JP2019188403A - Laser cutting method - Google Patents

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JP2019188403A JP2018080444A JP2018080444A JP2019188403A JP 2019188403 A JP2019188403 A JP 2019188403A JP 2018080444 A JP2018080444 A JP 2018080444A JP 2018080444 A JP2018080444 A JP 2018080444A JP 2019188403 A JP2019188403 A JP 2019188403A
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勇治 石井
Yuji Ishii
勇治 石井
昭 古城
Akira Kojo
昭 古城
視貴 山野
Miki Yamano
視貴 山野
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Koike Sanso Kogyo KK
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Koike Sanso Kogyo KK
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Abstract

To provide a laser cutting method in which occurence of self burning can be suppressed regardless of a condition for cutting a material to be cut.SOLUTION: When cutting a material to be cut made of iron-based metal by irradiating laser light to and jetting assist gas composed mainly of oxygen gas to the material together with the laser light, and further jetting shield gas composed mainly of oxygen gas to the material along the assist gas, the material is cut while decreasing oxygen concentrations of the assist gas and oxygen concentrations of the shield gas to suppress oxidation reaction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉄系金属からなる被切断材に向けてレーザ切断するに際し、該被切断材の切断条件の如何に関わらずセルフバーニングの発生を抑えることができるようにしたレーザ切断方法に関するものである。   The present invention relates to a laser cutting method capable of suppressing the occurrence of self-burning regardless of the cutting conditions of the material to be cut when laser cutting toward the material to be cut made of an iron-based metal. is there.

金属からなる被切断材に向けてレーザ光を照射すると共に該レーザ光に添えて酸素ガスからなるアシストガスを噴射し、更にアシストガスに沿ってシールドガスを噴射して被切断材を切断するレーザ切断法が広く採用されている。   A laser that irradiates a laser beam toward a workpiece made of metal, injects an assist gas made of oxygen gas along with the laser beam, and further injects a shield gas along the assist gas to cut the workpiece. The cutting method is widely adopted.

被切断材が鉄系金属である場合、レーザ光の照射部位の周辺で母材の溶融、酸化が発生するセルフバーニングと呼ばれる反応を引き起こすことがある。このセルフバーニングが発生すると、切断部位にえぐれが生じたり、切断面にノッチと呼ばれる深い溝が生じたりして切断品質の低下を招く。このため、セルフバーニングの発生を防ぐようなレーザ切断法が提案されている(例えば特許文献1参照)。   When the material to be cut is an iron-based metal, a reaction called self-burning, in which the base material melts and oxidizes around the irradiated portion of the laser beam, may occur. When this self-burning occurs, the cutting site is eroded or a deep groove called a notch is formed on the cut surface, leading to a reduction in cutting quality. For this reason, a laser cutting method that prevents the occurrence of self-burning has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載された発明は、少なくとも一つのノズル口から酸素濃度の高い高濃度ガスを噴射してレーザビームの周囲に気流を形成し、別のノズル口から酸素濃度の低い低濃度ガスを噴射して形成される気流により切断点から数mm程度の範囲の酸素濃度分布を調整して切断点近傍に高い酸素濃度を確保し、切断点よりも切断進行方向後ろ側の酸素濃度を低下させたものである。この発明では、切断点よりも切断の進行方向後ろ側の酸素濃度を低下させることで、セルフバーニングによる切断面への悪影響を防ぐことができる。   In the invention described in Patent Document 1, a high-concentration gas having a high oxygen concentration is ejected from at least one nozzle port to form an air flow around the laser beam, and a low-concentration gas having a low oxygen concentration is generated from another nozzle port. By adjusting the oxygen concentration distribution in the range of several millimeters from the cutting point with the air flow formed by jetting, a high oxygen concentration is secured near the cutting point, and the oxygen concentration behind the cutting progress direction is lowered from the cutting point. It is a thing. In this invention, the adverse effect on the cut surface due to self-burning can be prevented by reducing the oxygen concentration behind the cutting direction in the cutting direction.

特許第4183779号公報Japanese Patent No. 4183379

特許文献1に記載された発明ではセルフバーニングを防ぐことができる。しかし、セルフバーニングの発生点が必ずしも切断進行方向の後ろ側に限定されるものではないという問題がある。   In the invention described in Patent Document 1, self-burning can be prevented. However, there is a problem that the self-burning occurrence point is not necessarily limited to the rear side in the cutting progress direction.

例えば、鉄系金属、特に、溶接構造用圧延鋼材(SM材)や建築構造用圧延鋼材(SN材)等の鋼材に対する切断時、錆びていたり酸化膜(黒皮)が存在するような表面状態の劣化した鋼材に対する切断時、表面に防錆塗装が施された鋼材に対する切断時、開先切断のように切断トーチを鋼材に対して傾斜させるような切断時、には切断の進行方向の如何に関わらずセルフバーニングが発生するという問題がある。   For example, when cutting steel materials such as rolled steel for welded structures (SM material) and rolled steel for building structures (SN material), for example, a surface state in which rust or oxide film (black skin) exists. When cutting a steel material that has deteriorated, when cutting a steel material with a rust-proof coating on the surface, or when cutting the tilting torch with respect to the steel material, such as groove cutting, the direction of cutting progress Regardless, there is a problem that self-burning occurs.

本発明の目的は、被切断材の切断条件の如何に関わらずセルフバーニングの発生を抑えることができるレーザ切断方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a laser cutting method capable of suppressing the occurrence of self-burning regardless of the cutting conditions of a material to be cut.

本件発明者等は、鋼板に対してレーザ切断を実施している際に発生するセルフバーニングについて継続して研究し、セルフバーニングの発生を防ぎ或いは抑制する方法の開発を行っている。その結果、被切断材の材質や表面の性状、厚さ等の条件に応じて発生状況が異なることが判明した。   The inventors have continuously studied self-burning that occurs when laser cutting is performed on a steel sheet, and have developed a method for preventing or suppressing the occurrence of self-burning. As a result, it has been found that the generation situation varies depending on conditions such as the material of the material to be cut, the surface properties, and the thickness.

例えば、SM材やSN材のような切断性の劣る鋼板を切断する場合、切断速度を低下させる必要があり、このためセルフバーニングが発生し易いことが判明した。   For example, when cutting a steel sheet with inferior cutting properties such as SM material or SN material, it is necessary to reduce the cutting speed, and it has been found that self-burning is likely to occur.

また、鋼板の表面に錆や黒皮等のスケール(以下「スケール」という)が存在する場合、母材から剥離したスケールが優先的に酸化反応を引き起こし、これが起点となってセルフバーニングが発生することが判明した。   In addition, when a scale such as rust or black skin (hereinafter referred to as “scale”) is present on the surface of the steel plate, the scale peeled off from the base material preferentially causes an oxidation reaction, which causes self-burning. It has been found.

また、表面にジンクリッチプライマのような防錆塗料が施されていたり、厚板の切断のように切断負荷が大きい場合、切断速度の低下、アシストガスの流量の増加、レーザ光の出力の増加、等の条件を選択して単独或いは複数同時に対応する必要がある。このため、被切断材に対する入熱量が増加することとなり、レーザ光の照射部位の周辺が燃焼温度まで上昇してセルフバーニングが発生し易くなることが判明した。   Also, if the surface is coated with a rust-proof paint such as zinc rich primer, or if the cutting load is large, such as cutting thick plates, the cutting speed will decrease, the assist gas flow will increase, and the laser light output will increase. It is necessary to select a single condition or a plurality of conditions simultaneously. For this reason, the amount of heat input to the material to be cut increases, and it has been found that self-burning is likely to occur due to the vicinity of the laser light irradiation region rising to the combustion temperature.

また、開先切断のように切断トーチを傾斜させて切断する場合、レーザ光の照射面が楕円形になることから被切断材に於けるレーザ光の照射点の周辺でエネルギの吸収率に差異が生じ、セルフバーニングが発生し易いことが判明した。   In addition, when cutting with a cutting torch inclined as in groove cutting, the laser light irradiation surface becomes elliptical, so the energy absorption rate differs around the laser light irradiation point on the material to be cut. It was found that self-burning is likely to occur.

上記知見の結果、本発明に係る代表的なレーザ切断方法は、鉄系金属からなる被切断材に対し、レーザ光を照射すると共に、該レーザ光に添えて酸素ガスを主成分とするアシストガスを噴射し、更に該アシストガスに沿って酸素ガスを主成分とするシールドガスを噴射して切断する際に、前記アシストガスの酸素濃度及びシールドガスの酸素濃度を低下させて酸化反応を抑制しつつ切断することを特徴とするものである。   As a result of the above findings, a typical laser cutting method according to the present invention irradiates a workpiece made of an iron-based metal with a laser beam and adds an assist gas containing oxygen gas as a main component along with the laser beam. In addition, when the shielding gas mainly composed of oxygen gas is injected along the assist gas and cut, the oxygen concentration of the assist gas and the oxygen concentration of the shielding gas are reduced to suppress the oxidation reaction. It cut | disconnects, characterizing.

本発明に係るレーザ切断方法では、レーザ光に添わせて噴射するアシストガスと、アシストガスに沿って噴射するシールドガスの夫々の酸素濃度を低下させることで、被切断材を切断する際の酸化反応を抑制することができる。このため、セルフバーニングの発生を抑えることができる。   The laser cutting method according to the present invention reduces the oxygen concentration of the assist gas injected along with the laser beam and the shield gas injected along the assist gas, thereby oxidizing the material to be cut. The reaction can be suppressed. For this reason, the occurrence of self-burning can be suppressed.

本発明に係るレーザ切断法を実施する際のレーザノズルの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the laser nozzle at the time of implementing the laser cutting method which concerns on this invention. アシストガス、シールドガスの供給系統の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the supply system of assist gas and shield gas.

以下、本発明に係るレーザ切断方法について説明する。本発明に係るレーザ切断方法は、鉄系金属からなる被切断材(以下「鋼板」という)にレーザ光を照射すると共に該レーザ光に添えて酸素ガスを主成分とするアシストガスを噴射し、更にアシストガスに沿わせてシールドガスを噴射する際に、アシストガス及びシールドガスの酸素濃度を低下させるものである。   Hereinafter, the laser cutting method according to the present invention will be described. The laser cutting method according to the present invention irradiates a material to be cut (hereinafter referred to as “steel plate”) made of an iron-based metal with a laser beam and injects an assist gas mainly containing an oxygen gas along with the laser beam, Further, when the shield gas is injected along the assist gas, the oxygen concentration of the assist gas and the shield gas is reduced.

このように、アシストガス及びシールドガスの酸素濃度が低下することで、鋼板の母材の酸化反応を抑制することが可能となり、この結果、セルフバーニングの発生を抑えることが可能となる。   Thus, it becomes possible to suppress the oxidation reaction of the base material of the steel sheet by reducing the oxygen concentration of the assist gas and the shield gas, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of self-burning.

本発明に於いて、レーザ光の波長は限定するものではなく、現在一般に利用されている1.070μm〜10.600μmの範囲のレーザ光に適用することが可能である。   In the present invention, the wavelength of the laser beam is not limited, and can be applied to a laser beam in a range of 1.070 μm to 10.600 μm that is generally used at present.

本発明に於いて、アシストガスの酸素濃度の範囲を限定するものではない。即ち、アシストガスの酸素濃度の低い方の限界は、レーザ切断の安定した継続をはかることが可能で、且つ切断面の品質が保持し得る値である。また、アシストガスの酸素濃度の高い方の限界は、セルフバーニングの発生を抑えることが可能な値である。   In the present invention, the oxygen concentration range of the assist gas is not limited. That is, the lower limit of the oxygen concentration of the assist gas is a value at which the laser cutting can be stably continued and the quality of the cut surface can be maintained. Further, the limit of the assist gas having a higher oxygen concentration is a value capable of suppressing the occurrence of self-burning.

セルフバーニングの発生頻度とアシストガスの酸素濃度との関係は、鋼板の材質、鋼板の表面状態、鋼板を開先切断する場合の開先角度、鋼板の板厚、等の夫々の切断条件に応じて変化する。このため、アシストガスの酸素濃度は、目的の鋼板に於ける切断条件に対応させて適宜設定することが好ましい。   The relationship between the frequency of self-burning and the oxygen concentration of the assist gas depends on the cutting conditions such as the material of the steel sheet, the surface condition of the steel sheet, the groove angle when the steel sheet is grooved, and the thickness of the steel sheet. Change. For this reason, it is preferable that the oxygen concentration of the assist gas is appropriately set according to the cutting conditions in the target steel sheet.

本件発明者等が上記各条件に対応させて切断実験を行ったところ、アシストガスの酸素濃度が95%よりも低下すると、セルフバーニングが発生することはないものの、切断速度の低下、切断面品質の劣化等の悪影響が生じた。また、アシストガスの酸素濃度を99.5%とすると、切断速度、切断面品質は共に略良好であり、セルフバーニングの発生頻度を抑えることができた。更に、アシストガスの酸素濃度を99.7%とすると切断速度、切断面品質は共に略良好ではあるものの、頻繁にセルフバーニングが発生した。   When the inventors conducted a cutting experiment corresponding to each of the above conditions, when the oxygen concentration of the assist gas is lower than 95%, self-burning does not occur, but the cutting speed is reduced, and the cutting surface quality is reduced. Adverse effects such as deterioration occurred. When the oxygen concentration of the assist gas was 99.5%, both the cutting speed and the cut surface quality were substantially good, and the occurrence frequency of self-burning could be suppressed. Further, when the oxygen concentration of the assist gas was 99.7%, self-burning frequently occurred although the cutting speed and the quality of the cut surface were both good.

上記の結果から、セルフバーニングの発生をなくして、切断速度を確保すると共に切断面品質を略良好な状態に確保するには、アシストガスの酸素濃度の低い方の限界は略95%である。また、セルフバーニングの発生を抑制して、切断速度を確保すると共に切断面品質を良好な状態に確保するには、アシストガスの酸素濃度の高い方の限界は略99.5%である。これらのことから、アシストガスの酸素濃度は、略95%〜略99.5%の範囲であるといえる。   From the above results, in order to eliminate the occurrence of self-burning, ensure the cutting speed and ensure the cut surface quality in a substantially good state, the lower limit of the assist gas oxygen concentration is approximately 95%. Further, in order to suppress the occurrence of self-burning to ensure the cutting speed and to ensure a good quality of the cut surface, the limit of the assist gas having a higher oxygen concentration is approximately 99.5%. From these facts, it can be said that the oxygen concentration of the assist gas is in the range of about 95% to about 99.5%.

本発明では、アシストガスの酸素濃度を低下させると共にシールドガスの酸素濃度も低下させている。シールドガスはアシストガスに沿って該アシストガスの周囲を包み込むように噴射している。このため、シールドガスを鋼板の表面に対して噴射したときの噴射面積はアシストガスに比較して広くなる。従って、鋼板の表面に存在するスケールに対する影響が大きくなる。   In the present invention, the oxygen concentration of the shield gas is lowered while the oxygen concentration of the assist gas is lowered. The shield gas is injected along the assist gas so as to wrap around the assist gas. For this reason, the spray area when the shield gas is sprayed onto the surface of the steel sheet is wider than the assist gas. Therefore, the influence on the scale existing on the surface of the steel plate is increased.

即ち、鋼板の表面に付着しているスケールは切断の進行に伴って母材から剥離する。そして、母材の表面に存在している剥離したスケールは熱容量が小さいため速やかに温度が上昇し発火点に到達する。このため、シールドガスの主成分である酸素ガスにより酸化反応が引き起こされることとなる。このようにして、鋼板の表面に存在するスケールがセルフバーニングの起点となる。   That is, the scale adhering to the surface of the steel sheet peels from the base material as the cutting progresses. Since the peeled scale existing on the surface of the base material has a small heat capacity, the temperature rises quickly and reaches the ignition point. For this reason, an oxidation reaction is caused by the oxygen gas which is the main component of the shield gas. In this way, the scale existing on the surface of the steel plate becomes the starting point of self-burning.

このため、本発明では、アシストガスの酸素濃度を低下させるのに加えて、シールドガスの酸素濃度も低下させることで、セルフバーニングの発生を抑えることを実現している。シールドガスの酸素濃度は特に限定するものではないが、アシストガスの酸素濃度よりも低いことが好ましい。即ち、シールドガスの酸素濃度がアシストガスの酸素濃度よりも高いと、アシストガスの酸素濃度の低下に伴って切断性能が低下しているにも関わらず、シールドガスによるセルフバーニングが発生する虞が増加することとなる。   For this reason, in the present invention, in addition to reducing the oxygen concentration of the assist gas, the oxygen concentration of the shield gas is also reduced, thereby suppressing the occurrence of self-burning. The oxygen concentration of the shield gas is not particularly limited, but is preferably lower than the oxygen concentration of the assist gas. That is, when the oxygen concentration of the shield gas is higher than the oxygen concentration of the assist gas, there is a risk that self-burning due to the shield gas may occur despite the fact that the cutting performance is reduced as the oxygen concentration of the assist gas decreases. Will increase.

本件発明者等の実験では、前述した切断条件に対応して異なるものの、シールドガスの酸素濃度は略50%〜略98%の範囲で、且つアシストガスの酸素濃度よりも低くすることで、シールドガスに起因するセルフバーニングの発生を抑制することが可能であった。   In the experiments by the present inventors, the oxygen concentration of the shield gas is in the range of about 50% to about 98%, and is lower than the oxygen concentration of the assist gas. It was possible to suppress the occurrence of self-burning due to gas.

アシストガス、シールドガスの酸素濃度を低下させる際に混合するガスの種類は限定するものではなく、チッソガスやアルゴンガス或いは空気等のガスを利用することが可能である。しかし、これらのガス以外であっても良く、例えば、水素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス等を利用することが可能である。特に、酸素濃度を低下させるガスにヘリウムガスを利用した場合には、発生するヒュームを軽減することが可能である。   The type of gas mixed when the oxygen concentration of the assist gas or shield gas is reduced is not limited, and a gas such as nitrogen gas, argon gas, or air can be used. However, other gases may be used. For example, hydrogen gas, helium gas, krypton gas, or the like can be used. In particular, when helium gas is used as the gas for reducing the oxygen concentration, it is possible to reduce the generated fumes.

アシストガス、シールドガスの酸素濃度を低下させるには、上記したガスの中から選択された一種類のガス、或いは複数のガスを混合させたガスを利用することが可能である。そして、前記ガスを所定量だけ高濃度の酸素ガスに混合させることで、アシストガス、シールドガスを目的の酸素濃度に低下させることが可能である。   In order to reduce the oxygen concentration of the assist gas and the shield gas, it is possible to use one kind of gas selected from the above gases or a gas in which a plurality of gases are mixed. Then, the assist gas and the shield gas can be reduced to the target oxygen concentration by mixing the gas with a high concentration oxygen gas by a predetermined amount.

また、酸素濃度を低下させたアシストガス、シールドガスを製造する工程も限定するものではなく、例えば予め目的の酸素濃度に調整したアシストガス、シールドガスをレーザ切断トーチに供給することで良い。また、アシストガス、シールドガスの夫々の供給系で酸素濃度を低下させるようにしても良い。   Further, the process for producing the assist gas and shield gas with reduced oxygen concentration is not limited. For example, the assist gas and shield gas adjusted to the target oxygen concentration in advance may be supplied to the laser cutting torch. Further, the oxygen concentration may be lowered by the supply system of the assist gas and the shield gas.

また、レーザノズル内部でアシストガス通路とシールドガス通路を連通させておき、酸素濃度を低下させることのないアシストガスに酸素濃度を低下させたシールドガスが混合し、或いはシールドガスがアシストガスに拡散することで、アシストガスの酸素濃度を低下させるようにしても良い。更に、シールドガス通路と大気とを連通させておき、シールドガスに大気が混合し、或いは拡散することで、シールドガスの酸素濃度を低下させるようにしても良い。   In addition, the assist gas passage and the shield gas passage are communicated inside the laser nozzle, and the shield gas with reduced oxygen concentration is mixed with the assist gas that does not reduce the oxygen concentration, or the shield gas diffuses into the assist gas. By doing so, the oxygen concentration of the assist gas may be lowered. Furthermore, the shield gas passage and the atmosphere may be communicated, and the atmosphere may be mixed with or diffused in the shield gas to reduce the oxygen concentration of the shield gas.

次に、本発明に係るレーザ切断方法を実施する際に用いることが可能なレーザノズルの例について説明する。   Next, an example of a laser nozzle that can be used when performing the laser cutting method according to the present invention will be described.

図1に示すレーザノズルAは、図示しないレーザヘッドに取り付けられ、レーザ発振器から発振されたレーザ光を被切断材に向けて照射すると共にアシストガスを噴射し、該アシストガスに沿わせてシールドガスを噴射し得るように構成されている。   A laser nozzle A shown in FIG. 1 is attached to a laser head (not shown), irradiates a laser beam oscillated from a laser oscillator toward a material to be cut, and injects an assist gas, and a shield gas along the assist gas. It is comprised so that can be injected.

レーザノズルAは、インナーノズル1とアウターノズル2とを有している。インナーノズル1とアウターノズル2は一体的に構成されており、両ノズル1、2の間にシールドガスの通路3が構成され、該通路3の先端にシールドガスを噴射するリング状の噴射口3aが構成されている。   The laser nozzle A has an inner nozzle 1 and an outer nozzle 2. The inner nozzle 1 and the outer nozzle 2 are formed integrally, a shield gas passage 3 is formed between the nozzles 1 and 2, and a ring-like injection port 3 a for injecting the shield gas to the tip of the passage 3. Is configured.

インナーノズル1の中心には、レーザ光とアシストガスを噴射する噴射孔4が形成されている。また、インナーノズル1の胴部1aには複数の連通孔5が形成されており、該連通孔5を介して噴射孔4とシールドガスの通路3が連通している。   In the center of the inner nozzle 1, an injection hole 4 for injecting laser light and assist gas is formed. A plurality of communication holes 5 are formed in the body portion 1 a of the inner nozzle 1, and the injection holes 4 and the shield gas passages 3 communicate with each other through the communication holes 5.

インナーノズル1にシールドガスの通路3と連通した連通孔5を形成することによって、アシストガスを噴射するのに伴って通路3を流通するシールドガスがアシストガス中に拡散することとなる。このため、酸素濃度を低下させることのないアシストガスと、酸素濃度を低下させたシールドガスを供給した場合、アシストガスにシールドガスが拡散することで、アシストガスの酸素濃度を低下させることが可能となる。   By forming the communication hole 5 communicating with the shield gas passage 3 in the inner nozzle 1, the shield gas flowing through the passage 3 diffuses into the assist gas as the assist gas is injected. For this reason, when an assist gas that does not reduce the oxygen concentration and a shield gas with a reduced oxygen concentration are supplied, the shield gas diffuses into the assist gas, thereby reducing the oxygen concentration of the assist gas. It becomes.

アウターノズル2には軸心に沿って貫通した複数の孔6が形成されており、該孔6を介してレーザヘッドのシールドガス通路と通路3が連通し得るように構成されている。   The outer nozzle 2 is formed with a plurality of holes 6 penetrating along the axis, and the shield gas passage of the laser head and the passage 3 can be communicated with each other through the holes 6.

アウターノズル2の下端側に形成された筒部2aには、該筒部2aの壁面を貫通した貫通孔7が形成されている。この貫通孔7はアウターノズル2の下端側に接近させて形成されている。貫通孔7をこのような部位に形成することで、鋼板に対するレーザ切断を行っているときに何等かの事情でシールドガスが鋼板の裏面側まで通過しなくなったとき、通路3から供給されているシールドガスを噴射口3aと貫通孔7から同時に噴射してスパッタの付着を防ぐことが可能となる。   A through hole 7 penetrating through the wall surface of the cylindrical portion 2a is formed in the cylindrical portion 2a formed on the lower end side of the outer nozzle 2. The through hole 7 is formed close to the lower end side of the outer nozzle 2. By forming the through hole 7 in such a part, when the laser gas is cut to the steel plate, the shield gas is supplied from the passage 3 when the shield gas does not pass to the back side of the steel plate for some reason. Shielding gas can be simultaneously injected from the injection port 3a and the through hole 7 to prevent spattering.

また、シールドガスの通路3にシールドガスを供給すると貫通孔7に吸引効果が生じ、該貫通孔7から大気が吸引されてシールドガスと共に噴射口3aから噴射する。このため、酸素濃度を低下させることのないシールドガスを供給しても、該シールドガスは酸素濃度が低下することとなる。   Further, when the shield gas is supplied to the shield gas passage 3, a suction effect is generated in the through hole 7, and the atmosphere is sucked from the through hole 7 and injected from the injection port 3 a together with the shield gas. For this reason, even if a shielding gas that does not lower the oxygen concentration is supplied, the shielding gas has a reduced oxygen concentration.

本発明に係るレーザ切断方法は、上記の如く構成されたレーザノズルAを利用することに限定するものではない。即ち、本発明に係るレーザ切断方法は、現在一般に利用されているレーザ光に添えてアシストガスを噴射し、且つアシストガスに沿ってシールドガスを噴射し得るようにしたレーザノズルに適用することが可能である。   The laser cutting method according to the present invention is not limited to using the laser nozzle A configured as described above. That is, the laser cutting method according to the present invention can be applied to a laser nozzle that is capable of injecting an assist gas in addition to a laser beam that is generally used at present and injecting a shield gas along the assist gas. Is possible.

次に、本発明に係るレーザ切断方法を実施する際に利用することが可能なアシストガスとシールドガスの酸素濃度を低下させる供給系の例について説明する。   Next, an example of a supply system that reduces the oxygen concentration of the assist gas and the shield gas that can be used when the laser cutting method according to the present invention is performed will be described.

図に示すように、アシストガスの供給配管11とシールドガスの供給配管12には、夫々酸素ガス配管11a、12aと、酸素濃度を低下させるための例えば窒素ガス配管11b、12bが接続されている。酸素ガス配管11a、12aには夫々マスフローコントローラ13a、14a及び逆止弁15a、16aが配置されると共に酸素ガスボンベ或いは工場配管等の酸素供給源17が接続されている。また、窒素ガス配管11b、12bには夫々マスフローコントローラ13b、14b及び逆止弁15b、16baが配置されると共に窒素ガスボンベ或いは工場配管等の窒素供給源18が接続されている。   As shown in the figure, oxygen gas pipes 11a and 12a and, for example, nitrogen gas pipes 11b and 12b for reducing the oxygen concentration are connected to the assist gas supply pipe 11 and the shield gas supply pipe 12, respectively. . Mass flow controllers 13a and 14a and check valves 15a and 16a are arranged in the oxygen gas pipes 11a and 12a, respectively, and an oxygen supply source 17 such as an oxygen gas cylinder or a factory pipe is connected thereto. Further, mass flow controllers 13b and 14b and check valves 15b and 16ba are arranged in the nitrogen gas pipes 11b and 12b, respectively, and a nitrogen supply source 18 such as a nitrogen gas cylinder or a factory pipe is connected thereto.

上記の如く構成された供給系では、予め鋼板の切断条件に対応させて設定されたアシストガスの酸素濃度、シールドガスの酸素濃度に応じた酸素ガスの流量を各マスフローコントローラ13a、14aに設定すると共に、窒素ガスの流量を各マスフローコントローラ13b、14bに設定する。   In the supply system configured as described above, the flow rate of oxygen gas corresponding to the oxygen concentration of the assist gas and the oxygen concentration of the shield gas set in advance corresponding to the cutting conditions of the steel plate is set in each mass flow controller 13a, 14a. At the same time, the flow rate of nitrogen gas is set in each mass flow controller 13b, 14b.

そして、酸素供給源17、窒素供給源18から酸素ガス、窒素ガスを供給することで、各ガスは各マスフローコントローラ13a、14a、13b、14bに設定された流量でアシストガス配管11、シールドガス配管12に供給される。そして、レーザノズルAの噴射孔4からは酸素濃度が低下したアシストガスが噴射され、噴射口3aからはアシストガスの酸素濃度よりも低い酸素濃度のシールドガスが噴射される。   And by supplying oxygen gas and nitrogen gas from the oxygen supply source 17 and the nitrogen supply source 18, each gas is the assist gas piping 11 and shield gas piping by the flow volume set to each mass flow controller 13a, 14a, 13b, 14b. 12 is supplied. And the assist gas with which oxygen concentration fell is injected from the injection hole 4 of the laser nozzle A, and the shield gas of oxygen concentration lower than the oxygen concentration of assist gas is injected from the injection port 3a.

上記の如く構成されたガスの供給系を利用することで夫々目的の鋼板を切断する際に該鋼板の切断条件に対応させて最適な酸素濃度のアシストガス、シールドガスを得ることが可能である。しかし、本発明に係るレーザ切断方法は、上記したガスの供給系を利用することに限定するものではないことは当然である。   By using the gas supply system configured as described above, it is possible to obtain the assist gas and shield gas having the optimum oxygen concentration corresponding to the cutting conditions of the steel sheet when cutting the target steel sheet. . However, it is natural that the laser cutting method according to the present invention is not limited to using the gas supply system described above.

本発明に係るレーザ切断方法では、材質や表面状態等の切断条件に対応させてセルフバーニングの発生を抑えることが可能であり、鋼板を切断する際に利用して有利である。   In the laser cutting method according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of self-burning in accordance with the cutting conditions such as the material and the surface state, which is advantageous when used for cutting a steel sheet.

A レーザノズル
1 インナーノズル
2 アウターノズル
3 通路
3a 噴射口
4 噴射孔
5 連通孔
6 孔
7 貫通孔
11、12 供給配管
11a、12a 酸素ガス配管
11b、12b 窒素ガス配管
13a、13b、14a、14b
マスフローコントローラ
15a、15b、16a、16b
逆止弁
17 酸素供給源
18 窒素供給源
A Laser nozzle 1 Inner nozzle 2 Outer nozzle 3 Passage 3a Injection port 4 Injection hole 5 Communication hole 6 Hole 7 Through hole 11, 12 Supply piping 11a, 12a Oxygen gas piping 11b, 12b Nitrogen gas piping 13a, 13b, 14a, 14b
Mass flow controller 15a, 15b, 16a, 16b
Check valve 17 Oxygen source 18 Nitrogen source

Claims (2)

鉄系金属からなる被切断材に対し、レーザ光を照射すると共に、該レーザ光に添えて酸素ガスを主成分とするアシストガスを噴射し、更に該アシストガスに沿って酸素ガスを主成分とするシールドガスを噴射して切断する際に、前記アシストガスの酸素濃度及びシールドガスの酸素濃度を低下させて酸化反応を抑制しつつ切断することを特徴とするレーザ切断方法。   A material to be cut made of an iron-based metal is irradiated with laser light, an assist gas mainly containing oxygen gas is injected along with the laser light, and oxygen gas is mainly contained along the assist gas. A laser cutting method characterized in that when the shielding gas to be cut is injected and cut, the oxygen concentration of the assist gas and the oxygen concentration of the shielding gas are lowered to cut while suppressing the oxidation reaction. シールドガスの酸素濃度がアシストガスの酸素濃度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載したレーザ切断方法。   The laser cutting method according to claim 1, wherein the oxygen concentration of the shielding gas is lower than the oxygen concentration of the assist gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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