レーザー切断機はどのように機能しますか?

レーザーは、単一波長の非常に集中した光線です。光の波長ごとに、さまざまな物質がさまざまな量でその光を吸収、反射、透過します。

レーザービームは、単一の波長または色の非常に高強度の光の柱です。典型的な CO2 レーザーの場合、その波長は光スペクトルの赤外線部分にあるため、人間の目には見えません。ビームは、ビームを生成するレーザー共振器からレーザーカッターのビームパスを通って移動するため、直径が約 3/4 インチしかありません。ビームは、最終的にプレート上に焦点を合わせる前に、多数のミラーまたは「ビームベンダー」によってさまざまな方向に反射される場合があります。焦点を合わせたレーザービームは、プレートに当たる直前にノズルの穴を通過します。また、そのノズルの穴には、酸素や窒素などの圧縮ガスが流れています。

高い電力密度により、材料は急速に加熱され、溶解し、部分的にまたは完全に蒸発します。軟鋼を切断する場合、レーザービームの熱は一般的な「酸素燃料」燃焼プロセスを開始するのに十分であり、レーザー切断ガスは酸素燃料トーチと同様に純粋な酸素になります。ステンレス鋼またはアルミニウムを切断する場合、レーザービームは単に材料を溶かし、高圧窒素を使用して溶融金属を切り口から吹き飛ばします。

上のレーザー切断機レーザー切断ヘッドは、金属板上で目的の部品の形状に沿って移動し、プレートから部品を切り出します。容量性 H8 制御システムにより、ノズルの端と切断されるプレートの間の距離が非常に正確に維持されます。この距離は、プレートの表面に対する焦点の位置を決定するため重要です。焦点をプレートの表面のすぐ上、表面、または表面のすぐ下から上げたり下げたりすることで、切断品質が影響を受けることがあります。

レーザー切断機は、レーザー光線を材料に焦点を合わせることで機能します。レーザー光線は非常に強力なため、焦点を合わせると、切断する材料の温度が上昇し、ビームが焦点を合わせた小さな領域で材料が溶けたり蒸発したりします。多くの場合、切断領域から溶けた材料を押し出すために補助ガスが使用されます。これは、金属や合板などの厚い材料を切断する場合に特に当てはまります。

形状をカットするには、ガントリーを使用してレーザーヘッドを移動し、新しい材料の上にビームを配置して、小さなピンホールではなく線をカットします。モーションシステムの種類には、ラックアンドピニオン、ボールスクリュー、リニアモーターがあります。リニアモーターは最も高価ですが、最も高速で正確です。ラックアンドピニオンは、ほぼ同じ速度と精度を提供しますが、価格は低くなります。一部の小型の趣味用レーザーでは、タイミングベルトとステッピングモーターを使用してレーザーヘッドを移動させることもあります。いずれの場合も、サーブとエンコーダフィードバックを備えたシステムにより、精度が大幅に向上します。レーザー切断システム振動から隔離された剛性フレームも同様です。

レーザー切断操作では、切断する材料の吸収率が高い波長を選択することが重要です。

レーザーエネルギーが材料表面に照射されると、材料は大量のエネルギーを吸収し、急速に融点を超えて劣化温度まで加熱されます。

分解温度に達すると、物質は分解して崩壊します。多くの場合、このとき煙やガスが放出されます。

切断面の端を低温で加熱すると、実際に溶けて再形成されます。これは、繊維質の材料の糸切れ防止などに役立つ、一種の密封機構として実際に使用できます。

レーザーカッターを使用する場合、切断プロセスで発生する煙がレーザー光学系に煤として集まらないようにレーザーの角度を調整すると良いでしょう。また、反射率の高い表面を切断 (または溶接) する場合は、レーザー光線が表面で反射してレーザー光学系に戻り、レーザー光学系が損傷するのを防ぐことが重要です。