レーザーチューブ切断について知っておくべきこと

製造業者がファイバーレーザー切断技術について考えるとき、最初に高速切断を思い浮かべるかもしれません。 それは真実かもしれませんが、チューブの切断に関しては、速度は相対的なものです。 チューブの実際の切断速度よりも、仕様を満たすためにチューブを加工するのにかかる時間のほうが重要です。 写真提供：BLM Group USA Corp.

編集者注: この記事は、2019 年 3 月 6 日にナッシュビルで開催された FMA 年次総会の The FABRICATOR's Leadership Summit で行われたプレゼンテーションを編集したものです。

ほとんどの金属加工業者は、ファイバー レーザー切断技術が平板加工にどのような効果をもたらしたかをよく理解していますが、ファイバー レーザーはチューブの切断にどのような効果をもたらしたのでしょうか? 実際にはかなりの量です。

いくつかのことは非常に顕著です。 ファイバーレーザーのレーザー「発生器」は、従来の CO2 共振器と比較するとはるかに小型です。 実際、ファイバーレーザーは、ブリーフケースサイズのモジュールにまとめられたダイオードのバンクによって作成され、出力範囲は 600 ～ 1,500 ワットです。 複数のモジュールを接続して最終的な電力供給共振器を作成します。これは通常、小さなファイルキャビネットほどの大きさになります。 生成された光は、光ファイバーケーブルを通じて導かれ、増幅されます。 光が光ファイバーケーブルから出るとき、それは出力や品質を損なうことなく、生成時と同じになります。 その後、切断する材料の種類に合わせて調整され、焦点が合わせられます。

CO2 共振器ははるかに大きく、レーザービームを生成するためにガスの混合物に電気が導入されるため、より多くのエネルギーが必要となります。 ミラーは光の強度を高め、共振器から出る準備をします。 共振器を出た後、ビームはレンズに到達するまで、いくつかの冷却ミラーからなる経路を通過する必要があります。 この移動により、レーザー ビームのパワーと品質が低下します。

CO2 レーザーの生成には大量の電力が必要なため、ファイバー レーザーと比較すると効率が低く、壁コンセントの効率もはるかに低くなります。 したがって、CO2 レーザーに必要な大型チラーには、より多くの総合電力も必要になるということになります。 ファイバー レーザー共振器の壁コンセントの効率が 40% 以上であることを考えると、使用電力が減るだけでなく、需要の高い床面積も減ります。

動作中のファイバーレーザーを詳しく観察するまでは、はっきりしないこともあります。 多くの場合、そのビーム直径は CO2 ビームの 3 分の 1 であるため、ファイバー レーザーの出力密度は CO2 レーザー ビームよりも高くなります。 これにより、ファイバーをより速く切断できるだけでなく、より速く貫通することも可能になります。 この小さなビーム サイズにより、ファイバーは複雑な形状を切断し、鋭いエッジを残すことができます。 ロゴの文字間の間隔が 0.035 インチの場合に、チューブから会社のロゴを切り出すことを想像してください。 ファイバーではそのような切断が可能ですが、CO2 レーザーでは切断できません。

ファイバー レーザーの波長は 1.06 ミクロンで、CO2 レーザー ビームよりも 10% 短いです。 ファイバーレーザーは波長がはるかに短いため、反射材に吸収されやすいビームを生成します。 CO2 レーザーは、これらの材料の表面で反射する可能性が非常に高くなります。 このため、ファイバー レーザー切断機は真鍮、銅、その他の反射素材を切断できます。 材料に反射する CO2 レーザー ビームは、機械の切断レンズだけでなく、ビーム経路全体にも損傷を与える可能性があることに注意してください。 ビーム経路に光ファイバーケーブルを使用すると、このリスクがなくなります。

もちろん、ファイバーレーザーはメンテナンスの点でそれほど注意を必要としません。 CO2レーザー切断機に必要なミラー洗浄やジャバラチェックが不要です。 冷却用にきれいな冷却水を使用し、エアフィルターが定期的に交換されている限り、ファイバーレーザー自体は予防保守の必要がありません。

もう 1 つの考慮事項は、ファイバー レーザーのブリーフケース サイズのモジュールです。モジュールによって冗長性が確保されます。 1 つのモジュールに問題がある場合、共振器は完全にはシャットダウンしません。 ファイバー レーザーは、修理が完了するまで他のモジュールが一時的により多くの電力を生成してダウン モジュールをサポートできるように冗長化されています。ちなみに、修理は現場で行うことができます。 また、修理が完了するまでファイバー共振器が減少した電力を生成し続ける場合もあります。 残念ながら、CO2 共振器に問題がある場合、電力削減モードだけでなく、共振器全体が停止します。