パイプレーザー切断システムのキーテクノロジー

ライトガイド集光システム 

光ガイドおよび集束システムの機能は、レーザー発生器によって出力された光ビームを集束光路の切断ヘッドに導くことです。パイプのレーザー切断では、高品質のスリットを得るために、小さなスポット径と高出力でビームを集光する必要があります。これにより、レーザー発生器は低次モード出力を実行します。より小さなビーム集束直径を得るには、レーザーの横モード次数が小さくなり、基本モードの方が優れています。レーザー切断装置の切断ヘッドには集束レンズが装備されています。レーザー光をレンズで集光すると、小さな集光スポットが得られるため、高品質なパイプ切断が可能になります。

カッティングヘッドの軌道制御 

パイプ切断において、加工対象となるパイプは空間曲面に属し、その形状は複雑です。従来の方法では、オペレータが加工工程の要件に応じて正しい加工経路と適切な基準点を選択し、各軸の送りと基準点の座標値をNCで記録する必要があり、プログラムして加工することが困難になります。レーザー加工システムの空間直線・円弧補間機能を利用して、加工工程の座標値を記録し、加工プログラムを生成します。

レーザー切断の焦点位置の自動制御

レーザー切断の焦点位置をいかに制御するかは、切断品質を左右する重要な要素です。自動計測制御装置により、ワーク表面に対する焦点の垂直方向を一定に保つことがパイプレーザー切断のキーテクノロジーの一つです。レーザー焦点位置とレーザー加工システムの直線軸 (XYZ) の制御を統合することにより、レーザー切断ヘッドの動きがより軽くて柔軟になり、焦点の位置がよくわかって衝突を回避できます。加工工程におけるカッティングヘッドとカッティングパイプやその他の物体との間。 

主要なプロセスパラメータの影響

01 光パワーの効果

連続波出力レーザー発生器の場合、レーザー出力はレーザー切断に重要な影響を与えます。理論的には、レーザー切断装置のレーザー出力が大きいほど、より大きな切断速度を得ることができます。ただし、パイプ自体の特性と組み合わせると、切断力を最大にすることが最良の選択ではありません。切断力が増加すると、レーザー自体のモードも変化し、レーザー光の焦点に影響を与えます。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に、パワーが最大パワー未満のときにフォーカスが最高のパワー密度を得るように選択することがよくあります。

02 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、切断速度を一定の範囲内にする必要があります。切断速度が遅いとパイプ表面に熱がこもりすぎ、熱影響部が大きくなりスリットが広くなり、吐出されたホットメルト材がノッチ面を焼き焦げてノッチ面が荒れてしまいます。粗い。切断速度を速くすると、パイプの円周方向の平均スリット幅が小さくなり、パイプ径が小さくなるほどその効果が顕著になります。切断速度が速くなると、レーザーの作用時間が短くなり、パイプが吸収する総エネルギーが少なくなり、パイプ先端の温度が下がり、スリット幅が狭くなります。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、全体の切断品質に影響します。

03 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プロセスに大きな影響を与えます。たとえば、パイプの直径の大きさは加工品質に大きな影響を与えます。薄肉継目無鋼管のレーザー切断に関する研究により、レーザー切断装置のプロセスパラメータが変わらない場合、パイプの直径は増加し続け、スリット幅も増加し続けることがわかりました。

04 補助ガスの種類と圧力 

非金属および一部の金属パイプを切断する場合、圧縮空気または不活性ガス (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が非常に重要です。肉厚の薄いパイプを高速で切断する場合、切断面にスラグが付着するのを防ぐために補助ガスの圧力を高める必要があります。切断パイプの肉厚が厚い場合、または切断速度が遅い場合は、パイプの切断または連続切断を防ぐために、補助ガスの圧力を適切に減圧する必要があります。

パイプをレーザー切断する場合、ビーム焦点の位置も非常に重要です。切断時、焦点位置は切断パイプの表面にあるのが一般的です。焦点が適切な位置にある場合、切断の縫い目は最も小さく、切断効率が最も高く、切断効果も最高です。