レーザー切断技術に関する基礎知識

レーザー切断の動作原理

レーザー切断には、高エネルギーレーザービームを放射するレーザージェネレータが搭載されています。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光点を形成します。光点を適切な位置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、高圧補助空気（CO2、酸素、窒素）が残留物を吹き飛ばします。レーザーヘッドはプログラム制御されたサーボモーターによって駆動され、材料上の所定の経路に沿って移動し、様々な形状のワークピースを切断します。

レーザー発生器（レーザー光源）の分類

光は赤色光、オレンジ色光、黄色光、緑色光などに分類できます。物体によって吸収または反射されます。レーザー光も光の一種です。そして、波長によってレーザー光の特性は異なります。レーザー発生器の利得媒体、つまり電気をレーザー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、固体など、様々な状態をとることができます。

1.最も一般的な気体レーザーはCO2レーザーです。

2.最も一般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業媒体として使用してレーザー光を生成します。

材料によって吸収するレーザー光の波長は異なります。そのため、レーザー発生器は慎重に選定する必要があります。自動車業界で最も一般的に使用されているレーザーはファイバーレーザーです。

レーザー光源の動作モード

レーザー ソースには通常、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ります。

連続モードでは、レーザーの出力は一定です。そのため、材料に伝わる熱は比較的均一になり、高速切断に適しています。ただし、作業効率が向上する一方で、熱影響部への影響は悪化する可能性があります。

変調モードでは、レーザーの出力は切断速度に比例します。各スポットの出力を制限することで、材料への熱の侵入を比較的低く抑え、切断面の凹凸を防ぎます。制御がやや複雑なため、作業効率は高くなく、短時間しか使用できません。

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の3種類に分けられます。ただし、主な違いは強度のみです。ユーザーは、材料の特性と構造の精度に基づいて選択できます。

まとめると、レーザーは多くの場合連続モードで動作します。しかし、特定の種類の材料で最適な切断品質を得るには、送り速度（加速、減速、旋回時の遅延など）を調整する必要があります。したがって、連続モードでは、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で調整する必要があります。

レーザー切断のパラメータ設定

製品要件に応じて、最適なパラメータを得るためには、様々な作業条件下でパラメータを継続的に調整する必要があります。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、実際には、最小公差は開口部で±0.05mm、穴位置で±0.2mm程度です。

材料や厚さによって溶融に必要なエネルギーは異なります。そのため、必要なレーザー出力も異なります。生産においては、工場経営者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。これにより、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することができます。

レーザーが電気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にしかなりません。実際の入力電力は公称出力電力をはるかに上回ります。さらに、エネルギー保存の法則によれば、その他のエネルギーは熱に変換されるため、工業用水チラーを追加する必要があります。

S&Aは、レーザー業界で19年の経験を持つ信頼できるチラーメーカーです。同社が製造する産業用水チラーは、様々なレーザーの冷却に適しています。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、その種類は多岐にわたります。S&Aのチラーはすべて、長年の実績を持つ部品を使用して製造されており、トラブルのない動作を保証し、お客様に安心してご使用いただけます。