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2008.04.08 13:33

(레이저 커팅기 & 플라즈마)개별 장비 작동원리 및 구성 등 차이 있어

  • 편집국 | 146호 | 2008-04-08 | 조회수 5,718 Copy Link 인기
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레이저 커팅기… 레이저 빔 통해 가공
플라즈마… 전력운영소자 이용해 절단
 
최근 들어 레이저 커팅기 및 플라즈마 등 금속 소재 가공을 겨냥한 장비가 잇따라 출시되고 있다. 이는 채널 간판 수요의 증가가 자연스럽게 갤브, 알루미늄, 스테인리스와 같은 금속 소재 수요로 이어지면서 나타난 현상. 뿐만 아니라 채널 자동화 구현을 타깃화한 채널 벤더가 등장하면서 이를 보완해주는 장비에 대한 관심이 높아지고 있기 때문인 것으로 해석된다. 이번호는 지난호에 이어 레이저 커팅기와 플라즈마, 각 장비의 작동원리 및 구성에 대해서 알아본다.
 
최근 채널사인의 수요가 증가하면서 각광을 받고 있는 장비가 레이저 커팅기와 플라즈마 절단기다. 채널입체의 주소재인 금속재료의 가공이 용이한 대표적인 장비이기 때문이다. 레이저 커팅기는 CNC라우터와 달리 후처리없이 가공할 수 있고 다양한 형태로 커팅할 수 있다는 장점 때문에 아크릴가공업종에서 선호도가 높은 장비였다.

그러나 최근의 사인트렌드가 채널사인으로 이동하면서 금속소재 가공용으로도 관심이 고조되면서 관련장비사들이 이를 겨냥해 장비를 출시하고 있다. 플라즈마는 금속절단에 최적화된 가공기로 오래전부터 금속 가공에 많이 사용돼왔으나 최근에 업계에 소개된 장비다. 두 장비는 커팅용도로 사용할 수 있다는 공통점을 지니고 있으나 작동원리나 장비구성 등에 차이가 있다. 이에 따라 가공 소재, 필요한 작업환경 등에 조금씩 차이가 난다.

레이저 커팅기는 레이저 빔을 활용해 소재를 가공하는 장비다. 레이저는 고밀도 열원으로 고속으로 가열·가공돼 열변형층이 좁다는 특징을 지닌다. 작동원리는 다음과 같다.
가공시 레이저 빔을 소재의 표면에 조사하면 소재 표면의 온도가 상승하고 표면 근처가 용융되면서 동시에 증발돼 물질이 제거되면서 가공이 이뤄진다. 레이저 빔은 가공 소재 및 공정의 특성에 따라 이산화탄소, 루비, YAG 레이저 등으로 나뉜다.

이들 레이저는 소재의 커팅에 주로 이용되며,  구멍 뚫기, 용접, 열처리, 마킹 등의 용도로 쓰이며 활용 범위가 넓어지고 있다. 비교적 단단하거나 깨지기 쉬운 소재의 가공에 유용하며, 비접촉 상태에서 가공이 이뤄지기 때문에 공구의 마모가 없다는 장점이 있다. 레이저 커팅기는 레이저 빔이 핵심부품이며 이송을 위한 서보모터, 컨트롤러, 포커스 렌즈, 작업 테이블, 프레임 등으로 구성된다.
플라즈마절단기는 전기의 힘을 이용한 장비다. 전력운영소자를 통해 직류(+, -)로 주전원 출력을 낸 뒤 이 직류 주전원의 -상을 토치의 전극에, +상을 피절단재에 통과시킨다.

또한 +주전원에 저항을 거쳐 토치의 팁(노즐)에 연결시키고 -주전원에는 별도장치의 고전압을 카플링 코일로 유기시켜 특수구조로 된 토치에서 양단간에 이격쇼트로 플라즈마를 발생시킨다.
이를 통해 피 절단재의 +주전원과 토치 전극의 -주전원간에 대 전류 아크를 발생시킴과 동시에 고전압을 강제로 차단시키고 주전원의 연속적인 아크이행만으로 절단하게 되는 것이다. 이를 플라즈마 절단법 -플라즈마절단기라고 한다.

이외에도 플라즈마 제트법과 플라즈마 아크절단법이 있는데 플라즈마 제트법은 토치선단에서 주전원 모두를 아크 이행시켜 발생한 고열의 아크빔으로 부도체인 비금속을 절단하는 원리다.
또한 플라즈마 아크절단법은 도체인 피 절단재와 아크릴 이행시켜서 발생하는 좁고 순간적인 아크빔의 연속 이송으로 절단하는 방식이다.  

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