市販されているさまざまな種類のレーザー切断機とは何ですか

市場にあるさまざまなタイプのレーザー切断機とは何ですか

レーザー切断は1960年代から産業オペレーションの一部となっています。レーザー技術の発展に伴い、高精度、高速、汎用性がレーザー切断プロセスの主な利点となり、レーザー切断は産業分野でますます重要になっています。そのユニークな構造と目的により、レーザー切断機は特に繊細なデザインや小さな穴を切断する際に非常に正確です。レーザー発生器のタイプに応じて、レーザー切断機 3つのタイプに分かれています: CO2レーザー切断機, ファイバーレーザー切断機、YAG/YVO レーザー切断機があります。この記事では、これら 3 種類のレーザー切断機とその特徴について説明します。

CO2レーザー切断機

CO2 レーザー切断機は、非金属材料の切断や彫刻に広く使用されています。 CO2レーザー切断機は、レーザー出力によって切断できる材料の種類や厚みも異なります。現在、このレーザー切断装置は中小企業、学校、木工職人、愛好家に人気の選択肢です。

動作原理

CO2レーザー切断機は、通常、ガスが充填された密閉ガラス管内でレーザービームを生成します。高電圧が管内を流れ、ガス粒子と反応してエネルギーを増大させ、光を生成します。管の両端にはミラーがあり、いくつかのミラーの屈折により、光はレーザーヘッドに伝達され、次にレーザーヘッドに取り付けられた集束レンズが光を一点に収束します。非常に高温に達するため、材料は瞬時にガスに昇華し、排気ファンによって吸い取られ、材料を切断する目的を達成します。
CO2 レーザージェネレーターは、9.6μm ～ 10.6μm の波長を持つ遠赤外線スペクトル範囲の目に見えない光を生成します。チューブ内のガス混合物は通常、二酸化炭素、窒素、水素、ヘリウムです。レーザーヘッドが通過するたびにレーザーのオン/オフを非常に素早く切り替えることができるため、このマシンでは非常に複雑なデザインをカットできます。

加工できる材質は何ですか

CO2レーザー発生装置のビーム波長は10.64μmと非金属材料に吸収されやすいため、さまざまな非金属材料を精密かつ丁寧に切断することで有名です。 CO2 レーザー切断機での加工に適した材料は次のとおりです。

木材と合板: 木材と合板を切断できるため、木工や工芸業界で人気があります。
アクリル: 看板、ディスプレイ、アート用途によく使用されるアクリルシートにきれいで洗練されたカットを提供します。
プラスチック: ポリカーボネート (PC)、ポリエチレンテレフタレート (PET)、ポリ塩化ビニル (PVC) など、看板作成、梱包、製造用のあらゆる種類のプラスチックを切断できます。
革: 工芸、ファッション、室内装飾の目的で革に複雑なカットを施すことができます。
ファブリックとテキスタイル: テキスタイル業界で、ファブリックやその他のテキスタイルの複雑なパターンやデザインを切断するために使用されます。
紙と厚紙: 包装、カード作成、その他の用途で紙や厚紙を細かく切断するのに最適です。
ゴム: さまざまな産業および製造用途のガスケット、シール、その他の産業部品に使用されるゴム材料を切断できます。
ステンレス鋼および炭素鋼: 薄いステンレス鋼および炭素鋼プレートも切断できますが、ファイバーレーザー切断機と比較すると制限があり、低出力の金属切断用途でより一般的に使用されます。

利点

高い切断品質：CO2レーザー切断機は非接触加工方式を採用しており、切断刃は熱の影響が少なく、ワークピースの変形を軽減します。特に皮革や布地などの柔らかい素材の場合、切断時に形成されるたるみを回避でき、通常は二次加工を必要としません。
高い切断柔軟性：レーザー加工は柔軟性があり、あらゆるパターンを加工できます。
高速切断速度: 切断速度は10m/分に達し、最大位置決め速度は70m/分に達します。
高い切断精度：位置決め精度0.05mm、繰り返し位置決め精度0.02mm。
機械の価格が安い: 小型の CO2 レーザー切断機の価格は通常 3,000 ドルのみ、大型の CO2 レーザー切断機の価格はわずか 5,000 ドルです。これは中小企業にとって手頃な予算です。

CO2 レーザー切断機は、非金属材料の彫刻や切断に最適であり、機械切断よりも優れたエッジ結果が得られます。特に小規模企業では、CO2 レーザー切断機への投資に多額の費用はかかりませんが、企業の生産効率を向上させ、人件費を削減することもできます。

短所

高いメンテナンスコスト: CO2 レーザー切断機のレンズは定期的なメンテナンスと交換が必要です。
低い光電変換効率: CO2 レーザー発生器の電気光変換率はわずか 10% 程度です。
金属材料の切断が制限される: ステンレス鋼や炭素鋼の CO2 レーザー切断は、レーザー光の波長の影響を受けるため、効率が低く品質も悪く、高い切断速度と切断品質を必要としない製品にしか使用できません。 CO2レーザー切断機では、ステンレス鋼や炭素鋼以外の金属材料は加工できません。

CO2 レーザー切断機にはいくつかの欠点がありますが、非金属材料を機械的に切断する場合と比較すると、CO2 レーザー発生器は依然として費用対効果の高いオプションです。

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、産業分野における最新のレーザー切断装置であり、金属加工業界に前例のない速度と精度を提供します。ファイバーレーザー切断機は、平面切断と斜め切断の両方を実行でき、金属板の高精度加工に適しています。現在、ファイバーレーザー切断技術は、さまざまなインフラストラクチャおよび製造アプリケーションで広く使用されています。

動作原理

ファイバーレーザー発生器は、ポンプダイオードからエネルギーを収集する特別に設計されたグラスファイバーを使用してビームを増幅します。この強力なレーザーが材料の表面に当たると、高強度の光が吸収されて熱に変換され、表面が溶けます。レーザービームと平行な高速気流を使用して溶融材料を吹き飛ばし、それによってワークピースを切断します。
ファイバーレーザー発生器と材料との最初の接触点は、その後の相互作用よりも強くなければなりません。これは、この最初の接触では材料を単に切断するのではなく貫通する必要があり、これには高出力パルスビームの使用が必要となるためです。通常、ファイバーレーザー切断機はコンピューター数値制御技術を使用しており、コンピューター支援設計ワークステーションから切断データを受信できます。これらの技術は、材料の表面またはレーザー自体を制御して、特定のパターンやデザインを生成するのに役立ちます。

加工できる材質は何ですか

ファイバーレーザー切断機は、特にさまざまな金属材料の切断において、その高効率と多用途性で知られています。ファイバーレーザーの高出力密度により、これらの金属を正確かつ迅速に切断できます。

ステンレス鋼: ファイバーレーザージェネレーターは、優れたエッジ品質と最小限の熱歪みでさまざまなグレードのステンレス鋼を切断でき、自動車、航空宇宙、建設業界でよく使用されます。
軟鋼: ファイバーレーザージェネレーターは、さまざまな構造用途や一般的な製造で一般的に使用される、さまざまな厚さの軟鋼シートやプレートの切断に最適です。
アルミニウム: ファイバーレーザージェネレーターは、航空宇宙や自動車用途でよく使用されるアルミニウムシートや合金の切断に最適です。
銅: 銅は導電性の高い金属であり、ファイバーレーザージェネレータを使用して効果的に切断できるため、電気部品、パイプ、装飾部品の製造および加工に適しています。
真鍮: ファイバーレーザーは、装飾用途で知られる金属合金である真鍮を正確に切断できます。
亜鉛メッキ鋼: ファイバーレーザージェネレーターは、建設や製造で一般的に使用される亜鉛メッキ鋼を切断できます。
チタン: ファイバーレーザー発生器は、航空宇宙産業や医療産業で使用される軽量で強力な金属であるチタンを切断できます。
その他の合金: ファイバーレーザージェネレーターは、特殊な用途で使用されるさまざまな合金を切断することができ、さまざまな業界での用途を拡大します。

利点

低いメンテナンスコスト: ファイバーレーザー発生器は通常メンテナンス不要で、耐用年数が少なくとも 25,000 時間と長いです。したがって、ファイバーレーザー発生器のライフサイクルは、他の 2 つのタイプよりもはるかに長くなります。
強力な光電変換能力: ファイバーレーザー発生器の電気から光への変換率は最大 50% に達し、CO2 レーザー発生器の 3 倍以上であり、同じ出力でも消費電力が少なくなります。
高い切断効率：ファイバーレーザー発生器は環境の影響が少なく、短時間で高エネルギー出力を達成でき、切断速度が速いです。シートの切断中にシートメタルを保持するための工具が不要なため、セットアップとダウンタイムが削減され、切断効率が向上します。
高い切断品質：非接触切断が採用されており、切断シームの熱影響範囲は小さく、切断シームは0.1〜0.2mmであり、切断後の金属部分にはバリやスラグ現象がなく、通常は必要ありません。二次加工。

ファイバーレーザー切断機は金属加工において比類のない性能を発揮し、精密かつ正確に切断して最高の結果を実現します。ファイバーレーザー切断は、他の種類のレーザー切断よりも高速で材料消費量が少なく、高品質の結果を実現できます。

短所

ファイバーレーザー切断機は操作が複雑で用途が広いため、価格が非常に高価です。
より低い出力のファイバーレーザー切断機では、より厚い金属を加工する場合、切断品質が制限されます。
ファイバーレーザー切断機の機械部品の初期購入コストは比較的高くなります。

これと他のいくつかの欠点にもかかわらず、ファイバーレーザー切断には依然として大きな利点があります。近年、レーザー技術の発展と高出力レーザー発生器の出現により、ファイバーレーザー切断機の価格は下がり始めています。

Nd:YAG/Nd:YVO レーザー切断機

Nd:YAG レーザーは、ネオジム (Nd) をドープしたイットリウムアルミニウムガーネット結晶 (Y3Al5O12) を使用します。 Nd:YVO レーザーはネオジムをドープしたバナジン酸塩結晶 (YVO4) を利用しており、Nd:YAG レーザーと同じように動作します。 Nd:YVO レーザーは、Nd:YAG レーザーと比較して出力の安定性が向上しており、切断中にあまり熱を発生しません。

動作原理

CO2 レーザーと同様に、結晶は 2 つのミラー (1 つは完全反射、もう 1 つは半反射) の間に配置されます。ポンピング光子源は、キセノン/クリプトンフラッシュチューブまたは一連のレーザーダイオードです。 Nd:YAG/YVO 結晶の場合、ポンピング源はネオジムイオンのエネルギーレベルを上げる光子を供給します。周波数 1064 nm のコヒーレントで高強度の光ビームが生成されると、ミラーを使用してカッティングヘッドに方向付けられ、最終的にカッティングヘッド上のレンズを使用して点に集束されます。

加工できる材質は何ですか

YAG/YVO レーザー切断機は、より効率的なファイバーレーザー発生器の台頭により、最近ではあまり一般的ではありませんが、特定の金属材料を切断するための特定の用途が依然としてあります。 YAG/YVO レーザー切断機で切断できる材料は次のとおりです。

ステンレス鋼: ステンレス鋼も満足のいく結果で切断できますが、通常、この材料の場合はファイバーレーザー発生器の方が効果的です。
軟鋼: YAG/YVO レーザー発生器は、特にファイバーレーザー発生器が利用できない、または実用的でない場合に、軟鋼を切断できます。
アルミニウム: アルミニウムを切断できますが、一般に効率が低く、ファイバーレーザージェネレーターよりも切断が遅くなります。
銅: 銅、特に薄いシートを切断し、主に電気部品、配管、芸術用途に使用されます。
真鍮: 真鍮板を切断できますが、銅と同様に、装飾目的や電気部品によく使用される薄い材料の切断に適しています。
特定の合金: 組成と厚さに応じて、特定の金属合金も処理できます。

利点

高い切断精度: YAG/YVO レーザー切断の精度により、最大 +/- 20 ミクロンの公差で 1 mm² という小さな部品の微細切断が可能になります。
ファイバーレーザー発生器と比較すると、Nd: YAG/YVO レーザー発生器はビーム品質が優れ、電力密度も高くなります。

YAG/YVO レーザー切断は、ワイヤー切断やウォータージェットなどの従来の技術に比べて、製造コストを大幅に削減し、品質を大幅に向上させます。ユニットは統合された CAD/CAM で簡単に実装でき、グラフィック形式のファイルをインポートして操作をより便利にすることができます。

短所

高い運用コスト: YAG/YVO レーザー発生器は、定期的かつ高価なメンテナンスと高い運用コストを必要とします。
エネルギー効率が悪い: YAG/YVO レーザー発生器はファイバーレーザーよりも高い出力密度を持っていますが、エネルギー効率は 1 桁です。
複雑な構造: 電源はかさばり、動作するには光パスが必要です。

ファイバーレーザー発生器の開発と幅広い応用により、金属切断の分野では Nd: YAG/YVO が徐々に置き換えられてきました。

要約する

レーザー切断機は、その多用途性によりユーザーの間で人気があります。さまざまな種類のレーザー切断装置には、それぞれ独自の応用分野があります。ワークショップに適した機械を選択することが、生産性向上の鍵となります。この記事では、3種類のレーザー切断機を紹介し、その仕組みやメリット・デメリット、加工できる素材について解説します。レーザー切断機を購入する際の参考になれば幸いです。
レーザー切断機の詳細については、いつでもお問い合わせください。 AccTek レーザーのエンジニアは、お客様の特定の用途に応じた完璧なソリューションを提供し、詳細な価格情報も提供します。

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