銅、アルミニウム、およびそれらの合金のレーザー切断
レーザー切断時は、エネルギー密度の高いレーザーを集光レンズで集光し、ワークに照射します。 光エネルギーの一部は吸収され、光エネルギーの残りの部分は工作物によって反射されます。 反射されたレーザーは、入射時の光路に沿ってレーザーの内部に戻ります。これにより、レーザーの出力が不安定になり、レーザーが損傷することさえあります。 レーザーカットが中断され、正常な加工ができなくなります。
銅とアルミニウムはどちらも、反射率が高く、レーザー吸収が非常に低く、熱伝導率が高いという特徴があります。 したがって、レーザーがこの種の材料を照射すると、エネルギーのごく一部しか吸収されず、ほとんどのエネルギーが反射されます。 同時に、照射部分の熱を周囲に素早く伝えます。 これにより、銅、アルミニウム、およびそれらの合金のレーザー切断が非常に困難になり、不可能になることさえあります。
異なる波長レーザー吸収度が異なります
銅、アルミニウム、およびそれらの合金のレーザーに対する吸収率は非常に低いですが、レーザーの波長が変化すると吸収率も変化するという利点があります。 異なる波長のレーザーの照射下での材料の吸収率に関する研究によると、銅アルミニウム材料は波長 10 ミクロン付近のレーザーの吸収率が最も低いことがわかり、波長 10.6 ミクロンの炭酸ガスレーザーはは、切断品質の低下やレーザー自体の損傷につながるような材料の切断には適していません。 実際、ほとんどの高出力二酸化炭素レーザーミラーは、この原理に基づいて銅で作られています。
レーザー波長が 355 nm と 532 nm 付近の場合、銅とアルミニウムの吸収率が大幅に高くなります。 ただし、この種のレーザーは出力が低いため、レーザー切断速度が遅く、厚い材料を加工することはできません。 極薄の銅箔やアルミ箔の加工でも加工効果は良好ですが、コストも高くなります。
レーザー波長が 1070 nm 付近の場合のみ、銅とアルミニウムの吸収率が高いだけでなく、ファイバー レーザーの出力も大きくなります。 銅やアルミ素材の切断に最適なレーザーバンドです。 さらに、ファイバーレーザーはメンテナンスが不要で、光電変換効率が高く、比較的省エネであるため、銅およびアルミニウム合金のレーザー切断に最適です。
銅・アルミのファイバーレーザー切断のメリットと注意点
ファイバーレーザーを使用して銅、アルミニウム、およびそれらの合金材料を切断する場合、処理速度が速く、ガルバノメーターの負荷が軽く、回転が速く、複雑なグラフィックスを処理する際の効率が高いという利点があります。 材料のロールツーロール処理とオンライン処理を実現できます。 加工されたワークピースのエッジは平らで、熱の影響を受ける領域は非常に小さいです。 柔軟な加工が実現でき、加工グラフィックを変更することで切削スタイルを簡単に変更できます。 消費電力が少なく、他の消耗品も必要ありません。
反射したレーザが入射光路とは逆方向にレーザに戻ってくることによるレーザ損傷の問題については、まず反射防止機能のあるレーザを選択することが考えられます。 レーザーが反射してレーザーに戻ると、エネルギーが吸収されてレーザー共振器に入るのを防ぎ、レーザーの通常の動作を保護します。 2つ目は、レーザーが光路に沿ってレーザーに戻らないようにするための特別な技術を採用することです。 最後に、特別なプロセスを使用して、材料の吸収率を高め、レーザー穿孔とレーザー切断のプロセスを加速することができます。