レーザー切断の推奨事項と禁止事項

レーザー切断は、高出力の光ビームを使用して材料を切断、スライス、または穿孔するプロセスです。 1960 年代にイギリスの溶接研究所で開発されたこのプロセスは、ますます一般的になってきました。実際、金属レーザー切断機は現在、世界の金属切断市場で最大の製品セグメントを占めており、これらのデバイスの需要は 2025 年に約 98 億ドルに増加すると予想されています。

では、レーザー切断はどのように機能するのでしょうか?さまざまなレーザー切断プロセスが多数ありますが、一般に、フュージョン切断とアブレーション切断の 2 つのカテゴリに分類されます。最も単純な形式のレーザー フュージョン カットでは、レーザーを使用してワークピース上の材料の局所的な領域を溶融し、その後、不活性ガス (通常は窒素であり、切断された材料と発熱反応しない) の高圧ジェットで溶融材料を切断します。 ）。 CNC コントロールを使用してレーザーまたはワークピースを動かし、連続切断を作成できます。

アブレーティブ レーザー切断では、高強度レーザーからの高速パルスを使用して、材料を一度に 1 層ずつ除去します。このプロセスは実際には溶けるのではなく蒸発するため、余分な材料を除去するために加圧ガスを必要としません。一般に、より遅いプロセスであるアブレーション レーザー カットは、ワークピースを上から下まで貫通しない部分的なカットを行うために使用されます (例えば、レーザー彫刻はアブレーション プロセスの例です)。対照的に、溶断は連続波またはより長いパルスでレーザーを発射するため、ワークピースを完全に切断するためにのみ使用できます。

レーザー切断を選ぶ理由

レーザー切断には、いくつかの明確な利点があります。その中で最も重要なのは、非常に精密で正確な部品を作成する能力です。一部のパーツは公差が 1mm 未満の場合があるため、複雑な形状や複雑な形状のパーツの場合、レーザー切断のプロセスは効率的な方法となります。レーザー切断の高度に局所化された性質により、被削材が反るリスクが大幅に減少し、レーザー切断によって製造された部品は多くの場合、後処理や表面仕上げを必要としません。

さらに、金属レーザー切断では、操作ごとにツールを変更する必要がなく、固定ツールがないため設計の柔軟性が高く、高度に自動化できるため、人件費を最小限に抑え、生産時間を短縮できます。さらに、ビームはワークピースに接触する唯一のツールであるため、プロセス中にツールの摩耗を引き起こす機械的摩擦はありません。

レーザー切断は工業生産では非常に一般的であり、自動車のボディ、電話ケース、板金などの部品の製造に適しています。このプロセスは、航空宇宙、医療、造船の分野でも幅広い用途があります。

レーザー切断に関する重要な考慮事項

CNC レーザー切断機は一般的に製造に使用されますが、効果的なレーザー切断には通常、ベスト プラクティスに従う熟練したエンジニアの情報が必要です。エンジニアと機械オペレーターが心に留めておくべき 3 つの重要なレーザー切断の考慮事項を以下に示します。

材料によって特定のレーザー切断プロセスを決定する必要があります

金属レーザー切断機は多くの注目を集めていますが、レーザーはセラミック、木材、熱可塑性樹脂、ポリマーの切断や彫刻にも使用できます。エンジニアは、パーツの材料に最適なレーザー切断プロセスを選択する必要があります。

たとえば、フュージョン レーザー切断は、ほとんどの金属や熱可塑性樹脂の切断に効果的ですが、アブレーティブ レーザー切断は、アクリルやポリアセタールでできた部品の切断に非常に効率的です。これは、アクリルやポリアセタールの融点と沸点が非常に近く、蒸発が可能であるためです。

一方、一部の材料はレーザーで切断するのがより困難です。たとえば、熱硬化性ポリマーや木材などの有機材料は、レーザーにさらされると溶けるのではなく燃えます。これは、彫刻やブランド化を可能にする品質ですが、正確な切断はできません.

レー​​ザー出力の増加を効率の向上と誤解しないでください

レーザー出力の増加は、より高速な切断が可能であることを意味しますが、新しい開発により、最高で毎秒 1 メートルの切断速度に達することが可能になりましたが、より多くの生の出力がより効率的な製造に直接つながるわけではありません。

これらの高い切断速度に到達するには、レーザーが加速する時間が必要です。これにより、高ワット数のレーザーは、大きな部品や複雑な機能のない部品を切断するのに非常に効果的になります。これらのレーザーは、通常、最高速度に達する前に別のカットに移動する必要があるため、複雑な形状の部品にはあまり利点がありません。レーザー切断効率を考慮するときは、加速と減速を考慮する必要があります。

レー​​ザー切断プロセスの要件に合わせて部品を設計する

カーフ幅が非常に狭いため、取るに足らないものであると想定するのはよくある間違いです。レーザーは、レーザーのワット数、セットアップ、およびプロセスに応じて、通常 30 ～ 300 ミクロンの非常に薄いカットを作成しますが、結果として得られるパーツが意図した用途に適したままになるように、これらのカーフ幅をカット設計に組み込む必要があります。

もう 1 つの重要な設計上の考慮事項は、小さなパーツをサポートするためのタブ付け、またはマイクロ ジョイントの使用です。溶断で使用される高圧ガスでは、パーツが自重を支えられる必要があり、これは多くの場合、パーツの厚さに影響します。通常、部品の厚さが 2 ～ 3 mm 以上の場合はタブなしで問題ありませんが、部品の厚さが 2 mm 未満の場合、設計者はマイクロ ジョイントを追加して切断プロセス中に部品を安定させ、加圧ガスが部品を動かないようにする必要がある場合があります。また、機械からの小さな部品の紛失を防ぎ、簡単に取り外すことができます。これらのタブは、後処理中に簡単に削除できます。

重要な安全要件を遵守する

安全はものづくりにおいて最も重要です。訓練を受けた専門家のみがレーザー切断装置を使用する必要があります。使用する材料によっては、プロセスが有害ガスや有毒ガスを放出する可能性もあるため、規制に準拠した大気汚染防止装置を採用することが重要です。

レーザー切断:あらゆる細部が効率を高めます

正しく使用すれば、金属レーザー切断機は精度、精度、および効率を約束します。複雑な材料と設計上の考慮事項は、製品チームとエンジニアが製造のために設計が最適化されていることを確認するために、事前にもう少し時間を費やす必要があることを意味しますが、結果として得られる部品の品質は一般的にそれを物語っています.部品が最高の品質とスピードで確実に製造されるようにするには、専門のオンデマンド メーカーと提携することを検討してください。

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