金属管材は航空機製造、建設機械、自動車工業、石油化学工業、農牧機械などの業界で非常に広く応用されている。応用シーンによって、異なる業界のニーズに対応するために、異なる形状、異なるサイズの部品に加工する必要があります。レーザー加工技術は特に各種金属管材の加工に適している。管材レーザー切断システムは高柔軟性、高自動化の特徴があり、異なる材料の小ロット多品種の生産モデルを実現することができる。管材レーザー切断システムの重要な技術はどれらがありますか？

導光集束システム

導光集束システムの役割は、レーザ発生器から出力された光束を集束光路のカットヘッドに導くことである。レーザ切断管材に対して、高品質のスリットを得るには、集束ビームの集束スポット径が小さく、パワーが高い必要がある。これにより、レーザ発生器は低次モード出力を行うことができる。管材レーザ切断を行う際には、微細なビーム集束径を得るためには、レーザ光の横モード次数が小さく、ベースモードが好ましい。レーザ切断装置の切断ヘッドにはフォーカスレンズが付いており、レーザビームがレンズを通して集光されると、小さな集束スポットが得られ、高品質の管材切断が可能になる。

切断ヘッドの軌跡制御

管材切断において、加工された管材は空間曲面に属し、形状は比較的に複雑であり、通常の方法で加工をプログラミングすると一定の困難がある。これにより、作業者は加工技術の要求に基づいて、正しい加工経路及び適切な参照点を選択し、デジタル制御システムを利用して各軸の送り状況及び参照点の座標値を記録し、レーザー切断システムの空間直線と円弧補間機能を通じて、加工プロセスの座標値を記録し、加工プロセスを生成します。

レーザカット焦点位置の自動制御

レーザー切断の焦点位置をどのように制御するかは切断品質に影響する重要な要素である。自動測定と制御装置によってワーク表面に対する焦点の垂直方向を不変にすることは、レーザ切断管材の重要な技術の1つである。レーザー焦点位置の制御とレーザー加工システムの直線軸（X-Y-Z）の一体化により、レーザー切断ヘッドの動きをより軽く柔軟にし、しかも焦点の位置を手に取ることができ、切断ヘッドが加工中に切断管材や他の物と衝突することを回避した。

主なプロセスパラメータの影響

（1）光パワーの影響。

連続波出力のレーザ発生器にとって、レーザパワーの大きさはレーザ切断に重要な影響を与える。理論的には、レーザ切断管材装置のレーザパワーが大きいほど得られる切断速度は大きくなるが、管材自身の特徴と合わせて、最大の切断パワーは最適な選択ではない。切断電力を高めると、レーザ自身のモードも変化し、レーザビームの集束に影響を与える。実際の加工では、レーザ切断全体の効率と切断品質を保証するために、最大電力未満の場合に焦点を最高の電力密度にすることを選択することがよくあります。

（2）切断速度の影響。

レーザによる管材の切断時には、切断速度が一定の範囲内にあることを保証しなければならない。切断速度が遅いと、過剰な熱が管材表面に堆積し、熱影響領域が大きくなり、切断が広くなり、排出された熱融材が切断表面を焼灼し、切断表面が粗くなる。切断速度が速くなると、管材の周方向の平均スリット幅が小さくなり、被切断管径が小さいほどその影響が顕著になる。切断速度の加速に伴い、レーザー作用の時間が短縮され、管材吸収の総エネルギーが少なくなり、管材先端温度が低下し、切断幅が減少し、切断速度が速すぎると、管材が切断できないか切断できない場合があり、切断品質全体に影響を与える。

（3）管径の大きさの影響。

レーザにより管材を切断する場合、管材自体の特性は加工過程にも大きな影響を与える。例えば、円管の管径の大きさは加工品質に明らかな影響を与えており、レーザー切断薄肉シームレス鋼管の研究により、レーザー切断管材設備は各プロセスパラメータが一定のままである場合、管径が増加し続けて切断幅も増加し続けることが分かった。

（4）補助ガスの種類と圧力。

非金属および金属管の一部を切断する際には、圧縮空気または不活性ガス（例えば窒素）を補助ガスとして使用することができ、金属管の大部分には活性ガス（例えば酸素）を使用することができる。補助ガスの種類を決定した後、補助ガスの圧力の大きさを決定することも極めて重要である。管壁の厚さが小さい管材を比較的高い速度で切断する場合は、切欠きによるスラグの発生を防止するために、補助ガスの圧力を高めなければならない。切断管壁の厚さが大きいか、切断速度が遅い場合は、管材が切断されないか、切断されないことを防ぐために、補助ガスの圧力を適切に低下させるべきである。

レーザで管材を切断する際には、ビーム焦点の位置も重要である。切断時の焦点位置は一般的に切断パイプの表面位置にあり、焦点が良い位置にある場合、切断縫い目が最小で、切断効率が最も高く、同時に得られる切断効果も最も良い。