レーザー切断技術に関する基本的な知識

レーザー切断の動作原理

レーザー切断機は、高エネルギーのレーザービームを発するレーザー発生器を備えています。レーザービームはレンズによって集束され、非常に小さな高エネルギーの光スポットを形成します。この光スポットを適切な場所に集束させることで、材料はレーザー光のエネルギーを吸収し、蒸発、溶融、アブレーション、または発火点に達します。その後、高圧の補助空気（CO2、酸素、窒素）が廃棄物を吹き飛ばします。レーザーヘッドはプログラム制御のサーボモーターによって駆動され、あらかじめ設定された経路に沿って材料上を移動し、さまざまな形状のワークピースを切り出します。

レーザー発生器（レーザー光源）の種類

光は、赤色光、橙色光、黄色光、緑色光などに分類できます。光は物体に吸収されたり反射されたりします。レーザー光も光の一種です。そして、波長の異なるレーザー光はそれぞれ異なる特性を持っています。レーザー発生器の利得媒体（電気をレーザー光に変換する媒体）によって、レーザーの波長、出力、用途が決まります。利得媒体は、気体、液体、固体のいずれかの状態をとることができます。

1.最も代表的な気体レーザーはCO2レーザーです。

2.最も代表的な固体レーザーには、ファイバーレーザー、YAGレーザー、レーザーダイオード、ルビーレーザーなどがあります。

3.液体レーザーは、有機溶媒などの液体を作動媒体として使用してレーザー光を生成します。

異なる材料は、異なる波長のレーザー光を吸収する。そのため、レーザー発生器は慎重に選定する必要がある。自動車産業では、ファイバーレーザーが最も一般的に使用されている。

レーザー光源の動作モード

レーザー光源には、連続モード、変調モード、パルスモードの3つの動作モードがあるのが一般的です。

連続モードでは、レーザーの出力は一定です。そのため、材料に伝わる熱が比較的均一になり、高速切断に適しています。これは作業効率を向上させるだけでなく、熱影響部の影響を悪化させる可能性もあります。

変調モードでは、レーザーの出力は切断速度の関数となります。各スポットの出力を制限することで、材料への熱の流入を比較的低く抑え、切断面の不均一を防ぎます。ただし、制御がやや複雑なため、作業効率は高くなく、使用時間も短くなります。

パルスモードは、通常パルスモード、スーパーパルスモード、超高強度パルスモードに分類できます。しかし、主な違いは強度の違いのみです。ユーザーは、材料の特性や構造の精度に基づいて選択することができます。

要約すると、レーザーは通常、連続モードで動作します。しかし、最適な切断品質を得るためには、特定の種類の材料に対して、送り速度（加速速度、切断速度、旋削時の遅延など）を調整する必要があります。したがって、連続モードでは、単に出力を下げるだけでは不十分です。レーザー出力は、パルスを変更することによって調整する必要があります。

パラメータ設定レーザー切断

製品の要求仕様に応じて、最適なパラメータを得るためには、さまざまな作業条件下でパラメータを調整し続ける必要があります。レーザー切断の公称位置決め精度は最大0.08mm、繰り返し位置決め精度は最大0.03mmです。しかし、実際の状況では、最小許容誤差は開口部で±0.05mm、穴位置で±0.2mm程度となります。

材料の種類や厚みによって、必要な溶融エネルギーは異なります。そのため、レーザーの出力もそれぞれ異なります。製造現場では、生産速度と品質のバランスを取り、適切な出力と切断速度を選択する必要があります。そうすることで、切断領域に適切なエネルギーが供給され、材料を効率的に溶融させることができます。

レーザーが電気エネルギーをレーザーエネルギーに変換する効率は約30～35%です。つまり、入力電力が約4285W～5000Wの場合、出力電力は約1500Wに過ぎません。実際の入力電力消費量は、公称出力電力よりもはるかに大きくなります。さらに、エネルギー保存の法則によれば、他のエネルギーは熱に変換されるため、工業用冷却水を追加する必要があります。

S&Aは、レーザー業界で19年の実績を持つ信頼できるチラーメーカーです。同社が製造する工業用水チラーは、ファイバーレーザー、CO2レーザー、UVレーザー、超高速レーザー、レーザーダイオード、YAGレーザーなど、多種多様なレーザーの冷却に適しています。S&Aのチラーはすべて、長年の実績を持つ部品で構成されており、トラブルのない動作を保証するため、ユーザーは安心して使用できます。