레이저 절단 금속은 정밀 제조를 완전히 변화시켰다

소개

현대 제조업 분야에서 금속을 정확하고 효율적으로 절단하는 능력은 산업 진보의 초석이었다.기계절단, 플라즈마절단, 수사류절단 등 전통적인 방법은 이미 역할을 잘 발휘하였지만 레이자절단기술의 출현은 이 업종을 철저히 개변시켰다.금속을 절단하는 레이저는 정밀도, 속도 및 다기능성의 대명사가 되었으며 제조업체에 다양한 재료와 복잡한 디자인을 비교할 수없는 정밀도로 처리 할 수있는 도구를 제공합니다.이 글은 레이저 절단 기술의 복잡성, 응용, 장점 및 이 변혁적인 기술의 미래를 깊이 있게 탐구했다.

레이저 절단 뒤의 과학

레이저 컷은 고성능 레이저 빔 절단 재료를 사용하는 비접촉식 프로세스입니다.용어""레이저";자극을 받은 방사광의 증폭을 대표한다.금속을 절단하는 배경에서 레이저빔은 재료표면에 초점을 맞추고 금속을 용해되거나 기화된 점으로 가열한다.초점 빔은 일반적으로 CO2 레이저, 광섬유 레이저 또는 NdYAG 레이저에 의해 생성되며 각 레이저는 응용에 따라 고유의 장점을 가지고 있습니다.

1. CO2 레이저 이러한 레이저는 이산화탄소, 질소 및 헬륨의 혼합 가스를 사용하여 레이저 빔을 생성합니다.CO2 레이저는 비금속 재료와 얇은 금속을 절단하는 데 적합하지만 두꺼운 금속에는 효율이 낮습니다.

2. 광섬유 레이저 광섬유 레이저는 희토류 원소 (예를 들어 铒, 이테르테르 또는 네오디뮴) 가 섞인 광섬유를 사용하여 레이저 빔을 생성한다.특히 알루미늄과 구리와 같은 반사 금속을 절단하는 데 매우 효율적이며 고출력과 정밀도로 유명합니다.

3. NdYAG 레이저 이 레이저는 네오디뮴 이트륨 알루미늄 가넷 결정을 섞어 레이저 빔을 생성한다.NdYAG 레이저는 절단 및 용접 응용을 위해 널리 사용되지만 CO2 및 광섬유 레이저에 비해 산업 환경에서 흔하지 않습니다.

레이저 절단의 작동 원리

레이저 절단 과정은 몇 가지 핵심 부품과 관련된다.

1.레이저 생성 레이저 빔은 레이저 공명 챔버 내에서 생성되며, 여기에는 레이저 매체 (CO2 가스, 광섬유 또는 결정체) 가 포함됩니다.그런 다음 빔이 확대되고 일련의 거울 또는 광섬유를 통해 절단 헤드로 유도됩니다.

2. 빔 포커스는 렌즈 또는 렌즈 세트를 사용하여 레이저 빔을 재료 표면에 포커스합니다.초점 빔은 금속을 정확하게 녹이거나 증발시킬 수 있도록 높은 에너지 밀도를 가지고 있다.

3. 재료 상호작용 레이저 빔과 금속이 상호작용하면 재료를 용해점이나 기화점으로 가열한다.그런 다음 용융 금속은 질소, 산소 또는 아르곤과 같은 보조 가스에 의해 불려 깨끗하고 정확한 절단을 남깁니다.

4. CNC 제어 절단 과정은 필요한 절단 경로를 따라 레이저 헤드를 유도하는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템에 의해 제어된다.이렇게 하면 복잡한 기하학적 형태에서도 매우 정확하고 반복 가능한 컷이 가능합니다.

레이저 절단 금속의 장점

레이저 절단은 기존 절단 방법보다 많은 이점을 제공하여 많은 제조업체가 선호합니다.

1. 정밀 레이저 절단은 공차가 ±0.1mm에 이르는 탁월한 정밀도를 제공합니다. 이 정밀도는 항공우주, 자동차, 전자제품과 같은 복잡한 설계와 긴밀한 협력이 필요한 산업에 매우 중요합니다.

2.속도 레이저 절단은 전통적인 방법보다 훨씬 빠르다, 특히 얇은 금속의 경우.고속 절단 능력은 생산 시간을 단축하고 생산량을 높였다.

3. 다기능 레이저 절단은 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 황동 및 티타늄을 포함한 다양한 재료에 사용할 수 있습니다.얇은 포일에서 두꺼운 판자에 이르기까지 다양한 두께를 절단할 수도 있습니다.

4. 질량 레이저 절단의 비접촉 특성은 재료의 변형을 최소화하고 깨끗하고 가시가 없는 가장자리를 생성합니다.이를 통해 2차 마무리 작업에 대한 요구가 줄어들고 시간과 비용이 절감됩니다.

5. 자동화 레이저 절단 시스템은 완전히 자동화할 수 있으며 최소한의 사람의 개입으로 연속적으로 조작할 수 있습니다.이것은 효율성을 높이고 인건비를 절감합니다.

6. 유연성 레이저 절단은 전통적인 방법으로는 어렵거나 실현할 수 없는 복잡한 모양과 도안을 처리할 수 있다.이러한 유연성은 사용자 정의 및 소량 생산에 필수적입니다.

레이저 절단이 금속 가공에서의 응용

레이저 절단은 정밀도, 속도, 다기능성 때문에 각 업계에서 광범위하게 응용되었다.주요 애플리케이션

1.자동차 산업 레이저 절단은 차체 패널, 섀시 부품 및 엔진 부품 등의 부품을 생산하는 데 사용됩니다.레이저 절단의 정밀도와 속도는 자동차 업계의 높은 생산 수요를 만족시키는 데 매우 중요하다.

2. 항공 우주 산업 항공 우주 산업은 부품이 매우 엄격한 공차와 복잡한 기하학적 형태를 갖추어야 한다.레이저 절단은 터빈 블레이드, 엔진 부품 및 구조 부품 등의 부품을 생산하는 데 사용됩니다.

3.전자 산업 레이저 절단회로 기판, 커넥터 및 케이스와 같은 전자 장비의 정밀 부품을 생산하는 데 사용됩니다.복잡한 도안과 작은 특징을 절단하는 능력은 이 업계에 매우 중요하다.

4.의료 산업 레이저 절단은 받침대, 수술 기계 및 의족과 같은 의료 기계 및 이식물을 생산하는 데 사용됩니다.레이저 절단의 정밀도와 청결도는 이러한 제품의 안전성과 유효성을 확보하는 데 매우 중요하다.

5. 건축 및 시공 레이저 절단은 건축의 장식 요소, 구조 부품과 입면 요소를 생산하는 데 사용된다.복잡한 도안과 설계를 절단하는 능력으로 건축가는 독특하고 시각적으로 눈에 띄는 구조를 창조할 수 있다.

6. 보석업계의 레이저 절단은 금, 은, 백금 등 귀금속에서 복잡하고 상세한 디자인을 만드는 데 사용된다.레이저 절단의 정밀도와 유연성은 고품질의 보석 장신구를 만드는 데 매우 중요하다.

레이저 절단의 문제점과 한계

레이저 절단은 많은 장점을 가지고 있지만, 도전과 한계가 없는 것은 아니다

재료 두께 레이저 절단은 중간 두께의 얇은 재료에 가장 효과적입니다.매우 두꺼운 금속을 절단하는 것은 도전적일 수 있으며 절단 방법을 여러 번 통과하거나 대체해야 할 수도 있습니다.

2. 반사재료의 일부 금속, 례를 들면 구리와 황동은 아주 높은 반사성을 갖고있어 일부 류형의 레이저로 절단하기 어렵다.옵티컬 레이저는 CO2 레이저보다 반사 재료를 절단하는 데 더 적합합니다.

3.레이저 절단 시스템의 초기 투자 및 유지 보수 비용은 특히 중소기업에 높을 수 있습니다.그러나 효율성과 품질에 대한 장기적인 수익은 초기 투자를 초과하는 경우가 많습니다.

4.열 영향 영역 (HAZ) 레이저 빔의 강한 열은 절단 주위에 열 영향 영역을 생성하여 재료의 성능을 변경할 수 있습니다.이렇게 하면 절단 매개변수를 최적화하고 적절한 보조 가스를 사용하여 완화할 수 있습니다.

5.안전 문제 레이저 절단은 고출력 레이저와 관련되어 있으며, 잘못 관리하면 안전 위험을 초래할 수 있습니다.운영자는 연기와 미세먼지를 제거하기 위해 적절한 환기를 보장하기 위해 보호 안경을 착용하는 등 엄격한 안전 프로토콜을 준수해야합니다.

레이저 절단 기술의 미래

레이저 절단 기술의 미래는 밝으며 효율성, 정밀도 및 다기능성의 지속적인 진보를 향상시키기 위해 고안되었습니다.일부 주요 추세 및 발전은

1.고출력 레이저 고출력 레이저의 발전, 예를 들면 다킬로와트 광섬유 레이저는 더 빠른 절단 속도와 더 두꺼운 재료를 절단하는 능력을 실현하고 있다.이것은 레이저 절단의 응용 범위를 확대시켰다.

2. 자동화 및 통합 레이저 절단 시스템과 로봇 용접 및 3D 프린팅 등 다른 제조 공정의 통합은 더욱 효율적이고 간소화된 생산 라인을 만들고 있다.자동화도 인공 개입에 대한 수요를 줄이고 생산성을 높였다.

3. 증재 제조 레이저 절단은 레이저 금속 퇴적 (LMD) 과 같은 증재 제조 기술과 결합하여 혼합 제조 공정을 생성하고 있습니다.이렇게 하면 뺄셈 및 덧셈 피쳐가 있는 복합 어셈블리를 생산할 수 있습니다.

4.스마트 제조는 센서, 인공 지능 및 기계 학습을 레이저 절단 시스템에 통합하여 절단 과정에 대한 실시간 모니터링과 최적화를 실현했습니다.이것은 품질 관리를 개선하고 낭비를 줄였다.

5.지속 가능한 레이저 절단 기술의 진보도 에너지 소비와 환경 영향을 줄이는 데 중점을 둡니다.더 효율적인 레이저를 사용하고 친환경 보조 가스를 개발하면 더 지속 가능한 제조 관행에 도움이 될 수 있습니다.

결론

금속을 절단하는 레이저는 제조업의 판도를 바꾸어 전례없는 정밀도, 속도, 다기능성을 제공한다.레이저 절단은 자동차와 항공 우주에서 전자와 보석에 이르기까지 고품질 부품과 제품을 생산하는 데 없어서는 안 될 도구가되었습니다.비록 도전과 한계가 여전히 존재하지만 레이저기술의 끊임없는 진보는 더욱 큰 능력과 응용에 길을 열어주었다.업계의 부단한 발전에 따라 레이저 절단은 의심할 여지 없이 계속 정밀 제조의 최전선에 있을 것이며, 향후 몇 년 동안 혁신과 효율을 추진할 것이다.