材料組成とレーザー切断品質：関係を理解する
同じ装置とパラメータでレーザー切断の品質が異なるのはなぜか？この記事では、炭素鋼板の組成が切断結果にどのような影響を及ぼすかについて掘り下げる。この記事では、炭素鋼板の組成が切断結果にどのような影響を及ぼすかについて考察する。
プロジェクトに適したレーザー切断ノズルの選択に悩んだことはありませんか？最適なノズルを選択することは、きれいで正確な切断を実現し、効率を最大化するために非常に重要です。この記事では、この決定を下す際に考慮すべき重要な要素を探り、十分な情報に基づいた選択ができるよう、専門家の見識をご紹介します。適切なノズルがレーザー切断の結果をどのように新たな高みへと引き上げるかをご覧ください。
レーザー切断の領域では、切断の効率と品質が最も重要です。このプロセスにおいて、見落とされがちでありながら重要なコンポーネントの1つがレーザー切断ノズルです。ノズルは小さくて目立たない外見にもかかわらず、最適な性能を確保する上で重要な役割を果たしている。この記事では、適切なノズルを選択することの重要性を掘り下げ、情報に基づいた選択を行うための洞察を提供します。
レーザー切断ノズルは、いくつかの重要な機能を果たす：
レーザー切断ヘッドに使用されるノズルの品質は、達成される性能と結果に大きな違いをもたらします。いくつかの重要な要素は、ノズルの材質と精度に直接影響されます：
高品質のノズルは重要な機能を果たす：
したがって、ノズルの品質はカッティングヘッドの寿命とワークの切断品質の両方に直接影響する。
カッティングヘッドのOEM（相手先ブランド製造）が提供するノズルは、高価格になりがちです。しかし、すべてのサードパーティーサプライヤーが、OEM消耗品の品質と精度に匹敵するノズルを製造する製造能力を持っているわけではありません。近年、ファイバーレーザーカッターの価格競争が激化しているため、ノズルのような付属品にも価格圧力が高まっている。
ノズルのような重要な部品の品質への配慮を怠り、可能な限り低価格を追求することは、逆効果になる可能性が高い。粗悪なノズルを使用すれば、以下のようなリスクが高まる：
レーザー切断機のノズルの選定とメンテナンスは、最適な性能と精度を確保するために非常に重要です。ノズルの不適切な選定やメンテナンス不良は、切断工程や最終製品の品質に大きな影響を与え、いくつかの悪影響をもたらします。以下はその主な結果です：
ノズルは、レーザービームとアシストガスを切断領域に導く重要な役割を果たします。ノズルの設計が適切でなかったり、メンテナンスが十分でなかったりすると、レーザービームの精度が損なわれる可能性があります。その結果、切断経路が不正確になり、要求仕様を満たさない部品ができる可能性があります。
アシストガス（通常、酸素または窒素）は、切断部から溶融材料を除去し、酸化を防ぐのに役立つため、切断プロセスには不可欠です。ノズルの選定が不適切な場合、ガス流量が制限され、切断点でのガス供給が不十分になることがあります。その結果、切断品質が低下し、切断材の端にドロスが発生しやすくなります。
ノズルは、クリーンで正確なカットを維持するために、安定した気流を確保する必要があります。ノズルが正しく設計されていなかったり、損傷していたりすると、気流が乱れて不安定になります。この不安定さが切断プロセスを乱し、不規則な切断や切断エッジの粗さの増加につながります。
レーザー切断工程は、材料の効率的な溶解と除去に依存しています。不適切なノズルの選択は、レーザーが材料に正確に焦点を合わせる能力に影響を与え、非効率的な溶融につながります。この非効率性は、特に厚い材料において不完全な切断を引き起こし、所望の切断深さを達成することが困難または不可能になることさえあります。
ノズルがアシストガスを適切に噴射できない場合、切断部周辺に溶融くずが堆積することがある。この破片が材料の表面に付着すると、欠陥の原因となり、クリーンアップのために追加の後処理が必要になります。また、過度の溶融屑は、ノズルやレーザー切断機の他のコンポーネントを損傷する可能性もある。
厚い材料は、精密で強力なレーザー切断能力を必要とします。不適切に選択されたノズルは、レーザーが厚い材料を効果的に貫通し、切断する能力を妨げる可能性があります。その結果、切断が不完全になり、レーザー切断機の摩耗が増加し、加工される材料が損傷する可能性があります。
大きすぎるノズルの選択
小さすぎるノズルを選ぶ
板金加工、特にレーザー切断や同様の用途において、ノズル設計は切断工程の効率と品質を決定する上で重要な役割を果たす。ノズル設計には、ガス流量に応じて主に2つのタイプがあります：
1.低速ノズル
低速ノズルは、音速よりも低いガス流量を特徴とする。このようなノズルは、一般的に高精度と切断プロセスの制御が要求される用途で使用されます。しかし、ガス流速が低いため、厚い材料や粘性の高い材料の切断にはあまり効果的ではないかもしれません。
2.高速ノズル
高速ノズルは、音速に近いガス流量で作動する。高速ノズルの作動原理は、ロケットやジェットエンジンの排気機構に似ており、ガスがノズルを通過する際に加速されます。この加速効果により、特に粘性の高い材料に対して、より濃縮された強力なガスジェットを提供することで、切断性能が向上します。
低速ノズルと高速ノズルの性能には、いくつかの要因が影響する：
カッティング・ヘッド・キャビティ内のガスの圧力は非常に重要です。ガス圧を高くすることで、より焦点の合った強力なガスジェットを確保し、切断速度と品質を向上させることができます。
ノズルの直径は、ガスジェットの流量と濃度に影響する。直径が小さいほど、より濃縮されたジェットを発生させることができ、精密切断に有利である一方、直径が大きいほど、厚い材料の切断に使用することができる。
ノズルの内部形状は、ガスがどのように導かれ加速されるかを決定します。うまく設計された内部形状は、乱流を最小化し、ガス流の効率を最大化することができます。
ノズルの出口形状も、切断プロセスにおいて重要な役割を果たします。出口が適切な形状であれば、ガスの流れが均一になり、切断にムラが生じる可能性が低くなります。
レーザー切断は現在、最も効率的で高品質かつ精密な金属加工方法の一つとして認識されている。レーザー切断には様々な要因が影響するが、ノズルもその一つである。異なる材料を切断する際に適切なノズルを選択することで、加工を簡素化することができる。しかし、適切なノズルを正しく選択するにはどうすればよいのでしょうか？今日はそれを見てみよう。
ノズルは銅ノズルとも呼ばれ、レーザー切断において非常に重要な部品の一つです。切断ヘッドの下端に位置し、レーザービームと補助ガスの両方がノズルを介して切断材料に作用します。その主な機能は、補助ガスを集めて高圧を形成し、切断材料の表面と切り口に放出することです。これにより、切断中に溶けて気化した母材を吹き飛ばし、きれいな切り口を残します。同時に、溶融スラグや粉塵などの汚染物質が跳ね上がるのを防ぎ、内部のレンズを保護します。
より良い断面を得るためには、レーザビームとノズルの同心度を制御する必要がある。そのため、ノズルはレーザービームと同軸でなければなりません。
ノズル中心とレーザービーム中心が同軸でない場合、切断品質への影響は以下のようになる：
より良い断面を得るためには、レーザビームとノズルの同心度を制御する必要がある。そのため、ノズルはレーザービームと同軸でなければなりません。
レーザービームとノズルが同軸かどうかを確認するためには、以下の手順でテストを行う必要がある：
穴が円の中心にある場合は、レーザービームとノズルが同軸であることを意味し、調整は必要ありません。穴が円の中心と同軸でない場合、または穴が見えない場合（レーザー光線がノズルの内壁に当たる）、レーザー切断ヘッドの調整ねじを調整する必要があります。レーザー穴がノズルの中心と一致するまで、ステップ1～3を繰り返します。
単層ノズルは、ガスの流速が比較的遅いのが特徴です。ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅などの金属の切断によく使用されます。これらのノズルは通常、補助ガスとして窒素を使用します。ガス流速が遅いため、過度の酸化を起こすことなく、よりきれいな切断を実現できるため、これらの材料に適しています。
一方、二層ノズルはガス流速が速く、高速切断用途に適している。炭素鋼の切断に使用されることが多く、補助ガスとして酸素を使用するのが一般的である。高速ガス流は切断効率を高めるが、切断面が酸化して黒くなる。
ノズルの開口部の大きさは、切断材料に作用するガスの流速を決定し、ひいては溶融材料の除去に影響するため、非常に重要です。以下は、考慮すべき重要なポイントです：
ノズルは一般的に2つの素材から作られている：
ノズルの開口サイズは、ガス流量とガス場の形状を決定する。材料の厚さに基づく推奨は以下の通り：
工業用途で一般的に使用されるノズルにはいくつかの種類があります。ここでは最も一般的なものをいくつかご紹介します：
単層ノズル - S
特徴円錐形の内壁で、スラグブロー用のガス流量が多い。
用途：ステンレス鋼やステンレス鋼などの溶融切断 アルミ板.
ダブルレイヤーノズル - D
特徴単層ノズルをベースに中芯を追加した二層複合ノズル。
用途：炭素鋼砂型切断用ダブルレイヤー2.0以上
高速二層ノズル - E
特徴ノズルの形状が尖っており、内芯の端にある3つの穴が通常の2層ノズルより大きい。
用途：主に厚さ20mmまでの炭素鋼の高出力、高速、高品質の切断に使用され、表面仕上げは滑らかで明るい。
高速シングルレイヤーノズル - SP
特徴ノズルは尖った形状で、内壁は段差のある円錐形。
用途：主に厚さ20mm以上の炭素鋼の高出力高速切断に使用され、滑らかで明るい表面仕上げが得られる。また、酸素集束切断用途にも適している。
高速シングルレイヤーノズル - SD
特徴ノズルは尖った形状で、内壁は円錐形。
用途：主に厚さ20mm以上の炭素鋼の高速切断に使用され、滑らかで安定した切断性能が得られ、切断品質が向上する。
ブーストノズル - B
特徴単層ノズルを改良し、ノズル開口部に段差を設けました。
用途：低圧の窒素または圧縮空気で、ステンレス鋼や炭素鋼の高出力切断に使用できる。
BLT 12kWレーザー切断ヘッドでは、異なるノズルと組み合わせる場合、焦点位置を調整する必要があります。以下は、様々なノズルに対する推奨焦点位置です：
最適な性能と切断品質を確保するには、ノズルの適切な取り付けとキャリブレーションが重要です。ノズルの取り付けやキャリブレーションを誤ると、切断結果が悪くなったり、機械の磨耗が増したり、加工物に損傷を与えたりする可能性があります。最良の結果を得るために、ノズルの取り付けとキャリブレーションについては、常にメーカーのガイドラインと推奨事項に従ってください。
酸素を使用して炭素鋼をレーザー切断するためのノズルを選択する場合、レーザーの出力と材料の厚さが重要な要素となります。以下は、レーザー出力と材料の厚さに基づいた推奨ノズルです：
| レーザー | 切削厚さ (炭素鋼の酸素による光輝面切削) | 推奨ノズル |
|---|---|---|
| 低出力レーザー（≤6000W） | 16-20mm | 1.4D-1.6D一般コニカルノズル |
| 高出力レーザー（≧6000W、使用時 レイカス 例として12kW) | 3-12mm | 1.2Eデュアルレイヤー高速ノズル |
| 12-14mm | 1.2B-1.4E二層高速ノズル | |
| 16-20mm | 1.4E-1.6Eデュアルレイヤー高速ノズル | |
| 22-35mm | SP1.4-SP1.8単層高速ノズル または 1.4E-1.8Eデュアルレイヤー高速ノズル | |
| 35-40mm | SP1.6-SP1.8単層高速ノズル または 1.6E-1.8Eデュアルレイヤー高速ノズル |
市販されているノズルの品質には大きなばらつきがあります。最適な性能と切断品質を確保するために、上記の仕様に従ってノズルを注意深く見分け、評判の良い正規ルートで購入することをお勧めします。
これらの推奨事項を守ることで、レーザー技術を使用した炭素鋼の効率的で高品質な切断結果を得ることができます。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
JA 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO