板金レーザー切断：レーザー切断金属の基礎
減算製造技術は、産業における部品製造の典型的な操作です。このような技術の主な例の1つは、板金レーザー切断です。これは重要な製造手順です。
このプロセスでは、レーザービームを材料表面に集束させて、材料を燃焼、気化、または溶融し、最終的に望ましい結果を生み出します。正確で正確なプロセスであるため、複雑な詳細を備えたコンポーネントの製造が容易になります。
この記事は、次の製造ギグに出かける前にレーザー切断に必要なすべての情報を含む包括的なガイドです。
何ですか 板金レーザー切断 ？
板金加工 は主要な工業生産技術の1つです。そのため、板金レーザー切断は頼りになる手順の1つであるように思われます。レーザー切断加工では、高出力の光線（レーザー）を使用して、平らで薄い金属シートを切り出します。このプロセスは、レーザー切断部品の高精度を説明する光学およびコンピューター数値制御（CNC）技術によって指示されます。
歴史 板金レーザー切断
レーザー切断技術は60年以上前から存在しており、1960年にさかのぼる金属シートを切断する最初の試みがありました。
1964年までに、CO 2 レーザーは、時計のばねの溶接などの複雑な細部の製造にすでに使用されていました。他の切断プロセスに対するレーザー切断の自動化と高精度の機能により、繊細な製造や大量生産に広く受け入れられました。
ファイバーレーザーは60年代に最初に製造されましたが、商業市場に出る前の80年代後半まで製造されていませんでした。 1990年代は、効率と生産性を大幅に向上させた固体レーザーなど、多くの高出力レーザーに取って代わられたため、レーザー技術の黄金時代と見なされています。 2000年代初頭までに、レーザー切断サービスは現在、自動車や航空宇宙産業などのいくつかの産業で使用される広く受け入れられている製造技術でした。
板金切断用のレーザーの種類
工業生産で材料を切断するためのレーザーには3つの異なる形態があります。各レーザーカッターには、他のレーザーカッターとは異なる独自の機能があります。そうは言っても、以下は3種類のレーザーカッターの包括的な要約です。
ファイバーレーザー
ファイバーレーザー切断機は、最も強力な精密切断装置の一部です。それらは、シードレーザーを使用して特殊なグラスファイバーでビームを増幅する固体レーザーに属しています。それらは、金属、合金、およびガラス、プラスチック、さらには木材などの非金属の断片を切断するのに効果的です。単純な切断操作以外に、金属の彫刻や焼きなましに適しています。
ファイバーレーザーカーフは他のものよりも広範囲です。これは彼らのハイパワーを説明するかもしれません。 25,000時間以上の長い耐用年数を備えているため、メンテナンスが少なくて済みます。それらは、最も強力で最も安定したビームのいくつかを生成します。ただし、厚さが20mm未満の材料に最適です。
CO 2 レーザー
CO 2 レーザーは、ガスの混合物で満たされたチューブに電気を流すことによって光線を生成します。混合ガスには、主に二酸化炭素と不活性ガスが含まれています。ヘリウムと窒素は、レーザーの最も一般的な形態です。
ただし、ファイバーレーザーに比べると強力ではありません。 CO 2 レーザーマシンはしかできません 木材、アクリル、プラスチックなどの非金属をカットします。場合によっては、板金レーザー切断、特にアルミニウムの薄いシートやその他の非鉄金属にも機能することがあります。
[ファイバーレーザーとCO2レーザーの違いを知りたいと思うかもしれません。]
クリスタルレーザー
結晶レーザーカッターは、Nd：YAG（ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット）とMe：YVO（ネオジムドープイットリウムオルトバナデート、YVO4）結晶の2つの形態で存在します。どちらも信じられないほど強力な切断装置です。ただし、それらはかなり高価ですが、ファイバーレーザーの約半分の寿命（8,000〜15,000時間）があります。これらは、コーティングされた金属とコーティングされていない金属、非金属とプラスチック、さらには特定の状況下でのセラミックの切断に適しています。
3つ 板金レーザー切断 プロセス
レーザー切断シートメタルは、レーザービームを使用して金属シートから断片を切り出す熱プロセスです。主に、板金を切断する方法は3つあります。
レーザービームフュージョンカッティング
フュージョンカッティングでは、不活性なカッティングガス（多くの場合、窒素またはアルゴン）を使用して、カッティングトーチから溶融材料を押し出します。不活性ガスを使用しているため、プロセスに反応することなく刃先での酸化を防ぎます。このプロセスは、平らで薄いシートや、材料が高い視覚的要件を満たし、後処理の必要性が少ない場合に適しています。
レーザービーム火炎切断
火炎切断では、酸素ガスを使用して溶融材料を排出します。それは、プロセスの全体的なエネルギー入力の増加を説明する発熱反応を引き起こします。このプロセスは、他のタイプの板金の中でも特に軟鋼を切断するのに理想的です。 セラミックなどの可融性材料。
レーザービーム昇華切断
昇華切断では、レーザーを使用して、溶融の少ない材料の一部を蒸発させます。フュージョンカッティングと同様に、不活性ガス–窒素、ヘリウム、またはアルゴンがカッティングガスとして機能し、カッティングエッジに酸化剤が含まれないようにします。遅いですが、高精度の切断のために最高品質のエッジを生成します。
の利点 板金レーザー切断
以下は、この製造技術の5つの重要な利点です。
高精度カット
光ビームは、レーザー切断製造において非常に高い精度で金属を切断します。レーザーが材料を溶かして蒸発させる精度と精度は、他の多くの切断方法とは比較にならないほどです。一部のダイカッティングツールの公差レベルは約1〜3 mmですが、レーザーカッターは0.003mmという低い精度でカッティングします。
シート使用率が高い
レーザーカッターは、製造材料の大部分を使用する機会を提供します。この技術は、無駄の余地をほとんどまたはまったく与えません。この機械は、金属板の使用可能な部品の数を最大化します。したがって、余分な材料を提供する心配が少なくなります。十分だとわかっていれば、正確な金額を購入できます。
極端な切断の多様性
レーザー切断操作は非常に柔軟で用途が広いです。単一のレーザーカッターは、単純な切断、複雑な詳細を備えた複雑な切断、マーキング、彫刻の穴あけなど、さまざまな切断操作に適しています。したがって、メーカーはプロセス中に時々工具を交換する必要はありません。
低電力使用率
レーザーカッターは、他のいくつかの切断機とは異なり、デバイスのさまざまな部分を移動する必要はありません。これにより、エネルギーをあまり消費することなく、効果的に材料を切り取ることができます。レーザーカッターは10kWのエネルギーで機能しますが、他のほとんどの手順では最大5回使用できます。
損傷が少ないかまったくない
おそらく、レーザー切断で材料に熱がさらされると、部品の反りや歪み、さらには全体的な損傷が発生する可能性があると思います。まあ、これは真実ではありません。レーザー切断で熱の影響を受ける部品は最小限であり、製造後の機能やコンポーネントの公差に脅威を与えることはありません。
デメリット 板金レーザー切断
その多くの利点にもかかわらず、レーザー切断板金にはいくつかの欠点があります。それらについて話し合いましょう。
スペシャリストオペレーターの必要性
レーザーカッターを最大限に活用するには、部品の製造のために機械を操作する専門家を雇う必要があるかもしれません。たとえば、専門家は、生産プロセスや機械の完全性にさえ影響を与える可能性のある障害や不適切なセットアップをすばやく検出します。
金属の厚さの制限
レーザー切断は、金属シートを含むさまざまな材料でうまく機能しますが、厚い金属を扱う場合は、他の切断手順を使用することをお勧めします。一般的なレーザーカッターは、最大厚さが15mmのアルミニウムシートと6mmの鋼を切断するのに最適です。
有害ガス
レーザーカッターは材料を溶かして蒸発させるため、プラスチックを切断するときに有害な煙を大幅に放出します。したがって、換気の良い部屋や安全な作業環境でレーザー切断を行うことが重要です。
高い初期投資
最高品質のレーザーカッターのコストは高いです。一般的なレーザーカッターの価格は約3000ドルで、ウォータージェットまたはプラズマカッターの2倍の費用がかかります。ビジネス手段としてレーザー切断サービスに従事するには、高い初期投資を負担する必要があります。
レーザー切断部品の設計のヒント
部品のレーザー切断サービスを効果的かつ効率的に使用するため。 レーザー切断製品の設計については、以下の一連のヒントに従う必要があります。 。
詳細を金属の厚さより小さくすることはできません
厚さは、レーザー切断操作で考慮しなければならない重要な要素です。それはレーザーのパワーに直接関係しています。したがって、厚さが厚いほど、レーザーが材料を透過して切断する能力が低下します。ただし、レーザーの出力を上げると、そのような材料を切断する可能性が高くなる場合があります。
カーフを覚えておいてください
レーザーの設計は、人々がカーフと呼ぶものに注意することを重要にします。カーフは、レーザービームがレーザー切断材料に当たったときに蒸発する材料です。レーザー切断だけではありません。それは他のサブトラクティブ加工プロセスで見られます。カーフレーザー切断は、レーザービームの太さにより発生します。設計段階で考慮することが重要です。
適切な素材を選択
適切な材料は、レーザー切断操作の前に注意する必要がある最も重要なことです。材料の選択は、最終製品に持たせたい特性によって異なります。たとえば、材料には、剛性、半透明性、柔軟性の点でさまざまな特性があります。 Rapid Directでは、さまざまな板金レーザー切断、プラスチック、紙などにアクセスできます。
間隔は重要です
エラーを取り除き、可能な限り最高の結果を得るために、レーザー切断では間隔が非常に重要です。最小間隔は、材料の厚さと同じである必要があります。たとえば、板金レーザー切断では、板金の厚さが2 mmの場合、2つのパス間の間隔は2mmになります。さまざまなレーザーカット板金設計での作業を検討している場合も重要です。
テキストをアンカーポイントと曲線に変換する
すべてのレーザー操作でテキストカットが必要なわけではありません。ただし、テキストを組み込む必要がある場合は、テキストの文字の間隔を空けて、大きな形式で書く必要があります。これは、よりスムーズな操作と最良の結果を得るためです。文字が近い場合、それらが重なって、判読できない碑文につながる可能性があります。
上記のヒントの知識は、板金製造コストの削減に役立つ可能性があります 。
レーザー切断機に投資するか、サービスを選択するか
単純な機器の製造から、航空宇宙産業や自動車産業などの大企業まで、レーザー切断サービスはさまざまな製造業務にとって非常に重要です。この手法は、膨大な数の材料に適した効果的で非常に効率的な手順です。
ただし、小規模製造会社にとって賢明な選択は、機械に投資するのではなくサービスを選択することです。これは、コストを節約しながら顧客に品質を提供するための優れた方法だからです。ただし、資金が利用可能であれば、レーザー切断機への投資は、デバイスに伴う多くの利点のために非常に有益である可能性があります。
とにかく、選択はメーカーにのみ依存します。ただし、サービスを採用する場合は、板金レーザー切断サービスの専門家であるRapidDirectに連絡してください。
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レーザー切断の代替手段
おそらく、レーザー切断を使用したくなく、板金から形状を切り取る方法がわからない場合があります。以下は、製造ニーズに対応するその他のハイエンドオプションです。
EDM
EDM、放電加工は、レーザー切断のように、熱エネルギーを使用して材料の断片を除去します。放電（火花）を使用して、材料から目的の形状を切り取ります。レーザー切断と比較して、EDMは熱影響部が少なく、より良い表面仕上げを実現します。また、硬化した材料の切断にも適しています。
CNCフライス盤
CNCフライス盤では、高速ロータリーカッターを使用して材料を成形します。フライス盤操作は、金属、合金、および非金属でうまく機能します。レーザー切断のように、それらは高精度のサブトラクティブ製造プロセスです。 2つのプロセスの主な違いは、フライス盤では切削工具（回転カッター）を使用して設計を切り分けたり成形したりするのに対し、レーザー切断では光線、レーザー溶融、または設計形状の焼き出しを使用することです。
ウォータージェット切断
ウォータージェット切断は、水または水と研磨剤の混合物を高圧下で使用して材料を切断する製造技術です。
以下は、ウォータージェット切断とレーザー切断の比較です。
- レーザーカッターは数字やマークを刻印できますが、ウォータージェット切断では切断のみが可能です。
- どちらも幅広い材料の切断に適しています。ただし、ウォータージェットは、最大50mmのレーザーカッターよりも厚い材料を切断することはできません。
- レーザー切断は許容レベルが高く、複雑な細部に注意を払うため、複雑な形状に適しています。
パンチング
パンチングは、パンチプレスを使用して、材料から目的の形状を切り取ります。他のCNC操作と同様に、パンチングは部品製造のための非常に正確な技術であり、幅広い材料にも適しています。ただし、パンチングは、複雑な形状のコンポーネントを製造するのに理想的ではありません。
結論
レーザー切断は、材料を切断するためのラピッドプロトタイピングで使用される技術です。この記事では、操作、その履歴、タイプ、およびその他の知っているかもしれないことを紹介しました。あなたはレーザー切断について1つ以上のことを学んだと思います。ただし、最高のレーザー切断サービスについては、RapidDirectで信頼できます。
産業技術