チューブレーザー切断システムの主要技術

主要工程パラメータの影響

• 光パワーの影響

連続波出力のレーザー発振器では、レーザー出力の大きさがレーザー切断に重要な影響を与える。理論的には、レーザー切断パイプ装置のレーザー出力が大きいほど、得られる切断速度は大きくなるが、パイプ自体の特性と相まって、最大切断出力が最良の選択とはならない。切断出力を上げると、レーザーモード自体も変化し、レーザービームの集光に影響する。実際の加工では、レーザー切断全体の効率と切断品質を確保するため、最大出力よりも低い出力で、焦点で最も高い出力密度を得ることを選択することが多い。

• 切削速度の影響

パイプをレーザー切断する場合、より良い切断品質を得るためには、切断速度が一定の範囲内になければならない。切断速度が遅すぎると、パイプの表面に熱がたまりすぎ、熱影響部が大きくなり、スリットが広くなり、排出されたホットメルト材が切断面を焼き、切断面が粗くなる。切断速度が速くなると、パイプ外周の平均スリット幅は小さくなり、切断パイプの直径が小さいほど、この効果は顕著になる。切断速度が速くなると、レーザーの作用時間が短くなり、パイプに吸収される総エネルギーが減少し、パイプ前端の温度が低下し、スリット幅が小さくなる。切断速度が速すぎると、パイプが切断されなかったり、連続的に切断されたりするため、全体的な切断品質に影響する。

• パイプ径の影響

パイプをレーザー切断する場合、パイプ自体の特性も加工に大きな影響を与える。例えば、丸パイプの直径の大きさは加工品質に大きな影響を与える。薄肉シームレス鋼管のレーザー切断の研究を通じて、レーザー切断パイプ装置がすべての加工パラメータを変化させない場合、パイプ径が大きくなり続けるにつれてスリット幅も大きくなり続けることがわかった。

• 補助ガスの種類と圧力

非金属パイプや一部の金属パイプを切断する場合、圧縮空気や不活性ガス（窒素など）を補助ガスとして使用できますが、ほとんどの金属パイプには活性ガス（酸素など）を使用できます。補助ガスの種類を決定した後、補助ガスの圧力を決定することも非常に重要である。肉厚の薄いパイプを高速で切断する場合は、切り口にスラグが掛からないように補助ガスの圧力を高くし、肉厚の厚いパイプを切断する場合や低速で切断する場合は、パイプが切り抜けなかったり、切断できなかったりしないように補助ガスの圧力を適切に下げる必要があります。

パイプをレーザー切断する場合、ビームの焦点位置も非常に重要である。切断時の焦点位置は、一般的に切断パイプの表面上にある。焦点がより良い位置にある場合、切断ギャップは最小となり、切断効率は最高となり、切断効果も最高となります。