切断用レーザーの3つの主要なタイプ

レーザー切断は1960年代から存在していましたが、今日では工業プロセスでの使用が増えているため、これまで以上に関連性が高くなっています。この非接触プロセスでは、一定の光線を使用して熱と圧力を生成し、カッティングヘッドが材料の表面上を移動するときに、さまざまな材料を正確に再成形/変形します。レーザー技術は、レーザーの出力、レーザービームを生成するために使用する主要な材料、およびレーザーが作用する材料に応じて、切断、穴あけ、彫刻などの多数の機能を実行します。レーザー切断は、板金部品を製造するための最も重要なプロセスの1つです。

各レーザーは連続波長を提供し、さまざまな目的に使用できます。レーザーには、CO2（ガスレーザー）、ファイバーレーザー、Nd：YAGまたはNd：YVO（バナデート結晶レーザー）の3種類があります。それぞれが異なるベース材料を使用して、ガス混合物を使用して電気的に、または物理ダイオードを介してレーザーを刺激します。

切断用レーザーの種類

CO2レーザー

CO2レーザーは、混合ガスで満たされたチューブに電気を通し、光線を生成します。チューブの両端にはミラーが付いています。ミラーの1つは完全に反射し、もう1つは部分的であるため、一部の光が通過します。ガス混合物は通常、二酸化炭素、窒素、水素、ヘリウムで構成されています。 CO2レーザーは、光スペクトルの遠赤外線範囲で不可視光を生成します。

最も強力なCO2レーザーは、産業機械用に最大数キロワットの範囲ですが、これらははるかに例外です。典型的な機械加工CO2レーザーは、10.6マイクロメートルの波長で25〜100ワットの出力範囲です。

このタイプのレーザーは、木材または紙（およびそれらの派生物）、ポリメチルメタクリレートおよびその他のアクリルプラスチックの加工に最も一般的です。また、革、布、壁紙などの製品での作業にも役立ちます。また、チーズ、栗、各種植物などの食品加工にも応用されています。

CO2レーザーは、一部の金属を処理できますが、一般的に非金属材料に最適です。通常、アルミニウムやその他の非鉄金属の薄いシートを切断できます。酸素含有量を増やすことによってCO2ビームの出力を増やすことができますが、これは経験の浅い手やそのような強化に適さない機械では危険です。

ファイバーレーザー

このクラスのマシンは、半導体レーザーのグループに属し、シードレーザーを使用します。それらは、ポンプダイオードからエネルギーを引き出す特別に設計されたガラス繊維を使用してビームを増幅します。それらの一般的な波長は1.064マイクロメートルであり、非常に小さな焦点径を生成します。それらはまた、一般的に、さまざまなレーザーカッターの中で最も高価です。

ファイバーレーザーは一般的にメンテナンスフリーで、少なくとも25,000レーザー時間の長寿命です。そのため、ファイバーレーザーは、他の2つのタイプよりもはるかに長いライフサイクルを持ち、強力で安定したビームを生成できます。同じ平均出力のCO2レーザーの100倍の強度を処理できます。ファイバーレーザーは、連続ビーム、準ビーム、またはパルス設定を提供して、さまざまな機能を提供できます。ファイバーレーザーシステムのサブタイプはMOPAで、パルス幅を調整できます。これにより、MOPAレーザーは、複数のアプリケーションに使用できる最も柔軟なレーザーの1つになります。

ファイバーレーザーは、アニーリング、金属のエッチング、熱可塑性プラスチックのマーキングによる金属のマーキングに最適です。金属、合金、ガラス、木材、プラスチックなどの非金属で機能します。ファイバーレーザーは、出力に応じて、非常に用途が広く、さまざまな材料を処理できます。薄い材料で作業する場合、ファイバーレーザーは理想的なソリューションです。ただし、これは20mmを超える材料には当てはまりませんが、6kWを超えることができるより高価なファイバーレーザーマシンでうまくいく可能性があります。

Nd：YAG / Nd：YVOレーザー

結晶レーザー切断プロセスは、nd：YAG（ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット）ですが、多くの場合、nd：YVO（オルトバナジン酸イットリウム）結晶を使用する傾向があります。ネオジムドープ、YVO4）。これらのデバイスは、非常に高い切断力を可能にします。これらのマシンの欠点は、初期価格だけでなく、平均寿命が8,000〜15,000時間（Nd：YVO4は一般的に短い）であり、ポンプダイオードが非常に高い値を取得できるため、高価になる可能性があることです。価格。

これらのレーザーは1.064マイクロメートルの波長を提供し、医療や歯科から軍事や製造まで、幅広いアプリケーションに役立ちます。 2つのNd：YVOを比較すると、ポンプの吸収とゲインが高く、帯域幅が広く、ポンピングの波長範囲が広く、オン状態の寿命が短く、屈折率が高く、熱伝導率が低くなっています。連続動作に関しては、Nd：YVOは、中電力から高電力の場合のNd：YAGと全体的に同じレベルのパフォーマンスを発揮します。ただし、Nd：YVOは、Nd：YAGほど高いパルスエネルギーを許可せず、レーザーの寿命はより短い期間持続します。

これらは、金属（コーティングされたものとコーティングされていないもの）およびプラスチックを含む非金属で使用できます。特定の状況では、それはいくつかのセラミックを処理することさえできます。 Nd：YVO4クリスタルは、高NLOクリスタル（LBO、BBO、またはKTP）に組み込まれており、出力を近赤外線から緑、青、さらにはUVに周波数シフトし、さまざまな機能を提供します。

サイズが類似しているため、イットリウム、ガドリニウム、またはルテチウムイオンは、ビームの生成に必要な格子構造に大きな影響を与えることなく、レーザー活性希土類イオンに置き換えることができます。これにより、ドープされた材料の高い熱伝導率が維持されます。