レーザー切断機のさまざまな切断方法。

レーザー切断は、高エネルギーで密度制御性に優れた非接触加工方法です。 レーザー光を集光することで、エネルギー密度の高い光スポットを形成し、切断に応用する際に多くの特徴を持っています。 さまざまな状況に対応するために、レーザー切断には主に 4 つの異なる切断方法があります。

シャトルテーブルレーザー切断機	シングルテーブルレーザー切断機	パイプレーザー切断機

融合切断

レーザー溶融および切断では、ワークピースが部分的に溶融され、溶融材料が気流の助けを借りて吹き出されます。 材料の移動は液体状態でのみ行われるため、このプロセスはレーザー溶融および切断と呼ばれます。

レーザービームは高純度の不活性切断ガスと一致して、溶融した材料をカーフから遠ざけます。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い切断速度が得られます。 通常、ガス化に必要なエネルギーは、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。 レーザー溶融および切断では、レーザービームは部分的にしか吸収されません。 最大切断速度は、レーザー出力の増加に伴い増加し、シートの厚さの増加と材料の溶融温度の増加にほぼ反比例して減少します。 特定のレーザー出力の場合、制限要因はスリットでの空気圧と材料の熱伝導率です。 レーザー溶解と切断は、鉄材料とチタン金属の酸化のない切り込みを得ることができます。 溶融するがガス化しないレーザー出力密度は 104W/cm2 です。-鋼材は105W/cm2。

気化切断

レーザーガス化切断加工では、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するのに十分なため、材料の一部が水蒸気となって蒸発し、一部が蒸発して消失します。材料は補助ガスによってスリットの底から吹き付けられ、流れは吹き飛ばされます。 この場合、非常に高いレーザー出力が必要です。

材料蒸気がスリットの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を大きく超えてはなりません。 したがって、このプロセスは、溶融材料の除去を避ける必要がある用途にのみ適しています。 この処理は、実際には鉄基合金が非常に小さい領域でのみ使用されます。

このプロセスは、木材や特定のセラミックなど、溶融状態にないため、材料の蒸気が再凝縮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、より厚いカットが必要です。 レーザーガス化切断では、最適なビーム焦点は、材料の厚さとビームの品質によって異なります。 レーザー出力と気化熱は、最適な焦点位置に一定の影響しか与えません。 一定の厚さのシートの場合、最大切断速度は材料の気化温度に反比例します。 必要なレーザー出力密度は 108W/cm2 以上で、材料、切断深さ、ビーム焦点位置によって異なります。 特定のシート厚の場合、十分なレーザー出力を想定すると、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。

制御された破砕切断

熱に弱い脆性材料に対しては、制御破壊切断と呼ばれるレーザービーム加熱による高速制御切断を行います。 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、この領域に大きな熱勾配と深刻な機械的変形を引き起こし、材料に亀裂が形成されます。 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を導くことができます。

酸化溶融切断（レーザー炎切断）

溶解・切断は一般的に不活性ガスを使用します。 酸素やその他の活性ガスに置き換わると、レーザービームの照射下で材料が発火し、酸素と激しい化学反応が起こり、別の熱源が発生して材料がさらに加熱されます。これを酸化溶融と切断と呼びます。

この効果により、同じ厚さの構造用鋼の場合、この方法で得られる切断率は、溶解切断よりも高くなります。 一方で、この方法は溶断に比べて切断品質が悪い場合があります。 実際には、より広いカーフ、明らかな粗さ、熱影響ゾーンの増加、およびエッジ品質の低下が生じます。 prの場合、レーザーフレーム切断は良くありません精密模型や鋭利な角を削る（鋭利な角が焼ける恐れがあります）。 パルスレーザーを使用して熱の影響を制限することができ、レーザーの出力によって切断速度が決まります。 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。