レーザーカット時のバリやスラグを除去するためのガイド

レーザー切断技術は現在の産業において重要な役割を果たしており、特に自動車製造、航空宇宙、電子機器製造、医療機器分野で活用されています。しかし、レーザープロセス中に発生する避けられないスラグバリ問題がメーカーを悩ませています。
レーザーが材料を酸化させる際、加熱によって粗いスラグの残留物が生成され、これは折れたバリに似ています。主に底辺に現れます。このバリは製品の品質に大きな影響を与え、外見だけでなく、その後の処理の作業量とコストも増加させます。最悪の場合、操作者に対して安全上のリスクとなる可能性があります。精密加工や高性能応用では、バリがまず酸、腐食、または粒子の捕捉と蓄積によって悪化することがよくあります。
ただし、レーザー溶渣バリの形成は、レーザープロセスにおけるパラメータと密接な関係があります。適切なパラメータ設定により、レーザービームと材料の効果的な相互作用を確保し、バリを効果的に削減できます。したがって、ACLPRESSではここにレーザーパラメータの調整方法について説明します。これには、レーザー出力、パルス周波数、速度、焦点距離、切断ガス、およびガス流量と圧力が含まれます。これらを調整することでレーザー溶渣バリを減らし、製品品質を向上させることができます。
1. パルス周波数を上げ、パワーを下げることで一般的に溶渣の発生を減らせます。
2. スキャン速度を適切に上げることで、より良い溶渣除去を促進できます。もちろん、異なる厚さ、材質特性、切断要件を持つ鋼板によって最適なスキャン速度と幅が決まります。
そして私たちの提案は：
薄い鋼板：スキャン速度を速くし、スキャン幅を狭くして切断速度と品質を向上させます；
厚い鋼板: 切断品質を確保するために、より遅いスキャン速度と大きなスキャン幅が必要です。
3. レーザー焦点位置:
焦点位置は、製品表面におけるビームの直径とパワー密度、および切断溝の形状を決定します。
焦点距離が大きいほど、スポットは粗くなり、溝幅が広がり、これが加熱領域、溝サイズ、そしてスラグ除去能力に影響を与えます。
通常は:
ゼロ焦点: 最小のスポットと最も狭い溝で、高速な薄板の高精度切断に適しています。
正焦点: 切断面が滑らかで、切断速度は遅くなります。これは、切断面に要求のある中・厚板の切断に適しています。板が厚くなるほど焦点は高くなります。
負焦点: 切断速度は速いですが、切断面は粗くなります。これは、断面品質への要求が低い中・厚板の切断に適しています。板が厚くなるほど焦点は低くなります。
カット中にバリが内側に出る場合は、焦点が低すぎるためであり、高める必要があります。逆に、バリが外側に出る場合は、焦点が高いことが主な原因です。
同時に、適切なカット速度と空気圧を使用することも、バリの除去に役立ちます。
4. 材料表面処理の最適化:
レーザー加工前の材料表面を適切に処理することで、スラグの発生を最小限に抑えることができます。例えば、化学的方法で表面を清掃し、油や不純物を取り除いたり、サンドブラストやレーザー研磨を行うことで、材料の良好な平面度と表面粗さを保ち、スラグの付着を減らすことができます。
5. アシストガスによる吹き飛ばしを使用する:
レーザ加工中に補助ガスを使用して吹き飛ばすのは、スラグバリを除去するための一般的な方法です。高圧ガスをレーザ加工領域に噴射することで、溶融した材料を迅速に排出し、バリを吹き飛ばすことができます。一般的に使用される補助ガスには、空気、窒素、酸素、その他の不活性ガスがあり、具体的な選択は材料の特性とプロセス要件に依存します。純粋なガスは、切断時に発生するスラグを効果的に吹き飛ばし、バリの形成を減らすことができます。窒素は、酸化を防ぎ、よりクリーンな切断面を得るのに役立つため、よく使われる補助ガスです。
6. レーザカッティングヘッドの清潔さとアライメントを維持することは、カットの品質を確保するために重要です。
汚れや損傷があると、レーザーの焦点がずれ、バリが増えてしまうことがあります。レーザカッティングヘッドを定期的に掃除し、校正することでこれらの問題を防ぐことができます。
7. 切断速度を制御する:
切り速度が速すぎたり遅すぎたりすると、バリが発生する可能性があります。速度が高すぎると、レーザー光束が製品を完全に切断できない場合があり、逆に速度が低すぎると、レーザーが一点に長くとどまり、底面が溶けたりスラグが蓄積したりすることがあります。バリを最小限にするための鍵は、素材の厚さや種類に基づいて適切なカット速度を見つけることです。
8. カットパスを最適化する：
レーザーカットパスを最適化することで、カット中のスタートとストップを減らし、結果としてバリの形成を抑えることができます。よく設計されたカットパスは、カット効率を向上させ、熱影響zonを最小限に抑え、より滑らかなカットエッジを実現します。
9. アフタープロセス方法を使用する：
レーザー加工品は、残存するスラグバリを除去するために後処理が必要な場合があります。一般的な後処理方法には、機械研磨、電解研磨、および化学溶解が含まれます。機械研磨はバリに対して研削、サンド、研磨を行いますが、電解研磨や化学溶解は電気分解または化学反応を利用してバリを溶解して除去します。この場合、機械的または化学的なバリ取り方法を使用してバリを除去できます。例えば、研削、研磨、またはデバーリング剤の使用などが挙げられます。
結論：レーザー溶渣バリの除去は製品品質を向上させるために重要です。機械設備や材料特性を考慮し、適切なレーザーパラメータを選択し、後処理技術を実施することで、バリの発生を大幅に抑えることができます。これにより、切断品質が向上し、生産効率が向上し、より高い精度と優れた表面品質が得られます。