판금을 어떻게, 무엇으로 자르나요? 판금 절단 방법.

절단 방법의 적절한 선택은 몇 가지 주요 요소를 고려해야 합니다. 무엇보다도 절단 재료의 유형과 두께를 고려해야 합니다— 일부 기술은 얇은 판재에 탁월하게 작동하는 반면, 다른 기술은 훨씬 더 두꺼운 재료용으로 설계되었습니다. 절단 형상의 복잡성과 요구되는 정밀도 및 가장자리 품질도 중요한 역할을 합니다. 장비 구매 단계와 운영 중 모두 가용 예산과 같은 경제적 측면도 중요합니다. 사용 가능한 판재 절단 방법, 그 특성 및 가장 효과적으로 작동하는 상황을 분석해 보겠습니다.

기계적 절단 방법

전단 절단

전단기는 판재 절단의 가장 기본적인 방법입니다. 간단한 수공구부터 길로틴 전단기, 고급 유압 시스템에 이르기까지 다양한 변형이 있습니다. 주요 장점은 작동의 단순함과 특히 고급 열적 방법에 비해 낮은 비용입니다.

길로틴 전단기는 일반적으로 최대 10mm 두께의 판재에서 직선 요소를 절단하는 데 사용되지만, 소규모 기업에서는 대부분 최대 4mm 두께의 재료에 사용됩니다. 현대적인 제어 시스템은 버(burr) 형성을 최소화하면서 높은 절단 정밀도를 보장합니다.

전단 기술의 주요 제한점은 절단 재료의 가장자리 변형 가능성과 더 복잡한 형상에서의 제한된 정밀도입니다. 이 방법은 직선 절단과 높은 치수 정확도가 필요하지 않은 요소에 가장 적합합니다.

톱 절단

밴드 톱과 원형 톱 모두 더 두꺼운 재료를 절단하는 데 적용됩니다. 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 가공이 어려운 금속을 포함한 광범위한 금속을 가공할 수 있습니다.

장비 모델에 따라 재료 공급은 수동, 반자동 또는 완전 자동일 수 있습니다. 간단한 휴대용 핸드헬드 커터부터 자동 공급 및 냉각 시스템이 있는 고급 산업용 기계까지 다양합니다.

이 방법의 장점으로는 비교적 높은 가장자리 품질과 가공 재료 측면에서의 다양성이 있습니다. 그러나 다른 기술에 비해 톱 절단은 가공 속도가 낮고 종종 추가적인 가장자리 마감이 필요합니다.

CNC 펀칭

수치 제어 펀칭 기계는 판재 가공을 위한 고급 솔루션입니다. 현대의 장치는 기본 절단 외에도 펀칭, 니블링, 엠보싱, 마킹, 벤딩 또는 스레딩과 같은 다양한 추가 기능을 제공하는 종합적인 가공 센터입니다.

CNC 펀칭 기계의 주요 장점은 높은 정밀도와 공정 반복성으로, 시리즈 생산에 이상적인 선택입니다. 현대 기계는 수십 개의 다양한 펀치를 수용하는 광범위한 도구 매거진을 갖추고 있어 한 번의 생산 주기에서 복잡한 세부 사항을 실행할 수 있습니다.

이 기술은 우수한 결과를 제공하지만, 중요한 단점은 높은 투자 비용과 특수 도구 사용의 필요성입니다.

열 절단 방법

산소(가스) 절단

산소 절단은 가스 절단이라고도 하며 가장 오래된 열 금속 절단 방법 중 하나입니다. 이 과정은 재료를 점화 온도(순수 철의 경우 약 1050°C)로 초기 가열한 다음 고압 하에서 산소를 사용하여 절단하는 것을 포함합니다. 절단은 재료의 제어된 연소 반응을 통해 발생합니다.

이 방법은 특히 비합금 구조용 강철 가공에 효과적입니다. 토치와 노즐의 유형에 따라 3mm에서 심지어 500mm 두께의 재료를 절단할 수 있습니다. 재료 가열에는 프로판, 아세틸렌, 프로필렌 또는 천연 가스와 같은 다양한 가스가 사용됩니다.

산소 절단의 주요 장점은 낮은 비용과 매우 두꺼운 재료를 가공할 수 있는 능력입니다. 그러나 이 방법에는 긴 피어싱 시간, 넓은 열영향 영역, 재료 변형 위험, 합금강 절단 능력 제한과 같은 중요한 제한이 있습니다. 가장자리 품질도 다른 열적 방법보다 낮습니다— 상단 가장자리는 일반적으로 둥글고 하단 가장자리에 슬래그가 발생할 수 있습니다.

플라즈마 절단

플라즈마 절단 기술은 재료를 녹이기 위해 매우 높은 온도(10000-30000K)에서 고도로 이온화된 가스를 사용합니다. 플라즈마는 압축 가스를 전기 아크를 통과시켜 생성되며, 음속에 가까운 속도로 집중된 스트림을 만듭니다.

플라즈마 커터는 기존 시스템을 사용하여 최대 75mm 두께의 전기 전도성 재료를 효과적으로 절단할 수 있으며, 좁은 스트림 기술을 사용하면 최대 150mm까지 가능합니다. 이 방법은 특히 중간 두께 재료에 대해 높은 절단 속도를 제공합니다.

표준 플라즈마 절단에서 가장자리 표면은 매끄럽고 균일하지만 약간의 경사가 발생할 수 있습니다. 고급 플라즈마 소스, 기술 가스 및 액체 냉각 토치를 사용하면 최소한의 경사로 예외적으로 매끄러운 가장자리를 얻을 수 있습니다.

이 기술의 단점은 레이저 절단보다 더 큰 열영향 영역과 특히 높은 절단 속도에서의 더 나쁜 가장자리 품질입니다. 또한 재료 두께가 더 클수록 절단 품질이 저하되고 경사가 더 눈에 띄게 됩니다.

레이저 절단

레이저 절단은 판재 가공의 가장 기술적으로 발전된 방법을 나타냅니다. 정확하게 정의된 파장을 가진 집중된 빛 빔을 사용하여 레이저는 재료를 용융점이나 기화점까지 가열하여 절단 과정 중 놀라운 정밀도를 가능하게 합니다. 레이저 판재 절단은 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

시장에서는 두 가지 주요 유형의 레이저 시스템이 지배적입니다:

• CO₂ 레이저 - 전통적인 기술로, 특히 비금속 재료 절단에 유용하며, 광범위한 거울 시스템이 필요하고 더 높은 운영 비용이 특징입니다.

• 파이버 레이저 - 더 현대적인 솔루션으로, 더 높은 에너지 효율성, 정밀도 및 속도를 제공하며 유지 보수 비용이 낮습니다.

파이버 기술에 기반한 현대적인 솔루션은 금속 가공 산업에 혁명을 일으켰습니다. 파이버 레이저는 전통적인 CO₂ 시스템에 비해 낮은 운영 비용, 더 큰 에너지 효율성 및 낮은 유지 보수 요구 사항으로 인해 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 이 기술에 대한 투자는 종종 시장에서 사용 가능한 다른 솔루션보다 더 빨리 회수됩니다.

레이저 절단 메커니즘은 세 가지 방식으로 진행될 수 있습니다:

1. 재료 연소를 통한 절단 — 산소와 재료의 발열 반응을 이용합니다,

2. 융합 절단 — 재료가 녹아 불활성 가스로 간격에서 불어냅니다,

3. 기화 절단 — 재료가 강렬한 레이저 빔에 의해 직접 기화됩니다.

이 기술의 주요 장점으로는 비교할 수 없는 정밀도(0.1mm 공차), 종종 추가 가공이 필요하지 않은 높은 가장자리 품질, 최소한의 열영향 영역 및 복잡한 형상을 절단할 수 있는 능력이 있습니다. 단점으로는 높은 투자 비용과 매우 두꺼운 재료 절단의 제한(표준 시스템은 약 40mm까지의 강철을 효과적으로 절단)이 있습니다.

레이저 기술은 자동차, 전자, 의료 산업과 같이 높은 정밀도가 요구되는 산업에서 탁월하게 작동합니다.

워터젯 절단

워터젯 절단은 극도로 높은 압력(최대 4000기압)의 물의 침식 작용을 이용하는 기술로, 스트림에 약 1000m/s의 출구 속도를 부여합니다. 절단되는 재료의 경도에 따라 순수한 물(고무나 판지와 같은 부드러운 재료용) 또는 연마제 첨가물이 있는 물(금속과 같은 더 단단한 재료용)이 사용됩니다.

이 방법의 주요 장점은 열영향 영역이 완전히 없어 열 변형 및 재료의 구조적 변화 위험이 없다는 것입니다. 또한 이 기술은 금속, 복합재, 유리, 돌 또는 플라스틱을 포함하여 최대 200mm 두께의 거의 모든 재료를 절단할 수 있습니다.

절단 품질은 속도와 연마제의 양 및 유형을 조정하여 조절할 수 있습니다. 품질 절단으로 처리 속도가 낮은 대신 매우 매끄러운 가장자리를 얻을 수 있습니다. 반면에 레이저 절단은 짧은 시간에 고품질 세부 사항을 얻을 수 있게 합니다.

이 기술의 주요 단점은 상대적으로 낮은 절단 속도와 연마제, 노즐 및 고압 펌프 소비와 관련된 높은 운영 비용입니다. 추가적인 과제는 연마제를 포함하는 물 미스트의 형성으로, 기계 요소를 보호하는 적절한 설계 솔루션이 필요합니다.

적절한 판재 절단 기술 선택

언제 기계적 절단을 선택해야 하나요?

기계적 절단은 다음 상황에서 최적의 선택입니다:

• 단순한 형상과 소규모 생산 시리즈의 경우,

• 투자 비용을 낮은 수준으로 유지해야 할 때,

• 특히 예외적인 정밀도가 필요하지 않을 때 얇은 판재를 절단할 때,

• 소규모 작업장과 사업을 시작하는 회사에서.

이 방법은 소규모 자물쇠 공방, 소규모 생산 회사 및 프로토타입 작업장에서 일반적으로 사용됩니다.

언제 산소 절단을 선택해야 하나요?

산소 절단은 다음과 같은 경우에 최선의 솔루션입니다:

• 매우 두꺼운 재료(50mm 이상)를 가공할 때,

• 비합금 구조용 강철의 경우,

• 운영 비용을 최소화해야 할 때,

• 어려운 현장 조건에서(휴대용 세트 사용 가능성).

이 기술은 상당한 두께의 재료가 자주 사용되는 중공업, 조선, 철도 및 건설 산업 회사에서 가장 자주 사용됩니다.

언제 플라즈마 절단을 선택해야 하나요?

플라즈마 기술은 다음과 같은 경우에 가장 효과적입니다:

• 중간 및 두꺼운 판재(최대 150mm)를 절단할 때,

• 적당한 비용으로 좋은 절단 품질이 필요할 때,

• 다양한 전기 전도성 금속(강철, 알루미늄, 구리)을 가공할 때,

• 공정 속도가 중요하지만 최고의 정밀도가 필요하지 않을 때.

이 방법은 특히 중공업, 강철 구조물 생산, 기계 및 차량 제조, 인프라 요소 생산에서 인기가 있습니다.

언제 레이저 절단을 선택해야 하나요?

레이저 절단은 다음과 같은 경우에 최선의 선택입니다:

• 정확도와 가장자리 품질에 대한 높은 요구 사항이 있을 때,

• 복잡한 형상과 정밀한 세부 사항의 경우,

• 얇고 중간 두께의 재료(최적으로 최대 20mm)의 경우,

• 반복성이 필요한 시리즈 생산에서.

초기 레이저 커터 가격이 높게 보일 수 있지만, 절단 정밀도, 재료 절약 및 추가 가공과 관련된 비용 감소와 같은 장기적인 이점의 맥락에서 고려해야 합니다. 구매 결정을 내리기 전에 생산 요구 사항을 신중하게 분석하고 구매 가격뿐만 아니라 운영 및 서비스 비용도 고려하여 다양한 제조업체의 제안을 비교하는 것이 좋습니다.

이 기술은 자동차, 항공우주, 전자, 의료 산업 및 정밀 부품 및 장식용 금속 요소 제조업체에서 가장 자주 사용됩니다.

언제 워터젯 절단을 선택해야 하나요?

워터젯 기술은 다음과 같은 경우에 최적의 솔루션입니다:

• 고온에 민감한 재료의 경우,

• 열영향 영역 없이 절단이 필요할 때,

• 금속 및 비금속 모두 다양한 재료의 경우,

• 높은 가장자리 품질이 필요한 복잡한 형상의 경우.

이 방법은 항공우주, 우주 산업, 복합 요소 생산뿐만 아니라 석공 및 유리 가공에도 적용됩니다.

요약

현대의 판재 절단 기계는 특정 생산 요구 사항에 맞춘 다양한 재료 가공 기능을 제공합니다. 플라즈마, 레이저 또는 산소 기술 간의 선택은 생산 유형, 재료 유형 및 두께, 그리고 가용 예산에 대한 철저한 분석을 기반으로 해야 합니다. 개별 시스템의 기술적 매개변수와 기능을 비교하면 생산 공정 효율성으로 이어질 최적의 투자 결정을 내릴 수 있습니다.

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