技術の進歩により、人々はますますさまざまな切断方法を開発しています。 彼らは、ビジネスにおいて利益と生産性を必要としています。 生産ラインで時間とお金の両方を節約できれば、誰もあなたが繁栄するビジネスマンになることを思いとどまらせることはありません。 2021 年の初めに、CNC マシン (穴あけ、フライス加工、レーザー、ルーティング)、研削、サンディングなどの多くの特殊な切断装置が市場に登場しました。 これらの選択肢の中で、レーザー切断技術は、今日世界で最も要求の厳しいサービスの XNUMX つです。 出力パワーに基づいて、これらのレーザー マシンはほぼすべての材料を切断できます。 さらに、レーザー切断は、他の彫刻機よりも比較的高速で費用対効果が高いです。 したがって、より良い研究を確立するための信じられないほどのレーザー切断技術に関するこの記事をお届けしました.
レーザー切断技術の紹介
放射線の誘導放出によるレーザーまたは光増幅は、電磁放射線の誘導放出の光学プロセスを介して光を増幅することによって光を放出するデバイスです。 これらのプロセスを使用して、実業家はさまざまな施設用に多くのレーザー ツールを製造しています。 したがって、レーザー彫刻機は、材料シートを切断、溶融、または燃焼できる範囲で高出力レーザービームを増幅します。 設計仕様によると、レーザー切断プロセスは、シート材料を切断およびエッチングする特定のポイントに光線を集中させます。 レーザー彫刻機は、この技術を利用して、金属、木材、アクリル、プラスチックなど、さまざまな固体材料を切断できます。したがって、レーザー切断装置は、複雑な部品や機構を作成できます。
一方、レーザー切断プロセスは、人間が操作するためのものではありません。 コンピュータ数値制御装置がレーザーガンを特定の方向に操作します。 内部チャンバーには、レーザーガス導入用と光増幅レンズ用があります。 刺激された増幅レーザービームは金属の表面に当たり、当たった特定のポイントを燃やします。 このようにして、誘導されたビームは、シート材料の厚さを徐々に溶かします。
CNC 操作は、他のコンピュータ操作マシンと同様です。 これらのデバイスは、ステッピング モーターの速度を制御する CNC プログラムと呼ばれる機械語を使用します。 通常、ほとんどの CNC マシンは XNUMX 次元です。 そのため、切断ガンには X 方向と Y 方向に XNUMX つの異なる軸が必要です。 CNC レーザー切断装置では、投影されたビームが材料の表面に均等に当たるため、レーザーガンを Z 軸上で動かす必要はありません。 この場合、XNUMX 次元のレーザーの動きを持ついくつかの例外的なケースがあります。
一般的なレーザー切断方法
レーザー切断装置は、動作原理が同じままであるレーザー ソースに基づいて異なる場合があります。 2つ目はCNC CO2レーザーカッターで、レーザービームと混合するCOXNUMXガスを使用します。 この場合、窒素、ヘリウム、キセノン、水素などの他の利用可能なガスがあります。 XNUMXつ目はCNC結晶レーザーカッターです。 このタイプのレーザー カッターは、電気レーザー放電に結晶を使用します。 XNUMX つ目は、CNC ファイバー レーザー カッターです。 このタイプのレーザー カッターは、光ファイバー ケーブルを使用してレーザー ビームをレーザー ガンに転送します。
ただし、これらのレーザー切断装置に応じて、実業家はさまざまなレーザー切断方法を分類しています。 読み続けます; それらを要約として説明します。
フュージョンカッティング
通常、レーザー切断テーブルには、上段と下段の XNUMX つの異なるステージがあります。 溶断法では、レーザーガンで特定の場所を部分的に溶かし、気流で溶かした材料をステージ下部に噴出します。 この現象は液体の状態で起こるため、溶断法として有名です。 ただし、このプロセス中、高純度の不活性ガスがレーザービームに付随するため、溶融した材料がステージから離れます。 ここでは、不活性ガスは切断に関与しません。 この場合、空気圧がステージと熱伝導率の制限要因となる特定のレベルでのレーザー出力。
長所と短所
- 溶融切断は、ガス化法よりも高速です。
- この方法では、材料は特定のレーザービームのみを吸収します。
- フュージョン レーザー切断は、鋼などの金属を彫刻するために 104 ～ 105 W/cm2 の高出力を必要とします。 この場合、最大切断速度は最終的なレーザー出力に依存します。 レーザー出力が増加すると、切断速度が増加し、その逆も同様です。
- 鉄、鋼、チタンには酸化切込みが入りません。
気化カット
このガス化プロセスの間、表面の温度は非常に速く沸点まで上昇するため、材料の溶融状態を回避できます。 このとき、材料の一部が水蒸気となって気化し、補助ガスはガスレーザーカッターで使用する不活性ガスの一部によって吹き飛ばされます。 この気化のプロセスは、気化切断プロセスとして知られています。 ただし、原材料はレーザービームの直径を超えて必要な厚さを超えてはなりません。
良い面と悪い面
- 気化切断は、瞬時に沸点に到達するために、溶融切断よりも高いレーザー出力を必要とします。 このプロセスのレーザー出力は、材料、切断深さ、焦点位置に応じて 18W/cm2 を超える必要があります。
- この方法は、木材や特定の陶器など、融点のないものには適していません。 気化プロセスは、鉄合金などの小さな領域にのみ適用されます。
- 気化プロセスに使用される材料は、より厚い切開に到達する必要があります。
- レーザー出力と気化は、焦点位置に特定の影響を与えます。
破壊制御切断
同じレーザー切断プロセスに従うと、脆い材料の切断が完全に機能しない場合があります. この場合、これらのタイプの材料は、レーザービームを介した制御可能なフラクチャ切断を伴う高速での熱損傷を必要とし、フラクチャ制御切断として知られています。 このプロセスでは、放出されたレーザー エネルギーによって機械的応力が発生し、レーザー ビームの経路に沿って材料が分離します。 この材料の分離は、破壊の成長に対して制御可能であり、拡張された亀裂に似ています。
ただし、破壊制御切断法では、脆性材料の小さな領域にレーザー光線が当たると、その領域に大きな温度勾配が生じ、材料の亀裂に起因する大きな機械的変形が生じます。
良い面と悪い面
- ANSYS ソフトウェアまたは他のバージョンを使用すると、応力と温度の分布をすばやく取得できます。
- このプロセスでは、脆性材料の種類に応じて高いレーザー出力が必要になります。
- バランスの取れた加熱勾配により、亀裂を任意の方向に導くことができます。
酸化溶融気化
この切断方法には、酸素ガスまたはその他の反応性ガスが適しています。 電磁チャンバーの後、増幅されたビームは、反応性ガスの環境を通して材料の表面に当たります。 この時点で、増幅されたビームは酸素または他の反応性ガスと化学的に反応し、より高い熱源を猛烈に生成します。 この応答と切断方法のプロセスは、酸化溶融気化として知られています。 パルスモードは熱の影響を制限し、レーザー出力は切断速度を決定します。
長所と短所
- 酸化溶融気化法により、同じ厚さの構造用鋼の切断速度が溶断より速くなります。
- 酸化溶融気化は、広いカット、特許の粗さ、隆起した熱影響ゾーン、およびより悪いエッジ品質を提供します。
- この切断方法は、鋭い角が火傷の危険があるため、精密モデルの加工には適していません。
これらは、最近使用されている最も一般的なレーザー切断方法です。 オペレータは、切断装置の能力、分析能力、処理要件、および材料構成に基づいて切断計画を決定できます。 この場合、考慮すべき最も重要な要素は材料の品質です。 材料に異なる不純物が含まれている場合、融点または沸点が高くなる可能性があります。 この場合、レーザーカッターは、これらの材料を貫通するために高出力のレーザービームを必要とします。
レーザー切断材料
レーザー彫刻機を試す準備はできましたか? まず、使用するために必要なすべての機器を集める必要があります。 通常、レーザービームはほぼすべての種類の材料を貫通できますが、定格出力についてよく知る必要があります。 ただし、以下に示すいくつかの異なる種類の材料でレーザー彫刻機を試して、それらがどのように機能するかを確認してください. この場合、マシンの仕様を調べる必要があります。 すでに述べたように、レーザー出力に応じて、レーザー材料を決定する必要があります。 考慮すべきもう XNUMX つの重要な点は、素材が異なればさまざまな煙が発生する可能性があることです。そのため、安全のために換気の良い場所を確保することをお勧めします。
- 木材： 最も一般的なレーザー切断材料の XNUMX つは木材です。 初心者やプロでさえ、木材のレーザー カッターを使用してパーツを切り出し、組み立てたり、プレゼントを彫刻したり、木片に複雑なデザインを彫ったりすることがよくあります。
- プラスチックとアクリル: 標識、ジュエリー、装飾品、ウォール アートなど、プラスチックやアクリル素材から作成するのに最適な選択肢です。 プレキシガラス、ワイルドカラーのプレキシガラス、標準のアクリルを使用して、美しいステンドグラススタイルのアートワークを作成することもできます. 木材と同じように、さまざまな厚さがあります。
- フォーム： インサートとシール フォームの作成は、子供のプロジェクトに最適です。 楽しいカスタム パズルを作成するには、レーザー カッターを使用して厚いフォームのビットをカットします。 家庭用プロジェクトの他の素材ほど一般的ではありませんが、検討するのに適した選択肢です。
- 板金： レーザー彫刻機で板金を切断するのは少しトリッキーです。 金属内部の分子引力は、木材やアクリルよりもはるかに高いです。 そのため、板金のエッジを溶かすには、高出力のレーザー光源が必要です。
- レザー： レーザー切断機で楽しい時間を過ごした後、高価な素材ですが、革を試してみることができます. ただし、ウォレット、ベルト、財布、ジュエリー ブレスレット、およびアートワークを作成することはできます。
- 段ボール： 最も費用対効果の高いレーザー カッター材料の XNUMX つは段ボールです。 また、最も使いやすいものの XNUMX つでもあります。 目を引く名刺から造形パーツまで何でも作れます。
一般的に使えない素材はほとんどありません。 彫刻する場合は、ガラスから離れてください。 ビニールや PVC などの塩素を含むコンテンツも推奨されません。
レーザー切断技術の長所と短所
エンジニアは、メリットがあるため、レーザー彫刻サービスを好みます。 レーザー切断技術の重要な利点: 柔軟性、精密切断、再現性、速度、費用対効果、非接触、汎用性、自動化の可能性、優れた品質など。
- 生産ラインでは、レーザー切断を簡単に統合できます。
- レーザー切断技術は、さまざまな材料の切断を提供します。
- 1.5 x 1.5 cm から 94 x 94 cm まで自由にデザインできます。
- レーザー切断技術は信頼できるプロセスであり、常に同じ結果が得られます。
- さまざまな彫刻オプションを提供します
- 非常に複雑なデザインのカットが可能です。
レーザー切断技術の欠点は次のとおりです。
- 高出力レーザー切断機には、経験豊富なオペレーターが必要です。
- 特定のレーザー カッターは、すべての種類の金属の厚さを切断できるわけではありません。 この場合、金属の厚さが異なると、別のパワー レーザー カッターが必要になります。
- 熱切断法では危険な煙が発生するため、部屋の換気をよくしてください。
レーザー切断技術は人体に有害ですか?
レーザー切断技術は、手術中および手術後に必要な予防措置を講じるのを忘れると、有害になる可能性があります. 確かに、有毒ガス、火災、身体的損傷など、レーザー カッターに対応するいくつかのリスクがあります。 幸いなことに、これらの危険を回避し、プロジェクトをクリーンかつ安全に切断するための迅速かつ簡単な方法がいくつかあります。
レーザー切断技術の応用
世界のすべての国が、さまざまな工学分野でレーザー切断技術を使用しています。 エンジニアがレーザー切断技術をよく使用するいくつかのアプリケーションについて説明します。
- 航空宇宙： 航空および宇宙旅行では、高性能エンジンと低燃費を実現する必要があります。 レーザー切断技術は、史上最も正確な設計を実現する最も効率的な方法であることが証明されています。
- 太陽光発電パネル： 太陽電池パネルの製造には、導電性および光活性材料の薄い層が必要です。 レーザー切断技術により、薄膜太陽電池のエッジを削除します。
- ファッション： レーザーカット技術は、レーザーカットのシルクやレザーのランウェイコレクションや小売店でより一般的です. レーザー切断は合成繊維に最適です。
- ロボット工学： レーザー技術は、ロボット産業で使用されるあらゆる材料に効率的な方法を提供します。 ドローンやロボットは、多くの場合、電子部品にレーザー切断技術を使用する必要があります。
- その他： レーザー切断技術は、レーザー手術、マーキングおよび彫刻用のレーザー切断、パッケージング、セラミックス、および非金属の切断でも有名です。
まとめ
レーザー切断機は、レーザーの専門分野と集束レンズによって提供される集束エネルギーを使用して、表面材料を溶融およびガス化する切断技術です。 切断品質が高く、切断速度が速く、切断材料の幅が広く、高性能です。