レーザー切断とは
レーザー切断は、レーザーを使用して材料を気化させて切断面を作る技術です。通常は工業製造アプリケーションで使用されますが、現在では学校、中小企業、建築、趣味で使用されています。レーザー切断は、高出力レーザーの出力を最も一般的には光学系を介して誘導することで機能します。レーザー光学系と CNC (コンピュータ数値制御) を使用して、レーザー光線を材料に誘導します。材料を切断するための商用レーザーは、モーション コントロール システムを使用して、材料に切断するパターンの CNC または G コードに従います。焦点を絞ったレーザー光線が材料に向けられると、材料は溶解、燃焼、気化、またはガスのジェットによって吹き飛ばされ、高品質の表面仕上げのエッジが残ります。
レーザー切断の利点
柔軟性
レーザー切断では、切断ごとにツールを交換する必要がありません。同じセットアップで、同じ材料の厚さ内でさまざまな形状を切断できます。また、複雑な切断でも問題はありません。
オートメーション
現代のレーザー切断機械は高度に自動化されているため、この作業にはほとんど人手は必要ありません。熟練した機械オペレーターが最終的な品質に大きな役割を果たしますが、切断速度が速く、手作業がほとんど必要ないため、他の切断方法に比べてコストが低くなります。
精度
精度は、他の熱切断方法と比較した場合のレーザー切断の主な利点の 1 つです。+/-0.1 mm の精度により、後処理なしで高精度を実現できます。ほとんどの場合、このような高い基準は、追加の許容差が必要ないことを意味します。
スピード
レーザー切断は、従来の機械切断方法よりもはるかに高速です。特に、より複雑な切断の場合に高速です。プラズマ切断や火炎切断などの他の熱切断方法と比較すると、約 10 mm の特定の厚さまでは、レーザーの方が速度で優れています。ただし、正確な利点は、レーザー カッターのパワーに帰着します。
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CNCレーザー切断部品
CNC（コンピューター数値制御）レーザー切断部品は、高出力レーザービームを使用してコンピューター制御の精度で材料を切断する正確な製造プロセスです.テクノロジーは、レーザーエネルギーと自動化されたモーションシステムを組み合わせて、複合体の形状、複雑なパターン、およびさまざまな産業全体の高度な産業コンポーネントの作成を可能にします。 お問い合わせに追加
当社を選ぶ理由
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私たちの商品
当社は主に各種精密機械部品加工、CNC加工、CNC旋盤加工などに従事しており、製造、専門、販売、アフターサービスを一体化した会社です。加工した精密部品は機械製造、石油採掘、航空軍事、精密機器、医療、通信電子、新エネルギー、光学などの業界で広く使用されています。
レーザー切断はどのように機能しますか?
レーザー切断では、高出力レーザーを使用し、光学装置とコンピュータ数値制御 (CNC) を介してビームまたは材料を方向付けます。通常、このプロセスでは、モーション コントロール システムを使用して、材料に切断するパターンの CNC または G コードに従います。焦点を絞ったレーザー ビームは、燃焼、溶解、蒸発、またはガス ジェットによって吹き飛ばされ、高品質の表面仕上げエッジが残ります。
レーザービームは、密閉容器内の電気放電またはランプによるレーザー材料の刺激によって生成されます。レーザー材料は、部分的なミラーを介して内部で反射されることによって増幅され、そのエネルギーがコヒーレントな単色光の流れとして放出されるのに十分なものになります。この光は、ビームをレンズに導くミラーまたは光ファイバーによって作業領域に焦点が当てられ、レンズによって光が強化されます。
レーザー ビームの最も狭い部分の直径は通常 {{0}}.0125 インチ (0.32 mm) 未満ですが、材料の厚さに応じて、0.004 インチ (0.10 mm) という小さな切断幅も可能です。レーザー切断プロセスを材料の端以外の場所から開始する必要がある場合は、高出力のパルス レーザーで材料に穴を開けるピアシング プロセスが使用されます。たとえば、厚さ 0.5- インチ (13 mm) のステンレス鋼板を焼き切るのに 5-15 秒かかります。
レーザー切断の方法
1. 気化切断
気化切断では、集束ビームが材料の表面を引火点まで加熱し、キーホールを生成します。キーホールにより吸収率が急激に上昇し、穴が急速に深くなります。穴が深くなり、材料が沸騰すると、発生した蒸気が溶融壁を侵食し、噴出物が吹き出し、穴がさらに大きくなります。木材、カーボン、熱硬化性プラスチックなどの非溶融材料は、通常、この方法で切断されます。
2. 溶かして吹き付ける
メルト アンド ブローまたはフュージョン カッティングでは、高圧ガスを使用して溶融材料をカッティング領域から吹き飛ばすため、電力要件が大幅に削減されます。まず、材料を融点まで加熱し、次にガス ジェットで溶融材料を切り口から吹き飛ばすため、材料の温度をそれ以上上げる必要がありません。このプロセスで切断される材料は通常、金属です。
3. 熱応力割れ
脆い材料は熱破壊に特に敏感で、この特徴は熱応力割れで利用されます。ビームを表面に集中させることで、局所的な加熱と熱膨張が起こります。その結果、ビームを動かすことで亀裂を誘導することができます。亀裂は m/s のオーダーで移動できます。これは通常、ガラスの切断に使用されます。
4. シリコンウェーハのステルスダイシング
半導体デバイスの製造で準備されるマイクロ電子チップをシリコン ウェーハから分離するには、いわゆるステルス ダイシング プロセスを実行する必要があります。このプロセスは、パルス Nd:YAG レーザーを使用して実行され、その波長 (1064 nm) はシリコンの電子バンド ギャップ (1.11 eV または 1117 nm) によく適合しています。
5. 反応切断
反応切断は、「燃焼安定化レーザーガス切断」や「炎切断」とも呼ばれます。反応切断は酸素トーチ切断に似ていますが、点火源としてレーザービームを使用します。主に 1 mm を超える厚さの炭素鋼の切断に使用されます。このプロセスを使用すると、比較的少ないレーザー出力で非常に厚い鋼板を切断できます。
レーザー切断の主な種類
01
CO2ガス
電気放電を利用してポンピングされるこれらのカッターは、主に二酸化炭素、ヘリウム、窒素で構成されるレーザーを使用します。10.6mm の波長で放射される CO2 レーザーは、同じ出力のファイバー カッターよりも厚い材料を貫通できます。効率的で低コストであるため、製造業で広く使用されています。
02
クリスタルレーザーカッター
YVO または YAG 結晶レーザー カッターから生成されるビームは、波長が短く強度が高いため、CO2 カッターよりも強度が高く厚い材料を切断できます。機械部品は、集中度が高いためガス カッターよりも早く摩耗し、そのため運用コストが高くなります。
03
ファイバーレーザーカッター
固体レーザー (固体ゲイン媒体を使用するレーザー) のファミリーに属するこれらのツールは、グラスファイバーを使用してベースシードレーザーを増幅します。これらは、ガスベースのカッターよりも最大 3 倍のエネルギー効率があります。グラスファイバーカッターには可動部品 (ガス循環用のファンや光源のミラーなど) がないため、メンテナンスがはるかに簡単なツールです。炭素ガスベースのレーザーとは対照的に、グラスファイバーの代替品は、同じ出力で動作しながら薄いシートをより速く切断でき、反射性材料も問題なく切断できます。
レーザー切断のプロセス
Gコードファイルの生成
切断を実行する前に、切断ジョブの G コードを生成する必要があります。G コードは、レーザー切断ヘッドをどこに移動するかを機械に指示する、機械で読み取り可能な一連の命令です。オペレーターは、単純な形状の場合は手動で命令を生成できます。より複雑な形状の場合は、CAM (コンピューター支援製造) ソフトウェアを使用して、提供された CAD (コンピューター支援設計) ファイルからこの G コードを自動的に生成する必要があります。その後、この G コードを Wi-Fi 接続または USB ドライブを使用して機械に送信する必要があります。
レーザービーム生成
レーザー ビームは共振器内で生成されます。レーザー技術によって、レーザーを生成するための媒体は異なります。ただし、ビーム生成の物理的性質は、レーザー技術が異なっても変わりません。電子は光子によって刺激されると、そのエネルギーを吸収してより高いエネルギー状態に移行します。電子を特定のエネルギー状態に活性化するには、光子から正確な量のエネルギーが必要です。このプロセスは、刺激吸収と呼ばれます。
レーザー増幅
自然放出の初期段階が発生すると、光子はランダムな方向に発射されます。ただし、一部はレーザー媒体の両端にある 2 つのミラーに対して垂直になります。この状況により、2 つの光波 (1 つは媒体内で左に移動し、もう 1 つは右に移動します) が生成され、建設的干渉と破壊的干渉からなる定在波が生成されます。これらの定在波が生成されると、共鳴と呼ばれます。光の強度が増し、半反射ミラーが光をいくらか通過させ、レーザー エネルギーのコヒーレント ビームが生成されます。残りの光はレーザー媒体内で反射し続け、光子の誘導放出が継続されます。異なるレーザー技術によって、異なる波長のレーザーが生成されます。
ビーム方向と焦点
増幅後にレーザー媒体から出たビームは、光ファイバー ケーブル (ファイバー レーザーの場合) または一連のミラー (CO2 および Nd:YAG レーザーの場合) を介して方向付けられます。ビームは、レーザー エネルギーを非常に小さな直径に焦点を合わせ、局所的な高エネルギー ポイントを作成するレンズを介してシート材料に向けられます。レーザーには高強度の焦点が 1 つだけあることに注意してください。ビーム全体の切断強度は同じではありません。強度の違いが、レーザー カッターが切断できる材料の厚さが制限される理由です。焦点の上と下でレーザー強度が低下するためです。
材料の切断
ビームが焦点を合わせると、材料が溶けたり蒸発したりし始めます。木材などの溶けない材料の場合、レーザーは材料を焼き尽くします。金属の場合、レーザー ビームが材料を溶かし、高圧のガス ジェットが溶けた材料を切断部分から吹き飛ばします。ガスは不活性窒素またはアルゴン、または鋼鉄の切断プロセスを加速するために使用される酸素のいずれかです。
レーザー切断の主な構成要素
電源
電源は光線の生成に役立ちます。
01
レーザー共振器
レーザー共振器はミラーの集合体です。増幅のためにゲイン媒体内で光線を反射します。
02
カッティングヘッド
切断ヘッドは、レーザービームを目的の接触点に集中させます。
03
機械システム
機械システムにはモーターとレールが含まれ、これらが切断ヘッドをワークピースの周囲で動かします。
04
モーションコントロールシステム
モーション コントロール システムは、モーターとアームにレーザーを移動する場所を指示します。
05
レーザー切断の用途
01/
自動車産業とレーザー切断
自動車業界では、レーザー切断の利点を活用してさまざまな部品を製造しています。自動車業界の許容範囲は極めて狭いため、レーザー切断はこれらの許容範囲を満たすのに適しています。レーザー切断は柔軟性があり、複雑な形状やデザインを作成できるため、自動車部品の製造に人気の技術となっています。これまで、自動車部品はスタンピングやダイカットの方法で作成されていました。しかし、これらの方法はレーザー切断ほど正確ではなく、複雑な形状やデザインを作成することはできません。
02/
医療機器業界とレーザー切断
医療機器業界では、ペースメーカー、ステント、カテーテルなど、さまざまな製品を生産するためにレーザー切断を利用しています。レーザー光線は材料を溶かしたり、蒸発させたり、燃やしたりして、きれいで正確な切断面を残します。レーザー切断は、人体に使用することを目的とした製品など、複雑なデザインの製品を作成するためによく使用されます。使用するレーザー切断の種類は、切断する材料と希望する最終製品によって異なります。
03/
ジュエリー業界とレーザーカット
ジュエリー業界は世界で最も古い産業の 1 つであり、長く豊かな歴史を持っています。しかし、近年、レーザー切断技術の出現により、ジュエリー業界は大きな変革を遂げました。従来のジュエリー製造方法は手作業と単純なツールに依存していましたが、レーザー切断により、はるかに正確で複雑なレベルのデザインが可能になりました。その結果、レーザー切断で作られたジュエリーは、従来のジュエリーよりも複雑になることがよくあります。ジュエリー業界でのレーザー切断は、通常、金属に詳細なパターンやデザインを作成したり、宝石を切断したりするために使用されます。
04/
セラミック製造とレーザー切断
セラミック製造とは、セラミック材料を成形して焼成し、製品を作る工程です。セラミックは、粘土、ガラス、金属、合成材料から作ることができます。レーザー切断は、セラミック製造工程で材料に正確な形状やデザインを作成するために使用できます。このタイプの切断は、製品に複雑なパターンや装飾要素を作成するためによく使用されます。レーザー切断で作られる製品の一般的な例としては、タイル、陶器、彫刻などがあります。セラミック業界で採用されているレーザー切断のタイプは、通常、高出力レーザーを使用して材料を切断する CO2 レーザー切断です。
05/
シリコン産業とレーザー切断
シリコン業界にとって、レーザー切断は重要なプロセスです。シリコン製造とは、さまざまな電子デバイスの製造に使用される半導体材料の薄いディスクであるシリコン ウェーハの製造を指します。この業界で使用されるレーザー切断の種類は、CO2 レーザー切断として知られています。これは、シリコン ウェーハに見られる小さな特徴を作成するために使用されます。
06/
包装業界とレーザー切断
包装とは、製品やアイテムを保護および取り扱いのために封入するプロセスを指します。レーザー切断は、箱、容器、蓋などのさまざまな包装製品を作成するために包装業界で利用されています。この業界では、ファイバー レーザーと CO2 レーザーという 2 つの主な種類のレーザー切断技術が使用されています。CO2 レーザーは通常、段ボール、紙、薄いプラスチックの切断に使用されます。
私たちの工場
深セン托海自動化設備有限公司は2014年に設立され、主に各種の精密機械部品加工、CNC加工、CNC旋盤加工などに従事しています。同社は製造、専門、販売、アフターサービスを一体化しており、加工した精密部品は機械製造、石油採掘、航空軍事、精密機器、医療、通信電子、新エネルギー、光学などの業界で広く使用されています。深セン托海には、マザック5軸、CNC加工センター、CNC旋盤、旋削およびフライス加工複合機、フライス盤、日本製オカモト研削盤などの生産設備が30セット以上あり、3次元、2次元、高さ計、硬度計、大理石検査プラットフォームなどの各種品質があります。
証明書
よくある質問
中国で最もプロフェッショナルなレーザー切断メーカーおよびサプライヤーの 1 つとして、当社は高品質の製品と優れたサービスが特徴です。当社工場からカスタマイズされたレーザー切断を安心してご購入ください。見積もりについてはお問い合わせください。
