近年、板金切断の需要が高まっているため、従来の切断方法では、精度が低く、熱影響領域が大きいため、生産要件をより適切に満たすことが困難になっています。ファイバーレーザー切断には、熱影響領域が小さいなど、多くの利点があります。 、高精度、高速、非接触加工で、従来の切削加工に取って代わりつつあります。
金属のレーザー切断の原理は、レーザービームを熱源として金属材料の表面に照射し、金属材料の表面温度を融点 (沸点) まで上昇させることです。同時に、ノズルは切断ガスを平行に噴射します。 （切断ガスが酸素などの活性ガスの場合、切断ガスも金属材料と反応して酸化熱を発生します。モーションデバイスの制御により、カッティングヘッドが所定のラインに沿って移動し、さまざまな形状のワークを切断します。
金属をレーザー切断するプロセスでは、入射レーザーの出力密度が異なり、金属材料の表面の変化も異なります。 一般的に言えば、金属材料の表面のレーザー出力密度が 10 mW/cm2 に達すると、金属材料の表面は材料の沸点まで急速に上昇し、強力に気化して金属蒸気になります。
金属材料の表面でのレーザー出力密度が 100 mW/cm2 を超えると、放電に間に合わなかった金属蒸気がレーザー エネルギーによって再加熱され、プラズマ クラウドが形成されます。
金属材料のレーザー切断によって生成されたプラズマ雲のほとんどは切断ガスによって吹き飛ばされ、残りの小さな部分はプラズマ雲を形成して金属切断に影響を与えます。
1) プラズマ雲は金属材料の表面に留まり、レーザー エネルギーの伝達を妨げ、切断速度を低下させます。
2）ノズルの下に閉じ込められたプラズマ雲は、ノズルと金属材料の間の静電容量媒体を変更するだけでなく、ノズルを加熱し、静電容量性能パラメーターに影響を与え、静電容量式高さ調整器の検出結果に干渉し、精度を低下させます。追従制御を行い、カット効果に影響を与えます。
例として、市場で広く使用されている 2000 W レーザーを取り上げます。ピグテールのコア径が 40 μm 未満の場合、100/125 (コリメーターの焦点距離/集束レンズの焦点距離) の切断ヘッドで使用する場合、ゼロ フォーカスでの光スポットの平均出力密度は 100 mW/cm2 のオーダーに達し、特に薄い金属板を切断する場合、プラズマ クラウドを生成しやすくなります。
近年、シングルモードレーザーの利点が市場に認められています。 光学スキームの継続的な最適化により、デバイスのシングルモードレーザー出力も徐々に増加しています。 より高いビーム品質 (通常、ピグテールのより小さいコア直径に対応) とより高い出力パワーにより、ゼロ焦点での光スポットの平均パワー密度がますます高くなり、薄く切断するときにプラズマ雲を生成しやすくなります。金属板。
この問題を解決するには、次の切断プロセスでプラズマ クラウドの影響を効果的に軽減できます。
1. パルスカットを採用。 パルス切断モードを採用すると、一方ではレーザーのピーク出力を確保でき、他方では金属材料へのレーザーの照射時間を短縮し、プラズマクラウドの生成を低減できます。
2. レーザー切断出力を適切に下げます。 他の条件を変更しなくても、切断電力を下げると、焦点での平均電力密度が低下し、プラズマ雲の生成が減少します。 1mm のステンレス鋼をシングルモード 2000W レーザーでフル パワーおよびゼロ フォーカスで切断すると、プラズマ クラウドの影響により切断速度が理想的ではありません。 切断出力を 1800W に下げると、切断速度が 50% 向上します。
3. スリットを適当に広げてカットします。 切断スリットを広げることは、プラズマ雲が下方に分散するためのより広いチャネルを提供するだけでなく、切断に対するプラズマ雲の影響を軽減するだけでなく、スリット内のスラグの排出を加速し、切断効果を高めるのにも役立ちます.
4. 刈高を適切に下げる。 切断高さは、ノズルと金属材料表面の間のプラズマ クラウドの厚さを直接決定するだけでなく (距離が短いほど、プラズマ クラウドは薄くなります)、切断ノズルが近づくほど、切断ノズルから放出される切断ガスの圧力が高くなります。ノズルセンターになります。 切断圧力が高いほど、ノズルの下のプラズマ クラウドの分散が加速され、入射レーザーに対するプラズマ クラウドの遮蔽が減少します。 したがって、カッティングヘッドの安全確保を前提に、追従距離は近ければ近いほどよい。
5. 適切な切断ノズルを使用してください。 適切なノズルは、ノズルの直径を大きくすることなく、より速いガス流によって金属プラズマ雲の分散を加速することができます。
6.カッティングヘッドにサイドブロー装置とノズル冷却装置を追加します。 サイドブロー装置は、プラズマ雲の一部を吹き飛ばし、ノズルの下のプラズマ雲の濃度を下げるために使用されます。 ノズル冷却装置は、ノズルに対するプラズマ雲の熱影響を低減し、ノズル容量性能パラメータへの影響を回避できます。
7. 高サンプリングレート容量式ハイトアジャスターを採用。 高サンプリングレートの静電容量式高さ調整器は、追従精度を確保するだけでなく、静電容量値の変化を監視することにより、ノズル下のプラズマ雲の変化を判断できます。 工作機械は、プラズマ雲の変化を監視することにより、減速、一時停止、パルス切断などの措置を講じて、切断に対するプラズマ雲の影響を軽減できます。
HGTECH について: HGTECH は、中国におけるレーザー産業用アプリケーションのパイオニアでありリーダーであり、世界的なレーザー加工ソリューションの権威あるプロバイダーです。 私たちは、インテリジェントな製造のための全体的なソリューションを提供するために、レーザーインテリジェントマシン、測定および自動化生産ライン、およびスマートファクトリー構築を包括的に配置しました。
