단위를 훨씬 뛰어넘었습니다. 물론, 최신 시스템 중 일부가 믿을 수 없을 만큼 빠르게 두꺼운 판을 절단하는 방법에 대한 이야기가 소용돌이치고 있습니다. 지난 FABTECH의 일부 참석자들은 20kW 광섬유 레이저 기계의 녹색 창을 통해 기계 옆에 있는 TV 화면에서 관찰한 내용이 실제인지 확인했습니다. 실제로 이야기에서는 속도보다는 가장자리가 얼마나 깨끗한지에 더 중점을 두었습니다.

디버링은 블랭킹 및 벤딩 생산성의 아킬레스건으로 남아 있습니다. 제작자는 절단 후 자동화된 부품 스태킹과 프레스 브레이크, 폴더 또는 패널 벤더를 통한 자동화된 벤딩을 통해 자동화에 깊이 빠져들 수 있습니다. 이 모든 과정에서 누군가가 디버링이 필요한 블랭크를 수동으로 분류하고 공급합니다. 일부 제조 공장에서는 절단 가장자리 품질 및 작업 요구 사항에 따라 디버링이 필요한 블랭크와 그렇지 않은 블랭크를 분류하기 위해 레이저 작업자에게 의존합니다.

로봇식 디버링 기계가 시장에 등장하면서 자동화된 옵션도 가능해지고 있습니다. 즉, 가장 좋은 해결책은 처음부터 버(Burr) 없는 가장자리를 얻는 것입니다.

오늘날의 파이버 레이저 빔은 더 나은 절단 가장자리를 달성하기 위해 다양한 전력 밀도 프로파일과 진동 패턴을 제공합니다. 새로운 보조 가스 혼합물은 가장자리 개선에도 도움이 됩니다. 하지만 이 모든 새로운 기술을 사용하면 무엇이 버 없는 절단면을 만드는지 정확히 이해하는 데 도움이 됩니다. 버(Burr) 또는 드로스(Dross)는 절단된 용융 금속이 배출되기 전에 응고될 때 발생합니다.

이는 보조 가스, 빔(초점 포함) 및 재료가 어떻게 상호 작용하는지 아는 것으로 요약됩니다. 재료 두께가 너무 높은 초점 지점은 뾰족한 불순물을 남깁니다. 다시 말하면 금속이 녹아서 배출을 시도하지만 보조 가스가 바닥에서 금속을 씻어낼 기회를 갖기 전에 바닥 근처에서 "동결"됩니다. 재료 내 초점 지점이 너무 낮습니다. 두께가 두꺼우면 절단 속도가 낮아지고 구슬 모양의 드로스가 발생할 수 있습니다. 절단 부분에 낮게 묻혀 있는 초점은 많은 재료를 녹이고, 다시 한번 보조 가스가 절단 바닥의 제자리에서 "동결"되기 전에 시간 내에 대피하는 데 어려움을 겪습니다.

초점 지점은 방정식의 일부일 뿐입니다. 다른 부분은 보조 가스입니다. 작업장 내 질소 생성 및 초고속 레이저 출력의 출현으로 산소 절단에서 남은 산화물을 처리하는 대신 절단 시 질소 보조 가스에 의존하는 작업장이 그 어느 때보다 많아졌습니다. 일부는 이제 산소가 약간 포함된 질소와 같은 보조 가스 혼합물을 사용하는 반면, 다른 일부는 초건조 공장 공기(다시 말하면 산소가 포함된 질소)를 사용합니다. 특정 보조 가스는 특정 결과를 낳지만, 용융 금속이 비워지는 시간을 허용하기 위해 절단 내 온도를 높여 깨끗한 절단 가장자리를 얻거나 디버링이 필요하지 않을 만큼 충분히 깨끗한 절단 가장자리를 만드는 것이 아이디어입니다. 일부에서는 이러한 혼합물이 알루미늄과 같이 드로스에 민감한 재료에서도 소위 파이버 버(Fiber Burr)를 제거한다고 보고합니다.

이 모든 것은 절단 속도와 상호 작용합니다. 예를 들어, 가스 혼합물은 온도를 어느 정도 높일 수 있지만 절단 속도를 늦추면 온도가 올라가는 경우도 있습니다. 때로는 극단적인 수준까지 올라가기도 합니다. 이동 속도를 너무 늦추면 레이저가 금속을 제거하거나 기화하기 시작하여 보조 가스 흐름 역학을 방해하고 다시 드로스로 이어집니다. 이 경우, 절단 속도를 높이면 열과 그에 따른 절제가 약간 줄어들어 보조 가스가 커프를 통해 의도한 대로 흐르게 됩니다.

노즐 설계도 중요한 역할을 하며, 시스템 전반에 걸친 가스 흐름의 일관성은 물론 일반적인 시스템 유지 관리에도 중요합니다. 레이저 출력이 높은 요즘에는 일관된 슬랫 청소가 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 고출력 파이버 레이저는 절단된 조각이 거친 판금에 용접될 때까지 매우 빠르게 절단할 수 있습니다. 이는 자동화된 설정에서 더욱 문제가 되는 수수께끼입니다.

물론 평평한 부분 디버링 기계는 결코 도도의 길을 가지 않을 것입니다. 일부 부품에는 특정 결 마감이 필요합니다. 일부 부품에는 특히 펀칭 및 펀치/레이저 콤보 기계와 같은 "시트 이동" 블랭킹 응용 분야에서 절단 안정성을 보장하기 위해 마이크로탭이 필요합니다. 일부 응용 분야에는 둥근 모서리가 필요하지만 레이저로는 생성할 수 없습니다. 그리고 일부 부품 형상은 레이저로 완벽하게 절단하기가 어렵습니다.