튜브 레이저 절단 이 기술은 제조 산업, 특히 정밀 가공 분야에서 널리 채택되었습니다. 기존의 수직 절단을 넘어, 베벨 커팅 용접 품질을 크게 개선하고 고강도 구조 접합부 생성을 지원하는 더 높은 수준의 기술로 등장했습니다.
1.0튜브 베벨 커팅이란?
튜브 베벨 절단은 튜브 가장자리에서 특정 각도로 재료를 제거하는 공정을 말합니다. 이 각도는 특히 두 튜브를 정해진 각도로 연결해야 할 때 조인트의 정확한 맞춤을 보장하는 데 매우 중요합니다. 일반적인 베벨 각도는 15°, 30°, 45°, 60°이며, 구조적 요구 사항에 따라 조정할 수 있습니다.
표준 수직 절단과 비교했을 때, 베벨 절단은 각진 절단 표면을 만들어 정밀한 용접 준비, 더 매끄러운 조립, 더 강력한 기계적 연결을 가능하게 합니다.
일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.
- 용접 전 베벨 준비
- 비표준 튜브 프로파일을 위한 마이터 조인트
- 3D 구조 튜브 연결
- 하중 지지 조립체의 고응력 조인트 설계
2.0튜브 레이저 절단기의 베벨 절단 기능
베벨 튜브 레이저 절단기 는 각지거나 경사진 모서리를 가진 금속 튜브를 절단하도록 설계된 특수 파이버 레이저 시스템입니다. 튜브 표면에 수직인 직선 절단만 수행하는 일반 레이저 커터와 달리, 베벨 절단 시스템은 모델에 따라 일반적으로 0°에서 45° 사이의 각도로 절단 경로를 허용합니다.
최신 기계에는 다음과 같은 여러 가지 베벨 절단 기능이 통합되어 있습니다.
- 고정 각도 절단: 일관된 용접 이음새를 위한 45°와 같은 표준 베벨
- 가변 각도 절단: 복잡한 3D 모따기에 대한 동적 경로 조정
- 단면 베벨링: 튜브의 한 면에 각진 절단이 있음
- 다면 베벨링: 복잡한 조인트 디자인을 위한 4면 또는 6면 각도 절단
호환 가능한 재료:
탄소강, 스테인리스강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 및 기타 표준 산업용 튜브 소재.
3.0베벨 커팅의 기술 원리
베벨 커팅의 핵심은 레이저 헤드의 다축 제어에 있습니다. 일반적으로 장비에는 5축 모션(X/Y/Z축 + 회전축 + 틸트축) 또는 동적 3D 조정 기능이 탑재되어야 합니다.
주요 기술 구성 요소:
- 틸팅 레이저 헤드 메커니즘: 모터나 기계 시스템으로 제어되는 레이저 헤드는 튜브의 정상 각도에서 사전 설정된 각도로 기울어져 정밀한 각도의 절단이 가능합니다.
- 경로 알고리즘 지원: CAD/CAM 시스템은 정확하고 제어 가능한 절삭 경로를 보장하기 위해 기울어진 툴패스를 지원하는 G코드를 생성해야 합니다.
- 입사각 보상: 경사면에서 초점 오프셋과 절단 폭 변경에 대한 조정이 이루어지며 절단 정밀도가 유지됩니다.
- 보조 가스 조정: 베벨 각도가 클수록 슬래그 축적을 방지하고 매끄러운 모서리를 보장하기 위해 더 높은 보조 가스 흐름과 압력이 필요합니다.
4.0튜브 베벨 커팅의 중요성과 장점
- 용접 준비 단계: 베벨 절단은 용접 준비의 중요한 부분으로, 접합부의 강도와 안정성을 보장합니다.
- 향상된 용접 품질: V자, K자 또는 X자 모양의 베벨을 생성하여 침투 깊이와 용접 영역을 늘리고 불완전한 융합, 균열 및 응력 집중의 위험을 줄입니다.
- 관절 강도 강화: 압력 파이프라인, 구조 부품, 중장비 프레임워크와 같은 신뢰성이 높은 응용 분야에 특히 유용합니다.
- 더 높은 용접 효율성: 용접 후 연삭 및 터치업의 필요성을 줄여 전체 생산 주기를 단축합니다.
- 자동화 시스템에 통합됨: 베벨 절단은 높은 일관성과 고정밀 용접 접합을 위한 자동화된 레이저 시스템의 표준 공정이 되었습니다.
- 스마트 제조 지원: 지능형 제조 목표에 맞춰 설계 중심의 구조 최적화와 정밀 제조가 가능합니다.
5.0기존 튜브 베벨 절단 방법의 문제점
- 용접의 어려움: 기존 방식을 사용하면 틈새가 너무 크게 생기거나 베벨 각도가 잘못되어 용접 공정이 복잡해지고 수동으로 다시 작업해야 하는 경우가 많습니다.
- 정밀도 제한: 화염 절단이나 플라즈마 절단은 복잡한 각도에서 정확도를 유지하는 데 어려움이 있으며 열로 인한 변형이 발생할 수 있습니다.
- 느린 처리 속도: 전통적인 절단 방법은 시간이 많이 걸리고, 원하는 베벨을 얻기 위해 여러 번의 조정이 필요한 경우가 많습니다.
- 재료 폐기물: 정밀도가 낮고 2차 가공이 필요하기 때문에 재료 소모가 늘어나고 비용이 추가됩니다.
- 제한된 유연성: 기계적 및 열적 방법은 다양한 재료와 벽 두께에 적응성이 부족하여 도구 교체 및 설정 수정이 필요한 경우가 많습니다.
6.0베벨링 기능이 있는 튜브 레이저 절단기를 선택하는 방법
모든 튜브 레이저 절단 시스템에 베벨 절단 기능이 있는 것은 아닙니다. 기계를 선택할 때는 다음 특징에 유의하십시오.
- 5축 레이저 커팅 헤드: 회전 및 기울기 동작으로 동적 조정이 가능합니다.
- 스마트 제어 시스템: 베벨 경로 프로그래밍과 시뮬레이션 미리보기를 지원합니다.
- 회전 척 시스템: 튜브를 자동으로 고정하고 회전시켜 안정적인 베벨 절단 궤적을 보장합니다.
- 자동 지원 시스템: 긴 튜브의 휘어짐과 진동을 방지하기 위해 동적 지지력을 제공합니다.
- 보조 기능: 자동 초점, 냉각 장치, 먼지 제거와 같은 기능은 정밀도와 작동 안전성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
7.0튜브 레이저 베벨 절단기 작동을 위한 단계별 가이드
7.1준비 단계
- 재료 설정: 튜브 재질, 외경, 벽 두께를 확인하세요.
- 척 설치: 튜브를 자동 척에 장착하고 중심축에 맞춥니다.
- 모델 가져오기: STEP 파일과 같은 베벨 경로가 있는 3D 절단 모델을 로드합니다.
7.2매개변수 구성
- 각도 설정: 디자인에 따라 절단 각도를 설정합니다(예: 45° 베벨).
- 레이저 매개변수: 레이저 전력(일반적으로 1500W~3000W)과 보조 가스 압력을 조절합니다.
- 절단 경로 설정: 열 변형 구역을 피하기 위해 피어싱 지점과 절단 경로를 정의합니다.
7.3절단 공정
- 레이저 헤드는 사전 설정된 각도로 기울어지고 척 회전과 동기화됩니다.
- 베벨 정확도를 위해 절단 경로와 입사각이 동적으로 조정됩니다.
- 각도 편차나 진동 간섭을 방지하기 위해 전체 프로세스가 실시간으로 모니터링됩니다.
7.4절단 후 절차
- 디버링: 연삭 휠이나 버 제거 도구를 사용하여 가장자리를 청소합니다.
- 각도 검증: 각도기나 3D 스캐너를 사용하여 베벨 정확도를 확인하세요.
- 품질 검사: 표면 마감, 수직도 편차, 베벨 형상을 평가합니다.
8.0일반적인 고급 튜브 절단 공정
구조 설계가 더욱 복잡해지고 제조 표준이 지속적으로 향상됨에 따라 다양한 특수 튜브 절단 기술이 개발되었습니다. 이러한 공정은 다양한 조립 요건을 충족할 뿐만 아니라 용접 품질과 구조적 성능을 크게 향상시킵니다.
8.1베벨 커팅
베벨 커팅은 주로 용접 준비를 위해 튜브 끝단이나 플레이트 가장자리를 특정 각도로 다듬는 작업입니다. 베벨을 생성함으로써 용접 강도와 접합부의 무결성을 향상시킵니다. 이 공정은 파이프라인 및 구조물 제작에 널리 사용됩니다.
8.23D 윤곽 커팅
3D 윤곽 절단은 다축 레이저 시스템을 활용하여 복잡한 3차원 형상을 따라가며 작업합니다. 비표준 튜브 형상과 복잡한 부품에 적합한 이 방법은 세부적인 조립 사양을 충족하는 정밀한 윤곽 절단을 보장합니다.
8.3튜브 끝단 성형 절단
여기에는 튜브 끝단의 효과적인 연결을 용이하게 하기 위한 플레어링, 테이퍼링, 플랜지 끝단 절단 등의 공정이 포함됩니다. 이 기술은 배관 시스템 및 기계 조립품에 일반적으로 적용되어 밀봉 신뢰성과 접합 강도를 보장합니다.
8.4가지 절단
분지 절단은 주관에 배출구를 만드는 데 사용되며, 종종 교차(또는 안장) 절단과 함께 사용됩니다. 이 공정은 배관망 설계에 필수적이며, 복잡한 배관 시스템의 원활한 배치와 조립을 보장합니다.
8.5다면 절단
이 기술은 튜브 또는 프로파일의 여러 면을 대상으로 하여 동시 또는 순차적인 절단을 통해 정밀한 접합면을 제작할 수 있습니다. 특히 고정밀 다각도 튜브 연결에 적합합니다.
8.6조인트 베벨 커팅
조인트 베벨 커팅은 여러 개의 파이프 구간을 연결할 때 접합면에 특정 베벨 모양을 형성하여 견고한 밀봉과 기계적 강도를 보장합니다. 이는 파이프라인 설치의 장기적인 신뢰성에 중요한 역할을 합니다.
9.0튜브 베벨 레이저 절단의 일반적인 문제 및 솔루션
| 문제 | 가능한 원인 | 권장 솔루션 |
| 부정확한 베벨 각도 | 레이저 헤드가 보정되지 않음; 가이드 레일이 마모되었거나 느슨함 | 재교정을 수행하고 가이드 레일을 검사하고 고정합니다. |
| 거친 톱니 또는 무거운 슬래그 | 가스 압력이 부족하거나 초점이 맞지 않습니다. | 산소/질소 압력 증가, 레이저 빔 재초점 |
| 튜브 벽과 레이저 헤드 충돌 | 프로그래밍에서 경로 정리가 부족함 | 베벨 경로 최적화, 시작점 조정 또는 클리어런스 이동 추가 |
| 진동에 따른 절단 정확도 저하 | 튜브 지지가 부족하거나 척 클램핑이 불안정함 | 자동 지원 시스템을 사용하여 안정적인 척 클램핑을 보장합니다. |
| 절단면의 화상 자국 | 과도한 레이저 출력 또는 낮은 절단 속도 | 레이저 출력을 줄이거나 절단 속도를 높이세요. 매개변수를 미세 조정하세요. |
| 고르지 않은 절단면 | 사전 설정된 경로와 실제 절단 사이의 편차 | 장비를 정기적으로 검사하고 교정하여 경로 정확도를 향상시킵니다. |
| 용접 중 베벨 불일치 | 일관되지 않은 베벨 각도 또는 낮은 절단 정확도 | 고정밀 레이저 시스템을 사용하여 일관된 경로 출력을 보장합니다. |
| 재료 변형 | 과도한 열 영향 구역 또는 높은 열 입력 | 절단 매개변수를 최적화하고 열을 줄이기 위해 적절한 보조 가스를 적용합니다. |
| 느린 절단 속도 | 레이저 출력이 부족하거나 빔 초점이 흐려짐 | 전력을 증가시키고 초점을 최적의 지점으로 조정합니다. |
| 절단면의 심한 산화 | 가스 흐름이 부족하거나 가스 순도가 낮음 | 가스 흐름을 증가시키고 산화를 방지하기 위해 더 높은 순도의 가스를 사용하세요. |
10.0튜브용 레이저 베벨 절단의 일반적인 적용 분야
용접 준비
목적: 완전 침투 용접이나 고강도 연결을 위해 용접 조인트에 베벨을 생성합니다.
일반적인 베벨 유형:
- V형 베벨(단면 30°/45°)
- Y형 베벨
- K형 베벨(양쪽 45° 대칭)
- X형 베벨(두꺼운 벽의 튜브 맞대기 접합에 사용)
일반적인 시나리오:
- 석유 및 가스 파이프라인 용접
- 압력 용기 조립
- 두꺼운 벽의 튜브를 사용한 트러스 연결
- 스테인리스 스틸 저장 탱크 제작
구조적 피팅 및 프레임
목적: 구조적 노드에서 다중 각도의 튜브 연결을 통해 맞춤 정확도와 하중 지지 성능을 개선합니다.
일반적인 구성 요소:
- 3D 공간 프레임(삼각형 트러스, 교량 구조물)
- 피트니스 장비 프레임(다방향 튜브 조인트)
- 스마트 홈 또는 금속 가구 구조(예: 테이블 다리)
장점:
- 수동 베벨 연삭이 필요 없습니다
- 최소한의 조인트 갭으로 높은 각도 정확도
- 향상된 용접 외관 및 구조적 안정성
자동차 제조
응용 프로그램:
- 배기 시스템 용접 조인트(스테인리스 스틸 또는 티타늄 엘보)
- 섀시 파이핑(진동 방지 또는 보강 연결)
- 배터리 트레이 프레임 접합(EV 및 하이브리드 차량용)
기술적 하이라이트:
- 변형 없는 박벽 베벨 절단
- 용접 간격의 높은 일관성
- 대규모 자동화 생산에 적합
철도 운송 및 항공우주
응용 프로그램:
- 경량 관형 구조 부품
- 응력 분포 최적화를 위한 베벨 조인트
- 피로 저항 설계를 위한 용접 홈 준비
재료: 고강도 강철, 티타늄 합금, 알루미늄-마그네슘 합금
주요 특징:
- 좁은 각도 허용 오차(±0.2° 이내)
- 깔끔하게 다듬어진 표면(2차 마감이 필요 없음)
철구조물 및 커튼월 시스템
응용 프로그램:
- 노드 연결을 위한 각형 철재 및 원형 튜브의 조립식 베벨링
- 미적 감각과 구조적 무결성을 모두 고려한 최적화된 용접 이음매
- 커튼월 알루미늄 프로파일의 대각선 접합
장점:
- 기존의 톱질 + 베벨링 공정을 대체합니다.
- 현장 조립 정밀도와 효율성을 향상시킵니다.
- BIM 통합 모델링 및 툴패스 프로그래밍 지원
파이프라인 및 압력 시스템 제작
적용 산업: 에너지, 전력, 화학, 식품 및 제약 분야
주요 응용 분야:
- 압력 파이프라인의 베벨 용접
- 스테인리스 스틸 위생관의 깨끗한 베벨 절단
- Y 및 T 분기관 연결을 위한 경사 개구부
기술적 요구 사항:
- 버 없는 모서리를 갖춘 고정밀 베벨 각도
- 슬래그나 산화가 없는 깨끗한 내부 벽(GMP 및 ASME 표준 준수)
11.0결론 및 운영 권장 사항
베벨 커팅 기술의 통합은 튜브 레이저 가공의 새로운 시대를 열며, 더욱 정밀하고 복잡한 형상의 가공을 가능하게 합니다. 안정적이고 효율적인 베벨 커팅을 위해 제조업체는 다음을 수행해야 합니다.
- 5축 동시 동작 기능이 있는 튜브 레이저 커터를 선택하세요
- 전문화된 베벨 경로 설계 소프트웨어 활용
- 기계 기능 및 프로세스 매개변수에 대한 운영자 교육 제공
- 동작 정확도와 반복성을 보장하기 위해 시스템을 정기적으로 유지 관리하십시오.
적절한 장비와 공정 관리를 통해 베벨 절단은 제품 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 수동 노동 비용을 줄이고 전반적인 제조 경쟁력을 강화합니다.
참고문헌
https://en.wikipedia.org/wiki/Pipe_Cutting
