レーザー切断は、目に見えない光線を使用して材料を切断する、正確かつ効率的な製造プロセスであり、従来の機械切断方法に比べて多くの利点をもたらします。 レーザー切断は、その高精度、速い切断速度、複雑な形状の切断能力により、徐々に従来の金属切断技術に取って代わりつつあります。
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レーザー切断装置の構成
レーザー切断機は、レーザー発生器、ビーム伝達システム、数値制御モーション システム、自動焦点切断ヘッド、ワークテーブル、高圧ガス供給システムなどのいくつかの主要コンポーネントで構成されています。 レーザー切断プロセスにはさまざまなパラメーターが影響し、その一部はレーザー発生器と機械の技術的性能に依存しますが、その他は変動します。
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レーザー切断の主要なパラメータ
最適な切断結果を得るには、次の重要なパラメータを理解することが不可欠です。
1. ビームモード
ガウス モードとも呼ばれるビーム モードは、切断に理想的なモードで、通常は低出力レーザー発生器に使用されます (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| テーブル。 1 一般的な材料のシングルモードレーザー切断プロセスパラメータ | |||||
| 材料 | 厚さ(mm) | 補助ガス | 切断速度(cm/min) | スリット幅(mm) | レーザー出力 (w) |
| 低炭素鋼 | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| ステンレス鍋 | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| チタン合金 | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| 有機透明ガラス | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| アルミナ | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| ポリエステルカーペット | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| 綿生地（多重） | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| 段ボール | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| 段ボール | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| 石英ガラス | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| ポリプロピレン | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| ポリスチレン | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| 硬質ポリ塩化ビニル | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| 繊維強化プラスチック | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| 木材（合板） | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| 低炭素鋼 | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| ステンレス鋼 | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| 合板 | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| テーブル。 一般的な材料の 2 つのマルチモード レーザー切断パラメータ | ||||
| 材料 | 板厚(mm) | 切断速度(cm/min) | スリット幅(mm) | レーザー出力(kw) |
| アルミニウム | 12 | 230 | 1 | 15 |
| 炭素鋼 | 6 | 230 | 1 | 15 |
| ステンレス鋼 (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| ボロン/エポキシ複合材 | 8 | 165 | 1 | 15 |
| 繊維/エポキシ複合材料 | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| 合板 | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| プレキシガラス | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| ガラス | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| コンクリート | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. レーザー出力
必要なレーザー出力は、切断する材料、材料の厚さ、切断速度の要件によって異なります。 レーザー出力は、切断厚さ、速度、切り口幅に大きく影響します。 一般に、レーザー出力を増加すると、より厚い材料を切断でき、切断速度が速くなり、切り口幅が広くなります。
3. フォーカス位置
焦点位置は切り溝幅に大きな影響を与えます。 通常、焦点は表面下の材料厚さの約 1/3 に設定され、その結果、最大の切削深さと最小の切り溝幅が得られます。
4. 焦点距離
厚い鋼板を切断する場合、高品質の垂直切断面を実現するには、焦点距離を長くすることをお勧めします。 焦点距離が長くなるとビーム径が大きくなり、出力密度と切断速度が低下します。 一定の切断速度を維持するには、レーザー出力を増加する必要があります。 薄いプレートを切断する場合は、焦点距離が短い方が好ましいため、ビーム径が小さくなり、出力密度が高くなり、切断速度が速くなります。
5. アシストガス
酸素は、鉄と酸素の燃焼反応を利用して切断プロセスを強化し、より速い切断速度と高品質な切断を実現するため、低炭素鋼を切断する際のアシストガスとして一般的に使用されます。 アシストガスの圧力は切断プロセスに影響し、圧力が高いほど運動エネルギーとスラグ除去能力が増加します。
6. ノズル構造
ノズルの構造とオリフィスのサイズも、レーザー切断の品質と効率に影響を与えます。 切断要件が異なると、異なるノズルの使用が必要になります。 一般的なノズルの形状には、円形、円錐形、長方形などがあります。 レーザー切断では通常、同軸（ガスの流れと光軸が揃った）吹き付けが使用され、ノズル出口とワーク表面の間の距離（{{0}}.5-2.0 mm）を制御することで安定した切断が保証されます。プロセス。
| テーブル。 一般的な金属材料のレーザー切断プロセスパラメータの 3 つの例 |
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| 材料 | 厚さ mm | 補助ガス | 切断速度 cm/min | レーザー出力 kW |
| 低炭素鋼 | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| ステンレス鋼 | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| チタン合金 | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
