JP2579800B2 - レーザ切断方法 - Google Patents
レーザ切断方法Info
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- JP2579800B2 JP2579800B2 JP63178946A JP17894688A JP2579800B2 JP 2579800 B2 JP2579800 B2 JP 2579800B2 JP 63178946 A JP63178946 A JP 63178946A JP 17894688 A JP17894688 A JP 17894688A JP 2579800 B2 JP2579800 B2 JP 2579800B2
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- gas
- work
- assist gas
- cutting
- cutting method
- Prior art date
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザビームを使用してステンレス鋼など
のワークを切断するレーザ切断方法に関する。
のワークを切断するレーザ切断方法に関する。
従来レーザビームを用いてワークを切断する場合、切
断面が酸化するのを防止する目的でアシストガスに不活
性ガス、例えばN2、Ar、He等を使用している。
断面が酸化するのを防止する目的でアシストガスに不活
性ガス、例えばN2、Ar、He等を使用している。
また上記アシストガスはレーザビームをワークへ向け
て照射する加工ヘッドのノズルよりレーザビームととも
にワークへ向けて噴出しているが、ワークの切断を大気
中で行っていること及びアシストガス圧は比較的高圧で
あることなどから、噴出されたアシストガスに空気が巻
き込まれて切断面の酸化を確実に防止することができな
かった。
て照射する加工ヘッドのノズルよりレーザビームととも
にワークへ向けて噴出しているが、ワークの切断を大気
中で行っていること及びアシストガス圧は比較的高圧で
あることなどから、噴出されたアシストガスに空気が巻
き込まれて切断面の酸化を確実に防止することができな
かった。
このため従来ではノズルを第６図に示すように２重構
造としてアシストガスａの周囲をシールドガスｂで囲む
ことにより、アシストガスａ中に空気が巻き込まれるの
を防止する方法などがすでに採用されている。
造としてアシストガスａの周囲をシールドガスｂで囲む
ことにより、アシストガスａ中に空気が巻き込まれるの
を防止する方法などがすでに採用されている。
しかし従来技術のようにノズルを２重構造にしたもの
では、ノズルの構造が複雑かつ大型となると共に、多量
のシールドガスを消費するためランニングコストが上る
原因となるなどの不具合があった。
では、ノズルの構造が複雑かつ大型となると共に、多量
のシールドガスを消費するためランニングコストが上る
原因となるなどの不具合があった。
この発明は上記不具合を解消する目的でなされたもの
で、シールドガスを使用することなくステンレス鋼など
のワークの無酸化切断を可能にしたレーザ切断方法を提
供しようとするものである。
で、シールドガスを使用することなくステンレス鋼など
のワークの無酸化切断を可能にしたレーザ切断方法を提
供しようとするものである。
この発明は上記目的を達成するために、レーザビーム
及びアシストガスを使用してワークを切断するレーザ切
断方法において、上記アシストガスにO2ガス以外のガス
を使用し、これに還元剤としてH2を添加して高圧でワー
クへ向けて噴出しながら、焦点位置をワーク表面より下
方へ設定したレーザビームでワークを切断するようにし
たことにより、シールドガスを使用せずにワークの切断
を可能にしたレーザガス切断方法を提供するものであ
る。
及びアシストガスを使用してワークを切断するレーザ切
断方法において、上記アシストガスにO2ガス以外のガス
を使用し、これに還元剤としてH2を添加して高圧でワー
クへ向けて噴出しながら、焦点位置をワーク表面より下
方へ設定したレーザビームでワークを切断するようにし
たことにより、シールドガスを使用せずにワークの切断
を可能にしたレーザガス切断方法を提供するものであ
る。
この発明方法の一実施例を図面を参照して詳述する。
第１図において１はレーザ発振器で、このレーザ発振
器１より発振されたレーザビーム２は複数のミラー（図
では１枚のみを示す）３を介して加工ヘッド４へ導びか
れ、加工ヘッド４内に設けられたレンズ５により集光さ
れてノズル６よりワーク７へ向けて照射され、ワーク７
の切断に供せられる。
器１より発振されたレーザビーム２は複数のミラー（図
では１枚のみを示す）３を介して加工ヘッド４へ導びか
れ、加工ヘッド４内に設けられたレンズ５により集光さ
れてノズル６よりワーク７へ向けて照射され、ワーク７
の切断に供せられる。
またノズル６にはアシストガス供給装置８よりアシス
トガスが供給されていて、レーザビーム２とともにワー
ク７へ向けて噴出させるようになっている。
トガスが供給されていて、レーザビーム２とともにワー
ク７へ向けて噴出させるようになっている。
上記アシストガス供給装置８はH2を収容したガスボン
ベ９とArまたはN2を収容したガスボンベ10、O2を収容し
たガスボンベ11及びコンプレッサ12を有しており、コン
プレッサ12により加圧されたエアはドライエアユニット
13により水分が除去された後エアタンク14へ蓄圧されて
いる。
ベ９とArまたはN2を収容したガスボンベ10、O2を収容し
たガスボンベ11及びコンプレッサ12を有しており、コン
プレッサ12により加圧されたエアはドライエアユニット
13により水分が除去された後エアタンク14へ蓄圧されて
いる。
一方H2ガスボンベ９のH2及びArまたはN2ガスボンベ10
のArまたはN2は減合器16により混合されて電磁弁17の開
放とともに圧力調整回路18を経て上記ノズル６へと供給
され、O2ガスボンベ11のO2ガスは電磁弁19の開放ととも
に圧力調整回路18を経てノズル６へ、そしてエアタンク
14内のエアは電磁弁20の開放とともに圧力調整回路18を
経てノズル６へそれぞれ供給されるようになっている。
のArまたはN2は減合器16により混合されて電磁弁17の開
放とともに圧力調整回路18を経て上記ノズル６へと供給
され、O2ガスボンベ11のO2ガスは電磁弁19の開放ととも
に圧力調整回路18を経てノズル６へ、そしてエアタンク
14内のエアは電磁弁20の開放とともに圧力調整回路18を
経てノズル６へそれぞれ供給されるようになっている。
次にレーザ切断方法について説明すると、軟鋼をワー
ク７として切断する場合はアシストガスにO2ガスを使用
するため、電磁弁19を開放する。
ク７として切断する場合はアシストガスにO2ガスを使用
するため、電磁弁19を開放する。
ワーク７の切断に当っては、まずピアッシングを行う
が、このときアシストガス圧を0.5〜1kg/cm2の低圧にし
ないと、レーザビーム２の照射と同時に溶融した溶湯が
吹き上って危険なので、圧力調整回路18の電磁弁18aを
開放して、レギュレータ18bで0.5〜1.0kg/cm2に調圧さ
れたO2ガスをノズル６へ供給する。
が、このときアシストガス圧を0.5〜1kg/cm2の低圧にし
ないと、レーザビーム２の照射と同時に溶融した溶湯が
吹き上って危険なので、圧力調整回路18の電磁弁18aを
開放して、レギュレータ18bで0.5〜1.0kg/cm2に調圧さ
れたO2ガスをノズル６へ供給する。
これによって低圧のO2ガスをアシストガスとしてワー
ク７のピアッシングが行われると共に、ピアッシングが
完了したら、レーザの連続発振（CW）による切断を行う
場合は圧力調整回路18の電磁弁18eを、そしてパルス発
振による切断の場合は電磁弁18cを開放する。
ク７のピアッシングが行われると共に、ピアッシングが
完了したら、レーザの連続発振（CW）による切断を行う
場合は圧力調整回路18の電磁弁18eを、そしてパルス発
振による切断の場合は電磁弁18cを開放する。
電磁弁18eが開放されるとレギュレータ18fにより0.5
〜1.0kg/cm2に調圧されたO2ガスが、そして電磁弁18cが
開放されるとレギュレータ18dにより2.0〜4.0kg/cm2に
調圧されたO2がそれぞれアシストガスとしてノズル６へ
供給されワーク７へ向けて噴出され、ワーク７の切断に
供せられる。
〜1.0kg/cm2に調圧されたO2ガスが、そして電磁弁18cが
開放されるとレギュレータ18dにより2.0〜4.0kg/cm2に
調圧されたO2がそれぞれアシストガスとしてノズル６へ
供給されワーク７へ向けて噴出され、ワーク７の切断に
供せられる。
このときレーザビーム２の焦点位置はワーク７の表面
に設定される。
に設定される。
一方ステンレス鋼をワーク７として切断する場合は、
ランニングコストを低減するため、アシストガスとして
エアを使用する。
ランニングコストを低減するため、アシストガスとして
エアを使用する。
エアを使用した場合切断面が酸化されるので、これを
防止するためアシストガスにH2とArまたはN2が所定の混
合比となるように混合器16で混合して電磁弁17の開放に
よりアシストガスへ混合する。
防止するためアシストガスにH2とArまたはN2が所定の混
合比となるように混合器16で混合して電磁弁17の開放に
よりアシストガスへ混合する。
混合比はH2の割合が１〜35％の範囲である。
またアシストガスに不活性ガスを使用した場合酸化反
応熱が利用できないので、溶融物の温度が低く、これに
伴い粘度も低下するので、切断時ドロスが切断面の裏側
に付着しやすい。
応熱が利用できないので、溶融物の温度が低く、これに
伴い粘度も低下するので、切断時ドロスが切断面の裏側
に付着しやすい。
これを防止するためにはアシストガスの圧力を高くす
ればよい。
ればよい。
なお、アシストガス圧とドロス付着重量の関係を第３
図に示す。
図に示す。
この発明の実施例ではアシストガス圧を６〜9.9kg/cm
2の高圧に設定した。
2の高圧に設定した。
さらにアシストガスとしてO2ガスを使用しないことか
らセルフバーニング（自己燃焼反応）が発生しない。
らセルフバーニング（自己燃焼反応）が発生しない。
そこで、入射エネルギーを有効利用するため、レーザ
ビーム２の焦点位置を第２図に示すようにワーク７の表
面より下方（ab＜１）となるように設定して切断面の多
重反射を利用するようにした。
ビーム２の焦点位置を第２図に示すようにワーク７の表
面より下方（ab＜１）となるように設定して切断面の多
重反射を利用するようにした。
なお、ab値は＝D/f（Ｄはレンズとワーク７の間隔、
ｆはレンズ５の焦点）とし、ピアッシング時にはab＝
１、すなわち焦点位置をワーク７の表面とした。
ｆはレンズ５の焦点）とし、ピアッシング時にはab＝
１、すなわち焦点位置をワーク７の表面とした。
上記のように設定されたアシストガス圧及び焦点位置
によりワーク７のピアッシング後切断を開始するもの
で、アシストガス圧と最大切断速度の関係は第４図に示
すようになっていることから、アシストガス圧を上げる
ことにより、最大切断速度の増加も図れるようになる。
によりワーク７のピアッシング後切断を開始するもの
で、アシストガス圧と最大切断速度の関係は第４図に示
すようになっていることから、アシストガス圧を上げる
ことにより、最大切断速度の増加も図れるようになる。
またab値とドロス付着量の関係を第５図に示す。
この図から明らかなように、ab値を１以下にすること
により、ドロス付着量を大幅に低減することができるよ
うになる。
により、ドロス付着量を大幅に低減することができるよ
うになる。
この発明はアシストガスにO2以外のガスを使用すると
共に、還元剤として上記ガスにH2ガスを添加したことか
ら、ワークへ向けてアシストガスを噴出した際空気が巻
込まれても切断面の酸化が防止できるため、従来のノズ
ルを２重構造にしてシールドガスによりアシストガスを
シールドする必要がない。
共に、還元剤として上記ガスにH2ガスを添加したことか
ら、ワークへ向けてアシストガスを噴出した際空気が巻
込まれても切断面の酸化が防止できるため、従来のノズ
ルを２重構造にしてシールドガスによりアシストガスを
シールドする必要がない。
これによってノズルが簡単な構造で、かつ小型になる
と共に、シールドガスを使用しないためランニングコス
トの低減が図れるようになる。
と共に、シールドガスを使用しないためランニングコス
トの低減が図れるようになる。
またアシストガス圧を上げることによりドロスの付着
量が低減すると同時に、最大切断速度が上げられるた
め、作業能率が向上すると共に、レーザビームの焦点位
置をワーク表面より下方とすることにより切断面の多重
反射が利用できるため、入射エネルギーの有効利用が図
れるようになる。
量が低減すると同時に、最大切断速度が上げられるた
め、作業能率が向上すると共に、レーザビームの焦点位
置をワーク表面より下方とすることにより切断面の多重
反射が利用できるため、入射エネルギーの有効利用が図
れるようになる。
図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は回路図、第
２図は焦点位置を示す説明図、第３図はアシストガス圧
とドロス付着量の関係を示す線図、第４図はアシストガ
ス圧を最大切断速度の関係を示す線図、第５図はab値と
ドロス付着量の関係を示す線図、第６図は従来の説明図
である。 ２はレーザビーム、７はワーク。
２図は焦点位置を示す説明図、第３図はアシストガス圧
とドロス付着量の関係を示す線図、第４図はアシストガ
ス圧を最大切断速度の関係を示す線図、第５図はab値と
ドロス付着量の関係を示す線図、第６図は従来の説明図
である。 ２はレーザビーム、７はワーク。
Claims (6)
- 【請求項１】レーザビーム２及びアシストガスを使用し
てワーク７を切断するレーザ切断方法において、上記ア
シストガスにO2ガス以外のガスを使用し、これに還元剤
としてH2を添加して高圧でワークへ向けて噴出しなが
ら、焦点位置をワーク７表面より下方へ設定したレーザ
ビーム２でワーク７を切断することを特徴とするレーザ
切断方法。 - 【請求項２】アシストガスにN2＋H2を使用してなる請求
項１記載のレーザ切断方法。 - 【請求項３】アシストガスにAr＋H2を使用してなる請求
項１記載のレーザ切断方法。 - 【請求項４】アシストガス圧を６〜9.9kg/cm2の範囲に
設定してなる請求項１記載のレーザ切断方法。 - 【請求項５】ピアッシング時と切断時でレーザビーム２
の焦点位置を変えてなる請求項１記載のレーザ切断方
法。 - 【請求項６】ピアッシング時と切断時でアシストガス圧
を変えてなる請求項１記載のレーザ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178946A JP2579800B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | レーザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178946A JP2579800B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | レーザ切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230389A JPH0230389A (ja) | 1990-01-31 |
| JP2579800B2 true JP2579800B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=16057414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63178946A Expired - Lifetime JP2579800B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | レーザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579800B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0654288A4 (en) * | 1992-08-04 | 1995-11-15 | Ace Denken Kk | COLLECTING DEVICE FOR RECORDING MEDIUM THAT CAN BE USED SEVERAL TIMES. |
| DE4226620C2 (de) * | 1992-08-12 | 1995-01-19 | Thyssen Stahl Ag | Verfahren zum Laserstrahlschneiden von band- oder plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Elektroblech |
| US5380976A (en) † | 1992-12-11 | 1995-01-10 | Hypertherm, Inc. | Process for high quality plasma arc and laser cutting of stainless steel and aluminum |
| US5500505A (en) * | 1994-05-09 | 1996-03-19 | General Electric Company | Method for cutting epoxy/carbon fiber composite with lasers |
| JP3399640B2 (ja) * | 1994-07-08 | 2003-04-21 | ファナック株式会社 | レーザ加工方法 |
| DE19610298A1 (de) * | 1996-03-15 | 1997-09-18 | Aga Ab | Verfahren zum Laserschneiden metallischer Werkstücke |
| FR2826892B1 (fr) | 2001-07-03 | 2003-09-05 | Air Liquide | Procede et installation de soudage laser avec melange gazeux ar/he a teneurs controlees en fonction de la puissance laser |
| FR2840832B1 (fr) | 2002-06-14 | 2004-07-23 | Air Liquide | Utilisation de melanges gazeux helium/azote en soudage laser de flancs raboutes |
| DE102004026033A1 (de) * | 2004-05-27 | 2005-12-15 | Linde Ag | Gasgemisch zum Laserstrahlschmelzschneiden |
| JP5616109B2 (ja) * | 2010-04-19 | 2014-10-29 | 小池酸素工業株式会社 | レーザピアシング方法 |
| JP2016215251A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 三菱重工業株式会社 | レーザ切断装置 |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP63178946A patent/JP2579800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0230389A (ja) | 1990-01-31 |
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