レーザーカットプロセスにおける気圧の重要性の解析

レーザー切断プロセスにおいて、補助ガスの圧力は切断結果に大きな影響を及ぼしている。レーザーカッティングマシンは光を高密度のビームに集中させ、そのビームをワーク表面に照射して十分な熱を発生させ材料を溶かし、ビームと同軸の高圧ガスで溶けた金属を直接除去することで切断を実現する。これはレーザーカット加工と工作機械による機械加工が本質的に異なることを示している。レーザーカッティングマシンにおけるレーザーカットとは、レーザービームをワーク表面に照射した際に放出されるエネルギーによってワークを溶かし蒸発させ、切断や彫刻を目的とするもので、高精度、迅速な切断、切断パターンの制限がない、自動レイアウトによる材料節約、滑らかな切断面、低い加工コストなどの特徴があり、従来の金属切断プロセス設備に次第に改良されたり代替されたりするであろう。補助ガスは十分な圧力が必要で、切断時に発生するスラグを完全に除去できるようにする。通常、厚みのあるワークを切断する際にはガス圧力を少し下げなければならない。ワークに付着した残渣は切断縁を損傷させる。 ガス圧力を増加させると分割速度が早まるが、ある値以上になると、ガス圧力をさらに増加させると分割速度が低下する。レーザーカッティングマシンは光の形で高密度のビームに集束し、そのビームを工作面に照射して十分な熱を発生させ材料を溶かし、ビームと同軸の高圧ガスで溶融金属を直接除去することで切断する。これはレーザー切断加工と工作機械による機械加工が本質的に異なることを示している。レーザーカッティングマシンにおけるレーザーカットとは、レーザービームをワーク表面に照射した際に放出されるエネルギーでワークを溶かし蒸発させ、切断や彫刻を行うことであり、高精度、高速切断、切断パターンの制限がない、自動レイアウトによる材料節約、切り口の平滑さ、加工コストの低さなどの特徴があり、従来の金属切断加工装置に次第に改良や取って代わっていくだろう。高い補助ガス圧力下で切断速度が低下する原因は、高い気流速度と作用領域の冷却効果の増強に帰せられるほか、気流中に存在する間欠衝撃波がレーザー作用領域の冷却を妨げている可能性もある。気流中の不均一な圧力と温度は気流場の密度変化を引き起こし、そのような密度勾配が場内の屈折率の変化を引き起こし、ビームエネルギーの集束を妨げ、再集束やビーム発散を引き起こしている。この妨げは溶融効率に影響を及ぼし、場合によってはモード構造を変化させ、切断品質の低下を引き起こしている。ビーム発散が過度であれば、スポットが大きくなり、効果的な切断ができない深刻な結果を招く。 高速気流が分割性能に及ぼす悪影響を回避するため、気流内の総圧力分布を変更することが考えられます。この気流圧力分布の変化により、溶融過程（過程）は中心の低圧域で発生し、周囲の高圧域は十分な運動量（衝力）に向上させ、より効果的に溶融スラグを除去することができます。レーザーカッティングマシンは光の形で高密度のビームを集中させ、このビームが作業面に伝達され、十分な熱を生成して材料を溶融させます。さらに、ビームと同軸の高圧ガスが溶融金属を直接除去することで、カットの目的を達成します。これはレーザーカッティング加工と工作機械の機械加工が本質的に異なることを示しています。高圧域の間欠性は光速に干渉を与えないため、溶融効率も向上します。 [画像]