レーザー切断 熱切断法は、高出力密度のレーザービームを集中させて切断する材料に照射し、材料を急速に加熱して発火点に到達させ、その後、溶融、アブレーション、気化、蒸発させて穴を形成します。ビームが材料を横切って移動すると、穴が大きくなり、より狭いスリットが形成され、同時に、溶融した材料が高圧の作業ガスによって吹き飛ばされ、滑らかできれいな切断が完了します。
原則
レーザーは物質の励起を利用してビームを発生させます。このビームは高温で、材料に接触すると、材料の表面で急速に溶けて穴を形成します。登録ポイントの動きに応じて、切断が形成されます。従来の切断方法と比較して、切断方法はギャップが小さく、材料の大部分を節約できます。ただし、分析は切断効果に応じて定義されます。レーザーに従って切断された材料は、満足のいく切断効果と高い精度を備えています。これは、レーザーの利点に加えて、通常の切断方法に匹敵するものがありません。
種類
レーザー切断には、気化切断、溶融切断、酸素切断、スクライビング、制御破砕の 4 つのカテゴリがあります。
1.レーザー気化切断
高エネルギー密度のレーザービームを使用してワークピースを加熱すると、温度が急速に上昇し、非常に短時間で材料の沸点に達し、材料が蒸発して蒸気を形成し始めます。これらの蒸気の噴出速度は非常に大きく、蒸気が噴出すると同時に、材料に切り込みが形成されます。材料の気化熱は一般に非常に大きいため、レーザーによる気化と切断には多くの電力と電力密度が必要です。
気化切断は主に、非常に薄い金属材料や非金属材料（紙、布、木材、プラスチック、ゴムなど）に使用されます。
2.レーザー溶融切断
溶融切断では、レーザー加熱により金属材料を溶かし、その後、ビームと同軸のノズルから非酸化性ガス（Ar、He、Nなど）を噴射し、ガスの強い圧力により液体金属を排出して切断を形成します。レーザー溶融切断では、金属を完全に気化する必要がなく、必要なエネルギーは気化切断の1/10にすぎません。
溶解切断は、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、およびそれらの合金など、酸化されにくい材料や活性金属に主に使用されます。
3. レーザー酸素切断
レーザー酸素切断の原理は酸素アセチレン切断に似ています。レーザービームを予熱熱源として使用し、酸素などの活性ガスを切断ガスとして使用します。一方では、吹き付けられたガスが切断金属と相互作用して酸化反応を引き起こし、大量の酸化熱を放出します。他方では、溶融酸化物と溶融物が反応領域から吹き出され、金属に切断を形成します。切断プロセスにおける酸化反応は大量の熱を生成するため、レーザー酸素切断に必要なエネルギーは 1/2 レーザー酸素切断は溶融切断の一種で、切断速度は気化切断や溶融切断よりもはるかに速いです。レーザー酸素切断は、炭素鋼、チタン鋼、熱処理鋼などの酸化しやすい金属材料によく使用されます。
4. レーザースクライビングと制御破砕
レーザースクライビングは、高エネルギー密度レーザーを使用して脆性材料の表面をスキャンし、材料を加熱して小さな溝を蒸発させ、一定の圧力を加えると、脆性材料が小さな溝に沿って割れます。スクライビング用のレーザーは一般にQスイッチで、 CO2 レーザーと比較して、SR AOMが提供する高品質で最先端のメリットを享受できます。
破壊制御は、レーザー溝加工によって生成される急激な温度分布を利用し、脆性材料に局所的な熱応力を発生させ、小さな溝に沿って材料を破壊します。
特長
他の熱切断方法と比較して、レーザー切断は切断速度が速く、品質が高いという特徴があります。具体的には、次の側面としてまとめられます。
1.良好な切断品質
切断スポットが小さく、エネルギー密度が高く、切断速度が速いため、高い切断品質が得られます。
a. 切断切込みは狭く、スリットの両側は表面に対して平行かつ垂直であり、切断部品の寸法精度は±に達することができる。0.05mm.
b. 切断面は滑らかできれいで、表面粗さは数十ミクロンで、機械加工が不要で、部品をそのまま使用できます。
c. 材料をレーザー切断した後、熱影響部の幅は非常に小さく、スリット付近の材料の性能はほとんど影響を受けず、ワークピースの変形は小さく、切断精度は高く、スリットの形状は良好で、スリットの断面形状はより規則的な長方形になります。
2. 高い切断効率
伝送機能により、レーザーカッターには通常、複数の CNC ワークテーブルが装備されており、切断プロセス全体を完全に CNC 制御できます。操作中は、数値制御プログラムを変更するだけで、2 次元切断と 3 次元切断の両方で、さまざまな形状の部品の切断に適用できます。
3.速い切断速度
出力1のレーザーを使用する200W 切る 2mm 厚い低炭素鋼板の場合、切断速度は600cm /分に達することができます。 5mm 厚いポリプロピレン樹脂板の場合、切断速度は1200cm /分に達します。切断中に材料をクランプして固定する必要がないため、工具固定具を節約できるだけでなく、積み込みと積み下ろしの補助時間も節約できます。
4. 非接触切断
切断トーチはワークピースと接触せず、ツールの摩耗もありません。異なる形状の部品を加工する場合、「ツール」を変更する必要はなく、レーザーの出力パラメータを変更するだけです。切断プロセスは低騒音、低振動、無公害です。
5. 切削材料には多くの種類がある
酸素アセチレン切断やプラズマ切断と比較すると、レーザー切断可能な材料には、金属、非金属、金属ベースおよび非金属ベースの複合材料、皮革、木材、繊維など、多くの種類があります。しかし、材料が異なれば、熱物理的特性やレーザーの吸収率が異なるため、レーザー切断への適応性も異なります。
用途
レーザーカッターの多くはCNCプログラムで制御されるか、切断ロボット化されており、精密な加工方法として、薄い金属板の2次元切断や3次元切断など、ほぼすべての材料を切断できます。
自動車製造の分野では、車の窓などの空間曲線の切断技術が広く利用されている。ドイツのフォルクスワーゲン社は、 500W 複雑な形状のボディシートやさまざまな曲面部品を切断します。航空宇宙分野では、レーザー技術はチタン合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、クロム合金、ステンレス鋼、酸化ベリリウム、複合材料、プラスチック、セラミック、石英などの特殊な航空材料の切断に使用されています。レーザーで切断される航空宇宙部品には、エンジン炎管、チタン合金薄肉ケーシング、航空機フレーム、チタン合金スキン、翼トラス、尾翼パネル、ヘリコプターのメインローター、スペースシャトルのセラミック断熱タイルなどがあります。
レーザー切断技術は非金属材料の分野でも使用されています。窒化ケイ素、セラミック、石英などの高硬度で脆い材料を切断できるだけでなく、布、紙、プラスチック板、ゴムなどの柔軟な材料を切断して加工することもできます。たとえば、レーザーで衣類を切断すると、衣類を10％～12％節約し、効率を3倍以上向上させることができます。
トレンド
1. レーザーカッターマシンは画期的な製品革命を継続します。
レーザー光源はカッターの核となる部品であり、レーザーカッターの種類や切断能力を決定する重要な指標でもあります。言うまでもなく、レーザーカッターの今後の変化はレーザー光源にも起こります。前述のように、 CO2 レーザー切断機 ファイバーレーザーカッターによる技術革新は、レーザーカッターが誕生して以来の40年間で最も重要な技術革命であり、この分野のメーカーと新旧のユーザーに画期的な経済的利益をもたらしました。では、将来、ファイバーレーザーよりも安価で、性能が良く、ビームモードがより優れ、電気光学変換率が高く、全体的なコストが低い新しい光源が登場するでしょうか。答えはもちろんイエスです。では、どのようなレーザーかと聞かれますが、もちろん、現時点で正確な答えを出すことは不可能です。科学技術は時々つまずき、時にはXNUMX日に数千マイルも進歩します。
2. 高出力ファイバーレーザーがレーザー切断市場の主力となる。
現在、さまざまな出力範囲の光ファイバ切断機は大きな発展を遂げています。しかし、将来、レーザー切断機の主流となる出力はどこにあるのでしょうか。各出力範囲の機械にはそれぞれ独自の用途がありますが、高出力ファイバーレーザーから始まり、世界的なレーザー技術革命を引き起こしたレーザーファミリーは、より高い出力、より高い精度、より大きな切断能力をファイバーレーザーカッターの重要な開発方向の1つと見なしています。 STYLECNC 最近1を立ち上げた5KW 超高速 ファイバーレーザー切断機は、切断速度と切断厚さにおいて前例のない画期的な進歩を達成し、業界の注目を集めています。これは、レーザーカッターの将来の発展の傾向を包含しているのでしょうか？業界の専門家、学者、ユーザーの友人にとって、期待する価値があります。また、近い将来、多くの国内外のファイバーレーザーカッターメーカーが激しい市場競争を先導すると確信しています。優れた製品品質、継続的な研究開発投資への重点、コア競争力技術の習得を備えた企業だけが、そうすることができ、無敵になることができます。
3. 知性の時代が到来します。
ドイツのインダストリー4.0であれ、中国のインテリジェント製造であれ、産業分野では第4次産業革命が起ころうとしている。高精度の CNCレーザー切断機レーザーカッターは確実に時代の流れに乗り、技術とともに飛躍していきます。レーザーカッターの自動化の発展により、板金工場の生産能力と自動化レベルが大幅に向上しました。
将来、これを基に、ネットワーク技術、通信技術、コンピュータソフトウェア技術などの分野でレーザーカッターのインテリジェント製造の時代が到来します。精密板金打ち抜きの手段として、必然的に独自のネットワーク通信機能を使用して、工場の板金巻き戻しライン、曲げ機、CNCパンチングマシン、溶接（リベット）ジョイントユニット、ショットブラスト、コーティングラインと通信することが予測されます。その他の設備は、統一された生産計画、タスク、評価管理システムに組み込まれ、板金工場管理システムの重要な部分になっています。その結果、レーザーメーカーは徐々に板金加工請負業者に変わります。
