レーザー切断機のさまざまな切断方法

レーザー切断は、高エネルギーと優れた密度制御性を備えた非接触処理方法です。高エネルギー密度のレーザースポットは、レーザービームを集束させた後に形成されます。これは、切断に使用すると多くの特性を備えています。さまざまな状況に対処するために、レーザー切断には4つの異なる方法があります。

1.メルトカット 

レーザー溶融切削では、ワークピースが局所的に溶融した後、溶融した材料が気流によって排出されます。材料の移動は液体状態でのみ発生するため、このプロセスはレーザー溶融切断と呼ばれます。
高純度の不活性切断ガスを使用したレーザービームは、溶融した材料をスリットから出させますが、ガス自体は切断に関与しません。レーザー溶融切断は、ガス化切断よりも高速の切断速度を得ることができます。ガス化に必要なエネルギーは通常、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、レーザービームは部分的にしか吸収されません。最大切削速度は、レーザー出力の増加とともに増加し、板厚と材料溶融温度の増加とほぼ逆に減少します。特定のレーザー出力の場合、制限要因はスリットの空気圧と材料の熱伝導率です。鉄とチタンの材料の場合、レーザー溶融切断は非酸化ノッチを得ることができます。鋼材の場合、レーザー出力密度は104w / cm2〜105W / cm2です。

2.気化カット

レーザーガス化切断の過程では、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、熱伝導による溶融を回避できるため、一部の材料は気化して蒸気になり、一部の材料は吹き飛ばされます。噴出物としての補助ガス流による切断シームの底。この場合、非常に高いレーザー出力が必要です。

材料の蒸気がスリット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よりも大きくてはなりません。したがって、このプロセスは、溶融した材料の除去を回避する必要があるアプリケーションにのみ適しています。実際、このプロセスは、鉄ベースの合金の非常に小さな使用分野でのみ使用されます。

このプロセスは、木材や一部のセラミックなど、溶融状態ではなく、材料の蒸気が再結合する可能性が低い材料には使用できません。さらに、これらの材料は通常、より厚いカットを実現する必要があります。レーザーガス化切断では、最適なビーム集束は材料の厚さとビーム品質に依存します。レーザー出力と蒸発熱は、最適な焦点位置に特定の影響を与えるだけです。プレートの厚さが固定されている場合、最大切削速度は材料のガス化温度に反比例します。必要なレーザー出力密度は108W / cm2を超えており、材料、切断深さ、ビームの焦点位置によって異なります。プレートの厚さが一定の場合、十分なレーザー出力があると仮定すると、最大切断速度はガスジェット速度によって制限されます。

3.制御された骨折切断

熱による損傷を受けやすい脆性材料の場合、レーザービーム加熱による高速で制御可能な切断は、制御された破壊切断と呼ばれます。この切断プロセスの主な内容は次のとおりです。レーザービームが脆い材料の小さな領域を加熱し、この領域に大きな温度勾配と深刻な機械的変形を引き起こし、材料に亀裂を形成します。均一な加熱勾配が維持されている限り、レーザービームは任意の方向に亀裂の生成を導くことができます。

4.酸化溶融切断(レーザー火炎切断)

一般的に、不活性ガスは溶解と切断に使用されます。代わりに酸素または他の活性ガスを使用すると、レーザービームの照射下で材料が点火され、酸素との激しい化学反応によって別の熱源が生成され、材料がさらに加熱されます。これは酸化溶融および切断と呼ばれます。 。

この効果により、同じ厚さの構造用鋼の切削速度は、溶融切削の切削速度よりも高くなる可能性があります。一方、切開の質は、溶融切削の質よりも悪い場合があります。実際、それはより広いスリット、明らかな粗さ、熱影響部の増加、およびより悪いエッジ品質を生み出します。レーザー火炎切断は、精密モデルや鋭い角の加工には適していません(鋭い角を焼く危険性があります)。パルスモードレーザーは熱効果を制限するために使用でき、レーザーの出力が切断速度を決定します。特定のレーザー出力の場合、制限要因は酸素の供給と材料の熱伝導率です。


投稿時間:2020年12月21日