レーザー切断の問題の原因は何ですか? （パート1）

のレーザー切断加工では、レーザーによって発行されるレーザー切断ヘッドの視準と集束レンズが点 (焦点) に収束します。オペレーターは、加工されたレーザー ビームがノズルの中心にあることを確認し、ノズル距離プレートを調整する必要があります。

材料の表面の距離（板の厚さに応じて）、ノズルから高圧ガスが放出され、レーザー光線が使用されて切断作業が完了します。 失敗の理由は次のとおりです。

1. 切断速度が切断品質に与える影響

特定のレーザー出力密度と材料の場合、切断速度は経験式に従います。国の値を超えている限り、材料の切断速度はレーザー出力密度に比例します。つまり、出力密度を上げると、切断速度が向上します。切断速度を向上させます。 ここで言うパワー密度は、レーザー出力パワーだけでなく、ビーム品質モードにも関係します。 さらに、ビーム集光システムの特性、つまり集光後のスポットの大きさもレーザー切断に大きな影響を与えます。

切断速度は切断する材料の密度（比重）と厚さに反比例します。 他のパラメータは一定のままですが、切断速度を向上させる要因は次のとおりです。

① 電力を増加します（一定の範囲内、たとえば 500 ~ 2 000W）。

② ライトモードを改善します（TEM00までハイモードからローモードへなど）:

③ 集光スポットのサイズを小さくする（短焦点レンズの集光、非球面集光ミラーの使用など）。

初期蒸発エネルギーが低い材料 (プラスチック、プレキシガラスなど) の切断: 低密度材料 (白松など) を切断します。 薄い素材をカットします。

特に金属材料の場合、他のプロセスの変更が一定のままである場合、レーザー切断速度には相対的な調整範囲があり、満足のいく切断品質を維持できます。これは、薄い金属を切断する場合、厚い部分よりわずかに広い範囲です。 場合によっては、切断速度が遅いとホットメルト材料のアブレーション面が放電され、切断面が非常に粗くなることがあります。

2. セールスポイント位置調整による切断品質への影響

レーザー出力密度は切断速度に大きな影響を与えるため、レンズの焦点距離の選択は重要な問題です。レーザービームが集束した後のスポットサイズはレンズの焦点距離に比例し、ビームが集束した後のスポットサイズは短焦点距離レンズによる焦点距離は非常に小さく、最良点の外側のパワー密度は非常に高く、これは材料の切断に非常に有益です。しかし、欠点は、深さが非常に短く、調整マージンが小さいことです。品質は非常に低いです。 一般に、全材料の高速切断に適しています。 ピンを通る焦点距離が長く焦点深度が広いため、十分な出力密度があれば、厚いワークの切断に適しています。

使用する焦点距離のレンズを決定した後、切断の品質を確保するには、ワークピースの表面に対する焦点の位置が特に重要です。 焦点での出力密度が最も高いため、ほとんどの場合、切断時の焦点位置はワークピースの表面のすぐか、表面のわずかに下になります。 切断プロセス全体を通して、焦点をワークピースに対して確実に位置決めすることは、安定した切断品質を得るために重要な条件です。 工事中の冷却不良や熱により焦点距離が変化する場合があり、適時に焦点位置を調整する必要があります。

焦点が最適な位置にあるとき、スリットは最小になり、効率は最高になり、最高の切断速度で最高の切断結果が得られます。 ほとんどのアプリケーションでは、ビーム収集点はノズルの直下に調整されます。 ノズルとワーク表面との距離は一般的に約1.5mmです。

3. 補助ガス圧力が切断品質に及ぼす影響

一般に材料の切断には補助ガスの使用が必要ですが、主に補助ガスの種類と圧力が問題となります。 通常、補助ガスはレーザービームと同軸に放出され、レンズを汚染から保護し、切断領域の底部のスラグを吹き飛ばします。 非金属材料および部分金属材料の場合、圧縮空気または性ガスを使用して、切断ゾーンでの過剰な燃焼を抑制しながら、溶融および蒸発した材料を除去します。 ほとんどの金属レーザー切断では、活性ガス（主に O2）を使用して高温の金属と酸化発熱反応を起こし、この部分の追加熱により切断速度が 1/3 ～ 1/2 増加します。 補助ガスを維持することを前提とすると、ガス圧力は非常に重要な要素となります。 薄い材料を高速で切断する場合、切り込みの裏側にスラグが付着するのを防ぐために高いガス圧力が必要です。 材料の厚みが厚くなったり、切断速度が遅い場合には、ガス圧を適度に下げますが、プラスチックの刃先割れを防ぐため、ガス圧を低くして切断することも効果的です。 レーザー切断の実践では、補助ガスが O2 の場合、その純度が切断品質に大きな影響を与えることがわかります。 純度が 2% 低下すると、切断速度が 50% 低下し、切断品質が大幅に低下します。

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