レーザー切断機は、板金加工における技術革新であり、現在の板金加工の一般的な手段の 1 つです。 レーザー切断機は、柔軟性が高く、切断速度が速く、生産効率が高く、生産サイクルが短いため、幅広い顧客市場を獲得しています。 現在、市場に出回っている中板および薄板の分野での処理のほとんどは、その高効率と精度で広く評価されているレーザーカッターを使用しています。厚板分野でさえ、プラズマおよびフレーム市場の一部に取って代わりました。 ただし、デバッグが不適切な場合、レーザー切断機の切断効果も影響を受けます。 具体的には、カット効果に重要な 6 つの要因があります。
1.切削効果に及ぼす切削速度の影響
特定のレーザー出力密度と材料の場合、切断速度は経験式に従います。 合格しきい値を超えている限り、材料の切断速度はレーザー出力密度に比例します。つまり、出力密度を上げると切断速度が向上します。 ここで言及されているパワー密度は、レーザー出力パワーだけでなく、ビーム品質モードにも関連しています。 さらに、ビーム集光システムの特性、つまり集光スポットのサイズもレーザー切断に大きな影響を与えます。 切断速度は、切断する材料の密度（比重）と厚さに反比例します。
他のパラメータが変わらない場合、切断速度を上げる要因は次のとおりです。電力を上げます（500〜2000Wなどの特定の範囲内）。 ビームモードを改善。 焦点スポットのサイズを小さくします (たとえば、短焦点レンズで焦点を合わせます)。 初期蒸発エネルギーの低い材料 (プラスチック、プレキシガラスなど) の切断; 低密度の材料（シロマツなど）の切断。 薄い素材をカット。
特に金属材料の場合、他のプロセス変数が一定に保たれている場合、レーザー切断速度は相対的な調整範囲を持ち、それでも満足のいく切断品質を維持できます。 この調整範囲は、薄い金属を切断する場合、厚いものよりもわずかに広くなります。 場合によっては、切断速度が遅すぎると、排出されたホットメルト材料の表面が削られ、切断面が非常に粗くなります。
2. ピント位置調整が切れ味に与える影響
レーザー出力密度は切断速度に大きな影響を与えるため、レンズの焦点距離の選択は重要な問題です。 レーザービームが集光されると、スポットサイズはレンズの焦点距離に比例します。 ビームが短焦点距離レンズによって集束された後、スポット サイズは非常に小さく、焦点でのパワー密度は非常に高く、材料の切断に適しています。 ただし、その欠点は、焦点深度が非常に短く、調整マージンが小さいことです。これは、一般的に薄い材料の高速切断に適しています。 長焦点レンズは焦点深度が広いため、十分なパワー密度があれば、厚いワークの切断に適しています。
使用する焦点距離レンズを決定した後、焦点とワーク表面の相対位置は、切断品質を確保するために特に重要です。 焦点でのパワー密度が最も高いため、ほとんどの場合、焦点位置はワーク表面のすぐ上か、切断時に表面のわずかに下になります。 切断工程全体において、焦点とワークの相対位置が一定であることは、安定した切断品質を得るために重要な条件です。 動作中の冷却不良によりレンズが加熱され、焦点距離が変化する場合があり、焦点位置をタイムリーに調整する必要があります。
フォーカスが最適な位置にあるとき、カーフは最小になり、効率は最大になります。 最高の切断速度は、最高の切断結果を得ることができます。 ほとんどのアプリケーションでは、ビームの焦点はノズルのすぐ下で調整されます。 ノズルとワーク表面の間の距離は、一般的に約1.5mmです。
3. 切断効果に対する補助ガス圧力の影響
一般に、材料切断には補助ガスが必要ですが、問題は主に補助ガスの種類と圧力です。 一般に、補助ガスとレーザービームは、レンズを汚染から保護し、切断領域の底にあるスラグを吹き飛ばすために、同軸に放出されます。 非金属材料および一部の金属材料の場合、圧縮空気または不活性ガスを使用して、切断領域での過度の燃焼を抑制しながら、溶融および蒸発した材料を除去します。
ほとんどの金属レーザー切断では、活性ガス (O2 である限り) を使用して、溶銑との酸化発熱反応を形成します。 この追加の熱により、切断速度が 1/3 ~ 1/2 向上します。
補助ガスを確保する前提で、ガス圧は非常に重要な要素です。 薄い材料を高速で切断する場合、切断面にスラグが付着しないように高いガス圧が必要です (熱いスラグがワークに当たると切断面が損傷します)。 材料の厚さが増したり、切断速度が遅い場合は、ガス圧を適切に下げる必要があります。 樹脂刃先の着霜を防ぐため、ガス圧を下げて切断した方がよい。
レーザー切断の実践は、補助ガスが O2 の場合、その純度が切断品質に大きな影響を与えることを示しています。 O2 純度が 2% 低下すると、切断速度が 50% 低下し、切開の質が大幅に低下します。
4. 素材表面の反射率
CO2レーザー切断機から放出される10.6 mmの遠赤外線ビームの場合、非金属材料はそれをよく吸収できます。つまり、吸収性が高くなります。 金属材料は 10.6mm ビームの吸収率が低く、特に反射率の高い金、銀、銅、およびアルミニウムの金属が適しています。 一般に、CO2レーザービーム、特に連続波ビームは、このような材料の切断には適していません。 アルミニウムおよび銅金属の場合、浸透効果に必要な初期穴を得るために十分な初期電力を形成するには、一般に 3kW 以上が必要です。 鉄鋼材料、ニッケル、チタンなどは、10.6 mm CO2 ビームに対して一定の吸収率を持っています。特に、材料の表面が特定の温度または酸化膜に加熱されると、吸収率が大幅に向上し、より良い切断が得られます。効果。 不透明な材料の場合、吸収率= (1 - 反射率) は、材料の表面状態、温度、および波長に関連しています。
材料のビームに対する吸光度は、加熱の初期段階で重要な役割を果たしますが、ワークピースに穴が形成されると、穴の黒体効果により、ビームに対する材料の吸光度が 100% に近くなります。
材料の表面状態は光ビームの吸収に直接影響し、特に表面粗さと表面酸化層は表面吸収率に明らかな変化を引き起こします。 レーザー切断の実施では、材料の表面状態がビーム吸収に及ぼす影響を使用して、材料の切断性能を向上させることができる場合があります。
5. 切断トーチとノズルの影響
切断トーチの設計と製造は、良好な切断品質、特にノズルを得る上で重要な影響を及ぼします。 ノズルの選定やメンテナンスを怠ると、汚染や破損の原因になりやすく、ノズル口の真円度が悪い、または溶銑飛散により局所的に閉塞し、ノズル内に渦電流が発生して重大な事故につながります。切削性能の低下。 時々、ノズルの口は集束ビームの軸とは異なり、ビームを形成してノズルエッジをカットします。これはトリミング品質にも影響し、スリット幅を増やし、カットサイズがずれます。 ノズルについては、ノズルの直径と、ノズルとワーク表面の間の距離という 2 つの問題に特に注意を払う必要があります。
6. 外部光学系の影響
レーザーから出射した原光は、外部光路系（反射・透過を含む）を透過し、極めて高いパワー密度でワーク表面を正確に照射します。
外部光路システムの光学要素は、定期的にチェックし、切断トーチがワークピースの上を走行しているときに、ビームがレンズの中心に正しく伝達され、切断する小さな光点に集束されるように調整する必要があります。高品質のワークピース。 光学素子の位置が変化したり汚れたりすると、切断品質に影響を与えたり、切断できなくなったりします。
外部光路レンズが気流中の不純物によって汚染されたり、切断領域に飛散した粒子が結合したり、レンズが十分に冷却されなかったりすると、レンズが過熱し、ビーム エネルギーの伝送に影響を与えます。 これは、光路のコリメートのドリフトを引き起こし、重大な結果につながります。 レンズの過熱も焦点の歪みを引き起こし、レンズ自体を危険にさらすことさえあります.
上記は、レーザー切断機の切断効果に影響を与える6つの要因です。 実際の運用過程では注意が必要です。
HGTECH について: HGTECH は、中国におけるレーザー産業応用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機器、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。
