클린 컷은 레이저로 금속판을 절단하는 방법 중 하나로 아름다운 단면이 필요한 경우에 이용되는 방법입니다. 여기에서는 클린 컷의 소재나 특징과, 장점, 단점에 대해서 해설합니다.
목차
클린 컷이란?
클린 컷은 레이저를 사용하여 금속판을 절단하는 가공법 중 하나입니다. 가장 큰 특징은 절단 된 금속 표면이 매우 부드럽고 아름답게 완성된다는 것입니다.
레이저 컷이란, 레이저를 집광 렌즈로 집약하고, 가공물에 조사했을 때에 발생하는 열을 사용하여 가공물을 녹여, 가공물을 절단하는 방법으로, 특히 판금 가공 에 있어서, 절곡 가공 전에 재료를 잘라내거나 금속판에 홀을 뚫을 때 등 사용되고 있습니다. 또 이때, 가공물에 분사하는 가스를 보조 가스라고 하며, 공기(대기)나 산소 등을 사용하는 것이 일반적입니다만, 가공의 열에 의해 산화 피막이 발생해 버립니다.
거기서 산화 피막을 발생시키지 않기 위해서, 보조 가스에 질소나 아르곤 가스를 이용하는 것이 클린 컷입니다. 질소나 아르곤은 불활성 가스라고도 불리며, 화학 반응을 일으키기 어렵기에, 레이저 조사시 고온에서도 가공 대상의 금속과 반응하지 않습니다. 그 때문에 산화 피막의 발생을 막을 수 있습니다. 특히 질소에 의한 클린 컷이 많이 이용되기에, 질소 절단이나 무산소 절단이라고도 불립니다. 클린 컷은 주로 스테인레스판이나 티타늄판 외에도 SPCC나 SPHC의 가공에 이용됩니다.
레이저 컷에 있어서는, CO2나 헬륨 등을 이용하여 레이저를 발생시키는 것도 있습니다만, 이쪽은 어디까지나 레이저의 발생원이며, 보조 가스가 아니기에 주의가 필요합니다.
또 가공하는 소재에 따라서는 클린 컷이 반드시 적합하지 않은 경우도 있습니다. 예를 들면 AL5052등의 알루미늄계 소재에서는, 산화에 의한 재료의 변질은 적기 때문에, 공기(대기)를 보조 가스에 이용하는 경우가 많습니다. 또 반대로 두께 4.5mm 이상의, 특히 흑피의 강판의 경우에는 산화에 의한 열도 이용하여 재료를 단절하기에, 산소를 이용하는 경우가 많습니다.
클린 컷에 있어서의 보조 가스별의 적절한 소재
클린 컷에 사용되는 보조 가스에는 질소와 아르곤이 있습니다. 여기에서는 각각의 특징이나 가공에 적합한 소재 등을 소개합니다.
질소
질소에 의한 클린 컷은 스테인레스 스틸 레이저 가공에 이상적입니다. 광택이 있는 절단면을 얻을 수 있어 산화 피막을 생기지 않기에, 용접 등의 가공을 그대로 실시할 수 있습니다. 티타늄의 가공도 가능하고, 외형에도 큰 변화는 발생하지 않지만, 티타늄은 스테인레스와 달리 질화되어 버립니다. 질화된 금속은 매우 딱딱해져, 마모 등에는 강해지지만, 다른 가공이 어렵게 되어 버립니다. 그러므로 티타늄을 절단할 때는 주의가 필요합니다.
아르곤
아르곤 가스도 질소와 마찬가지로 불활성 가스이므로 클린 컷에 사용할 수 있습니다. 아르곤 가스는 특히 티타늄의 레이저 절단을 수행하는 데 사용됩니다. 스테인레스의 클린 컷도 불가능하지는 않습니다만, 가스의 단가가 질소보다 높아지기에, 스테인레스를 가공하는 경우에는 질소가 선택되는 경우가 많은 것 같습니다.
클린 컷을 실시하는 장점, 단점
클린 컷의 주요 목적은 산화 피막 등의 발생을 방지하고 아름다운 외관을 유지하는 것입니다. 그 이외의 장점과 단점에 대해 설명합니다.
클린 컷을 실시하는 장점
작업 공정을 단축할 수 있다
통상의 레이저 컷에서는 산화 피막이 발생해 버리기에, 절단 부분에 용접 등의 가공을 실시하는 경우에는, 산화 피막을 제거하는 작업이 필요하게 됩니다. 그러나 클린 컷이면, 절단면에 피막을 생기지 않기에, 그대로 다음의 가공을 실시할 수 있어 작업 공정을 단축할 수 있습니다. 이렇게 하면 작업의 효율화도 가능합니다.
가공의 자유도가 높음
클린 컷에 의해 절단된 단면은 산화나 질화, 가공 경화 등의 성질의 변화가 없습니다. 그렇기에 절단 후의 가공에 제한이 없고, 자유도가 높은 가공이 가능합니다.
클린 컷을 실시하는 단점
절단면이 녹슬기 쉽다
클린 컷은 절단면에 산화 피막을 발생 시키지 않는 가공입니다. 그러나 철처럼 표면의 산화 피막이 녹의 진행을 막고 있는 경우에는 절단면에서 녹이 진행되는 경우도 있습니다.
가공 불량이 일어나기 쉽다
클린 컷은 산소 컷에 비해 기계나 고액 파트의 컨디션의 영향을 받기 쉬워집니다. 따라서 가공 불량이 발생하기 쉬워집니다.
가공 속도가 저하될 수 있음
산소나 공기를 보조 가스에 사용했을 경우, 산소가 레이저광의 연소를 촉진합니다. 그러나 질소나 아르곤 가스를 사용했을 경우, 연소가 보조 되지 않고, 특히 두께가 있는 판에서는 가공 속도가 저하되어 버립니다. 한편, 앞서 서술한 바와 같이 작업 공정을 단축할 가능성도 있기에, 가공 속도의 저하와 다음 작업 공정과의 밸런스의 확인이 포인트가 됩니다.
비용이 높다
보조 가스로 인한 비용도 무시할 수 없습니다. 특히 공기는 보조 가스 중에서 가장 저렴한 비용으로 작동할 수 있습니다. 한편 아르곤 가스 등은 운용 비용이 높아지는 경향이 있습니다. 또, 가스를 불어 넣을 때의 가스압도, 공기나 산소에 비해 높아지기에 많은 가스가 필요하게 됩니다. 또한 가공 속도가 느려지면 더 많은 보조 가스가 필요하므로 비용이 증가합니다.
마무리하며
클린 컷이란 레이저 컷의 일종으로, 질소나 아르곤 가스를 보조 가스에 이용한 컷입니다. 질소 절단 또는 무산소 절단이라고도 합니다. 레이저 컷에 의한 열로, 단면에 산화 피막이 발생하지 않기에, 아름다운 단면이 얻어져 산화 피막의 제거와 같은 추가 가공을 필요로 하지 않습니다. 그렇기에 공정의 삭감이나 작업 효율화 등의 장점이 있습니다.
한편, 산소에 의한 레이저 연소의 촉진이 이루어지지 않기에, 가공 속도가 내려가는 것이 단점입니다. 가공에 시간이 걸리고, 보조 가스를 보다 많이 필요로 하는 것 외에도 통상의 레이저 컷으로 사용되는 공기 등과 달리, 보조 가스 그 자체의 비용이 높아지기에, 전체적으로 비용이 상승 합니다. 그렇기에 (공정 삭감에 의한 비용)장점과의 밸런스를 보면서 도입할 필요가 있습니다.
