レーザー切断機の原理と利点を確認する

レーザー切断機は、その高い切断品質と高い切断効率により、教育、軍事、産業の分野で広く使用されています。レーザー切断機は金属と非金属を切断できますが、ハンの超エネルギーレーザー切断機は主に金属材料の切断に使用されますが、レーザー切断機の原理は何ですか?

レーザー切断機の原理 - 導入

レーザー切断機技術は、レーザービームが金属板の表面に当たるときに放出されるエネルギーを使用します。金属板が溶けてノロがガスで吹き飛ばされます。レーザー出力が非常に集中しているため、少量の熱しか金属プレートの他の部分に伝わらず、変形はほとんどまたはまったくありません。複雑な形状のブランクはレーザーで非常に正確にカットでき、カットされたブランクはさらに加工する必要はありません。

レーザー光源は、通常、500 ～ 5000 ワットの作業出力を持つ二酸化炭素レーザー ビームを使用します。この電力レベルは、多くの家庭用電気ヒーターの要件よりも低くなっています。レーザービームは、レンズとリフレクターを介して小さな領域に集束されます。エネルギーが集中すると、局所的に急速に加熱され、金属板が溶けます。

16mm以下のステンレス鋼はレーザー切断機で切断でき、厚さ8～10mmのステンレス鋼はレーザービームに酸素を加えることで切断できますが、酸素切断後は切断面に薄い酸化膜が形成されます。切削の最大厚みは16mmまで増やせますが、切削部品の寸法誤差が大きいです。

ハイテクレーザー技術として、創業以来、レーザープリンター、レーザー美容機、レーザーマーキングCNCレーザー切断機、レーザー切断機など、さまざまな社会的ニーズに応じてさまざまな業界に適したレーザー製品を開発してきました。 .国内のレーザー産業の開始が遅れているため、技術の研究開発において一部の先進国に遅れをとっています。現在、国内のレーザー製品メーカーはレーザー製品を生産しています。レーザー管、駆動モーター、ガルバノメーター、フォーカスレンズなどの主要なスペアパーツはまだ輸入されています。これにより、コストが増加し、消費者の負担が増大しました。

近年、国内のレーザー技術の進歩に伴い、完全な機械と一部の部品の研究開発と生産は、徐々に外国の先進製品に近づいています。ある面では海外製品よりも優れています。イェーガーの利点に加えて、それはまだ国内市場を支配しています。ただし、精密加工と設備、安定性と耐久性に関しては、外国の先進製品には依然として絶対的な優位性があります。

レーザー切断機の原理 - 原理。

レーザー切断機ではレーザー管が主な作業となるため、レーザー管を理解する必要があります。

レーザー機器におけるレーザー管の重要性は誰もが知っています。最も一般的なレーザー管を使って判断してみましょう。 CO2レーザー管。

レーザー管の組成は硬質ガラスでできているため、壊れやすくもろい素材です。 CO2レーザー管を理解するには、まずレーザー管の構造を理解する必要があります。このような炭酸ガスレーザーはレイヤードスリーブ構造を採用しており、最内層が放電管になっています。ただし、CO2 レーザー放電管の直径は、レーザー管自体よりも太いです。放電管の太さは光点の大きさによる回折反応に比例し、放電管の長さも放電管の出力に関係します。サンプルのスケール。

レーザー切断機の操作中、レーザー管は大量の熱を発生し、切断機の通常の操作に影響を与えます。したがって、レーザー切断機が一定の温度で正常に動作できるように、レーザーチューブを冷却するために特別なエリアにウォータークーラーが必要です。 200W レーザーは CW-6200 を使用でき、冷却能力は 5.5KW です。 650W レーザーは CW-7800 を使用し、冷却能力は 23KW に達します。

レーザー切断機の原理 - 切断特性。

レーザー切断の利点:.

利点 1 - 高効率。

レーザーの透過特性により、レーザー切断機には通常、複数の数値制御ワークテーブルが装備されており、切断プロセス全体を完全にデジタル制御できます。操作の過程で、NCプログラムを変更するだけで、異なる形状の部品の切断に適用でき、2次元切断と3次元切断の両方を実現できます。

利点 2 - 速い。

厚さ2mmの低炭素鋼板を1200Wレーザーで切断し、切断速度は最大600cm /分です。厚さ5mmのポリプロピレン樹脂板の切断速度は1200cm/min。レーザー切断中に材料をクランプして固定する必要はありません。

利点 3 - 優れた切断品質。

1：レーザー切断スリットは薄くて狭く、スリットの両側は切断面に平行かつ垂直であり、切断部分の寸法精度は到達できます± 0.05mm。

2： 切断面は滑らかで美しく、表面粗さはわずか数十ミクロン。レーザー切断でも最終工程として使用でき、部品を加工せずにそのまま使用できます。

3： 材料がレーザーで切断された後、熱影響ゾーンの幅は非常に小さく、スリット近くの材料の性能はほとんど影響を受けず、ワークピースの変形は小さく、切断精度は高く、形状はスリットの入りが良く、スリットの断面形状が比較的滑らかです。通常の長方形。レーザー切断、オキシアセチレン切断、プラズマ切断の比較を表1に示します。切断材料は厚さ6.2mmの低炭素鋼板です。

利点 IV - 非接触切断。

レーザー切断中、溶接トーチとワークピースが直接接触することはなく、ツールの摩耗もありません。異なる形状の部品を加工する場合、「ツール」を変更する必要はなく、レーザーの出力パラメータのみを変更する必要があります。レーザー切断プロセスは、騒音が少なく、振動が少なく、汚染が少ないです。

利点5 - 多くの材料を切断できます。

オキシアセチレン切断およびプラズマ切断と比較して、レーザー切断には、金属、非金属、金属マトリックスおよび非金属マトリックス複合材料、皮革、木材および繊維などを含む多くの種類の材料があります。

レーザー切断機の原理 - 切断方法。

カスタムカット。

これは、処理された材料の除去が主に材料の蒸発によって行われることを意味します。

気化切断プロセス中、集束レーザービームの作用により、ワークピース表面の温度が気化温度まで急速に上昇し、多数の材料が気化し、形成された高圧蒸気が超音速で外側に噴霧されます。同時に、レーザー作用領域に「穴」が形成され、レーザービームが穴の中で何度も反射されるため、レーザーへの材料の吸収が急速に増加します。

高圧蒸気を高速で噴射する過程で、スリット内の溶湯が同時にスリットから吹き飛ばされ、ワー​​クが切断されます。固有の気化切断は、主に材料を気化することによって実行されるため、電力密度の要件は非常に高く、一般に 1 平方センチメートルあたり 108 ワット以上に達する必要があります。

気化切断は、一部の低発火点材料 (木材、カーボン、一部のプラスチックなど) や耐火材料 (セラミックなど) をレーザー切断する一般的な方法です。気化切断は、パルスレーザーで材料を切断する場合にもよく使用されます。

II 反応溶融切断

溶融切断では、補助空気流が切断シームの溶融材料を吹き飛ばすだけでなく、ワークピースと反応して熱を変化させ、切断プロセスに別の熱源を追加できる場合、そのような切断は反応性と呼ばれます溶断。一般に、ワークピースと反応する可能性のあるガスは、酸素または酸素を含む混合物です。

ワークピースの表面温度が発火点温度に達すると、強力な燃焼発熱反応が発生し、レーザー切断の能力を大幅に向上させることができます。低炭素鋼とステンレス鋼の場合、燃焼発熱反応によって提供されるエネルギーは 60% です。チタンなどの活性金属の場合、燃焼によって提供されるエネルギーは約 90% です。

そのため、レーザー蒸着切断や一般的な溶融切断と比較して、反応溶融切断は必要なレーザー出力密度が少なくて済み、蒸着切断の 1/20、溶融切断の 1/2 で済みます。ただし、反応溶解および切断では、内部燃焼反応によって材料の表面に化学変化が生じ、ワークピースの性能に影響を与えます。

Ⅲ 溶融切断

レーザー切断のプロセスでは、レーザービームと同軸の補助ブローシステムが追加されている場合、切断プロセスでの溶融物質の除去は、材料の気化自体に依存するだけでなく、主に高エネルギーのブロー効果に依存します。 - 切断シームから溶融物質を連続的に吹き飛ばす補助空気流の速度。このような切断プロセスは、溶融切断と呼ばれます。

溶融および切断のプロセスでは、ワークピースの温度を気化温度以上に加熱する必要がなくなるため、必要なレーザー出力密度を大幅に削減できます。材料の融解と気化の潜熱比により、融解と切断に必要なレーザー出力は気化切断法の1/10です。

Ⅳ レーザースクライビング

この方法は主に次の用途に使用されます。パワー密度の高いレーザービームを用いて、半導体材料ワークピースの表面に浅い溝を描きます。この溝は半導体材料の結合力を弱めるため、機械的または振動的な方法で破壊することができます。レーザースクライビングの品質は、表面の破片と熱影響部のサイズによって測定されます。

Ⅴ 冷間切断

近年の紫外域の高出力エキシマレーザーの登場に伴い提案された新しい加工法です。その基本原理: 紫外光子のエネルギーは、多くの有機材料の結合エネルギーに似ています。このような高エネルギーの光子を使用して、有機材料の結合結合に衝突し、それを壊します。切断の目的を達成するために。この新技術は、特に電子産業において幅広い応用の可能性を秘めています。

Ⅵ 熱応力切断

レーザービームの加熱下では、脆い材料は表面に大きな応力を発生する傾向があり、レーザーによって加熱された応力点を介してきちんと迅速に破壊する可能性があります。このような切断プロセスは、レーザー熱応力切断と呼ばれます。熱応力切断のメカニズムは、レーザービームが脆い材料の特定の領域を加熱して、明らかな温度勾配を生成することです。

ワークピースの表面温度が高いと膨張が発生しますが、ワークピースの内層の温度が低いと膨張が妨げられ、ワークピースの表面には引張応力が、内層には放射状の押し出し応力が生じます。この 2 つの応力がワーク自体の破壊限界強度を超える場合。ワークにクラックが発生します。ワークピースをクラックに沿って破断させます。熱応力切断の速度は m/s です。ガラスや陶磁器などの切断に適した切断方法です。

概要: レーザー切断機は、レーザーの特性とレンズ フォーカスを使用して、エネルギーを集中させて材料の表面を溶融または気化させる切断技術です。優れた切断品質、高速、複数の切断材料、高効率などの利点を実現できます。