多くの場合、技術的な問題は、自動化技術で直面する最も苛立たしいものです。 それがうまくいかないとき、時々私たちは腹を立てます。 リラックスして座ってください。 その特定のプロジェクトについていくつかの調査を行い、学びます。 学習と操作を同時に行わないでください。 まず、学習を終えてから試してみてください。 実際、適切な解決策を見つけるか、問題の解決方法をさらに学ぶ方法を見つけることができます。 しかし、レーザー切断技術は複数の機能を組み合わせたものであり、メンテナンス不足や機能不全による技術的障害が発生する可能性があります。 今日のコンテンツでは、板金のレーザー切断時に直面する XNUMX の一般的な技術的問題について説明します。
板金レーザー切断の最も一般的な 11 の技術的困難
オペレーターは、レーザー切断装置で板金を切断するときに、さまざまな問題に遭遇することがよくあります。 問題の深刻さと影響に応じて、レーザー板金切断でより一般的な XNUMX の最も一般的な技術的問題のリストを作成しました。 問題、問題の背後にある科学、および解決策について説明します。 より良い切断品質を保証するために、私たちはこれらの技術的な困難を熟知していなければなりません。
無効な切断
初心者の多くは、レーザー切断システムを使用してさまざまな材料を切断する際に、多くの技術的な問題を経験します。 彼らが経験する可能性のある最も一般的な問題は、材料の厚さ、またはコンポーネントの温度を上昇させる材料のドロス付着による効果のない切断です。 その結果、提案されたプレートは材料の完全な無駄になります。 これら XNUMX つの問題に対処するには、まずレーザー切断材料の形状、一貫性、および組成の基本を理解する必要があります。
素材の種類と品質
すべてのレーザー切断機には、最大厚さの切断制限があります。 しかし、仕様で最大 1 インチの鋼の厚さ制限が定義されているにもかかわらず、厚さ 0.5 インチの炭素鋼を切断するのにまだ問題がある場合はどうでしょうか? この場合、レーザー切断の厚さの制限は、材料の熱伝導率、10.6 ミクロンでの表面反射、合金の形態、合金の気化点、溶融材料の表面張力、およびコンポーネントの形状によって異なります。
- これらすべての特性を考慮すると、熱暴走は材料の厚さが増加するにつれて増加します。
- スポットサイズを大幅に縮小し、ビームを集束させることにより、レーザーはよりシャープになります。
- アシストガスを高度に集中させることで、レーザーの能力が向上します。 アシストガスは燃焼を助け、溶湯を吹き飛ばします。
- アルミニウムなどの導電率の高い金属では、切断効率が低下します。 このような状況では、効率的なエネルギー変換が効率的なカットを行います。
- 部品形状は、熱プロセスの他の物理的状態よりも多くの影響を与えます。 コーナーまたは小さな領域は、より多くのエネルギーを吸収し、吹き飛ばしを増加させます。 つまり、材料の形状が複雑になればなるほど、切断速度を犠牲にすることは難しくなります。
- 材料の一貫性は、レーザー切断に大きな影響を与えます。 板金がきれいで、酸洗され、油分がないことを確認してください。 低品位金属は、この場合、特に酸素処理期間中の熱プロセスに対して非常に反応性があります。
素材構成
材料組成は、材料の他の物理的状態よりもレーザー加工に大きな影響を与えます。 この場合、レーザー加工は通常、液体の金属の導電率と粘度に影響を与えます。 液体金属の表面張力は、部品の出口エッジでのドロス粒子の程度に影響します。 この状態で粘性層が薄いと廃材が飛んでしまいます。 ドロス粒子は材料に付着し、コーティングが厚いと温度が上昇します。
炭素鋼は高品質の板金で、レーザービームにさらされるとすぐに発火します。 このタイプの材料は、均質な材料と比較して、いくつかの融点があります。 一方、さまざまな場所にある炭素鋼メーカーは、同じ構造部品を使用することはできません。 融点が異なるため、この状況では材料の切断が困難になる場合があります。 高品質の炭素鋼材料を選択する際には、スケール、コーティング、汚れ、および表面不純物を含む表面状態を考慮してください。
セットアップ時間の問題
なじみのない材料を切断する場合、セットアップ時間のためにレーザー切断に長い時間がかかることがあります。 このプロセスは、ノズルのサイズ、定格出力、焦点距離の調整、アシスト ガスと圧力、および速度の影響を受けます。 一方、これらのパラメータは非常に重要であるため、正しく設定しないとレーザーは材料を切断しません。
ディストーション効果
HAZ または熱影響部は、レーザー切断技術で使用される一般的な用語です。 投影された場所の温度が臨界変態点を超えて上昇すると、HAZ が形成され、歪みが生じます。 歪みは複数の方法で発生する可能性があります。
- レーザーが厚さ 0.001 ～ 0.005 インチの薄い材料に投影されると、この効果が生じます。 外側にリキャスト層が形成されるため、壊れやすい材料ほど歪みが発生しやすくなります。
- 切断ゾーン近くの材料の温度が急激に上昇すると、歪みが生じます。
- 切削領域の急速な固化もそれを引き起こす可能性があります。
このような状況では、レーザー切断プロセス中に水焼入れ装置を使用すると、発生する熱を減らすのに役立ちます。
板金ミシン目問題
ミシン目は、特に食品の場合、工業用包装および保管の標準的な方法です。 板金の穿孔は、換気やその他の空気設備にも一般的です。 ただし、このシート メタルの穿孔中の穴のサイズと形状には、いくつかの技術的な問題があります。 これらの課題を解決するには、シート メタルの穿孔の複雑さを把握する必要があります。 板金穿孔用のレーザー切断機にはXNUMXつの方法があります。
パルス穿孔
この穿孔技術により、高出力ピークで少量の材料を溶融または気化させることができます。 この場合、穴広げの補助ガスとして空気や窒素ガスが期待される。 切断時、ガス圧力は酸素圧力より低い。 レーザーが入射するたびに、材料に小さな穴が作成されます。 穿孔後、補助ガスは切断用の酸素ガスに置換されます。 以前は、レーザースタンピングユニットのパンチング金型を使用して、ギャップを打ち抜いてすぐに切断していました。 現在、これらのパルス穿孔法とブラスト穿孔法を使用して、スポットを作成し、その後レーザーで切断することができます。
- 穴あき穴の直径が小さくなっています。 ここでの穿孔基準は、ブラスト穿孔の基準よりも優れています。
- このプロセスでは、レーザーはビームの高出力、時間、および空間特性を備えています。
- この穿孔プロセスから連続切断への移行技術は、高品質の切開を得るために正確でなければなりません。
ブラストミシン目
レーザーを連続照射すると材料に穴が開き、レーザー光による酸素の流れで溶融した材料が破壊され、小さな穴ができます。 このサイズは、プレートの厚さによって異なります。 ブラスト穿孔の平均直径は、板厚の半分です。 この場合、より厚いプレートの場合、ブラスト穿孔はより広範であり、丸くありません。
高い機械加工精度を求める場合は、ブラスト穿孔を使用しないでください。 スクラップにのみ適しています。
切り込み・彫刻の深さが足りない
この問題は、オペレーターが最もよく目にする技術的な問題の XNUMX つです。 切り込み・彫刻の深さ不足は、以下の理由により発生します。
- 焦点が正しい位置にない可能性があります。 この問題が見つかった場合は、提供されたレーザー会社の方法に従って調整してください。
- レーザー管が起動しません。出力を上げてもうまくいかない場合は、レーザー管を交換するのが最善の選択です。
- レーザー出力または電源が低すぎます。 調整してもうまくいかない場合は、交換することが問題を解決する最善の方法です。
- カット速度によっては、カット不足が発生する場合があります。 そのため、切断または彫刻の速度を遅くすると、この問題が解決する場合があります。
不完全なカット
レーザー切断プロセス中に、レーザーが板金部品をスライスしたことに気付いたかもしれません。 その場合、次の状況がこの不安定な処理を作成する主な条件です。
- 選択したレーザー ノズルが板金の厚さに適合しませんでした。 この場合、材料の適切な厚さに適したレーザー ノズルを知っておいてください。 うまくいかない場合は、レーザー会社にノズルの交換を依頼することをお勧めします。 レーザー切断用の 5mm の炭素鋼プレートがあるとします。 このような板金を切断するには、レーザー レンズの焦点距離が 7.5 インチである必要があります。
- 不完全なカットは、レーザーガンの直線運動によっても発生する可能性があります。 この場合、レーザー銃の線速度を調整します。
バリの問題
レーザー切断機の操作中に、レーザーが当たっているときに板金からブーンという音がすることがあります。 板金のバリ音問題の原因としては、以下の要因が考えられます。
- この問題では、焦点距離が問題になる可能性があります。 焦点距離の問題を既に解決している場合は、次の要因が原因である可能性があります。
- 切削速度が遅すぎるとバリ音が発生する場合があります。 増やすと問題が解決します。
- レーザーカッターを長時間使用すると、不安定になることがあります。 この場合、デバイスを再起動すると、この問題は解決します。
- レーザー光源の出力が十分でない場合、板金にバリ音が発生します。 それを調整すると、問題はすぐに解決します。
異常な火花
火花は、板金のレーザー切断エッジの品質に影響を与えます。 上記の要因が良好である場合、次の状況がこの問題の背後にある理由である可能性があります。
- レーザーを長時間使用すると、ノズルが以前の能力を失う可能性があります。 この状況では、ノズルを交換することがこの問題を解決するための正しい選択です。
- この状況では、ガス圧が問題になる可能性があります。 ガス圧を上げると、この問題も解決する可能性があります。
- レーザーノズルとレーザーガンの接合部のネジ山が緩い。 オペレータは、この状況で切断を続行せず、すぐにデバイスをシャットダウンする必要があります。 ネジを確認して、再度取り付けます。
小穴変形
この問題は、レーザー パルス穿孔プロセスの誤動作から発生します。 単一のレーザー ビームは、レーザー パルス穿孔フェーズでプレート上に小さな穴を形成します。 ただし、機械的なエラーにより、小さな領域に集中した高出力レーザーは変形したスポットを引き起こします。
この場合、プログラム部のパルス穿孔方式からブラスト穿孔方式に変更することで解決できます。 一方、低出力のレーザー切断機では、穴加工を採用して良好な表面仕上げを得ることが適切な選択となる場合があります。
準平衡状態での一次燃焼過程が困難
板金の厚さが 10mm を超えると、この問題が発生する可能性があります。 さらに、この問題は鉄の刃先の非定常燃焼に似ています。 準平衡過程によれば、スリップ上部の発火点は連続している必要があります。 まず、酸化鉄から放出されるエネルギーは、一定の燃焼プロセスを保証しません。 第二に、酸素の流れが刃先温度を低下させます。 第三に、燃焼後に形成される酸化鉄層が加工物の表面を覆い、酸素を拡散します。
- 表面に作用する酸素流の直径は、レーザービームの直径よりも大きくなります。
- 切断速度は、一般的に厚板をゆっくりと切断します。
- しばらくすると、酸素濃度が低下するため、装置は燃焼プロセスを消火します。
酸素純度と圧力の問題
この技術的な問題は、10 mm 以上の板厚の板金にも当てはまります。 酸素中の不純物が原因で、一般的な技術的な問題が発生する場合があります。 酸素の流れの純度は、切断プロセスにおいて重要な役割を果たします。 この場合、酸素純度が０．９％低下すると燃焼率は１０％低下し、５％低下すると燃焼率は３７％低下する。 同様に、燃焼速度の低下は、大幅に削減されたエネルギー入力に影響を与えます。 この結果、切り込みの下部に深刻なスラグが発生します。
この問題を解決するために、オペレーターは従来のレーザー切断技術で従来のテーパー ノズルを使用できます。 さらに、切断領域の周囲に予熱フレームを追加すると、この問題も解決される場合があります。 また、切断酸素流の周りに補助酸素流を追加することで、解決策を満たすことができます。
まとめ
世界で最も広く使用されている自動化技術の XNUMX つは、CNC レーザー切断です。 その結果、レーザー切断プロセス中の技術的な問題に注意する必要があります。 すべての技術的な問題をもう一度見直し、その背後にある科学を説明するよう努めることをお勧めします。