두께 분류: 가공 능력 정의
강판의 두께는 레이저 절단 가능성을 결정하는 주요 요인으로, 장비 요구 사항, 절단 속도, 모서리 품질 및 전체 생산 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 강판은 일반적으로 두께에 따라 박판(4mm 미만), 중판(4~20mm), 후판(20~60mm), 특후판(60mm 초과) 4가지로 분류됩니다. 레이저 절단의 경우 강판에 선호되는 가공 범위는 일반적으로 최대 20mm까지 확장되며 특정 상황에서는 최대 25mm까지 허용됩니다. 특히 20kW를 초과하는 고출력 광섬유 레이저 시스템은 이 경계를 더욱 확장하여 최대 70mm의 탄소강에 대한 최적의 절단 두께를 달성했습니다. 그러나 지속적인 생산 효율성과 절단 품질을 위해 일반적으로 50mm보다 두꺼운 강판을 가공하는 것은 권장되지 않습니다. 두께는 보조 가스 선택, 초점 위치, 절단 속도 및 예상 공차에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이 분류를 이해하는 것은 각 프로젝트에 대한 올바른 장비 및 매개변수를 지정하는 데 필수적입니다.
레이저 절단을 위한 재료별 두께 사양
다양한 강철 등급은 열전도도, 반사율 및 화학 성분의 변화로 인해 뚜렷한 레이저 절단 특성을 나타냅니다. 의 경우 탄소강(연강) 레이저 절단에 이상적인 두께 범위는 최대 10mm이며, 최적의 조건에서 최대 실제 두께는 13mm에 이릅니다. 고출력 시스템은 최대 25mm 이상의 탄소강을 처리할 수 있지만 속도와 품질을 유지하기 위한 이상적인 범위는 훨씬 더 좁습니다. 스테인레스 스틸은 반사율과 열전도율이 높아 더 큰 어려움을 안겨줍니다. ASTM 304 스테인리스의 이상적인 두께는 최대 4mm이며 최대 두께는 약 6mm입니다. 고급 파이버 레이저 시스템은 최대 20mm 이상의 스테인리스강을 가공할 수 있지만 두께가 증가함에 따라 절단 속도는 크게 감소합니다. 반사율이 높은 것으로 알려진 알루미늄 및 알루미늄 합금에는 후면 반사를 방지하는 특수 레이저 소스가 필요합니다. 구조용 알루미늄의 이상적인 두께는 최대 3mm이며 최대 약 5mm입니다. 고출력 파이버 레이저는 합금 및 보조 가스에 따라 최대 18mm 이상의 알루미늄을 절단할 수 있습니다. 보조 가스의 선택도 마찬가지로 중요합니다. 탄소강에는 산소가 사용되어 발열 산화를 통해 절단 성능을 향상시키는 반면, 스테인레스강과 알루미늄에는 깨끗하고 산화 없는 가장자리를 얻기 위해 질소나 공기를 사용하는 것이 좋습니다.
두께별 레이저 전력 요구 사항
레이저 출력과 절단 두께 사이의 관계는 대략 선형적인 진행을 따르며, 두꺼운 재료에 대해 완전한 침투를 달성하고 허용 가능한 절단 속도를 유지하려면 더 높은 출력이 필요합니다. 탄소강의 경우 500W 파이버 레이저는 최대 6mm, 1000W는 6~12mm, 2000W는 14~18mm, 3000W는 18~22mm까지 절단할 수 있습니다. 스테인레스 스틸의 경우 500W는 1~3mm, 1000W는 3~5mm, 2000W는 6~8mm, 3000W는 8~12mm를 절단합니다. 경험상, 깨끗한 절단 두께 1밀리미터당 약 1킬로와트의 레이저 출력이 필요합니다. 중간 두께 플레이트(6~12mm)의 경우 권장 레이저 출력은 4,000~6,000W입니다. 두꺼운 플레이트(13mm 이상)는 안정적인 완전 침투를 달성하기 위해 4,000W 이상이 필요합니다. 절삭 속도는 두께와 반비례 관계에 있습니다. 두꺼운 재료는 완전히 침투하려면 공급 속도를 줄여야 하며, 얇은 시트는 품질 저하 없이 처리량을 높이기 위해 빠르게 작동합니다. 예를 들어, 20kW 레이저 절단 기계는 30kW 시스템이 20kW 시스템보다 88% 빠르게 50mm 탄소강을 절단하여 상당한 효율성 향상을 달성할 수 있습니다. 적절한 레이저 출력을 선택하려면 필요한 두께, 원하는 생산 처리량 및 자본 장비 비용의 균형을 맞춰야 합니다.
두께 범위별 치수 공차 및 모서리 품질
레이저 절단 강판의 달성 가능한 치수 정확도는 레이저 빔이 재료를 통과하면서 넓어지기 때문에 두께에 따라 크게 달라집니다. 최대 3mm 두께의 연강의 경우 우수한 모서리 품질로 ±0.004인치(0.1mm)의 일반적인 공차를 달성할 수 있습니다. 3~6mm 두께의 경우 가장자리 품질이 좋고 ±0.006인치(0.15mm)의 공차가 일반적입니다. 두께가 6~12mm인 경우 가장자리 품질이 양호하고 공차가 ±0.010인치(0.25mm)로 넓어집니다. 12~25mm 두께의 경우 가장자리 품질이 거친 경우 ±0.020인치(0.5mm)의 공차가 예상됩니다. 스테인레스 스틸은 비슷한 패턴을 따릅니다. 0.5~3mm는 우수한 가장자리 품질로 ±0.004인치(0.1mm)를 달성하고, 3~10mm는 우수한 가장자리 품질로 ±0.008인치(0.2mm)를 달성합니다. 레이저 빔에 의해 제거되는 재료인 절단 폭은 일반적으로 파이버 레이저의 경우 0.006~0.012인치(0.15~0.3mm) 범위입니다. 두께가 증가하면 가장자리 품질이 저하됩니다. 3mm 미만의 얇은 강철은 후처리가 거의 필요하지 않고 매끄럽고 거의 버가 없는 가장자리를 생성합니다. 중간 강철(3~10mm)은 하단 가장자리에 약간의 거칠기가 나타나며 약간의 디버링이 필요합니다. 10mm가 넘는 두꺼운 강철은 입구 쪽이 출구 쪽보다 넓어 눈에 띄게 테이퍼와 거칠기가 나타납니다. 연강의 파이버 레이저 절단에 대한 열 영향부(HAZ)는 일반적으로 0.13~0.25mm(0.005~0.010인치) 범위입니다. 두꺼운 부품에 사각형 모서리가 필요하거나 공차가 극도로 엄격한 응용 분야의 경우 CNC 가공과 같은 대체 공정이 더 적합할 수 있습니다.
표준 두께 공차 및 설계 고려 사항
레이저 절단 기능 외에도 기본 재료 자체도 설정된 두께 공차를 준수해야 합니다. ASTM A6/A6M은 압연 구조용 강철 막대, 판, 모양 및 시트 파일링에 대한 일반 요구 사항을 제공하며 두께, 너비 및 길이에 대한 치수 공차를 지정합니다. 이러한 공차는 두께 범위에 따라 다르며 표준에 따라 약 5mm에서 200mm까지의 플레이트가 적용됩니다. A36 강판의 경우 두께 공차는 지정된 두께와 판 너비를 기준으로 ASTM A6/A6M에 의해 지정됩니다. 설계자는 최종 부품 치수를 지정할 때 모재 두께 공차와 절단 공차를 모두 고려해야 합니다. 또한 최소 피처 크기는 플레이트 두께에 따라 제한됩니다. 최대 5mm의 강철에는 최소 구멍 직경 15mm가 권장됩니다. 6~15mm 두께의 경우 18mm; 20-25mm 두께의 경우 각각 20-25mm입니다. 굽힘선에 너무 가깝게 배치된 구멍은 후속 성형 작업 중에 변형될 수 있으므로 최소 굽힘 반경과 굽힘선을 기준으로 한 구멍 배치도 고려해야 합니다. 이러한 사양과 두께 매개변수를 이해하면 엔지니어와 조달 전문가는 제조 가능성을 위해 부품 설계를 최적화하고, 적절한 장비를 선택하고, 레이저 절단 강철 부품에 대한 현실적인 품질 기대치를 설정할 수 있습니다.
