ファイバーレーザー切断機 - どのように動作するのですか?

近年、ファイバーレーザー技術の継続的な開発と進歩により、光ファイバーレーザー切断のエネルギー変換もより効率的になりました。この切断方法は、他の切断方法では得られない利点を提供します。ファイバーレーザー切断は、他の切断技術よりも迅速かつ安価に金属板を加工でき、金属製造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とても複雑に聞こえます。しかし、実際の使用方法は複雑ではありません。では、それはどのように機能するのでしょうか?光ファイバーレーザー切断機の動作原理と詳細情報を読み続けて理解してください。

光ファイバーレーザー切断の定義

ファイバーレーザー切断は、固体レーザーを使用して金属を溶かして貫通させることで、正確かつ効率的な切断を実現します。この技術のレーザー媒体は気体や結晶ではなく光ファイバーであるため、ファイバーレーザーを切断します。レーザーは集中した光であり、光ファイバーはレーザーをより高い出力状態に引き上げることができる「アクティブ利得媒体」です。
ファイバーレーザー切断は、主な熱源として集束された高出力レーザービームに基づく熱切断方法です。光ファイバーレーザー発生器は、強力な光ビームを送信するために高出力光ファイバーコンポーネントを使用しています。レーザービームがその領域に焦点を合わせ、材料は急速に溶解して蒸発します。ファイバーレーザー切断機は、デバイスの機能に応じて、ほとんどの厚さのさまざまな材料を切断できます。

ファイバーレーザー発生器はどのように機能しますか?

ファイバーレーザー切断機の主要コンポーネントは光ファイバーレーザー発生器であり、レーザー発生器は利得媒体、光共振空洞、およびポンプ源で構成されます。
光空洞共振器は 2 つの反射器で構成されます。レーザービームを利得媒体を介して前後に反射し、レーザーエネルギーを拡大し、CNC によって制御される切断ヘッドに伝達して、切断ヘッドを駆動してさまざまな厚さの金属プレートを切断します。この操作を実行するために各コンポーネントがどのように使用されるかを次に示します。

レーザーダイオードで光が生成される

レーザーダイオードは電気エネルギーを光子 (または光) に変換し、それをファイバーケーブルに送り込みます。したがって、「ポンプ源」とも呼ばれます。光を生成するために、ダイオードは異なる電荷を持つ 2 つの半導体を使用します。

最初にプラスの電気をもたらします。つまり、追加の電気が必要です。
2 番目は負のパワーを持ち、追加の電子または自由電子があることを意味します。

プラスの電荷とマイナスの電荷が出会うと、それらを結合しようとします。しかし、これを行うには、自由電子が光子の形で放出されなければなりません。電流が半導体上を流れると、光子の数が急速に増加します。生成された光はファイバーケーブルに送り込まれ、レーザービームの生成に使用されます。

ポンプ光はファイバーケーブル内を導光されます

自然界では、光はあらゆる方向に広がります。光を一方向に集中させてレーザービームを取得するために、ファイバーケーブルには 2 つの基本コンポーネント、光ファイバーコアとバッグ層が使用されます。

光ファイバーのコアは光が広がる場所です。これは石英ガラスでできており、ケーブルの中で希土類元素を含む唯一の部分です。
バッグ層はファイバーコアを包むための素材です。バッグに光を当てると、光はファイバーコアに反射します。これは、包装層が完全な反射を実現したためです。

内部反射は、パッケージ層の屈折率がコア層の屈折率よりも低いために発生します。自然界では、同様の効果がよく見られます。たとえば、水中の物体を観察すると、変形します。光が空気から水に広がるときに、光が異なる屈折率に遭遇して方向を変えるため、正確です。これは、コアからバッグへの光の伝達にも当てはまりますが、方向の変化は反射します。
バッグがなければ、光は拡散してコアからあらゆる方向に出ていきます。しかし、バッグ層の屈折率により、光はファイバーコア内に留まり、その経路を継続します。

光はレーザーキャビティ内で拡大される

ポンプ光がファイバーケーブルを通過すると、最終的にレーザーキャビティ (特定の波長の光のみが存在するケーブルの小さな領域) に入ります。ファイバーは、希土類元素を混合しているため、この領域で「混合」されています。
ドープされたファイバーの粒子が光と相互作用すると、電子はより高いエネルギーレベルに上昇します。基本状態に戻ると、光子または光の形でエネルギーが放出されます。これらの現象は、「電子刺激」または「電子緩和」とも呼ばれます。
レーザーキャビティは共振器としても機能し、光はいわゆる「光ファイバープラハグリル」の間を行き来します。これは「拡大放射光」またはレーザーにつながります。つまり、ここでレーザービームが形成されます。プラハグリルには 2 つのタイプがあります。

最初のものは、光を空洞に反射するための鏡として使用されました。
2つ目は選択反射器として使用され、一部の光はキャビティから出ますが、残りの光はキャビティに反射します。

これは次のように起こります。光子が他の刺激粒子に当たると、これらの粒子も光子を放出します。プラハグリルが光子をキャビティに反射し、より多くのポンプ光がキャビティに送られるため、インデックスの数だけ光子が放出されます。この放射の励起により、レーザーが生成されます。

特定の波長を発生するレーザー

ドーピングファイバーによって生成される波長は、レーザーキャビティのドーピングされた元素によって異なります。アプリケーションごとに異なる波長が使用されるため、これは非常に重要です。例えば、ファイバーレーザーを混合することで1064nmの波長が生成され、レーザーマーキングやレーザークリーニングに使用されます。
特定の粒子が特定の光子を放出するため、ドーピング元素が異なれば生成される波長も異なります。したがって、レーザーキャビティ内で生成される光子は同じ波長を持ちます。これは、各タイプのファイバーファイバーレーザーが特定の波長を生成し、その波長のみを生成する理由を説明します。

レーザー光整形手術と解放

共振空洞から出た光子はレーザービームのビームを形成します。ファイバーの光誘導特性により、レーザービームの精度は非常に優れています (または真っすぐです)。

レーザービームを理想的な形状にするために、AccTek レーザーは、顧客の要件に応じてレンズやビームなどのさまざまなコンポーネントを選択できます。短焦点はレーザーアプリケーション (レーザー彫刻やレーザーテクスチャ処理) に適しており、これにより、より強力なレーザーデフレーションフォームのために 1 つの領域に多くのエネルギーを集中させることができます。

光ファイバーレーザー切断機の動作原理は何ですか?

簡単に言えば、光ファイバーレーザー切断機は、光レーザー発生器を使用して材料を切断するレーザー切断プロセスです。さまざまな材料を正確かつ高品質に切断できます。光ファイバーレーザー切断機の基本原理は、他のレーザー切断機で使用される動作原理と同じですが、主な違いは、エネルギーがどのように伝達され、ワークピースに集中するかです。
ファイバーレーザー発生器を通して高焦点ビームを照射します。そして、レンズに焦点を合わせてレーザー光を被削材に導きます。集束レーザービームは小さくて強力な熱源を生成します。材料の表面を揃えた後、材料を素早く溶解・蒸発させ、高精度な切断を実現します。
機械のその他の重要なコンポーネントには、ソフトウェアシステムの制御や、材料の切断をガイドおよびサポートするコンポーネントが含まれます。また、光ファイバーレーザー切断機さまざまなサイズとパワーカットヘッドを装備できます。お客様の特定のニーズとカスタマイズされたレーザー切断機に応じて、期待されるパフォーマンスと効果を達成できます。

要約する

レーザー切断に投資したい、またはレーザー切断サービスを必要としている企業にとって、光ファイバーレーザー切断機の作業プロセスを理解することは、機械の間違った操作方法を回避し、シャットダウン時間を短縮するのに多くの助けになります。シャットダウン時間を短縮し、ビジネスの時間と利益を増やすよう努めてください。 AccTek レーザー小型から大型のファイバーレーザー切断機まで、金属板やパイプの切断に適した製品ポートフォリオを揃えています。特殊な用途向けの機械をお探しの場合は、AccTek Laser がお客様の要件に応じて適切なコンポーネントを装備し、カスタマイズされたソリューションを実現することもできます。

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