レーザー切断は現在の世界で最も先進的な切断技術であり、ほとんどの金属や非金属材料を切断することができ、多くの業界でその応用が見られる。それは精密製造、フレキシブルカット、異形加工、一次成形、速度が速く、効率が高いなどの利点を備えており、多くの通常の方法では解決できない難題を解決することができる。この記事では、レーザーカットについてお話しします。

レーザー切断はレーザー発生器から放出されたレーザービームを利用して、レンズを通じて焦点を合わせた後、焦点のところに極小の高エネルギースポットを集め、スポットを材料の適切な位置に焦点を合わせ、材料にレーザーエネルギーを吸収させ、迅速に気化、溶融、アブレーションまたは燃焼点に達し、高圧補助ガス（二酸化炭素ガス、酸素、窒素ガスなどがある）と協力して溶融スラグを吹き飛ばす過程である。レーザヘッドはプログラム制御されたサーボモータによって駆動され、切断ヘッドは所定の経路に沿って移動し、ビームの材料上の移動に伴って、様々な形状のワークを切断する。

光には赤とオレンジと黄緑があり、物体に吸収されたり、反射されたりすることができます。レーザーも光であり、波長によって特性が異なる。レーザ発生器の利得媒体（電気エネルギーをレーザに変換できる媒体）は、レーザ波長、出力電力、および応用分野を決定する。レーザの利得媒体は、ガス、液体、固体に分けることができる。ガス中の代表的なものはCO 2ガスレーザであり、固体中の代表的なものとしては、光ファイバレーザ及びYAGレーザ、ルビーレーザ、半導体レーザ等が挙げられる。液体レーザは、レーザを生成するための作用媒体として、通常は染料などの有機溶媒を用いてレーザを放出する。

異なる切断対象材料は、吸収可能なレーザ波長が異なり、適切なレーザ発生器が必要である。現在、自動車業界で最も広く応用されているのは光ファイバレーザ発生器である。

レーザー切断方式は主に溶融切断、酸化切断、気化切断、ガイド破断切断などに分けられる。切断方法を選択するには、その特徴と板材の材料を考慮し、切断の形状も考慮する必要があります。レーザー気化切断は相対的に溶融するためにより多くの熱を必要とし、極薄な金属材料及び非金属材料の切断に適している。レーザー酸化切断は酸素と金属の反応熱によって速度を速くし、スリットの品質が相対的に悪く、厚板切断に適している。レーザー溶融切断は保護ガスの使用のため、スラグの飛散を防止し、割目を平らにし、切断品質が良く、自動車及び板金業界で最も広く応用されている。また、溶融切断と気化切断は無酸化スリットを得ることができ、特に要求される切断に重要な意義がある。

レーザー切断のプロセスは比較的簡単で、異なる製品に基づいて事前にレーザー切断経路とパラメータプログラムを設定し、一般的には穴を切り、縁を切る。最初のデバッグに合格したら、直接切断生産を行うことができます。しかし、最も品質の良い製品を切断するのも容易ではなく、切断材料、レーザーモード、電力、切断速度、補助ガス圧力などと密接に関係している。

レーザには通常、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る。

連続モードでは、レーザ出力の電力は一定であり、これにより、スラブに入る熱は比較的均一になり、一般的な場合の比較的速い切断に適しており、一方では作業効率を高めることができ、他方では熱集中による熱影響領域組織の悪変を回避する必要がある。

変調モードのレーザパワーは切断速度の関数であり、各点でのパワーを制限することにより、スラブに入る熱をかなり低いレベルに維持し、スリットエッジの火傷を防止することができる。制御が複雑なため、効率はそれほど高くなく、短期間でしか使用されていません。

パルスパターンは3つの場合に細分化されているが、実質的には強度の差にすぎず、材料の特性や構造の精度に応じて選択されることが多い。

レーザは常に連続出力モードで動作し、最適な切断品質を得るためには、与えられた材料に対して、カーブ時の加速、減速、遅延などの送り速度を調整する必要があります。そのため、連続出力モードでは、パワーを下げるには不十分であり、パルスを変化させることでレーザーパワーを調整しなければならない。

レーザ切断装置に使用されるガスは、レーザ作動ガス、保護ガス、補助ガスを含む。

切断ステンレス鋼といくつかの高強度鋼は一般的に窒素ガスを用い、作用は酸化反応を根絶し、溶融物を吹き払うためであり、窒素ガスの純度に対する要求は比較的高く、8 mm以上のステンレス鋼は、一般的に99.999%の純度を達成することが要求されている。酸素は厚板切断、高速切断、極薄板切断に適している。空気はアルミニウム板、非金属及び亜鉛めっき鋼板の切断に適しており、酸化膜をある程度減少させ、コストを節約することができる。コストから言えば、炭素鋼を切断するための酸素は比較的安価であり、炭素鋼を切断するための窒素ガスの使用量は非常に多い。厚いステンレス鋼ほど窒素量と純度が高くコストがかかります。現在、高純窒素ガスの切断コストは約35 ~ 40 CNY/hであり、酸素を利用する切断コストよりも約10 ~ 15 CNY/h高い。

レーザー切断の速度は最大40 m/minに達することができ、実際の加工は最大速度の1/3-1/2しかないことが多い。速度が高いほど、サーボ機構の動的精度は低くなり、切断品質に直接影響するからだ。丸穴を切断する場合、切断速度が高いほど穴径が小さくなり、加工の丸みが悪くなります。最大カット速度を使用して効率を高めることができるのは、長い直線カットの場合だけです。実際の切断過程において、製品の材料、厚さ及び関連する技術要求に基づいて、レーザーパワー、気圧などの関連パラメータを調整することによって製品に適した最適な切断速度を達成する必要がある。

製品の要求に応じて、異なるモードでのパラメータを絶えず調整してこそ、最適なプロセスパラメータを達成することができる。レーザー切断が名目上達成できる位置決め精度は0.08 mm、繰り返し位置決め精度は：0.03 mm、実際にできる最小公差は：孔径±0.05 mm、孔位±0.2 mmである。

材料や厚さによって溶融する必要があるエネルギーが異なり、必要なレーザ出力も異なります。生産時には生産速度と品質をバランスさせ、適切な出力電力と切断速度を選択して設定し、切断領域に適切なエネルギーがあり、材料が効果的に溶融され、タイムリーに吹き飛ばされることを保証する必要がある。

レーザが電気エネルギーをレーザエネルギーに変換する効率は約30%~ 35%程度で、出力電力は1500 W、入力電力は4285 W ~ 5000 W程度で、本当の入力電力消費量は公称出力電力よりはるかに大きい。また、エネルギー保存の原則、その他のエネルギーは熱エネルギー放出に変換されるので、レーザーは冷水機を設置して温度を下げる必要があります。