플라즈마 절단과 레이저 절단: 차이점 설명

레이저 절단 기술의 발전으로 금속 제조 환경이 크게 재편되었습니다. 역사적으로 레이저 절단은 10mm 이하의 얇은 판재 가공에 주로 사용되었고, 플라즈마 절단은 우수한 속도로 인해 30~50mm 두께 범위에서 확실한 우위를 점하고 있었습니다. 그러나 멀티 킬로와트 레이저의 등장, 특히 60kW 시스템의 광범위한 채택으로 레이저 절단 기능이 중후판 및 후판 애플리케이션으로 크게 확장되었습니다.

이러한 기술적 도약으로 인해 플라즈마 절단 시장은 급격히 감소하고 있으며, 레이저 시스템이 다양한 응용 시나리오에서 점차 플라즈마를 대체하고 있습니다. 레이저 절단이 급부상한 이유는 고출력 파이버 레이저 기술의 성숙과 효율적인 고정밀 후판 가공을 필요로 하는 철강 건설, 조선, 항공 우주, 원자력 등의 산업에서 수요가 급증한 두 가지 주요 요인에 기인합니다.

멀티 킬로와트 레이저에 대한 업계의 열기는 식을 줄 모르고 레이저 분야에 빠르게 스며들고 있습니다. 그러나 이러한 추세에는 비판적인 의견도 없지 않았는데, 특히 최근에 출시된 60kW 레이저 절단기는 업계 전문가들 사이에서 상당한 논쟁을 불러 일으켰습니다.

초기 회의론과는 달리, 60kW 레이저 절단 시스템에 대한 시장 수요는 6개월도 채 되지 않는 짧은 기간 내에 공급을 초과했습니다. 특히 철강 건설 부문에서는 플라즈마 절단 시스템을 대체하기 위해 이러한 초고출력 레이저 커터에 대한 선호도가 매우 높았으며, 이에 대한 투자를 계속하고 있습니다. 이러한 추세는 이전의 의구심과 모순되는 것으로 보이며 금속 절단 공정에서 초고출력 레이저의 혁신적 잠재력을 강조합니다.

이러한 첨단 레이저 시스템의 영향력은 기존의 공정을 대체하는 것 이상으로 확장되어 적용 시나리오에서 새로운 가능성을 제시하고 금속 제조의 환경을 근본적으로 변화시키고 있습니다. 이 기술이 계속 발전함에 따라 다양한 산업 부문에서 후판 가공의 효율성과 역량을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.

레이저로 플라즈마 절단 대체

플라즈마 커팅을 레이저 기술로 대체하는 속도가 빨라지고 있습니다.

레이저 절단이 널리 보급되기 전에도 플라즈마 절단은 금속 가공에서 가장 성숙한 공정이었습니다. 고온 플라즈마 아크의 열을 이용해 절단 부위의 금속을 국부적으로 녹이고, 고속 플라즈마의 운동량을 이용해 용융된 금속을 배출하여 절단면을 형성하는 방식이었습니다. 플라즈마 절단은 합리적인 품질과 비용으로 유명했습니다. 그 당시 플라즈마 절단은 빠른 절단 속도와 부드러운 절단으로 인해 박판 및 중간 판재 부문에서 여전히 널리 사용되었습니다. kerf.

그러나 레이저 절단이 등장하면서 플라즈마 절단에 어느 정도 영향을 미치기 시작했습니다. 박판 절단 영역에서 킬로와트급 파이버 레이저는 품질과 효율성 측면에서 플라즈마 절단에 비해 절대적인 우위를 점하고 있습니다. 높은 정밀도, 좁은 커프, 최소한의 열 영향 영역, 버가 없는 가장자리, 빠른 절단 속도로 인해 이 분야에서 선호되는 선택이 되었습니다. 반면 플라즈마 절단의 단점도 점점 더 분명해지고 있습니다.

레이저 절단의 영향에 대응하기 위해 장비 제조업체는 거친 절단 표면과 불량한 직각도와 같은 문제를 해결하기 위해 더욱 정교한 플라즈마 절단 기계를 개발했습니다. 노즐 조리개 크기를 줄임으로써 고도로 압축된 아크가 생성되어 전류 밀도가 크게 증가하여 절단 정밀도와 표면 조도가 높아졌습니다. 그럼에도 불구하고 박판 영역에서의 플라즈마 절단은 가공 효율성, 정밀도 및 환경 친화성 측면에서 여전히 레이저 절단과 경쟁할 수 없습니다.

가공 재료의 두께가 증가함에 따라 킬로와트급 레이저 절단도 도전에 직면했습니다. 30~50mm 중간 및 후판 부문에서는 레이저 절단 속도가 정밀 플라즈마 절단기보다 현저히 낮아 이 영역에서 입지를 유지했습니다.

2020년, 10킬로와트 레이저 절단 기술의 출현은 금속 가공에 새로운 활력을 불어넣으며 전통 산업의 변화와 업그레이드를 지원했습니다. 당시 레이저 절단은 10킬로와트 시대에 접어들면서 플라즈마에 대한 두 번째 도전을 시작했고, 방대한 플라즈마 절단 시장에서 치열한 경쟁을 벌였습니다.

최대 20mm 두께의 탄소강/스테인리스강의 경우 20kW 레이저 절단 시스템은 300A 플라즈마 커터의 효율을 능가합니다. 그러나 레이저 커팅의 초기 구매 비용이 플라즈마 커팅보다 훨씬 높기 때문에 사용자는 두 옵션 사이에서 망설이게 됩니다. 아직 전면적인 교체를 논의하기에는 너무 이른 시기였습니다.

2022년까지 30kW 레이저 기술의 광범위한 채택은 플라즈마 절단의 지배적인 위치를 흔들기 시작했으며, 특히 중후판 시장에 큰 영향을 미쳤습니다.

2023년 국내 초고출력 파이버 레이저 기술의 급속한 발전으로 60kW 레이저가 등장하면서 절단 두께의 한계를 극복하고 다시 한 번 플라즈마 절단에 도전장을 내밀었습니다.

절단 효율과 품질 측면에서 60kW 레이저 절단은 이제 플라즈마 절단을 완전히 대체할 수 있는 역량을 갖추게 되었습니다. 현재 레이저 절단과 플라즈마 절단은 전반적인 경제적 이점 측면에서 균등하게 균형을 이루고 있으며, 각각 시장의 절반을 점유하고 있습니다. 초고출력 레이저 커팅은 매우 광범위한 응용 가능성을 보여줍니다.

파이버 레이저 절단과 플라즈마 절단

최근 몇 년 동안 레이저 커팅 애플리케이션은 전방 산업의 수요 증가와 고출력 레이저 시스템의 비용 하락으로 인해 기하급수적인 성장을 거듭하고 있습니다. 이러한 급증은 특히 정밀 제조 분야에서 두드러지게 나타나고 있는데, 이 분야에서는 점점 더 엄격해지는 생산 요건에 부합하는 기술 역량을 갖추고 있습니다.

플라즈마 절단은 두꺼운 소재에는 여전히 실행 가능한 옵션이지만, 특히 높은 절단 정확도가 요구되는 응용 분야에서 6mm 이하의 판금 가공 시에는 한계가 있습니다. 플라즈마 절단 시 발생하는 강한 열로 인해 열 변형과 모서리 변형이 발생하여 얇은 공작물의 치수 안정성이 저하될 수 있습니다.

반대로 레이저 커팅은 다양한 소재에 선호되는 방법으로 부상하면서 뚜렷한 공정상의 이점을 선보이고 있습니다. 레이저의 정밀도와 다용도성은 융점이 높은 재료, 내열 합금 및 초경합금 작업 시 특히 유용합니다. 레이저 빔이 집중되어 열 영향을 받는 영역이 최소화되므로 더 깔끔하게 절단하고 재료 왜곡을 줄일 수 있습니다. 또한 레이저 절단은 반도체 재료, 비금속 기판 및 고급 복합 재료 가공에 탁월하여 탁월한 정확도와 가장자리 품질을 제공합니다. 다양한 재료를 고정밀로 처리할 수 있는 이 기술은 항공우주 부품에서 마이크로 전자 제품에 이르기까지 현대 제조 공정의 초석으로 자리 잡았습니다.

1. 파이버 레이저 절단과 플라즈마 절단의 비교

일부 펀칭 기능을 레이저 절단으로 대체할 때 다음을 수행해야 할 수 있습니다. 프레스 브레이크 기계 구매 를 클릭하여 후속 굽힘 프로세스를 완료합니다.

이는 다음과 같은 경우 고객이 일반적으로 고려하는 사항입니다. 레이저 커팅기 구매.

2. 플라즈마 절단에 비해 파이버 레이저 절단의 장점

3. 플라즈마 절단을 통한 고출력 레이저 절단

고출력 레이저의 인기가 높아지면서 레이저 절단 장비의 두께 한계를 뛰어넘을 수 있게 되었습니다.

이전에는 고출력 레이저의 판매량이 매우 적었고, 레이저 커팅의 적용도 두께에 따라 오랫동안 제한되어 있었습니다.

전통적으로, 화염 절단 는 판재 두께 범위가 가장 넓어 정확도가 낮은 두꺼운 판재 및 매우 두꺼운 판재 가공에 적합하고 50mm 이상의 판재에 대해 확실한 속도 이점이 있는 것으로 알려져 있습니다.

반면 플라즈마 절단은 30~50mm 범위에서 분명한 속도 이점이 있지만 극도로 얇은 판재(2mm 미만)에는 적합하지 않습니다.

반면, 주로 킬로와트급 레이저를 사용하는 레이저 커팅은 10mm 이하의 판재에 속도와 정확도 면에서 분명한 이점이 있습니다.

최근 몇 년 동안 고출력 레이저의 인기가 높아지면서 레이저 절단 장비는 점차 중간 두께의 플레이트 절단 시장.

20kW 와트 레이저 절단기의 절단 한계 두께와 최적의 절단 두께(mm)가 포함되어 있습니다.

출력이 증가하면 장비의 절단 두께와 효율이 증가합니다.

통계에 따르면 20kW 레이저 절단기는 연강의 경우 50mm, 스테인리스 스틸의 경우 40mm의 최적의 절단 두께를 달성했습니다.

강판은 일반적으로 두께에 따라 박판(4mm 미만), 중간판(4~20mm), 후판(20~60mm), 초후판(60mm 이상)으로 분류합니다.

10000 와트의 절단 출력으로 레이저 절단 장비는 이제 중간 판과 대부분의 두꺼운 판을 절단 할 수있어 중간 판 분야로 응용 분야를 확장 할 수 있습니다.

또한 고출력 레이저를 사용하면 절단 효율도 향상됩니다.

예를 들어, 30000와트 레이저 커팅기의 50mm 마일드 레이저 커팅 효율은 강판 20000와트 머신에 비해 88%까지 증가시킬 수 있습니다.

참조하세요:

• 고출력 레이저 커팅기(10,000W+): 알아야 할 사항은?
• 고출력 레이저 커터: 미래 트렌드인가?
• 고출력 파이버 레이저 선택하기: 종합 가이드

플라즈마 절단에 비해 고출력 파이버 레이저 절단의 장점

4. 파이버 레이저 절단 비용과 플라즈마 절단 비용 비교

중간 두께 분야 플레이트 절단레이저 절단 비용은 플라즈마 절단 비용보다 훨씬 저렴합니다.

플라즈마 절단은 후판 분야에서 주로 사용되는 방법 중 하나이지만, 레이저 절단은 두 가지 이유로 비용이 저렴합니다:

• 레이저 커팅 장비와 인력 요구 사항이 최소화되어 전체 고정 비용이 절감됩니다.
• 레이저 커팅은 생산성 측면에서 더 효율적입니다.

예를 들어 30mm 두께의 탄소강판을 절단할 때 12kW 레이저 절단, 20kW 레이저 절단, 300A 플라즈마 절단의 미터당 운영 비용은 각각 3.05위안/미터, 1.32위안/미터, 3.13위안/미터입니다.

20kW 레이저 절단 방식은 300A 플라즈마 절단 방식에 비해 운영 비용이 57.8% 절감되어 상당한 비용 이점을 제공합니다.

레이저 절단과 플라즈마 절단의 비용 비교

레이저 절단기와 플라즈마 절단기 비교

이전 경험에 따르면 레이저 절단기와 플라즈마 절단기의 비교는 다음과 같습니다:

레이저 절단기는 공작물에 손상을 주지 않지만, 플라즈마 절단기는 특히 절단 과정에서 플라즈마 절단기의 토치나 노즐에 문제가 발생하면 판재에 약간의 손상이 발생할 수 있습니다.

레이저 빔은 작은 점으로 집중되어 레이저 절단기의 절단 슬롯이 좁습니다. 이와 대조적으로 플라즈마 절단기의 절단 슬롯은 약간 더 넓습니다.

레이저 절단기는 플라즈마 절단기에 비해 절단 속도가 더 빠르며, 일부 기계는 분당 최대 10미터의 속도에 도달할 수 있습니다.

레이저 커팅기의 절단 표면은 매끄럽고 버가 없어 고품질 커팅이 가능합니다.

또한 비접촉식 커팅 프로세스입니다.

열의 영향을 받는 영역이 최소화되고 공작물의 열 변형이 거의 없어 2차 가공이 필요 없고 모서리가 뒤집히는 것을 방지할 수 있습니다.

그러나 레이저 절단기는 판재 두께가 제한되어 있고 가공 비용이 높습니다.

반면 플라즈마 절단기는 다양한 모델과 출력으로 6mm에서 40mm까지 다양한 강판을 절단할 수 있습니다.

레이저 커팅기에 비해 가공 비용이 저렴하고 작업자의 숙련도가 낮습니다.

레이저 절단기는 위치 결정 정확도가 0.05mm, 재위치 결정 정확도가 0.02mm로 정밀도가 높지만 엄격한 작업 환경이 필요합니다.

반면 플라즈마 절단기는 레이저 절단기와 같은 수준의 정밀도는 아니지만 작업 환경과 이동성에 대한 요구 사항이 낮고 절단 기능이 광범위합니다.

1. 레이저 커팅기의 장점

• 높은 절단 정밀도: 레이저 절단기는 절단 정확도가 0.05mm, 재배치 정확도가 0.02mm로 매우 정밀합니다.
• 빠른 속도: 레이저 절단기의 절단 속도는 분당 10m에 달할 수 있어 플라즈마 절단보다 훨씬 빠릅니다.
• 시트 변형 최소화: 열의 영향을 받는 절단 면적이 작고 공작물의 열 변형이 거의 없습니다. 이는 절단면이 매끄럽고 버가 없음을 의미합니다.

이러한 장점으로 인해 레이저 절단기는 복잡한 모양과 고정밀 요구 사항이 있는 부품을 절단하는 데 적합합니다.

그러나 절단 두께는 제한되어 있으며 일반적으로 8mm 미만의 판재를 절단하는 데만 사용됩니다.

2. 플라즈마 절단기의 장점:

• 넓은 절단 범위: 플라즈마 절단은 모든 금속판을 절단할 수 있습니다.
• 빠른 속도와 높은 효율성: 플라즈마 절단은 빠르고 효율적입니다.
• NC보다 뛰어난 정밀도와 섬세함 산소 연료 절감: 플라즈마 절단은 NC 산소 연료 절단보다 정밀도와 미세도가 높습니다.

플라즈마 절단의 단점은 두꺼운 판재, 특히 20mm 이상의 판재를 절단하기 어렵다는 것입니다.

이렇게 두꺼운 판재를 절단하려면 더 높은 플라즈마 출력이 필요하므로 장비 비용이 증가합니다.

1. 레이저 절단과 플라즈마 절단 비교표

2. 레이저 절단과 플라즈마 절단을 위한 절단 슬롯 비교

3. 산소 플라즈마 소모품 수명.

1 사이클의 아크 개폐, 내구성 테스트의 1분 수명 비교(차단 전류 값: 250A)

4판 두께와 비용의 관계.

5다양한 절단 방법의 절개 폭과 절단 정밀도.

6다양한 절단 방법의 절단 조건.

플라즈마 및 레이저 커팅의 작동 원리

1. 의 작동 원리 플라즈마 절단기

고온을 이용한 처리 방법 플라즈마 아크 산소 또는 질소를 작업 가스로 사용하여 금속 부품의 절개 부위를 녹이고 기화시키는 열을 사용합니다.

그런 다음 고속 플라즈마 흐름의 운동량을 사용하여 용융 금속을 제거하여 슬롯팅 이음새를 형성합니다.

참조하세요:

• 플라즈마 절단기: 최고의 가이드

2. 의 작동 원리 레이저 절단기

레이저 장치에서 생성된 레이저는 일련의 거울을 통해 전송되고 초점 렌즈에 의해 공작물 표면에 집중되어 공작물의 핫스팟이 녹거나 기화되어 슬릿을 형성합니다.

동시에 절단 공정에서 보조 가스를 사용하여 슬래그를 슬릿에서 제거하여 궁극적으로 가공 목표를 달성합니다.

참조하세요:

• 파이버 레이저 절단기에 대한 궁극적인 가이드

플라즈마 및 레이저 커팅 적용

플라즈마 절단은 다양한 금속 재료에 적합한 다목적 공정으로, 특히 중간에서 두꺼운 판재 절단에 탁월합니다. 빠른 절단 속도, 좁은 커프 폭, 최소한의 열 영향 영역(HAZ), 공작물 왜곡 감소, 비용 효율적인 작동 등의 장점이 있습니다. 이 공정은 고온 플라즈마 아크를 사용하여 재료를 녹이고 배출하므로 전도성 금속을 효율적으로 절단할 수 있습니다.

하지만 플라즈마 절단에는 한계가 있습니다. 일반적으로 절단면에 0.5~1.5도의 약간의 경사각이 발생하므로 정밀한 적용을 위해 2차 가공이 필요할 수 있습니다. 또한 고온 플라즈마는 절단 표면에서 국부적인 경화를 유도하여 중요한 영역의 재료 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.

반대로 레이저 절단은 얇고 중간 두께의 판재에 최적화되어 있으며 재료 호환성에서 뛰어난 범용성을 자랑합니다. 금속, 비금속, 세라믹, 복합재는 물론 유리와 같은 특수 소재까지 효과적으로 가공할 수 있습니다. 고도로 집중된 강력한 레이저 빔으로 국소 용융, 기화 또는 화학 반응을 통해 재료를 정밀하게 제거할 수 있습니다.

레이저 빔의 고유한 특성인 높은 방향성, 밝기, 출력 밀도는 레이저 커팅의 수많은 장점으로 이어집니다. 여기에는 매우 빠른 절단 속도, 뛰어난 가공 정확도(대개 ±0.1mm 이내), 매우 좁은 커프 폭(얇은 소재의 경우 0.1mm까지)이 포함됩니다. 일반적으로 절단면의 품질이 매우 우수하여 후처리가 최소화되거나 전혀 필요하지 않으므로 생산 워크플로우를 간소화할 수 있습니다.

재료 절단 응용 분야에서 두 기술을 비교할 때 레이저 절단은 재료의 다양성이 더 넓고 얇은 판재 가공에 특히 유리합니다. 레이저는 고정밀, 복잡한 형상 또는 최소한의 열 투입이 필요한 시나리오에서 탁월합니다. 또한 레이저 시스템은 비접촉 방식과 정밀한 제어로 인해 자동화된 생산 라인에 더 쉽게 통합할 수 있습니다.

그러나 비용-편익 분석 결과, 특히 두꺼운 소재나 초고정밀도가 중요하지 않은 경우 등 많은 산업 시나리오에서 플라즈마 절단이 유리한 것으로 나타났습니다. 플라즈마 시스템은 일반적으로 초기 투자 비용이 낮고 운영 비용이 절감되며 중후판 부품의 대규모 생산에 더 비용 효율적일 수 있습니다.

플라즈마와 레이저 절단 중 선택은 궁극적으로 특정 애플리케이션 요구 사항, 재료 유형 및 두께, 생산량, 예산 제약에 따라 달라집니다. 많은 첨단 제조 시설에서는 다양한 프로젝트와 재료에 걸쳐 절단 기능을 최적화하기 위해 두 가지 기술을 모두 사용합니다.

플라즈마 및 레이저 커팅의 장단점

1. 레이저 커팅의 장점과 단점

레이저 커팅기는 기존 커팅 방식에 비해 몇 가지 주목할 만한 장점이 있습니다:

• 절단면 연마 없이 직접 용접할 수 있는 좁은 절단 커프.
• 빠른 절단 속도: 얇은 시트의 경우 플라즈마 절단보다 빠른 10m/min에 도달할 수 있습니다.
• 우수한 절단 품질: 변형 최소화, 낮은 표면 거칠기그리고 깔끔하고 직선적인 가장자리.
• 높은 정밀도: 0.05mm의 위치 정확도와 0.02mm의 위치 재설정 정확도를 제공합니다.
• 다양한 절단 재료: 금속 외에도 목재, 플라스틱, 고무, PVC, 가죽, 직물, 유기 유리도 절단할 수 있습니다.

하지만 레이저 커팅에는 몇 가지 단점도 있습니다:

• 높은 비용: 초기 투자 비용과 지속적인 유지 관리 비용이 모두 더 많이 듭니다.
• 현재 레이저 절단은 얇은 판재에 더 비용 효율적입니다. 그러나 두꺼운 판재를 절단할 때는 효율이 낮기 때문에 품질 요구 사항이 높지 않은 한 권장하지 않습니다.

2. 플라즈마 절단의 장점과 단점

플라즈마 커팅의 경우에도 장단점이 있습니다:

장점：

중간 두께의 판재를 절단하는 과정에서 플라즈마 절단은 레이저 및 화염 절단 속도보다 훨씬 빠른 높은 절단 속도를 달성할 수 있습니다.

또한 레이저 커팅에 비해 장비에 대한 초기 투자 비용이 낮고 유지보수 비용도 현저히 낮습니다.

단점：

플라즈마 커팅의 단점은 다음과 같습니다:

불량 수직도 을 사용하여 절단면의 측면에 상당한 비스듬한 절단면이 생깁니다.

연삭을 통해 제거해야 하는 절삭 슬래그가 더 많이 발생하여 인건비가 증가합니다.

절단 과정에서 유해한 먼지와 아크 광선을 방출합니다. 하지만 수중 플라즈마 절단은 이 문제를 완화할 수 있습니다.

장기적으로 커팅 노즐의 소모가 많아 비용이 많이 듭니다.

결론

이 기사에서는 레이저 절단 및 플라즈마 절단 기술에 대한 포괄적인 개요를 제공하여 판금 제조에서의 원리, 기능 및 응용 분야를 살펴봤습니다.

이러한 최첨단 방법을 살펴봄으로써 각각의 장점과 한계에 대해 더 깊이 이해할 수 있도록 돕고자 합니다. 이러한 지식은 최신 금속 제조 공정에서 정보에 입각한 의사 결정을 내리는 데 매우 중요합니다.

플라즈마 절단과 레이저 절단 사이의 선택은 궁극적으로 다음과 같은 복잡한 요소의 상호 작용에 달려 있습니다:

1. 생산 목표: 처리량 요구 사항, 배치 크기, 재료 다양성을 고려하세요.
2. 비용 고려 사항: 초기 투자, 운영 비용 및 장기 ROI를 평가합니다.
3. 정확도가 요구됩니다: 필요한 정밀도, 에지 품질 및 공차 사양을 평가합니다.
4. 재료 속성: 두께 범위, 구성 및 표면 마감 요구 사항을 분석합니다.
5. 에너지 효율성: 전력 소비량과 환경에 미치는 영향을 비교하세요.
6. 자동화 잠재력: 인더스트리 4.0 기술과의 통합 기능을 검토합니다.

특정 제조 요구 사항에 가장 적합한 기술이 무엇인지 잘 모르겠다면 숙련된 야금 전문가 및 제조 전문가로 구성된 팀에 문의하시기 바랍니다. 당사의 전문가들은 귀사의 고유한 생산 환경, 예산 제약, 품질 표준을 고려하여 귀사의 운영에 가장 유리한 결정을 내릴 수 있도록 맞춤형 가이드를 제공할 수 있습니다.