플라즈마 커터 가우징 방법

플라즈마 아크 가우징(PAG)은 가스와 전류를 이용해 플라즈마 아크를 생성하여 금속을 제거하는 공정입니다. 플라즈마 가우징은 플라즈마 절단의 한 방식으로, 플라즈마 토치 노즐의 오리피스 크기를 조절해 아크의 초점을 "흐리게"함으로써 금속을 제거하는 방식입니다. 절단 아크가 금속을 통해 아래쪽으로 형성되면서 용융 금속을 커프(절단 홈)를 통해 아래로 불어내며 두 금속 조각을 분리시킵니다. 플라즈마 가우징에서는 토치를 수직으로 배치해 아크가 금속을 녹이고 불어내어 공작물을 분리하는 방식 대신, 토치를 공작물에 비스듬히 기울여 아크가 금속 표면에 홈을 내고, 가스가 용융된 금속을 측면으로 날려보냅니다. 원하는 금속 마감을 얻기 위해 베이스 소재에 따라 다양한 가스를 사용할 수 있습니다. 

업계에서는 각각의 상대적인 장점 때문에 탄소 아크 가우징과 플라즈마 아크 가우징이 주로 사용됩니다.

플라즈마 가우징의 이점

플라즈마 가우징은 산소 연료 및 탄소 아크 가우징 방식에 비해 많은 장점이 있습니다. 연강, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리를 포함한 모든 전도성 금속에 사용할 수 있습니다. 플라즈마 가우징은 산소 연료 및 탄소 아크 가우징보다 빠르므로 생산성이 향상됩니다. 보다 일관되고 반복 가능한 가우징 형상을 제공하여 그라인딩과 같은 2차 작업이 덜 필요합니다. 플라즈마 가우징은 탄소 오염물질이 없어 금속 내 탄소 취성을 제거합니다.

플라즈마 가우징은 더 강한 용접 품질과 우수한 전체 소재 무결성을 제공합니다.

플라즈마 가우징은 작업자에게도 더 유리합니다. 교육 시간이 단축되고 학습 곡선이 짧아 신규 작업자가 빠르게 숙달될 수 있습니다. 플라즈마 가우징은 산소 연료 및 탄소 아크 가우징에 비해 작업자 안전을 향상시키고, 소음 및 잔해 수준이 낮아 규제 및 작업장 안전 요구사항을 충족합니다.  

플라즈마 가우징 준비

작업자는 수동식 토치를 사용하거나 트랙 커터와 같은 기계화된 방식으로 가우징을 수행할 때, 다양한 가우징 형상과 크기를 얻기 위해 여러 가지 기술을 사용합니다. 수동 가우징 시 먼저 플라즈마 절단 시스템이 올바르게 설정되었는지 확인하는 것이 중요합니다.

먼저, 플라즈마 토치, 워크(+) 케이블 및 가스 공급 장치가 올바르게 연결되어 있는지 확인하고, 접지 클램프가 공작물 또는 테이블 접지에 제대로 부착되어 있는지 확인합니다. 플라즈마 시스템을 작동할 때는 항상 장갑, 차광 보호안경, 청력 보호 장비 및 보호복 등 적절한 개인 보호 장비를 착용하십시오.

그런 다음, 원하는 가우징 형태에 따라 적절한 가우징 소모품을 토치에 장착합니다. Hypertherm Powermax^®와 같은 플라즈마 시스템은 가우징 성능 최적화를 위해 설계된 가우징 소모품을 사용합니다.

• 최대 제어용 소모품은 보다 정밀한 금속 제거, 경량 세척과 얕은 가우징 작업에 적합하도록 설계되었습니다. 가우징 작업을 처음 하는 경우, 공작물 손상을 방지하기 위해 최대 제어용 소모품을 사용하는 것이 좋습니다.

• 최대 제거용 소모품은 강력한 금속 제거 작업, 깊은 가우징 형상 및 집중적인 금속 세척을 위해 설계되었습니다. 집중된 플라즈마 아크를 제어하는 데에는 가우징 속도를 높이기를 권장합니다.

• 정밀 가우징 소모품은 매우 낮은 출력 전류에서 소량의 금속 또는 용접부를 제거하도록 설계되었습니다.

• 확장형 절단 및 가우징 소모품은 접근이 어렵거나 좁은 작업 공간에서 가우징 작업을 보다 용이하게 만들어줍니다.  

대다수 플라즈마 커터에는 토치로 전달되는 압력량을 조절하는 가우징 전용 작동 모드가 있습니다. 플라즈마 절단 시스템에 가우징 전용 작동 모드가 있는 경우, 시스템을 가우징 모드로 설정하여 시작해야 합니다.

수동식 플라즈마 토치를 사용한 가우징  

가장 일반적인 가우징 기술은 토치를 공작물에 비스듬히 위치시켜 파일럿 아크를 만들어 플레이트로 트랜스퍼되도록 하는 방법입니다. 접촉이 이루어지면 작업자는 아크를 원하는 가우징 방향으로 조준하거나 유도합니다. 

1.  플라즈마 커터 토치를 작동하기 전에 노즐이 공작물과 1.5mm(1/16인치) 이내에 있도록 토치를 잡습니다.

 

 

 

2.  토치 팁과 공작물에 약간 틈을 두고 공작물과 40°가 되도록 토치를 잡습니다. 트리거를 눌러 파일럿 아크를 생성합니다. 아크를 공작물로 트랜스퍼합니다.

 

 

 

3.  공작물을 따라 토치를 이동시키면서 공작물과 약 40도의 각도를 유지하고, 플라즈마 아크를 가우징을 만들고 싶은 방향으로 밀어주듯 조작하십시오. 토치 팁과 용해된 금속 간에 약간의 거리를 두어 소모품 수명 감소나 토치 손상을 피하십시오.  

가우징 형상 변경

일반적으로 가우징 형상과 금속 제거율은 공작물을 따라 이동하는 토치의 속도, 토치와 공작물 사이의 거리, 공작물과 토치의 각도, 그리고 플라즈마 전원공급장치의 출력 전류(A)를 변경해 조정할 수 있습니다. 각각에 미치는 영향은 다음과 같습니다:  

플라즈마 아크 가우징 장비에서 가우징 깊이에 영향을 미치는 주요 "조절 요소"는 다음과 같습니다. 모든 매개변수에는 시작점이 존재하지만, 특정 응용 분야에서 원하는 결과를 얻으려면 이러한 각 요소에 약간의 실험이 필요할 수 있습니다.  

플라즈마 사용 시 가우징 깊이에 영향을 미치는 매개변수  

토치 높이 

토치 높이는 매끄러운 곡선형 가우징 형상을 생성하는 데 필요한 "아크 길이" 또는 "아크 형태"를 결정합니다. 아크 길이는 플라즈마 전원공급장치의 암페어수(아래에서 설명)와도 관련이 있으며, 암페어수가 높을수록 아크 길이를 더 길게 늘릴 수 있습니다. 토치 높이와 암페어수를 함께 조절하여 원하는 가우징 형상을 만드십시오. 소모품 수명을 연장하고 토치 손상을 방지하려면 토치 팁과 용융 금속 사이에는 항상 약간의 거리를 유지해야 합니다. 다만 이 거리는 시스템과 암페어수에 따라 달라집니다.

가우징을 더 넓고 얕게, 그리고 바닥면을 더 매끄럽게 만들려면 토치를 공작물에서 멀리 떨어트립니다(1). 가우징을 더 좁고 깊게 만들려면 토치를 공작물에 더 가까이 위치시킵니다(2).

토치 높이가 가우징 형상에 미치는 영향

토치 각도

토치 각도는 가우징 깊이에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 수평면에서는 30°~35°로 설정되지만, 토치 각도는 최대 50°까지 가파르게 설정할 수 있습니다. 다만, 아크가 "파고드는" 현상이 발생할 수 있으므로 이동 속도와 슬래그 관리가 중요해집니다.

가우징 폭을 더 좁고 깊게 만들려면 토치를 더 수직으로 세웁니다(1). 가우징을 더 넓고 얕게 만들려면 토치를 아래로 기울여 공작물에 더 가까이 위치시킵니다 (2).

토치 각도가 가우징에 미치는 영향

참고: 자동 가우징의 경우, 각도 1은 일반적으로 52.5도로 설정되며, 50도 이상의 각도가 일반적입니다.

암페어수

암페어수는 가우징 깊이에 상당한 영향을 미치며, 가장 쉽고 제어하기 쉬운 요소입니다. 또한 플라즈마 전력의 암페어수는 아크 길이 공급과도 관련이 있습니다. 암페어수가 높을수록 아크 길이를 더 길게 늘릴 수 있습니다. 토치 높이(위에서 설명)와 암페어수를 함께 조절하여 원하는 가우징 형상을 만드십시오. 가우징을 더 좁고 얕게 만들려면 암페어수를 낮춥니다(1). 가우징을 넓고 깊게 만들려면 암페어수를 높입니다(2).

전원공급장치 암페어수가 가우징 형상에 미치는 영향

이동 속도

공작물 및/또는 토치의 이동 속도는 가우징 깊이와 직접적인 관계가 있습니다. 그러나 이동 속도를 줄일 때는 아크가 금속을 깊게 "파고들어" 더 많은 슬래그가 생성되고 공작물에 달라붙을 수 있으므로 슬래그 관리가 중요해집니다. 가우징을 더 좁고 얕게 만들려면 토치 속도를 높입니다(1). 가우징을 넓고 깊게 만들려면 토치 속도를 줄입니다(2).

이동 속도가 가우징 형상에 미치는 영향

플라즈마 사용 시 가우징 폭에 영향을 미치는 매개변수

플라즈마 아크 가우징 장비에서 가우징 폭에 영향을 미치는 주요 "조절 요소"는 다음과 같습니다. 모든 매개변수에는 시작점이 존재하지만, 특정 응용 분야에서 원하는 결과를 얻으려면 이러한 각 요소에 약간의 실험이 필요할 수 있습니다.

토치 회전

횡각 또는 오프셋 각도라고도 합니다. 토치 회전(일반적으로 3°~5°)은 직선으로 가우징 시 가우징 폭과 형태에 영향을 미칩니다. 토치 회전은 홈에서 슬래그를 제거하는 데도 도움이 되지만 각도가 너무 크면 비대칭 홈을 만들 수 있습니다. 한쪽면의 가우징을 좀 더 평평하고 가파르게 만들려면 토치를 토치 중심선을 기준으로 회전시킵니다(1). 가우징 형상은 토치 본체가 회전하는 방향에 가장 가까운 측면에서 더 평평하거나 가파르게 나타납니다.

토치 회전이 가우징 형상에 미치는 영향

직조 폭

직조 폭을 늘리면 가우징 폭이 증가하고 직조 폭을 줄이면 가우징 폭이 감소합니다. 일관된 가우징 깊이를 유지하려면 직조 폭을 늘릴 경우 이동 속도를 줄여야 하고, 직조 폭을 줄일 경우 이동 속도를 높여야 합니다. 가우징 시 토치를 원형 또는 제한된 직조 동작으로 진동시켜 가우징 폭을 크게 늘릴 수 있습니다. 

직조 주파수

낮은 직조 주파수는 더 느린 이동 속도와 일치시켜야 합니다. 그렇지 않으면 가우징 홈에 더 많은 "텍스처"를 남길 수 있으며 홈의 가장자리가 깔끔한 직선이 아닐 수 있습니다. 직조 속도가 빠르면 홈이 더 매끄럽게 형성되고 추가 그라인딩 작업이 덜 필요하기 때문에 일반적으로 많이 사용됩니다. 또한 홈의 가장자리가 더 매끄럽고 직선적으로 처리됩니다.

 

특정 가우징 형상에 대한 자세한 내용은 시스템의 작업자 설명서를 참조하십시오. 가우징 결과를 개선하는 방법에 대한 팁은 Hypertherm의 방대한 문서 라이브러리와 비디오 라이브러리를 방문하시기 바랍니다.

Powermax 플라즈마 절단 시스템으로 가우징 성능을 극대화하는 방법을 알아보려면 Hypertherm 절단 전문가에게 문의하십시오.