レーザー切断機は、レーザーから発せられたレーザー光を光回路システムによって高出力密度のレーザー光に集光します。 レーザービームがワークの表面に照射され、ワークが融点または沸点に達し、ビームと同軸の高圧ガスが溶融または蒸発した金属を吹き飛ばします。 ビームがワークピースの位置に対して移動すると、最終的に材料にスリットが形成され、その結果切断が行われます。 レーザー切断加工は、従来の機械式ナイフの代わりに目に見えないビームを使用し、切断パターンの制限に制限されない高精度、高速切断、材料節約のための自動ネスティング、滑らかな切り口、低加工コストなどの特徴を備えています。 詳しい知識を理解するための次の問題。
まず、レーザー切断機の原理
レーザーは、他の自然光と同様に、原子（分子またはイオンなど）の飛躍によって生成される光の一種です。 しかし、通常の光とは異なり、レーザーは自然放射線に依存するのは最初のごく短時間だけであり、その後のプロセスは放射線の励起によって完全に決定されるため、レーザーは非常に純粋な色を持ち、方向性のばらつきがほとんどありません。 、非常に高い光度および高いコヒーレンス。
レーザー切断は、レーザーを集束させることによって生成される高出力密度のエネルギーを適用することによって実現されます。 コンピュータの制御下で、レーザーはパルスで放電され、高周波パルスレーザー光の制御された繰り返しを出力し、特定の周波数、特定のパルス幅のビームを形成し、光路を通るパルスレーザービームを形成します。伝導と反射の影響を受け、集束レンズ群により加工対象物の表面に焦点を合わせ、微細な高エネルギー密度スポットを形成します。焦点は加工対象の表面付近に位置し、瞬間的に高温になります。加工物の溶解または蒸発 加工物を高温で一瞬のうちに溶解または蒸発させます。 各高エネルギーレーザーパルスは、物体の表面に小さな穴を瞬時にスパッタリングします。 コンピュータ制御の下、レーザー加工ヘッドと加工対象材料は、あらかじめ描かれたパターンに従って連続的な相対運動で打ち抜かれ、対象物が所望の形状に加工されます。
切断シームのプロセスパラメータ (切断速度、レーザー出力、ガス圧力など) と移動の軌道は CNC システムによって制御され、一定の圧力の補助ガスによって切断シームのスラグが吹き飛ばされます。
第二に、レーザー切断機の主なプロセス
1、気化カット
レーザー蒸発切断加工では、材料の表面温度が沸点温度まで上昇する速度が非常に速いため、溶融による熱伝導を避けることができ、蒸気となって蒸発した材料の一部が消失し、材料の一部がそのままの形で切断されます。スリット底部の噴出物は補助ガス流により吹き飛ばされた。 この場合、非常に高いレーザー出力が必要となります。
材料蒸気がスリットの壁に凝縮するのを防ぐために、材料の厚さはレーザービームの直径を大幅に超えてはなりません。 したがって、このプロセスは、溶融した材料の除去を避けなければならない用途にのみ適しています。 このプロセスは実際には、鉄ベースの合金を使用する非常に少数の用途でのみ使用されます。
このプロセスは、溶融状態にないため材料蒸気と再凝縮する可能性が低い木材や一部のセラミックなどの材料には使用できません。 さらに、これらの材料は通常、より厚い切り口に切断する必要があります。 レーザー蒸着切断では、最適なビーム焦点は材料の厚さとビームの品質によって異なります。 レーザー出力と蒸発熱は、最適な焦点位置に一定の影響を与えるだけです。 最大切削速度は、特定の板厚における材料の蒸発温度に反比例します。 必要なレーザー出力密度は 108 W/cm2 より大きく、材料、切断深さ、ビームの焦点位置によって異なります。 特定の板厚の場合、十分なレーザー出力を仮定すると、最大切断速度はガスジェットの速度によって制限されます。
2、溶断
レーザー溶融切断では、ワークピースを部分的に溶融し、溶融した材料をガス ジェットの助けを借りて排出します。 材料の転写は液体状態でのみ行われるため、このプロセスはレーザー溶融切断と呼ばれます。
レーザービームは高純度の不活性切断ガスと結合され、ガス自体が切断に関与することなく、溶融材料を切断部から遠ざけます。 レーザー溶融切断では、ガス化よりも高い切断速度が可能になります。 通常、ガス化に必要なエネルギーは、材料を溶かすのに必要なエネルギーよりも高くなります。 レーザー溶融切断では、レーザー光線は部分的にのみ吸収されます。 最大切断速度は、レーザー出力が増加すると増加し、板厚と材料の溶解温度が増加するとほぼ反比例して減少します。 特定のレーザー出力の場合、制限要因は切断時の空気圧と材料の熱伝導率です。 レーザー溶融切断により、鉄材料やチタンを酸化せずに切断できます。 レーザー出力密度は、鋼材の場合、104 W/cm2 ～ 105 W/cm2 で、溶融は発生しますが、ガス化よりも低くなります。
3、酸化溶解切断
溶融切断は一般に不活性ガスを使用しますが、酸素または他の活性ガスに置き換えると、レーザー光線の照射で材料が発火し、酸素が強い化学反応を起こして別の熱源が生成され、材料がさらに加熱されます。酸化溶断として知られています。 。
この効果により、同板厚の構造用鋼の溶解切断よりも高い切断速度が得られます。 一方、この方法では、溶融切断と比較して切断品質が低下する可能性があります。 実際、切り口が広くなり、粗さが大きくなり、熱影響部が増加し、エッジの品質が低下します。 レーザーフレームカットは、精密モデルや鋭利なコーナーを加工する場合には適していません (鋭利なコーナーが焼き切れる危険があります)。 熱の影響は、レーザーの出力によって切断速度が決まるパルスモードでレーザーを使用することで制限できます。 特定のレーザー出力では、酸素の供給と材料の熱伝導率が制限要因となります。
4. 制御された骨折切断
熱で傷つきやすい脆性材料を、レーザー光加熱により高速で制御しながら切断することを制御破壊切断といいます。 この切断プロセスの主な要素は次のとおりです。レーザー ビームが脆性材料の狭い領域を加熱し、その領域に大きな熱勾配と重大な機械的変形を引き起こし、その結果材料に亀裂が形成されます。 バランスの取れた加熱勾配が維持されている限り、レーザー ビームを誘導して任意の方向に亀裂を生じさせることができます。
