レーザー切断の 3 つの主なタイプとは何ですか?

現在、板金業界で最も一般的なプロセスはレーザー切断です。レーザー切断機は、強力なレーザー光線、燃焼、または特定の材料の蒸発を使用してパターンを作成およびデザインする機械タイプです。レーザー光線を使用してワークピースを高精度に切断するため、切断速度が速く、切断品質が高く、切断効率が高いという利点があります。レーザー切断機は主なタイプに応じて次のように分類できます。 CO2レーザー切断機、ファイバーレーザー切断機、ND:YAG固体レーザー切断機。
この記事では、読者がレーザー切断技術の開発と応用をよりよく理解できるように、3 つのレーザー切断機の種類と複雑な技術について説明します。

レーザーカットとは

レーザー発生器の種類を区別する前に、レーザー切断とは何かを理解することが最善です。レーザー切断は、高エネルギーのレーザー光線を使用して切断や彫刻を行うプロセスです。レーザー切断の原理は、レーザー発生器から発生した高エネルギーのレーザー光線を用いてワークの表面を加工し、光学系でレーザー光線を集光して非常に小さな光点にします。レーザー光がワークに照射されると、光エネルギーが材料に吸収され、熱エネルギーに変換されます。熱エネルギーにより、材料を融点、さらには蒸発温度に達するまで加熱することができます。レーザービームの焦点距離と出力を制御することにより、材料を溶融、蒸発、または燃焼させることができます。
レーザー技術は、レーザー光の主成分であるレーザーの強度や、レーザー光に作用する物質に応じて、切断、穿孔、エッチングなどのさまざまな作業を行うことができます。同時に、レーザー切断は動的制御も実現できます。レーザー光線の切断経路。コンピュータ支援設計 (CAD) とコンピュータ CNC (CNC) テクノロジーを使用して、必要な切断パスをレーザー切断システムの指示に変換し、高精度かつ高速の切断プロセスを実現します。

レーザー切断機の種類

レーザー切断機には3つのタイプがあります：CO2レーザー切断機、ファイバーレーザー切断機、および ND: YAG 固体レーザー切断機。レーザービーム生成方法のほとんどは同じ基本的な物理的概念に基づいていますが、物理的な実現はレーザー技術によって異なります。各レーザー発生器は連続波長を提供でき、複数の目的に使用できます。工業用途では金属が最も一般的ですが、木材やプラスチックもレーザーカッターで切断できます。これらのさまざまなレーザー切断機の種類については、以下で説明します。

CO2レーザー切断機

CO2 レーザー切断機は、最も一般的かつ初期のレーザー切断装置の 1 つです。 CO2ガスを活性化媒体として使用し、レーザー発生器を通じてCO2レーザービームを生成します。 CO2 レーザー切断機の主な特長は次のとおりです。

舗装長さ: CO2 レーザー切断機のレーザー波長は約 10.6 ミクロンで、ほとんどの非金属材料の吸収率が高いため、木材、プラスチック、ゴム、紙、その他の材料の切断に適しています。
速い切断速度: CO2 レーザー切断機の非金属材料の切断速度は非常に速く、生産効率を大幅に向上させることができます。
サブカット厚さ: 金属材料に対する CO2 レーザーの吸収率が低いため、CO2 レーザー切断機は金属材料の切断厚さに制限があり、通常はより薄い金属板に適しています。
刃先が滑らか: CO2 レーザー切断機の切断領域は広いため、刃先は比較的滑らかで、追加の後処理は必要ありません。

ファイバーレーザー切断機

ファイバーレーザー切断機は、近年急速に発展しているレーザー切断装置です。ファイバーレーザー発生器を使用してレーザービームを切断ヘッドに転送し、ワークピースを切断します。光ファイバーレーザー切断機の主な特長は次のとおりです。

短波長：ファイバーファイバーレーザー切断機のレーザー波長は通常約1ミクロンで、金属材料に対する吸収率が高いため、鋼、アルミニウム合金、銅などの金属材料の切断に適しています。
ハイビームの品質：ファイバーレーザー切断機はファイバーを使用してレーザービームを送信するため、レーザービームの高品質を維持し、切断効果をより細かくすることができます。
速い切断速度: 金属材料に対するファイバーレーザー切断機の切断速度は非常に速く、生産効率を大幅に向上させることができます。
大きな切断厚さ：光ファイバーレーザー切断機の切断厚さは比較的大きく、厚い金属板も切断できます。
高い切断品質：ファイバーレーザー切断機の切断工程における熱影響面積が小さく、切断品質が高く、精密切断に適しています。

ND：YAG固体レーザー切断機

ND: YAG固体レーザー発生装置は一般的なレーザー発生装置です。活性化媒体としてイオン (ND3+) を混合したコオロギアルミニウムポート (YAG) 結晶を採用し、ポンプ源によって刺激されてレーザービームを生成します。 ND: YAG固体レーザー発生装置の主な特徴は次のとおりです。

短いパルス幅: ND: YAG 固体レーザー発生器は、通常はナノ秒単位の短いレーザーパルスを生成できます。微細加工やレーザーマーキングなど、高速・高精度な加工が要求される用途に有利です。
狭い幅: ND: YAG レーザー発生器のレーザー波長は比較的狭く、通常は数ナノメートル以内です。これにより、レーザー医学やスペクトル分析など、高レーザー波長の一部の用途で利点が得られます。
高い安定性: レーザー出力は特定の出力範囲内で安定し、ビーム品質の減衰が低くなります。そのため、長期間の連続作業や繰り返しの頻度が多い用途でも優れた性能を発揮します。
多機能アプリケーション：ND: YAG固体レーザー発生器は、レーザーパラメーター（パルス幅、周波数など）を調整することにより、さまざまな材料の切断、溶接、パンチング、マーキング、およびその他の加工を実現できます。金属および非金属材料の加工に適しており、さまざまな業界のニーズを満たすことができます。

3つのレーザー切断機の違い

レーザー切断機の動作原理と応用分野に応じて、3 つの機械の間には大きな違いがあります。レーザー切断機。適切なタイプは、特定の切断要件と材料の特性によって異なります。

波長

レーザーの波長は、利得媒体として使用される材料のみに依存します。 CO2 レーザー発生器の場合、CO2 ガス分子は 10,600 nm の波長を生成します。ファイバーレーザー発生器で使用される素子に応じて、波長は 780 ～ 2,200 nm の任意の波長にすることができます。 ND: YAG などのレーザー発生器の波長は 1064 nm です。これは、それらがすべて利得媒体としてネオジムを使用しているためです。

力

出力は、異なるタイプのレーザー切断機間の比較的明らかな違いです。ファイバーレーザー発生器は焦点が近いため、二酸化炭素レーザー発生器と比較して出力密度が高くなります。同じレーザー出力の場合、光ファイバーレーザー発生器の消費エネルギーはCO2レーザー発生器の約3分の1であるため、運用コストははるかに低くなります。 ND：YAGレーザー発生器の出力密度はファイバーレーザー発生器よりも高いですが、エネルギー効率は悪いです。CO2レーザー技術の場合、レーザー出力は数十ワットから数百ワットになります。光ファイバーレーザー技術の場合、レーザー出力は最大数万ワットをサポートできます。

切断品質

CO2レーザー発生器と比較して、ファイバーおよびND：YAGレーザー発生器は滑らかな切断エッジを生成できます。ただし、通常はより薄い材料に制限されます。切断速度と全体的なレーザー出力も、切断品質に大きな影響を与えます。切断速度が速すぎたり遅すぎたりすると、切断品質が低下します。近年、光ファイバーレーザー技術の急速な発展と高出力レーザー発生器の普及により、レーザー切断機は厚さの限界を突破しました。出力の増加に伴い、レーザー切断機の切断厚さと効率も向上しました。統計によると、50KWレーザー切断機は、低炭素鋼とステンレス鋼の最大切断厚さをそれぞれ120mmと100mmに突破しました。

価格

CO2 レーザー切断機はファイバーレーザー切断機よりもはるかに安価ですが、一定期間でレーザー管を交換する必要があるため、CO2 レーザー発生器の購入とメンテナンスのコストが高くなります。 ND: YAG レーザー発生器の信頼性はファイバーレーザー発生器ほど良くありません。定期的に費用がかかるため、運用コストが高くなります。

応用

切断パターンの設計とプログラミングは切断速度に影響します。効率的で最適化された切断パスにより、不必要な移動時間が最小限に抑えられ、切断プロセスが最適化されて速度が向上します。インポート、エクスポート、最適化されたパスシーケンスなどのプログラミング技術により、切断速度を最大化できます。

要約する

レーザー切断技術の継続的な開発と革新により、レーザー切断機の種類はますます多様化しています。現在、CO2レーザー切断機、光ファイバーレーザー切断機、ND:YAGレーザー切断機が主に使用されています。それぞれに独自の特性と適用範囲があり、さまざまな業界の最先端のニーズを満たすことができます。
この記事が、読者がレーザー切断機の主な種類を理解し、実際の用途に適したデバイスを選択するのに役立つことを願っています。必要なソフトウェアの種類、レーザー切断の設計方法、これらのレーザー切断機の理解など、レーザー切断の他の側面も知りたい場合は、詳しくお話ししましょう。

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