A Case Sharing of Laser Cutting Wood

事例共有

木材を焦がさずにレーザー切断する

木材のレーザー切断には、高精度、狭い切断幅、高速、滑らかな切断面といった利点があります。しかし、レーザーのエネルギーが集中するため、切断中に木材が溶けやすく、切断面が炭化する「炭化」と呼ばれる現象が発生します。今回は、この問題を最小限に抑える、あるいは回避する方法について解説します。

要点：

✔ 一度の切断で完全に切断することを保証します

✔ 高速かつ低消費電力

✔ エアコンプレッサーを使用して空気を吹き込む

レーザーで木材を切断する際に、焦げ付きを防ぐにはどうすればよいですか？

・木材の厚さ - 5mmは分水嶺になるかもしれない

まず、厚い木材を切断する際には、焦げ付きを完全に防ぐのは難しいという点に注意が必要です。私のテストと観察に基づくと、厚さ5mm以下の材料であれば、一般的に焦げ付きを最小限に抑えて切断できます。5mmを超える材料の場合は、結果が異なる場合があります。それでは、木材をレーザー切断する際に焦げ付きを最小限に抑える方法について詳しく見ていきましょう。

・ワンパスカットの方が優れている

焦げ付きを防ぐには、高速かつ低出力で加工するのが良いと一般的に考えられています。これはある程度正しいのですが、よくある誤解があります。高速かつ低出力で複数回加工すれば焦げ付きを減らせると考える人もいますが、実際には、最適な設定で1回加工した場合と比べて、焦げ付きが増加する可能性があります。

最適な結果を得て焦げ付きを最小限に抑えるには、低出力・高速を維持しながら、木材を一度の切断で完全に切断することが重要です。この場合、木材を完全に切断できる限り、高速・低出力の方が望ましいです。しかし、材料を切断するために複数回の切断が必要な場合、実際には焦げ付きが増加する可能性があります。これは、既に切断された部分が二次的に燃焼し、切断回数が増えるごとに焦げ付きが顕著になるためです。

2回目の切断工程では、既に切断された部分は再び焼損する一方、1回目の切断で完全に切断されなかった部分は、焦げ付きが少なくなる場合があります。そのため、1回の切断で確実に切断を完了させ、二次的な損傷を避けることが非常に重要です。

・切断速度と切断力のバランス

速度と出力の間にはトレードオフの関係があることに注意が必要です。速度が速すぎると切断が難しくなり、出力が低すぎると切断作業が妨げられる可能性があります。この2つの要素のどちらを優先するかを検討する必要があります。私の経験では、出力よりも速度の方が重要です。出力を高く設定し、完全に切断できる最速の速度を見つけるようにしてください。ただし、最適な値を決定するにはテストが必要になる場合があります。

ケース共有 – 木材のレーザー切断時にパラメータを設定する方法

3mm合板

例えば、80Wのレーザー管を搭載したCO2レーザーカッターで3mm厚の合板を切断する場合、出力55%、速度45mm/sで良好な結果が得られました。

これらの条件下では、炭化はほとんど、あるいは全く見られないことが観察される。

2mm合板

2mm厚の合板を切断する際、出力40%、速度45mm/秒で使用しました。

5mm合板

5mm厚の合板を切断する際、出力65%、速度20mm/秒で使用しました。

縁の部分が少し黒ずみ始めたものの、状態はまだ許容範囲内であり、触っても目立った残留物はなかった。

また、機械の最大切断厚さである18mmの無垢材もテストしました。最大出力設定を使用しましたが、切断速度はかなり遅くなりました。

注: 80 ワットでは厚い材料の切断には実用的ではないかもしれませんが、厚い材料を切断する予定がある場合は、300W、450W、あるいは600Wのレーザー管.

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動画表示｜11mm合板のレーザーカット方法

>> 木材のレーザー切断と彫刻

木材の黒ずみを取り除くコツ

縁の部分がかなり黒ずんでおり、炭化も深刻です。この状況にどう対処すればよいでしょうか？一つの解決策として、サンドブラスト機を使って該当箇所を処理する方法が考えられます。

・強力な送風（エアコンプレッサーを使うとより良い）

木材切断時の変色問題に影響を与える重要な要素は、出力と速度の他に、送風の有無です。木材切断時には強力な送風が不可欠であり、できれば高出力のエアコンプレッサーを使用するのが望ましいでしょう。切断時に発生するガスが切断端の変色や黄変の原因となるため、送風は切断作業を容易にし、発火を防ぐのに役立ちます。

レーザーで木材を切断する際に、黒ずみを防ぐための重要なポイントは以下のとおりです。提供されているテストデータは絶対値ではなく、参考値であり、多少のばらつきが生じる可能性があります。実際の使用においては、プラットフォームの表面の凹凸、焦点距離に影響を与える木材の不均一性、合板材料の不均一性など、他の要因も考慮することが重要です。切断時に極端な値を使用すると、完全な切断が達成できない可能性があるため、避けてください。

切断条件に関わらず材料が常に黒ずむ場合は、材料自体に問題がある可能性があります。合板に含まれる接着剤の含有量も影響を与えることがあります。レーザー切断に適した材料を見つけることが重要です。