溶断
溶断とは、レーザー光線を入射して材料を加熱することです。 レーザービームのパワー密度が一定値を超えると、材料の照射部分が内部で蒸発し始め、小さな穴が形成されます。 このような穴は、レーザービームのエネルギーをさらに吸収し、それらを保護する金属壁を溶かします。 同時に、ビームと同軸の補助気流が、穴の周りの溶融材料を取り除きます。 ワークの移動により、金属面にスリットを入れることができます。
気化切断
気化切断は、溶融切断よりも高いレーザービームパワーが必要です。 このようなビームの照射下では、切断された材料は溶融せずに直接沸点に達することができます。 このように、材料は蒸気の状態で消失することができ、蒸気は溶融粒子と研磨屑を運び去り、穴を形成します。 気化の過程で、材料の約 40% が蒸気として消失しますが、残りの 60% の材料は空気の流れによって液滴の形で追い出され、スリットの底から噴出物として吹き飛ばされます。 加工の過程で、この切削加工で加工できる木材や炭素材料など、溶かすことができない多くの素材に遭遇することがあります。
酸化溶融
溶断では、酸素などの活性ガスを補助ガス流として使用します。 切断時には、レーザー光の照射により素材の表面が発火温度まで加熱され、酸素との激しい燃焼反応が起こり、大量の熱が放出されます。 この熱により材料が加熱され、内部に蒸気で満たされた小さな穴が形成され、小さな穴を囲む金属壁が溶けます。
酸素中の金属の燃焼速度は、燃焼物質のスラグへの移動によって制御されます。これは、スラグを介して着火前に酸素が拡散する速度が燃焼速度を直接決定するためです。 酸素流量が多いほど、燃焼反応は激しくなります。 同時に、スラグの除去が速くなり、より高い切断速度を実現できます。 もちろん、酸素の流量が多ければ多いほど良いです。流量が速すぎると、スリットの出口で反応生成物、つまり金属酸化物が急速に冷却され、切断品質に非常に悪影響を与える可能性があるためです。
この切断工程では、金属を溶かす熱源が2つあります。1つはレーザー照射による熱、もう1つは酸素と金属の化学反応による熱です。 鋼材を切断する際、酸化反応による発熱は、切断に必要な全エネルギーの約60%を占めると言われています。 したがって、酸素の燃焼速度とレーザービームの移動速度を正確に計算して、完全に一致させる必要があります。 酸素の燃焼速度がレーザービームの移動速度よりも速い場合、スリットは広く粗く見えます。 レーザービームが酸素の燃焼速度よりも速く移動すると、結果として生じるスリットは狭く滑らかになります。
コントロールフラクチャ
破壊制御とは、材料を高速で切断し、レーザー光線で加熱することで制御可能にすることです。 このプロセスは、熱によって損傷を受けやすい脆性材料に非常に効果的です。 具体的なプロセスは次のとおりです。脆い材料の小さな領域をレーザービームで加熱し、その領域に大きな熱勾配と重大な機械的変形を引き起こし、材料に亀裂を形成します。 均一な加熱勾配が維持されている限り、レーザービームはクラックを任意の方向に導くことができます。
この制御破砕切断は、鋭角やコーナー エッジの切断には適していないことに注意してください。 超大型の閉じた形状を切断するのは簡単ではありません。 破砕速度を制御し、高すぎる力を必要としないでください。そうしないと、ワークピースの表面が溶けて刃先が損傷します。 主な制御パラメータは、レーザー出力とスポット サイズです。