절단 시스템

절단 시스템이란 무엇일까요?

절단 시스템은 재료를 나누기 위해 사용하는 기계입니다. 알루미늄, 주석, 스틸(경질 포함), 티타늄, 목재, 세라믹 또는 플라스틱 등의 다양한 재료를 나누거나, 특정한 형상으로 절단하는 데에 쓰입니다.
 
절단 시스템은 다음의 두 가지 과정 중 하나로 구분 가능합니다: 레이저, 플라스마, 플레임 절단과 같은 물리화학적 분리 과정의 연마 절단기와 워터젯 절단과 같이 고압 젯으로 작업물을 절단하는 금속 절단기입니다.

절단 시스템은 어떻게 작동하고 절단 방식의 기능은 어떻게 다른걸까요?

연마 절단기

플레임 절단

플레임 절단에서 절단기는 중앙에 위치한 고리 모양의 핫 노즐과 산소연료 절단 노즐로 구성됩니다. 작업물이 발화점까지 가열되면, 가스 공급이 시작됩니다. 분출된 산소가 작업면의 스틸을 산화시킵니다. 절단 슬래그는 더 낮은 온도에서 녹고, 더 얇습니다. 슬래그는 가스에 의해 조인트 밖으로 배출되며, 버너는 작업물에 충분한 에너지를 전달하지 못하고 이를 녹일 수 없는 방식으로 작동합니다. 결과물은 기본 재료로부터 깔끔하게 절단됩니다. 절단면의 모양을 통해 열과 공급 속도가 올바른지 확인할 수 있습니다. 연료 가스로는 아세틸렌-산소 또는 산소-프로판 조합이 일반적으로 사용됩니다.
 
특히 스틸, 스테인리스 스틸, 티타늄, 티타늄 합금을 플레임 절단으로 절단 가능합니다. 여기에서 한계는 무엇보다 재료의 발화점을 설정하는 데에 있습니다. 이는 녹는점보다 반드시 낮아야 합니다. 절단 산소의 최소 순도는 99.5%여야 하며, 탄소 함유량은 반드시 0.1 - 1.5% 여야 합니다. 플레임 절단의 장점은 30/35 mm 두께의 작업물에서 매우 비용 효율적이라는 것입니다. 작업물이 더 얇은 경우에는 다른 방식을 사용하는 것이 더욱 적합합니다.

플라스마 절단

플라스마 절단 방식은 전기전도성 재질을 자르는 데에 사용됩니다. 전기 전도성 가스가 사용되며, 기본적인 플라스마 아크 절단 시스템은 전원, 아크 시동 회로, 버너로 구성됩니다. 고주파 회로는 노즐과 전극 사이에서 시작됩니다. 증가하는 아크를 따라 가스가 흐릅니다. 흐르는 가스에 의해 플라스마 아크가 밖으로 배출되어 파일롯 아크를 형성합니다. 플라스마 아크의 온도는 약 30,000°C이며, 금속을 녹이고 작업물을 관통합니다. 고속의 가스 흐름은 녹은 재료를 절단면의 바닥부터 토해냅니다. 공정이 매우 비싸지 않고, 부드러운 스틸(연강)을 미세한 제트 플라스마로 훌륭하게 절단합니다. 그러나 플라스마 절단기의 절단 품질은 다른 방식만큼 뛰어나진 않습니다. 또한 몇몇 절단기에서 스테인리스 스틸에 스케일층을 형성합니다. 그래서 용접 연결을 위한 재료에는 적합하지 않습니다. 플라스마 절단으로 어떠한 전기 전도성 금속도 절단 가능합니다. 하지만 절단 품질은 레이저 절단에 비해 떨어집니다.

레이저 절단

레이저 절단의 경우, 작업물은 열적 스트레스를 받게 됩니다. 매우 강한 레이저 빔에 의해 작업물의 한정된 영역에 열이 집중되기 때문입니다. 따라서 짧은 작업 시간으로 빠른 시간 안에 절단해야 합니다. 레이저 절단으로 스틸, 가죽, 플라스틱, PVC, 목재, 유리 등 거의 모든 재료를 가공 가능합니다. 이 방식으로 작업물을 원하는 치수에 맞게 정확히 절단할 수 있습니다. 단점은 에너지 소비량이 높고 시스템 조달 비용이 비싸다는 것입니다.

금속 절단기

워터젯 절단

워터 절단(또는 워터넷 절단)에서 작업물은 고압 워터젯에 의해 분리됩니다. 노즐은 약 6,000 바 압력의 물을 분사하며, 분사 속도는 최고 1,000 m/s입니다. 재료는 앞서 언급된 세 가지 방식에 비해 거의 가열되지 않습니다. 워터젯 절단에는 기본적으로 두 가지 방식이 있는데, 하나는 순수하게 물만 사용하는 것이고, 또 하나는 연마재를 사용하는 방식입니다. 물만 사용하는 절단은 오직 물의 에너지 빔만 활용하기 때문에 경질 재료에서 절단 성능이 매우 제한적입니다. 그러나 요즘에는 연마재 사용 없이 6,000 바의 워터젯으로 4 mm 두께의 알루미늄과 같은 재료를 절단 가능합니다. 물에 석류석 또는 강옥 같은 절단재를 추가하는 것은 연마재를 포함하는 워터젯 절단으로 알려져있습니다. 따라서 경질 재료도 절단 가능합니다. 높은 수압을 줄이려면 젯을 수조 안에 가둬야만 합니다. 그러면 수조에 담긴 물의 온도가 올라갑니다. 워터 절단의 장점은 절단하려는 재료가 열의 영향으로부터 자유롭다는 것입니다. 또한 작업물의 두께 제한도 없습니다. 목재, 금속, 알루미늄, 플라스틱 또는 식품과 같이 다양한 재료를 절단 가능하며, 절단면의 품질도 매우 우수합니다. 그러나 상대적으로 절단 속도가 느리고, 습기/수분 접촉이 있기 때문에 특히 몇몇 재료에서는 단점이 될 수 있습니다.

여러가지 방식의 조합

서로 다른 방식을 조합하면 개별 시스템의 장점은 합쳐지고 가능한 단점은 줄어듭니다. 가장 자주 사용되는 것은 플라스마+플레임 절단 조합입니다. 두꺼운 플레이트와 얇은 플레이트는 물론 매우 무거운 금속 파트도 절단 가능합니다.
플라스마+워터젯 조합의 절단기는 매우 드문데, 이는 극소수의 회사만이 두 개의 기술을 조합 가능하기 때문입니다. 이 조합의 장점은 물에 의한 매우 깔끔한 절단과 플라스마에 의한 고속 절단입니다.

절단 시스템을 위한 igus® 제품의 장점

igus® e-chainsystems® 과 chainflex® 케이블은 모든 절단기에서 긴 서비스 수명을 선보입니다. 에너지체인으로 에너지 공급과 호스의 가이드를 보장합니다. 좁은 공간에서도 광 케이블과 워터 공급 라인을 설치 가능합니다. 시스템 간 거리에 따라 체인의 길이를 달리할 수 있습니다. 이구스 제품은 기술적으로 작동하는 가장 합리적인 가격의 적합한 솔루션입니다. 그래서 절단 시스템의 제조업체들은 원하는 사이즈에 맞추어 에너지체인을 개별적으로 적용 가능합니다. 워터 절단시, 워터와 사용된 워터가 급유에 의해 오염되지 않는 다는 것도 중요합니다.

제품 적용 사례