많은 제조업체가 깨끗하고 저렴하며 관리하기 쉬운 방식으로 두꺼운 금속을 절단하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 플라즈마 절단은 효과가 있지만 비용이 많이 듭니다. 워터젯은 정밀하지만 속도가 느립니다. 탄소강으로 작업하는 경우 산소 연료 절단이 가장 간단한 솔루션일 수 있습니다. 구식 방법이지만 여전히 저렴한 비용과 적은 설정으로 작업을 완료할 수 있습니다.
어떻게 작동하는지, 무엇이 필요한지, 플라즈마나 레이저 대신 언제 사용하는지 알고 싶으신가요? 계속 읽어보세요.
옥시 연료 절감이란 무엇인가요?
산소 연료 절단은 토치를 사용하여 강철을 절단하는 방법입니다. 토치는 연료 가스와 산소를 혼합하여 금속 표면을 가열합니다. 강철이 발화 온도에 도달하면 가열된 부위에 순수한 산소 분사가 분사됩니다. 이렇게 하면 금속이 연소되고 용융된 산화물이 강제로 배출되어 좁고 깨끗한 절단면이 만들어집니다.
이 방법은 주로 연강 또는 저합금강 절단에 사용됩니다. 스테인리스 스틸이나 비철 금속은 같은 방식으로 산화되지 않기 때문에 잘 작동하지 않습니다.
옥시 연료 절단의 핵심 원칙
산소 연료 절단은 열과 산소를 결합하여 강철을 절단하는 방식으로 작동합니다. 이 과정은 단순하게 들릴 수 있지만 각 부품은 특정한 역할을 합니다. 자세한 작동 원리는 다음과 같습니다.
연소 과정 설명
절단 토치는 가열용과 절단용 두 가지 가스를 사용합니다. 먼저 토치는 산소와 아세틸렌, 프로판 또는 천연가스와 같은 연료 가스를 혼합하여 금속을 예열합니다. 이 예열은 강철을 발화 온도인 약 1,800°F(980°C)에 가깝게 만듭니다.
금속이 충분히 뜨거워지면 밸브가 열리고 순수한 산소 흐름이 방출됩니다. 이 흐름은 뜨거운 강철과 반응하여 빠른 산화 과정을 시작합니다. 금속은 연소되어 산화철로 변하고 산소 흐름의 힘에 의해 날아갑니다.
산소 및 연료 가스의 역할
공정의 각 가스에는 고유한 역할이 있습니다. 연료 가스는 초기 열을 제공합니다. 아세틸렌이 가장 뜨겁고 가장 일반적이지만 프로판과 다른 가스도 용도에 따라 사용됩니다. 산소는 두 가지 역할을 합니다. 연료와 혼합하여 불꽃을 만든 다음 단독으로 작용하여 금속을 연소시키고 제거합니다.
순수한 산소가 핵심입니다. 고압이어야 하고 오염 물질이 없어야 합니다. 약간의 불순물만 있어도 화염이 약해지거나 절단 속도가 느려질 수 있습니다.
발열 반응 및 절단 작용
절단 자체는 발열 반응에서 비롯됩니다. 순수한 산소가 뜨거운 강철에 닿으면 빠른 산화를 일으킵니다. 이 반응은 더 많은 열을 방출하여 절단이 계속되는 데 도움이 됩니다. 산소가 흐르고 금속이 뜨겁게 유지되는 한 반응은 계속됩니다.
산소는 금속을 태우는 데 도움이 될 뿐만 아니라 절단 부위에서 용융된 산화물을 제거합니다. 이것이 바로 절단이 좁고 날카로우며 일관된 이유입니다. 기계적인 힘이 가해지지 않습니다. 전체 공정은 화학 에너지에 의존합니다.
옥시 연료 절단은 어떻게 작동하나요?
옥시 연료 절단은 간단해 보이지만 명확한 단계별 프로세스를 따릅니다. 각 단계는 깨끗하고 정확하게 절단하는 데 중요한 역할을 합니다. 다음은 처음부터 끝까지 작동하는 방식입니다:
1단계: 장비 설정
적절한 호스와 조절기를 사용하여 산소 및 연료 가스 탱크를 토치에 연결합니다. 모든 연결부가 단단히 조여져 있는지 확인합니다. 누출이 있는지 확인하고 역화 방지기가 제자리에 있는지 확인합니다.
2단계: 가스 흐름 조정
밸브를 천천히 엽니다. 레귤레이터를 사용하여 산소와 연료 가스 모두에 대해 올바른 압력을 설정하세요. 연료의 종류와 강철의 두께에 대한 권장 설정을 따르세요.
3단계: 횃불 켜기
스파크 라이터를 사용하여 연료 가스에 불을 붙입니다. 산소 밸브를 살짝 열어 불꽃을 조절합니다. 토치를 중성 불꽃으로 설정하면 깨끗하고 안정적인 열원을 얻을 수 있습니다.
4단계: 스틸 예열
토치를 금속의 가장자리에 가깝게 잡습니다. 예열 불꽃이 강철이 밝은 빨간색으로 변할 때까지 온도를 올립니다. 이 단계에서는 금속을 절단할 수 있도록 준비합니다.
5단계: 컷 시작
절단 레버를 누르면 순수한 산소 스트림이 방출됩니다. 그러면 화학 반응이 시작됩니다. 뜨거운 강철이 산소와 반응하여 연소하기 시작합니다.
6단계: 토치 안내
원하는 절단 경로를 따라 토치를 꾸준히 움직입니다. 팁의 거리와 속도를 일정하게 유지하세요. 너무 빠르면 절단이 제대로 되지 않을 수 있습니다. 너무 느리면 슬래그가 쌓입니다.
7단계: 완료 및 검사
절단이 완료되면 산소 분사를 해제합니다. 역순으로 토치를 끄고 산소를 먼저 끄고 가스를 연료로 사용합니다. 부품을 식힌 다음 가장자리의 직진도와 슬래그를 검사합니다. 필요한 경우 수정합니다.
장비 개요
산소 연료 절단은 올바른 설정에 달려 있습니다. 안전하고 깨끗한 절단을 위해서는 시스템의 각 구성 요소가 제대로 작동해야 합니다. 어떤 장비가 필요하고 어떻게 함께 작동하는지 살펴봅시다.
커팅 토치 구성품
토치는 시스템의 핵심입니다. 토치는 연료 가스와 산소를 혼합하여 불꽃을 만듭니다. 토치에는 산소용 밸브와 연료용 밸브가 두 개 있습니다. 토치 헤드에는 불꽃이 빠져나가는 노즐 또는 팁이 있습니다. 이 노즐은 불꽃의 모양과 강도를 제어합니다.
토치 내부에는 별도의 채널이 있어 가스가 너무 일찍 섞이는 것을 방지합니다. 트리거 또는 레버로 절단용 산소 분사를 제어합니다. 토치 디자인이 좋으면 화염이 안정적으로 유지되고 절단 중에 빠르게 제어할 수 있습니다.
연료 가스 옵션: 아세틸렌, 프로판 등 다양한 연료 옵션
아세틸렌은 가장 일반적인 연료 가스입니다. 다른 가스보다 더 뜨겁게 연소하기 때문에 빠른 예열에 적합합니다. 하지만 더 비싸고 취급 규칙이 더 엄격합니다.
프로판은 더 저렴하고 보관하기 쉽습니다. 뜨겁게 타지 않으므로 예열하는 데 시간이 오래 걸리지만 장시간 절단하거나 일반적인 용도로 사용하기에 적합합니다. 일부 설정에서는 천연 가스와 프로필렌도 사용됩니다. 선택은 절단 두께, 비용 및 사용 가능한 저장 공간에 따라 달라집니다.
산소 공급 및 조절 시스템
산소는 순수하고 가압된 것이어야 합니다. 산소는 보통 대형 실린더 또는 현장 발전기에서 공급됩니다. 깨끗한 절단에는 일정한 흐름이 핵심입니다. 압력이 떨어지면 산소 분사가 약해지고 절단 품질이 떨어집니다.
레귤레이터는 산소 압력을 안정적으로 유지합니다. 실린더에 연결하여 토치에 공급되는 산소의 양을 조절합니다. 절단 공정에는 예열 불꽃보다 더 많은 산소가 필요하므로 적절한 압력 설정이 중요합니다.
안전 밸브, 호스 및 레귤레이터
이 시스템은 유연한 호스를 사용하여 탱크에서 토치로 가스를 운반합니다. 이 호스는 빨간색은 연료, 녹색은 산소로 색상이 구분되어 있습니다. 누출이나 역효과를 방지하려면 호스의 상태가 양호해야 합니다.
역화 방지기와 체크 밸브는 사용자를 보호합니다. 화염이 호스나 탱크로 역류하는 것을 방지합니다. 레귤레이터도 중요한 역할을 합니다. 가스 압력을 제어하고 서지를 방지하는 데 도움이 됩니다.
옥시 연료 절단 토치의 종류
커팅 토치 디자인은 얼마나 빠르고 정확하게 커팅할 수 있는지에 영향을 줍니다. 휴대용 토치도 있고 대규모 작업을 위해 기계에 장착하는 토치도 있습니다. 각 유형은 각기 다른 필요에 맞습니다.
수동 절단 토치
수동 또는 휴대용 토치는 소규모 작업, 수리 및 현장 작업에 사용됩니다. 수동 토치는 작업자가 커팅의 움직임을 완벽하게 제어할 수 있습니다. 이러한 토치는 설치가 간단하고 사용하기 쉽습니다.
정밀도가 최우선 순위가 아닌 상황에서 두꺼운 강철을 절단하는 데 가장 적합합니다. 특히 길거나 구부러진 절단에는 안정된 손놀림이 중요합니다. 건설, 고철 야적장 및 일반 제작에 널리 사용됩니다.
기계 장착형 커팅 토치
기계에 장착된 토치는 트랙이나 커팅 테이블에 부착됩니다. 이러한 설정은 큰 시트를 자르거나 패턴을 반복하는 데 사용됩니다. 수동 토치보다 더 나은 제어와 일관성을 제공합니다.
CNC 산소 연료 기계는 사전 프로그래밍된 경로를 따를 수 있습니다. 다음보다 느립니다. 플라즈마 또는 레이저 커터하지만 두꺼운 강철에는 훨씬 더 저렴합니다. 이러한 시스템은 제작소나 조선소에서 흔히 볼 수 있습니다.
산업용 멀티 토치 설정
멀티 토치 시스템은 한 번에 여러 개의 커팅 헤드를 사용합니다. 갠트리 스타일 기계에 장착됩니다. 이를 통해 여러 부품을 동시에 절단하여 생산 속도를 높일 수 있습니다.
이 설정은 대량 작업에 이상적입니다. 교량 건설이나 중장비 제조와 같이 매일 두꺼운 철판을 절단하는 산업에서 사용됩니다. 이 시스템은 숙련된 설정이 필요하지만 절단당 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.
연료 가스: 속성 및 선택
연료 가스의 선택은 절단 속도, 예열 시간, 비용 및 안전에 영향을 미칩니다. 각 가스에는 고유한 특성이 있습니다. 절단 요구 사항, 예산, 작업 환경에 따라 적합한 가스를 선택해야 합니다.
아세틸렌: 고열, 고위험
아세틸렌은 모든 연료 가스 중에서 가장 뜨거운 불꽃을 생성합니다. 산소와 혼합하면 최고 온도가 약 6,000°F에 달합니다. 따라서 빠른 예열과 빠른 절단 시작에 적합합니다.
하지만 아세틸렌은 불안정합니다. 고압에서 또는 부주의하게 취급할 경우 폭발할 수 있습니다. 따라서 특별한 보관과 엄격한 취급 규칙이 필요합니다. 또한 다른 가스보다 비용이 더 많이 듭니다. 많은 상점에서는 아세틸렌이 제공하는 속도 때문에 추가적인 예방 조치를 감수할 가치가 있습니다.
프로판: 경제적이고 다재다능한 프로판
프로판은 아세틸렌보다 더 차갑게 연소하지만 여전히 작업을 완료할 수 있습니다. 저장하기에 더 안전하고 취급하기 쉽습니다. 또한 비용도 저렴하고 다양한 크기의 탱크가 제공됩니다.
프로판은 화염 온도가 낮기 때문에 금속을 예열하는 데 시간이 조금 더 걸립니다. 하지만 불꽃이 더 넓기 때문에 두꺼운 판재나 긴 선을 절단하는 데 도움이 됩니다. 프로판은 특히 대량 생산 환경에서 범용 절단에 널리 사용됩니다.
기타 가스: MAPP, 천연 가스, 수소
MAPP 가스는 여러 탄화수소의 혼합물입니다. 프로판보다 더 뜨겁게 연소하지만 아세틸렌보다는 안정적입니다. 속도와 안전 사이의 균형을 원하는 사용자에게 적합합니다.
천연 가스는 저렴하고 깨끗하게 연소합니다. 고정 가스 공급 시스템을 갖춘 매장에서 사용됩니다. 열 출력이 낮기 때문에 예열 속도가 느리지만 장시간 생산에 이상적입니다.
수소는 깨끗하고 뜨겁게 연소하지만 안전상의 위험으로 인해 거의 사용되지 않습니다. 대부분 다른 가스가 잘 작동하지 않는 특수한 용도로만 제한적으로 사용됩니다.
산소 연료 절단에 적합한 재료
산소 연료 절단은 특정 금속에 가장 효과적입니다. 이 공정은 특정 화학 반응에 의존하므로 절단하는 금속의 종류가 매우 중요합니다. 이 방법을 선택하기 전에 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.
탄소강: 이상적인 소재 선택
탄소강은 산소 연료 절단에 가장 적합합니다. 쉽게 산화되고 적절한 점화 온도를 가지고 있기 때문입니다. 산소는 뜨거운 강철과 반응하여 깨끗하게 연소합니다.
저탄소강에서 중탄소강이 최상의 결과를 제공합니다. 절단 모서리가 매끄럽고 공정이 빠릅니다. 그래서 이 방법은 건설, 중장비 및 조선 분야에서 자주 사용됩니다.
스테인리스 스틸이나 알루미늄에 적합하지 않은 이유
스테인리스 스틸과 알루미늄은 같은 방식으로 산화되지 않습니다. 제거하기 쉬운 슬래그를 형성하는 대신 절단에 저항하는 단단한 산화물 층을 형성합니다. 산소 제트는 이를 효과적으로 뚫을 수 없습니다.
그 결과 절단 품질이 떨어지거나 실패합니다. 이러한 금속의 경우 플라즈마 또는 워터젯 가 더 나은 선택입니다.
녹슬거나 페인트칠이 된 표면에 대한 특별 고려 사항
표면의 녹이나 페인트는 예열 단계에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 코팅은 열을 차단하거나 예측할 수 없이 연소하여 점화를 지연시킵니다. 페인트는 유독 가스를 방출할 수도 있습니다.
최상의 결과를 얻으려면 절단하기 전에 표면을 깨끗이 닦으세요. 와이어 브러시나 그라인더로 대부분의 녹과 코팅을 제거할 수 있습니다. 이렇게 하면 토치가 금속을 고르게 가열하고 절단이 안정적으로 유지됩니다.
커팅 기술 및 팁
컷마다 다른 기술이 필요합니다. 직선, 원, 경사진 모서리 등 어떤 작업을 하든 토치 제어가 핵심입니다. 이 팁을 통해 더 깔끔하고 정확한 커팅을 할 수 있습니다.
직선 절단
직선 커팅의 경우 금속 자나 커팅 트랙과 같은 가이드를 사용하세요. 이렇게 하면 손을 안정적으로 유지하고 가장자리 품질을 향상시킬 수 있습니다. 토치를 일정한 각도와 높이로 유지합니다. 불꽃이 컷의 바닥에서 고르게 흘러야 합니다. 불꽃이 흩어지거나 멈추면 속도를 조절하세요.
동석이나 사인펜으로 선을 선명하게 표시합니다. 거친 리드인을 방지하기 위해 시작 가장자리를 완전히 예열합니다.
원 및 도형 자르기
곡선이나 구멍을 자르려면 더 많은 제어가 필요합니다. 작은 원의 경우 토치에 부착된 나침반을 사용할 수 있습니다. 자유형 모양을 만들 때는 천천히 안정적으로 진행하세요. 손목을 유연하게 유지하며 부드러운 호를 그리듯 움직입니다.
안쪽을 자를 때는 가운데부터 시작합니다. 먼저 구멍을 뚫은 다음 바깥쪽으로 작업합니다. 바깥쪽 컷의 경우 가장자리에서 시작하여 윤곽선을 따라 면밀히 작업합니다.
용접 준비를 위한 베벨 절단
베벨 절단은 용접할 부품을 준비하는 데 도움이 됩니다. 토치를 고정 각도(보통 30~45도)로 설정합니다. 베벨을 일정하게 유지하려면 절단하는 내내 토치를 안정적으로 잡으세요.
가이드나 지그를 사용하여 토치 경로를 제어합니다. 베벨 컷은 토치의 움직임에 더 민감하므로 연습이 중요합니다.
속도 및 화염 높이 제어
속도는 자르기 품질에 영향을 줍니다. 너무 빠르면 절단이 제대로 되지 않을 수 있습니다. 너무 느리면 바닥에 슬래그가 쌓입니다. 스파크 흔적을 보고 속도가 적절한지 확인하세요.
토치 팁은 보통 표면에서 1/8~1/4인치 위에 적당한 높이로 유지합니다. 너무 가까우면 노즐이 손상될 수 있습니다. 너무 멀면 절단이 깨끗하지 않습니다. 열을 유지하려면 절단선 바로 앞에 불꽃이 집중되도록 하세요.
초보자가 피해야 할 실수
신규 사용자는 종종 절단 품질과 안전에 영향을 미치는 문제에 직면합니다. 이러한 실수는 흔하지만 올바른 습관을 들이면 쉽게 고칠 수 있습니다. 주의해야 할 사항은 다음과 같습니다.
잘못된 불꽃 조정
불꽃은 산소가 너무 많지도, 연료가 너무 많지도 않은 중립 상태로 설정해야 합니다. 너무 "풍부한"(연료가 너무 많음) 불꽃은 더럽게 연소하고 슬래그를 남깁니다. 너무 "희박"(산소가 너무 많음)한 불꽃은 금속이 과열되어 팁이 마모될 수 있습니다.
올바르게 조정하려면 연료로 시작한 다음 불꽃이 날카롭고 조용해질 때까지 천천히 산소를 추가하세요. 적절하게 조정된 불꽃은 안정적인 열과 깔끔한 커팅을 제공합니다.
너무 빨리 또는 너무 느리게 자르기
속도가 중요합니다. 너무 빨리 움직이면 불꽃이 강철을 완전히 절단하지 못합니다. 불완전하게 절단되거나 가장자리가 들쭉날쭉해질 수 있습니다. 너무 느리게 움직이면 절단면이 넓어지고 슬래그와 열 왜곡이 많이 발생합니다.
불꽃을 조심하세요. 불꽃이 컷을 통해 곧바로 흘러내려야 합니다. 불꽃이 반격하거나 흩어지면 속도를 조절하세요.
예열 건너뛰기 또는 토치 정렬 오류
예열을 건너뛰는 것은 큰 실수입니다. 금속은 절단하기 전에 적절한 온도에 도달해야 합니다. 너무 차가우면 산소가 강철과 제대로 반응하지 않아 절단이 깔끔하게 시작되지 않습니다.
토치 정렬도 마찬가지로 중요합니다. 직선 커팅의 경우 팁을 수직으로 유지합니다. 비스듬하게 자를 때는 각도를 일정하게 유지합니다. 토치가 흔들리거나 기울어지면 절단면이 거칠어지거나 고르지 않게 됩니다. 시작하기 전에 천천히 정렬하세요.
결론
산소 연료 절단은 두꺼운 탄소강을 절단하는 신뢰할 수 있는 방법입니다. 연료 가스와 산소를 혼합하여 금속을 가열하고 연소시킵니다. 이 공정은 연강에 가장 적합하며 많은 산업 환경에서 잘 작동합니다. 비용 효율적이고 설치가 쉬우며 수동 및 기계 절단 모두에 이상적입니다. 올바른 토치, 가스, 기술을 사용하면 낭비를 최소화하면서 깔끔하게 절단할 수 있습니다.
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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
