レーザー切断加工および精密板金加工技術の研究と応用

レーザー切断加工および精密板金加工技術の研究と応用

レーザー切断の品質に影響を与える要因

レーザー切断加工の品質に影響を与える要因は数多くありますが、レーザー切断加工の重要な利点は、プロセス内の主要な要因を高度に制御できるため、切断されたワークピースが顧客の要件を完全に満たし、良好な再現性が得られることです。これらの主な要因は、切断速度、焦点位置、補助ガス圧力、レーザー出力などのプロセス パラメーターで構成されます。上記の 4 つの最も重要な変数に加えて、切断品質に影響を与える可能性のある要因には、ビームパラメータ (モードと出力、レーザービームの偏光、レーザービームの集束、パルス波ビーム) およびワークピースの特性 (材料表面の反射率、材料表面の状態) が含まれます。また、切断トーチとノズル、外部光路システム、ワークピースの固定などのその他の要因も含まれます。切断品質は、ワークピースの特性を変更することで改善できます。過度の表面温度と鋼の腐食は、切断品質に影響を与える可能性があります。一般に鋼板温度は低いことが要求されており、切断順序を調整することで鋼板表面温度を下げることができます。 1箇所でカットした後、遠い位置に移動してカットする必要があります。調整の際は切断品質と切断効率を総合的に考慮し、切断位置を水冷することで鋼板温度を下げることも可能です。鋼板の表面はひどく腐食しており、切断品質に重大な影響を及ぼし、大きな切断ノッチが発生します。穴加工の際、抜きカスが除去できず、その後の加工コストが高くなります。

レーザー切断加工は、レーザー加工業界で最も重要な応用技術であり、レーザー加工において最も初期かつ最も一般的に使用されている加工方法でもあります。レーザー加工業界全体の70％以上を占めています。この記事では、主にレーザー切断の原理、レーザー切断の特徴、材料レーザー切断の主な影響要因の分析、およびレーザー切断の主要プロセス技術の開発と分析を紹介します。現在、レーザー切断は主に CO2 レーザー切断です。この記事では、CO2 レーザー切断の主な原理、CO2 レーザー切断の加工特性、国内外のさまざまな分野での CO2 レーザー切断の応用についても紹介します。一般的に使用されるエンジニアリング材料のレーザー切断の紹介と分析。レーザー切断技術の現在の開発状況と展望、および国内外の開発状況に基づいて、レーザー切断技術の将来の開発動向を指摘します。

レーザー切断加工原理:

レーザービームは最小直径0.1mm未満の非常に小さな光スポットに集束され、焦点で106W/cm2を超える高出力密度を達成します。このとき、光線が入熱する熱量（光エネルギーから変換された熱量）は、材料が反射・伝導・拡散する部分をはるかに上回り、材料は急速に気化湿度点まで加熱され、蒸発して細孔が形成されます。ビームが材料に対して直線的に移動することにより、連続的に細いスリット（例えば0.1mm程度）の穴が形成され、スリットから溶けたり気化した材料を高圧ガスで吹き飛ばすことで材料を切断する効果が得られます。従来の機械式ナイフの代わりに不可視光線を使用するため、レーザーブレードヘッドの機械部分はワークと接触せず、動作中に作業面に傷がつきません。レーザー切断速度は速く、切開は滑らかで平坦であり、通常はさらなる加工を必要としません。切断熱影響部が小さく、基板の変形が小さく、切断シームが狭い（0.1mm〜0.3mm）。切開部には機械的ストレスやせん断バリがありません。加工精度が高く、再現性が良く、材料表面にダメージを与えません。あらゆる平面図を処理できる数値制御プログラミングにより、金型を必要とせずに大きな基板全体を切断できるため、時間と経済性を節約できます。