1. 切断速度
レーザー切断機のご相談で、多くのお客様はレーザー切断機の切断速度について質問されます。確かに、レーザー切断機は非常に効率的な装置であり、切断速度は当然お客様の関心の的となります。しかし、切断速度が速いからといって、レーザー切断の品質が決ま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. 切削面には斜めの木目が見られ、加工物の下半分には溶融痕が生じる。
c. 粗い刃先
切断速度が遅すぎる
a. 粗い切削面による過溶融状態
b. 切断幅が広くなり、鋭角が丸みを帯びた角に溶け込む。
レーザー切断機の切断機能を最大限に引き出すためには、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。そのような質問に対する回答はしばしば不正確です。それよりも、MimoWorkに材料の仕様をお知らせいただければ、より正確な回答をご提供いたします。
2. 焦点
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ポイントです。レーザービームを集光し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光すると、レーザースポットサイズが非常に小さくなり、焦点における出力密度が非常に高くなるため、材料の切断に有利です。しかし、焦点深度が浅いため、材料の厚さに対する調整幅が小さくなるという欠点があります。一般的に、焦点距離の短い集光レンズは、薄い材料を高速で切断するのに適しています。一方、焦点距離の長い集光レンズは焦点深度が広く、十分な出力密度があれば、発泡体、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、切削品質を確保するためには、焦点と被削材表面との相対位置が非常に重要です。焦点では光パワー密度が最大となるため、ほとんどの場合、切削時には焦点は被削材表面とほぼ同じ位置か、わずかに下方に位置します。切削工程全体を通して、焦点と被削材との相対位置を一定に保つことは、安定した切削品質を得るための重要な条件となります。
3. 送風システムおよび補助ガス
一般的に、材料のレーザー切断には補助ガスが必要であり、その種類と圧力が主な役割を担います。通常、補助ガスはレーザービームと同軸に噴射され、レンズの汚染を防ぎ、切断領域底部のスラグを吹き飛ばします。非金属材料や一部の金属材料の場合、圧縮空気や不活性ガスを用いて溶融・蒸発した材料を除去し、切断領域での過剰な燃焼を抑制します。
補助ガスの供給を確保することを前提として、ガス圧は極めて重要な要素です。薄板を高速で切断する場合、切断面裏側にスラグが付着するのを防ぐため、高いガス圧が必要です（高温のスラグがワークピースに当たると、切断面が損傷します）。材料の厚みが増したり、切断速度が遅くなったりする場合は、ガス圧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は最適です。しかし、CO2レーザーは金属切断には適しておらず、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不向きです。
加熱の初期段階では、材料のビーム吸収率が重要な役割を果たすが、加工物内部に切断穴が形成されると、穴の黒体効果により、材料のビーム吸収率はほぼ100%になる。
材料の表面状態はビームの吸収に直接影響を与え、特に表面粗さは顕著です。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。レーザー切断の実践においては、材料の表面状態がビーム吸収率に及ぼす影響を利用することで、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. 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であったりすると、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、高温金属の飛散によって局所的に詰まりが生じたりすると、ノズル内に渦流が発生し、切断性能が著しく低下します。さらに、ノズル口が集束ビームと一直線になっていない場合、ビームがノズルエッジをせん断し、エッジ切断品質に影響を与え、スリット幅が広がり、切断寸法のずれが生じることもあります。
ノズルに関しては、2つの点に特に注意を払う必要があります。
a. ノズル径の影響
b. ノズルとワークピース表面との距離の影響。
6. 光路
レーザーから発せられた元の光線は、外部光路システムを通して伝送（反射および透過を含む）され、極めて高い出力密度で加工対象物の表面を正確に照射する。
外部光路システムの光学素子は、切断トーチがワークピースの上で動作している際に、光線がレンズの中心に正しく伝送され、小さなスポットに集束されてワークピースを高品質に切断できるように、定期的に点検し、適時に調整する必要があります。光学素子の位置が変化したり、汚染されたりすると、切断品質に影響が出て、場合によっては切断自体ができなく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たり、切断領域で飛散した粒子によって付着したり、あるいは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送に影響を及ぼします。これにより光路の平行度がずれ、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も引き起こし、レンズ自体を損傷させる危険性さえあります。
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投稿日時：2022年9月20日