レーザーカッターはどのように動作するのですか？

.レーザーが切断に使用される理由?

「レーザー」は、誘導放出による光増幅の頭文字をとった略語で、あらゆる分野で広く使用されています。レーザーを切断機に適用すると、高速、低公害、消耗品の削減、熱影響部の縮小といった利点を備えた切断機が実現します。同時に、レーザー切断機の光電変換効率は二酸化炭素切断機の2倍にも達し、ファイバーレーザーの光長は1070ナノメートルであるため、吸収率が高く、薄い金属板の切断に有利です。レーザー切断の利点により、金属切断の主要技術となり、機械加工および製造業界で広く使用されています。最も典型的な例は、板金切断、自動車分野での切断などです。

レーザーカッターはどのように動作するのですか？

I. レーザー加工の原理

レーザービームは、非常に小さな直径の光スポット（最小直径は0.1mm未満）に集束されます。レーザー切断ヘッドでは、このような高エネルギービームが特殊なレンズまたは曲面ミラーを通過し、さまざまな方向に反射した後、最終的に切断対象の金属物体に集束されます。レーザー切断ヘッドが切断した箇所では、金属は急速に溶融、蒸発、アブレーション、または発火点に達します。金属が蒸発して穴が形成され、その後、ビームと同軸のノズルから高速の気流が噴射されます。このガスの強い圧力により、溶融金属が除去され、スリットが形成されます。

レーザー切断機は、光学とコンピュータ数値制御（CNC）を使用してビームまたは材料をガイドします。通常、このステップでは、モーション制御システムを使用して、材料に切断されるパターンのCNCまたはGコードを追跡し、さまざまなパターンを切断します。

II. レーザー加工の主な方法

1) レーザー溶融切断

レーザー溶融切断とは、レーザー光のエネルギーを用いて金属材料を加熱・溶融させ、その後、ビームと同軸のノズルから圧縮された非酸化性ガス（窒素、空気など）を噴射し、強力なガス圧によって溶融金属を除去して切断線を形成する加工方法です。

レーザー溶融切断は、主に非酸化性材料や、ステンレス鋼、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金などの反応性金属の切断に使用されます。

2) レーザー酸素切断

レーザー酸素切断の原理は、酸素アセチレン切断と類似しています。レーザーを予熱源として、酸素などの活性ガスを切断ガスとして使用します。一方では、噴射されたガスが金属と反応し、大量の酸化熱が発生します。この熱は金属を溶融させるのに十分な量です。他方では、溶融した酸化物と溶融金属が反応領域から吹き出され、金属に切断痕が形成されます。

レーザー酸素切断は、炭素鋼などの酸化しやすい金属材料の加工に主に用いられます。ステンレス鋼などの他の材料の加工にも使用できますが、切断面は黒く粗くなり、不活性ガス切断よりもコストが低くなります。