レーザー切断は、製造において最も一般的な手法の XNUMX つです。 レーザー切断は元々ダイヤモンドダイスに穴を開けることを目的としていたが、大きな進歩を遂げ、現在では材料を切断して完成品を作成する最も効率的な方法の XNUMX つと考えられています。 大手工業メーカーから学校や愛好家まで、さまざまな用途に広く使用されている技術です。
この記事では、レーザー切断とは何か、どのように機能するか、レーザー切断のさまざまな種類、特徴、用途、レーザー切断機械の将来の傾向など、レーザー切断の全範囲について詳しく説明します。
それは何ですか
レーザー切断は、高出力レーザービームを使用して材料を照射するプロセスです。 通常、レーザーは、レーザーが材料上でどのように移動するかを決定するモーション コントロール システムと一緒に使用されます。 レーザー切断は、金属加工などの産業用途だけでなく、彫刻やエッチングなどの芸術的効果にも使用されることがあります。
機能
レーザーは、電子からのエネルギーを使用して、レーザービームとも呼ばれる強力な高温の光を生成します。 レーザー光線が材料に接触すると、表面が急速に溶けて穴が形成されます。 最初の接触点から、レーザーはプログラムされた方向に移動し、材料を完全に切断するか、目的の効果を生み出します。 同時に溶けた材料を高速空気流で吹き飛ばします。
レーザー切断は、一般に、優れた品質、高精度、材料の無駄を最小限に抑えた滑らかな切断を実現する熱切断方法です。 従来の切断方法と比較して、レーザー切断ではより狭いスリットが作成されるため、材料のより多くの部分を節約できます。
レーザー切断の種類
レーザー切断は、レーザー蒸発、レーザー溶融、レーザーの XNUMX つのカテゴリに分類できます。2 レーザー切断、破壊を制御したレーザースクライビング。
1. レーザー蒸発
レーザー蒸発では、高エネルギー密度のレーザービームを使用して材料を加熱します。 接触すると、材料の温度が急速に沸点まで上昇し、材料は蒸発して蒸気になり始めます。 これらの蒸気が急速に放出されると、材料に切れ目が形成されます。
このレーザー切断タイプは大きな出力と出力密度を必要とし、主に極薄の金属材料や紙、布、木材、プラスチック、ゴムなどの非金属材料の切断に使用されます。
2. レーザー溶融
レーザー溶解では、レーザー光線を使用して材料を急速に加熱し、非酸化性ガス（Ar、He、Nなど）を使用して溶解した材料を放出します。 非酸化性ガスはビームとともにノズルから高圧で噴射されるため、材料はビームと接触すると瞬時に放出されます。
レーザー溶解は金属を完全に蒸発させず、レーザー蒸発に比べて1/10のエネルギーで済みます。主に酸化しにくい材料や、ステンレス、チタン、チタンなどの活性金属の切断に使用されます。アルミニウムおよびその合金。
3。 ザ2 レーザー切断
O2 レーザー切断では、レーザービームを使用して材料を急速に加熱し、2酸化性ガスを注入し、溶融した材料を排出します。 イン・オー2 レーザー切断では、酸化性ガスが材料と相互作用して酸化反応を引き起こし、大量の熱を放出します。 次に、溶融酸化物と溶融材料が反応ゾーンから吹き出され、材料に切れ込みが生じます。 この点に関しては、O2 レーザー切断は酸素アセチレン切断と似ています。
切断工程における酸化反応は多量の熱を発生するため、レーザー酸素切断に必要なエネルギーはレーザー溶解に比べて半分で済み、切断速度もレーザー蒸発やレーザー溶解に比べて大幅に速くなります。
O2 レーザー切断は主に炭素鋼、チタン鋼、調質鋼などの酸化しやすい金属材料に使用されます。
4. 破壊を制御したレーザースクライビング
レーザースクライビングでは、高エネルギー密度のレーザービームを使用して金属材料の表面を走査し、「スクライブライン」とも呼ばれる一連の小さな溝を形成します。 次に、一定量の制御された圧力が表面に加えられ、スクライブラインに沿って材料に亀裂が生じます。
レーザースクライビングは、主に半導体ウェハーやLED照明など、微細な制御と微細な精度が要求される製品の製造に使用されます。 そのため、レーザースクライビングに使用されるレーザーは一般的に Q スイッチ レーザーと CO です。2 レーザーと比較して、SR AOMが提供する高品質で最先端のメリットを享受できます。
特徴
他の熱切断方法と比較して、レーザー切断はプロセス全体が高速であり、優れた切断品質を提供します。 レーザー切断には次のような利点があります。
1.優れた切断品質: レーザー接触点のエネルギー密度と精度が高いため、レーザー切断ではより良い結果が得られます。
ａ． レーザー切断では、非常に狭い切開部が作成されます。 レーザー切断による切断幅は0.001インチ未満で、寸法精度は約±0.0005インチと非常に正確です。
b. レーザー切断により非常に滑らかなエッジが作成されるため、追加の機械加工を必要とせずに生産の最終ステップとして使用できます。
c. レーザー切断では、ワークピースの変形が最小限に抑えられ、切断付近の材料にはほとんど影響を与えません。 スリットの形状も一貫して長方形です。
2. 高い切断効率: レーザー切断プロセス全体は、手作業を必要とせずに完全に CNC 制御できます。 レーザー切断操作中、ユーザーはモーション コントロール システムを設定するだけで済みます。 この構成はさまざまな形状に適用できます。 さらに、レーザー切断機には複数の CNC ワークテーブルを装備できるため、大型または複数のワークピースを扱う際の効率が大幅に向上します。
3.速い切断速度： 出力 1200 W のレーザーは、厚さ 600 mm の低炭素鋼板を切断する場合、切断速度 2 cm/min に達します。 同じ出力のレーザーは、厚さ 1200 mm のポリプロピレン樹脂ボードを切断する場合、切断速度 5 cm/min に達します。 レーザー切断プロセス中に材料をクランプして固定する必要がないため、使用するツールの損傷を防ぎ、ワークピースのロードおよびアンロードに必要な時間を短縮できます。
4. 非接触レーザー切断: 切断トーチはワークピースと接触しないため、使用されるツールの摩耗はゼロまたは最小限になります。 また、部品や形状が異なる場合でも工具を交換する必要がありません。 ユーザーはレーザーの出力パラメータを変更するだけで済みます。 また、レーザー切断プロセスは低騒音、低振動で、汚染もありません。
5.広い適用範囲: 酸素アセチレン切断やプラズマ切断と比較して、レーザー切断は、金属と非金属、および金属ベースと非金属ベースの複合材料を含む幅広い材料に適しています。 材料が異なれば、熱物理的特性も異なるため、レーザー切断に対する適合性のレベルも異なります。
アプリケーション
現在のほとんどのレーザー カッターは CNC プログラムによって制御されるか、自動ロボットに作られています。 そのため、レーザー切断は、二次元と三次元の両方のあらゆる種類の形状を作成するために、ほぼすべての材料に適しています。
自動車製造の分野では、ボディシート、ボンネット、ルーフ、車の窓、チューブ、エアバッグ部品、その他さまざまな部品などの複雑な曲線を切断するために、レーザー切断が広く使用されています。 航空宇宙分野では、レーザー切断技術は、エンジンの火炎管、航空機のフレーム、尾翼パネル、ヘリコプターのローターなどの特殊な航空部品の切断に使用されます。
レーザー切断技術は非金属材料にも広く使用されています。 窒化ケイ素、セラミックス、石英などの硬度が高く脆い材料だけでなく、布、紙、プラスチック板、ゴムなどの柔軟な材料にもレーザーカットが可能です。
今後の動向
1. レーザー切断は今後も産業革命を推進していきます。
レーザー切断は、新旧のメーカーに多くの経済的利益をもたらしました。 その心臓部であるレーザー光源は、レーザーカッターの切断能力を決定する重要な部品です。
以来40年間にわたり、 レーザーカッターの始まり、レーザー光源に関する最も重要な技術開発は、CO2 レーザー切断機をファイバーレーザー切断に置き換えることです。
ファイバーレーザーよりも安価で、より優れた性能を持ち、より細いビームを提供する新しいレーザー光源が登場するかどうかと尋ねれば、答えは間違いなく「はい」です。 しかし、それがどのようなレーザーなのかと問われれば、今となっては正確に答えることは不可能でしょう。 言うまでもなく、レーザー光源は今後もさまざまな発展を遂げるはずです。
2. 高出力ファイバーレーザーは、レーザー切断機市場の主流となるでしょう。
さまざまなパワーの光ファイバー切断機が、ものづくりの大きな時代を迎えました。 これらのレーザー切断機にはさまざまな形状とサイズがあり、それぞれに独自の使用例があります。 しかし、将来あらゆる分野でどのタイプのレーザー切断機が最も広く使用されるかを考えると、高出力ファイバーレーザーが最も安全な選択肢であることは間違いありません。
業界の専門家、学者、ユーザーによると、これらの機械はレーザー切断技術に高出力、高精度、より大きな切断能力をもたらし、レーザー切断市場に多大な影響を与えるだろうとのことです。
したがって、多数の高出力ファイバーレーザー切断機メーカーは、最終的には消費者の利益のために、熾烈な市場競争を引き起こすことになるでしょう。 これにより、近い将来、品質管理と製造基準の限界が押し上げられ、優れた製品品質、研究開発への継続的な注力、競争力のある中核技術の習得を備えた企業のみがトップに留まることができるようになります。
3. インテリジェンスの時代が到来します。
ドイツの「インダストリー 4.0」や中国のスマートファクトリー導入の増加など、世界中の技術開発は、第 XNUMX 次産業革命が到来していることを明確に示しています。 それに伴い、レーザー切断業界にもインテリジェント製造の時代が到来します。 これには、ネットワーク技術、通信技術、コンピュータ ソフトウェアと高精度 CNC レーザー切断機の大量統合が含まれます。
これに合わせて、自動レーザー切断機の開発により、板金工場の生産能力と自動化が大幅に向上しました。 精度の手段として、レーザー切断機は必然的に自家製のネットワーク通信機能を使用して、シートの巻き戻しライン、曲げ機、CNC パンチング マシン、溶接 (リベット留め) ジョイント ユニット、ショット ブラスト機、および塗装ライン。
統一された生産計画、タスク、評価管理システムに組み込まれたその他の機器も、板金工場の管理にとって重要になります。 その結果、多数の レーザー切断機 メーカーは将来、板金加工請負業者へと徐々に変化していくでしょう。
ソースから スタイルcnc.com
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