1. 切断速度
レーザー切断機のご相談をいただくお客様の多くは、レーザー切断機の切断速度についてご質問されます。確かにレーザー切断機は非常に効率的な機器であり、切断速度は当然お客様の関心事です。しかし、切断速度の速さがレーザー切断の品質を決定づけるわけではありません。
速すぎる切断速度
a. 材料を切断できない
b. 切削面は斜めの木目を示し、ワークピースの下半分には溶けた跡が残る。
c. 荒削りの刃先
切断速度が遅すぎる
a. 粗い切断面による過溶融状態
b. より広い切断ギャップと鋭角が丸い角に溶け込む
レーザー切断機の切断機能をより効果的に発揮させるには、単にレーザー切断機の切断速度を尋ねるだけでは不十分です。多くの場合、正確な答えは得られません。MimoWorkに材料の仕様をお伝えいただければ、より責任ある回答をさせていただきます。
2. フォーカスポイント
レーザーパワー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ポイントです。レーザービームを集束させた後のレーザースポットサイズは、レンズの焦点距離に比例します。焦点距離の短いレンズでレーザービームを集束させた後、レーザースポットのサイズは非常に小さく、焦点におけるパワー密度は非常に高く、材料の切断に有利です。しかし、焦点深度が短いため、材料の厚さに対する調整余裕が小さいという欠点があります。一般に、焦点距離の短い焦点レンズは、薄い材料の高速切断に適しています。また、焦点距離の長い焦点レンズは焦点深度が広く、十分なパワー密度があれば、フォーム、アクリル、木材などの厚いワークピースの切断に適しています。
使用する焦点距離の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非常に重要です。焦点における光パワー密度が最も高くなるため、多くの場合、切断時の焦点はワーク表面のすぐ上、またはわずかに下にあります。切断プロセス全体を通して、焦点とワークの相対位置を一定に保つことは、安定した切断品質を得るために重要な条件です。
3. 送風システムと補助ガス
一般的に、材料のレーザー切断には補助ガスの使用が必要であり、主に補助ガスの種類と圧力が関係します。通常、補助ガスはレーザービームと同軸に噴射され、レンズを汚染から保護し、切断領域底部のスラグを吹き飛ばします。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溶融および蒸発した材料を除去し、切断領域における過度の燃焼を抑制します。
補助ガスの確保を前提として、ガス圧力は極めて重要な要素です。薄い材料を高速で切断する場合、スラグが切断面の裏側に付着するのを防ぐため、高いガス圧力が必要です（高温のスラグがワークに当たると切断面を損傷します）。材料の厚さが厚い場合や切断速度が遅い場合は、ガス圧力を適切に下げる必要があります。
4. 反射率
CO2レーザーの波長は10.6μmで、非金属材料の吸収に適しています。しかし、CO2レーザーは金属の切断、特に金、銀、銅、アルミニウムなどの反射率の高い金属材料の切断には適していません。
加熱の初期段階ではビームに対する材料の吸収率が重要な役割を果たしますが、ワークピースの内部に切断穴が形成されると、穴の黒体効果により、ビームに対する材料の吸収率は 100% に近くなります。
材料の表面状態、特に表面粗さはビームの吸収に直接影響を及ぼし、表面酸化層は表面の吸収率に明らかな変化をもたらします。レーザー切断の実務においては、材料の表面状態がビーム吸収率に影響を与えることで、切断性能が向上する場合があります。
5. レーザーヘッドノズル
ノズルの選択が不適切であったり、メンテナンスが不十分だったりすると、汚染や損傷が発生しやすくなります。また、ノズル口の真円度が悪かったり、高温の金属の飛散による局所的な閉塞により、ノズル内に渦電流が発生し、切断性能が著しく低下します。ノズル口が集束ビームと一直線にならなかった場合、ビームがノズルのエッジをせん断する可能性があり、エッジの切断品質にも影響を与え、スリット幅が拡大し、切断寸法のずれが生じる可能性があります。
ノズルに関しては、2つの点に特に注意を払う必要がある。
a. ノズル径の影響。
b. ノズルとワーク表面間の距離の影響。
6. 光路
レーザーから放射された原ビームは外部光路系を透過（反射・透過を含む）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素子は、定期的に点検・調整する必要があります。切断トーチがワークピース上を走行する際に、光線がレンズの中心に正しく伝達され、小さなスポットに集光され、ワークピースを高品質に切断できるようにする必要があります。光学素子の位置がずれたり、汚れたりすると、切断品質に影響を及ぼし、切断自体が不可能になることもあります。
外部光路レンズが気流中の不純物によって汚染され、切断エリアに飛散する粒子によって接着されたり、レンズの冷却が不十分であったりすると、レンズが過熱し、ビームエネルギーの伝達に影響を与えます。光路のコリメーションがずれ、深刻な結果を招く可能性があります。レンズの過熱は焦点歪みを引き起こし、レンズ自体を危険にさらすこともあります。
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投稿日時: 2022年9月20日