レーザー切断の品質管理とトラブルシューティング (ユーザーズ ガイド)

レーザー切断機を使用して金属材料を加工する場合、最終的なレーザー切断の品質が最初の関心事です。 金属加工業者にとって、レーザー切断エッジの品質が基準に達しない場合、材料が無駄になり、生産効率が低下し、生産コストが増加します。 レーザー切断を趣味としている人や、レーザー切断で生計を立てている人は、良い製品を作るためにレーザー切断の品質にも注意を払う必要があります。 レーザー切断機は、金属加工業界で優れた役割を果たしています。 切削効率が高く、切削精度も良好です。 ユーザーは、レーザー切断機の優れた加工性能を真に発揮できるように、レーザー切断の品質管理とレーザー切断のトラブルシューティングの基本的なスキルを習得する必要があります。

この記事では、レーザー切断の品質管理とレーザー切断のトラブルシューティングに関するすべての情報をまとめています。 そして、ユーザーが実際の操作でレーザー切断品質をスムーズに制御し、高品質のレーザー切断結果を達成するのに役立つことを願っています.

レーザー切断機が金属を切断する方法をよりよく理解するために、この写真を見て、レーザー切断金属の動作原理を学ぶことができます。

レーザー切断金属プロセスには、主に次の XNUMX つのステップが含まれます。

1. レーザー光源は、高エネルギーのレーザービームを放出します。 そして、レーザー光は反射レンズで反射し、集光レンズを通して一点に集光します。
2. レーザービームはノズルを通過します。 同時に、レーザービームと同軸の補助ガスもノズルから放出されます。
3. レーザービームがワークピースに焦点を合わせます。 そして、高濃度のエネルギーが金属の融点・気化点を超え、瞬時に溶けて気化し、穴をあけます。
4. レーザー切断ヘッドは、事前に設定された経路に従って移動するレーザービームを運び、穴を連続させ、切断シームを形成します。

レーザー切断は、レーザービーム、補助ガス、およびノズルが連動するプロセスです。 レーザー出力、ガス、ノズル、送り速度が正しく設定されていれば、ワークピースに滑らかなカーフを実現できます。 しかし、ユーザーは、レーザー切断の品質を評価する方法とその原因を知らないことがよくあります。 したがって、次のセクションでは、レーザー切断の品質を確認する方法について説明します。

レーザー切断品質の確認と評価は、レーザー切断品質管理の前提です。 ユーザーは、次の側面に従ってレーザー切断の品質を確認できます。

ほとんどの場合、レーザー切断プロセスの開始時に、レーザー切断ヘッドはワークピースの表面に小さな穴を開けてから、直線運動を続ける必要があります。 そして、そのパンチングプロセスはピアシングとしても知られています. ピアスの品質は、レーザー切断パラメータが正しいかどうかをテストするための重要な側面の XNUMX つです。 ピアシング プロセス中に異常な火花、異常なノイズ、または大きなピアシング ギャップがある場合、それは不適切なレーザー切断パラメータの兆候です。

一般に、レーザー切断機で切断される金属加工品のほとんどは機械部品であるため、スムーズに組み立てるためには切断サイズを正確にする必要があります。 ノギスを使用して、ワークピースの切断サイズが要件を満たし、レーザー切断機の許容範囲を超えていないかどうかを測定します。 さらに、最終的なレーザー切断効果が事前設定された切断経路と同じかどうかを確認する必要があります。 不適切な設定やノズルの問題により、光路が正しくない場合があります。 サークルレーザーカットの例です。 設定が間違っていたり、ノズルの位置が合っていないと、完全な円形の製品が得られません。

レーザー切断におけるカーフ（切断スリットともいう）は、レーザー照射後に金属が部分的に溶融することで形成されます。 カーフのサイズは、レーザー切断の品質を反映しています。 カーフが大きすぎる場合は、レーザー出力が大きすぎるか、切断速度が遅すぎて、金属が過度に溶融していることを証明しています。

切削スリットの粗さは、切削面に形成される縦線の深さで確認できます。 縦線がはっきりしていて深い場合は、粗さが高く、切断品質が悪いことを意味します。 縦線が非常に浅い場合は、ラフネスが低く、切断品質が良好であることを意味します。

テーパーは、レーザー切断スリットの上から下までの角度です。 レーザー切断パラメータが合理的に設定されている場合、10mm 以内の金属板のレーザー切断によって生じるテーパーは非常に小さく、無視できます。 ただし、より厚いワークピースを切断する必要がある場合、レーザービームの切断位置はレーザーの焦点から徐々に離れて発散し、切断シームが拡大し、特定のテーパーが生成されます。 適度な範囲でテーパーをコントロールできます。 ただし、大きすぎる場合は、通常、パラメータの設定が不合理であることが原因です。

バリはレーザー切断の品質を直接反映し、さまざまな金属レーザー切断の場面でよく遭遇する問題でもあります。 通常のレーザーカット加工ではバリはほとんど発生しません。 刃先にバリがある場合は、レーザー切断パラメータが正しくないことを意味します。 さまざまな金属のさまざまなバリの問題を解決するには、さまざまな方法があります。 そして、記事の最後の部分で詳細な解決策を共有します.

変形は、金属加工業界でも共通の懸念事項です。 また、一般的に薄い金属板を切断したり、小さな金属部品を微細加工する際に発生します。 レーザー切断パラメータが正しくなく、レーザー照射による熱が高すぎると、材料が歪み、熱変形が発生します。 したがって、レーザー出力、送り速度、その他のレーザー切断パラメーターを制御して、材料の過熱や変形を防ぐ必要があります。

レーザー切断機は、材料を溶融または蒸発させることによって切断効果を実現します。 切断スリットの周囲の材料もレーザーによって加熱され、分子構造が変化します。 そして、レーザー照射により分子構造が変化する領域をHAZ（熱影響部）と呼びます。 レーザー切断により、特定の熱影響ゾーンが発生しますが、これは避けられません。 ただし、熱影響部の範囲を妥当な範囲内に抑えるための適切な措置を講じることはできます。

前のセクションでは、レーザー切断金属の品質をチェックおよび評価する方法を学びました。 次の部分では、レーザー切断の品質に影響を与える XNUMX つの主な要因を分析します。 これらの XNUMX つの側面から始めて、レーザー切断の品質管理を向上させることができます。

レーザー切断の品質に影響を与える要因には、主にレーザー光源、レーザー出力、レーザー切断速度、レーザー焦点、補助ガス、ガス圧、およびノズルが含まれます。

レーザー ソースは、レーザー切断機のエネルギー源です。 また、レーザー光源の品質は、最終的なレーザー切断の品質にある程度影響します。 現在、市場には IPG、Raycus、Max、JPT などの信頼できるレーザー ソース ブランドが多数あります。 レーザー切断機を選択するときは、レーザー切断の品質をより適切に制御するために、安定した性能と長寿命のレーザー ソースを選択する必要があります。

レーザー出力は、レーザー切断機の切断能力を表します。 レーザー出力が大きいほど、切断力が強くなります。 材料の種類が異なれば、必要なレーザー出力も異なります。 さらに、同じ金属材料の異なる厚さに適したレーザー出力も異なります。 不適切なレーザー出力は、レーザー切断の品質に悪影響を及ぼします。 たとえば、レーザー出力が大きすぎると、切断面が粗くなり、バリが発生します。 レーザー出力が小さすぎると、マシンはワークピースを切断できません。

切断速度は、レーザー出力と連携して切断プロセスを制御する重要なパラメーターです。 そしてそれは最終的な切断品質に影響を与えます。 切断速度が速すぎると、ワークピースが完全に切断するのに十分な熱を得ることができません。 切断速度が遅すぎると、ワークピースが過熱し、切断スリットが大きく粗くなります。

レーザービームの焦点は、エネルギー密度が最も高くなります。 光点が小さいほど、切断結果が良くなります。 レーザービームの焦点位置は、スリットサイズ、スリット粗さ、テーパーなど、レーザー切断の品質に直接影響します。 レーザー切断機を操作する前に、ユーザーはレーザービームが正しい位置に焦点を合わせていることを確認する必要があります。 炭素鋼のレーザー切断の場合、焦点位置はワークピースの表面にあり、ワークピースが厚いほど焦点位置が高くなります。 ステンレス鋼のレーザー切断の場合、焦点位置はワークの表面より下にあり、ワークが厚いほど焦点位置は低くなります。

補助ガスは、レーザービームがワークピースをより良い品質で切断するのを支援し、同時にスラグをすばやく吹き飛ばします。 一般的に使用される補助ガスには、酸素、窒素、および空気が含まれます。 酸素は主に工具鋼、軟鋼、厚い炭素鋼の加工に使用されます。 窒素は主にステンレス鋼、軟鋼、亜鉛メッキ鋼の切断に使用されます。 そして空気は主にアルミニウムの加工に使用されます。 補助ガスの純度は、最終的なレーザー切断結果に影響します。 たとえば、窒素ガスの最低純度要件は 99.5% です。

補助ガスの圧力は、スラグのブロー効果に影響を与え、最終的なレーザー切断の品質に影響を与えます。 金属材料が異なれば、最適なガス圧も異なります。 ガス圧が低すぎると、溶融した材料の吹き飛ばしが間に合わず、刃先の裏に付着します。 ガス圧が高すぎると、レーザービームの切断能力が弱まり、切断スリットが大きく粗くなります。

ノズルの機能は、補助ガスの噴射領域を制御して、レーザー切断の品質を制御することです。 そのため、ノズルの構造、サイズ、高さが最終的な切断品質に影響します。 ノズルが部分的に破損すると、空気の流れが不均一になり、切断品質に悪影響を及ぼします。 異なる切断厚さは、異なるノズル径に適しています。 例えば、Φ1のノズルには6～1.2mmのステンレス板が適しています。 また、φ6ノズルには10～2.0mmのステンレス板が適しています。 レーザー切断の品質管理に関して、ユーザーはノズルを衝突、変形、または部分溶融から保護する必要があります。 さらに、最高のレーザー切断品質を実現するには、ノズルがレーザービームと同軸である必要があります。 さらに、ノズルとワークピースの間の距離もレーザー切断の品質に影響します。

レーザー切断の品質に影響を与える要因は多数ありますが、高いレーザー切断品質を得ることが難しいというわけではありません。 ユーザーは、パラメータを調整するための処理効果に従って、どの要因が切断品質に影響を与える可能性があるかを分析できます。 次に、レーザー切断の品質問題を時間内に解決できるように、一般的なレーザー切断の問題と解決策を共有します。

レーザー切断の品質問題	考えられる理由	ソリューション
裁断シームに小さな滴状の規則的なバリがあります	1. レーザーの焦点位置が低すぎる。 2. 切削速度が速すぎる。 3. レーザー出力が低すぎる。	1. レーザーの焦点位置を上げます。 2. 切削速度を下げる。 3. レーザー出力を上げます。
裁断シーム両側に長い不規則なバリがあり、金属表面に変色があります	1. 切断速度が遅すぎる。 2. レーザーの焦点位置が高すぎる。 3. 空気圧が低すぎる。 4. 材料が熱すぎる。 5. 伝送システムが不安定です。	1. 切削速度を上げる。 2. レーザーの焦点位置を下げます。 3. 空気圧を上げます。 4.材料を冷却します。 5. 伝送システムをチェックおよび調整します。
裁断シームの片側に長い不規則なバリがあります	1. ノズルの位置が合っていない。 2. レーザーの焦点位置が高すぎる。 3. 空気圧が低すぎる。 4. 切断速度が遅すぎる。 5. レーザー集光レンズの中心位置がずれています。 6. ノズルが部分的に詰まっているか、損傷している。 7. レンズが汚れているか、損傷している。	1. ノズルの点検と調整を行います。 2. レーザーの焦点位置を下げます。 3. 空気圧を上げます。 4. 切削速度を上げる。 5. レーザー集光レンズの中心位置を確認して調整します。 6. ノズルを清掃または交換します。 7. レンズをクリーニングまたは交換します。
溶融した材料は材料の上側から排出されます	1. レーザー出力が低すぎる。 2. 切削速度が速すぎる。 3. 空気圧が高すぎる。	1. レーザー出力を上げます。 2. 切削速度を下げる。 3. 空気圧を下げます。 注: レーザー集光レンズが損傷しているかどうかを確認し、必要に応じて新しいものと交換してください。
刃先が黄色くなる	1.補助ガスは純粋ではありません。 2. エアチューブ内に酸素ガスまたは空気が入っています。	1. 窒素の純度を確認し、純度の高い窒素ガスを使用してください。 2. エア チューブのクリーニングの遅延を増やします。
裁断シームが荒い	1. ノズルが破損している。 2. レンズが汚れている。	1. ノズルを点検または交換します。 2. レンズをクリーニングまたは交換します。

レーザー切断の品質問題	考えられる理由	ソリューション
丸い形を切ると、出来上がりが丸くならない	1. レンズの中心位置がずれている。 2. ノズルが詰まっているか、破損している。 3. レーザー経路が正しくありません。	1. レンズの中心位置を確認、調整します。 2. ノズルを点検または交換します。 3. レーザー経路を確認して調整します。
仕上がったワークは切削導入位置に隙間があります	1. ピアシングプロセスが長すぎる。 2. 切断中の温度が高すぎる。	1.ピアス時間を短くする。 2. デューティ サイクルを下げて材料を冷却します。
下部の牽引線はオフセットされ、下部の切断スリットはより広くなります	1. 切削速度が速すぎる。 2. レーザー出力が低すぎる。 3. 空気圧が低すぎる。 4. レーザーの焦点位置が高すぎる。	1. 切削速度を下げる。 2. レーザー出力を上げます。 3. 空気圧を上げます。 4. レーザーの焦点位置を下げます。
スラグに似たドリップ状のバリがあり、取れやすい	1. 切削速度が速すぎる。 2. 空気圧が低すぎる。 3. レーザーの焦点位置が高すぎる。	1. 切削速度を下げる。 2. 空気圧を上げます。 3. レーザーの焦点位置を下げます。
バリはつながっており、一体で取り除けます	レーザーの焦点位置が高すぎます。	レーザーの焦点位置を下げます。
裁断シーム底部のバリが取れにくい	1. 切削速度が速すぎる。 2. 空気圧が低すぎる。 3.補助ガスは純粋ではありません。 4. レーザーの焦点位置が高すぎる。	1. 切削速度を下げる。 2. 空気圧を上げます。 3. より純度の高い補助ガスを使用してください。 4. レーザーの焦点位置を下げます。
裁断シームの片側にバリがあります	1. ノズルの中心位置がずれている。 2. ノズルが破損している。	1. ノズルの中心位置を確認、調整します。 2. ノズルを点検または交換します。
刃先が不正確	1. 空気圧が高すぎる。 2. ノズルが破損している。 3. ノズルの直径が大きすぎる。	1. 空気圧を下げます。 2. ノズルを点検または交換します。 3. 適切な直径のノズルを取り付けます。
カッティングの質感が非常に荒い	1. レーザーの焦点位置が高すぎる。 2. 空気圧が高すぎる。 3. 切断速度が遅すぎる。 4. 材料が熱すぎる。	1. レーザーの焦点位置を下げます。 2. 空気圧を下げます。 3. 切削速度を上げる。 4.材料を冷却します。
溶融した材料は材料の上側から排出されます	1. レーザー出力が低すぎる。 2. 切削速度が速すぎる。	1. レーザー出力を上げます。 2. 切削速度を下げる。 注: レーザー集光レンズが損傷していないかどうかを確認してください。 また、必要に応じて新しいものと交換してください。
切断時に異常な火花が出る	1. ノズルとレーザーヘッドの接続部のねじ山が緩んでいます。 2. ノズルが破損している。 3. 空気圧が低すぎる。	1. 糸を締めます。 2. ノズルを点検または交換します。 3. 空気圧を上げます。
レーザーは材料を切断できません	1. レーザー出力が低すぎる。 2. 切削速度が速すぎる。 3. レーザーの焦点位置が低すぎる。 4.ノズルの直径が金属の切断厚さと一致しません。	1. レーザー出力を上げます。 2. 切削速度を下げる。 3. レーザーの焦点位置を上げます。 4. ノズルをチェックして交換します。
レーザー光線に切れ目がある	1. 切削速度が速すぎる。 2. レーザー出力が低すぎる。 3. レーザーの焦点位置が低すぎる。	1. 切削速度を下げる。 2. レーザー出力を上げます。 3. レーザーの焦点位置を上げます。

レーザー切断の品質は、多くの要因の影響を受けます。 まず第一に、レーザー出力、切断速度、空気圧などのパラメータ設定が不適切であると、切断結果に影響を与えます。また、パラメータが正しく設定されていても、問題が発生する場合があります。 これは通常、ガスの純度が十分でないか、ノズルとレンズが汚染または損傷していることが原因です。 したがって、ユーザーは切断前にノズルをチェックし、レーザーヘッドが正常に動作しているかどうかを確認してから、適切なパラメーターを設定する必要があります。 次に、特定のレーザー切断効果に従って原因を分析し、パラメーターを調整して機械部品をチェックし、最高のレーザー切断品質を実現します。