厚板（10mm以上）のレーザー切断における技術的課題

10mm以下の鋼板の切断はレーザーカッターで問題ない。しかし、厚い板を切断する場合は、出力5kW以上の高出力レーザーが必要になることが多い。その結果、切断品質が著しく低下する。

ハイパワーレーザーのコストは高い。 レーザー切断 出力モードはあまり好ましくない。その結果、従来の レーザー切断 の方法は、厚板の切断には有利ではない。

で厚板を切断する際の技術的課題である。 金属レーザー切断 マシンがある：

準定常状態での燃焼プロセスを維持するのは難しい。

について メタルレーザーカ は、実際の切断工程で切断できる板厚に限界がある。これは、鉄の刃先の燃焼の不安定さに関連している。

継続的な燃焼プロセスを維持するためには、スリット上部の温度が着火点に達する必要がある。酸化鉄の燃焼反応から放出されるエネルギーだけでは、燃焼プロセスの継続は保証されない。

一方では、切刃の温度は、酸素流による一定の冷却によって低下する。 カッティングノズル.一方、燃焼後に形成される酸化鉄層が被加工物の表面を覆い、酸素の拡散を阻害する。酸素濃度があるレベルまで低下すると、燃焼プロセスは停止する。

従来の収束ビームレーザー切断では、レーザービームは表面の小さな領域に焦点を合わせる。高い レーザー出力密度 これにより、加工物の表面温度はレーザー照射領域だけでなく、熱伝導により広い範囲で発火点に達する。

被加工物表面の酸素流の直径は、レーザービームの直径よりも大きいため、被加工物表面だけでなく、被加工物表面でも強い燃焼反応が起こる。 レーザー放射 エリア内だけでなく、エリア外でもだ。

厚板を切断する場合、切断速度は遅い。被加工物の表面は、切断ヘッドの移動速度よりも速く燃焼する。しばらく燃焼が続くと、酸素濃度の低下により燃焼が停止する。カッティングヘッドがその位置まで移動すると、再び燃焼反応が始まる。

刃先の燃焼プロセスは周期的に起こり、温度変動や切開の質の低下につながる。

板厚方向の酸素純度と圧力を常に維持するのは難しい。

酸素純度の低下も、レーザー切断機による厚板の切断品質を決定する上で重要な役割を果たす。酸素流の純度は切断工程に大きな影響を与える。

酸素流量純度が0.9%低下すると、鉄-酸素燃焼速度が10%低下する。純度が 5% 低下すると、燃焼速度は 37% 低下する。この燃焼速度の低下により、切断シームへのエネルギー投入量が大幅に減少し、切断速度が遅くなる。

さらに、切削面の液層中の鉄分が増加してスラグの粘度が上昇し、スラグの排出が困難になる。その結果、切込み下部にスラグが著しく堆積し、切込み品質が許容できなくなる。

切断の安定性を維持するためには、板厚方向の切断酸素流の純度と圧力を一定に保つ必要がある。

従来のレーザー切断では、薄板の切断に適した従来のテーパーノズルが使用されている。しかし、厚板を切断する場合、供給圧力の上昇に伴ってノズルの流れ場に衝撃波が形成される。この衝撃波は、酸素流の純度を低下させ、切り込み品質に影響を与えるなど、切断プロセスにいくつかの危険をもたらす。

この問題には3つの解決策がある：

(1) 切断酸素流の周囲に予熱炎を加える。

(2) 切断酸素流の周囲に補助酸素流を追加する。

(3)気流場を拡大するためのノズル内壁の合理的な設計。