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JPH0230389A - レーザ切断方法 - Google Patents

レーザ切断方法

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Publication number
JPH0230389A
JPH0230389A JP63178946A JP17894688A JPH0230389A JP H0230389 A JPH0230389 A JP H0230389A JP 63178946 A JP63178946 A JP 63178946A JP 17894688 A JP17894688 A JP 17894688A JP H0230389 A JPH0230389 A JP H0230389A
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JP
Japan
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gas
workpiece
laser beam
assist gas
pressure
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JP63178946A
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English (en)
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Inventor
Seiichi Hayashi
清一 林
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
〔従来の技術〕
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N 2 、A r、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。
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て囲むこ
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。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記従来のようにノズルを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。
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。
〔課題を解決するための手段及び作用〕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0□以外のガスを使用し、これに還
元剤としてN2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。
〔実 施 例〕
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。
またノズル6にはアシストガス供給装置8よリアシスト
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へ向けて噴出されるようになっている。
上記アシストガス供給装置8はN2を収容したガスボン
ベ9とA「またはN2を収容したガスボンベ10.0□
を収容したガスボンベ11及びコンブレット12を有し
ており、コンブレット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N2及びArまたはN2ガスボ
ンベ10のArまたはN2は試合器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、02ガスボンベト1の02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2
0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02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、まずビアツシングを行うが
、このときアシストガス圧を0,5〜1 kg / c
−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 / cjに調圧された02ガスをノ
ズル6へ供給する。
これによって低圧の02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。
電磁弁18eが開放される・とレギュレータ18fによ
り0.5〜1.、okg/c−に調圧された02ガスが
、そして電磁弁18cが開放されるとレギュレータ18
dにより2.0〜4.Okg / cdに調圧された0
2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。
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。
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N2とA 、r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N2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、溶融物の温度か低く、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。
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。
この発明の実施例ではアシストガス圧を6−9 、 9
 kg’/ c−の高圧に設定した。
さらにアシストガスとして02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。
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・′2にワ
ーク7の表面より下方(ah<]、)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、ah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a
、#l、すなわぢ焦点位置をワーク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。
またa、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、a、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。
〔発明の効果〕
この発明はアシストガスに0□以外のガスを使用すると
共に、還元剤として上記ガスにN2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。
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。
【図面の簡単な説明】
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a、値
とドロス付fJ H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。 最大切断速度m/min ドロス付着重量m(J/mm

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (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O_2ガス以外のガスを使用し、これに還元剤と
    してH_2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。
  2. (2)アシストガスにN_2+H_2を使用してなる請
    求項1記載のレーザ切断方法。
  3. (3)アシストガスにAr+H_2を使用してなる請求
    項1記載のレーザ切断方法。
  4. (4)アシストガス圧を6〜9.9kg/cm^2の範
    囲に設定してなる請求項1記載のレーザ切断方法。
  5. (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。
  6. (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。
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