JPH0199790A - ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法 - Google Patents
ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法Info
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- JPH0199790A JPH0199790A JP62254706A JP25470687A JPH0199790A JP H0199790 A JPH0199790 A JP H0199790A JP 62254706 A JP62254706 A JP 62254706A JP 25470687 A JP25470687 A JP 25470687A JP H0199790 A JPH0199790 A JP H0199790A
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Landscapes
- 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。
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］
本発明は、例えばアルミニウム、黄銅、ステンレス、チ
タン等のようなレーザ切断した場合の切断面の裏側にパ
リ状のドロスが付着しやすい材料に対するレーザ切断法
に関するものである。
タン等のようなレーザ切断した場合の切断面の裏側にパ
リ状のドロスが付着しやすい材料に対するレーザ切断法
に関するものである。
［従来の技術］
第５図は従来のレーザ切断法により金属材料または非金
属材料を切断する場合の説明図である。
属材料を切断する場合の説明図である。
図において、１はレーザビーム、２は加工ヘッド、３は
レーザビーム１を集光するための加工レンズ、４は酸素
ガスをノズル５よりレーザビーム１の照射方向と同方向
に噴射するために加工ヘッド２に設けられたアシストガ
ス導入パイプ、６は被加工物、７はレーザビーム１の焦
点位置で、被加工物６の表面に設定されている。８は切
断溝、９は被加工物６の切断面の裏面に付着するパリ状
のドロス（溶融金属酸化物）である。
レーザビーム１を集光するための加工レンズ、４は酸素
ガスをノズル５よりレーザビーム１の照射方向と同方向
に噴射するために加工ヘッド２に設けられたアシストガ
ス導入パイプ、６は被加工物、７はレーザビーム１の焦
点位置で、被加工物６の表面に設定されている。８は切
断溝、９は被加工物６の切断面の裏面に付着するパリ状
のドロス（溶融金属酸化物）である。
次に、従来のレーザ切断法について説明する。
レーザ発振器（図示せず）より出射されたレーザビーム
１は加工レンズ３により被加工物６の表面で焦点を結ぶ
ように集光される。その際、アシストガスとしての酸素
ガスはアシストガス導入バイブ４を通じて加工ヘッド２
内に導入され、レーザビーム１の出射と同時にノズル５
より被加工物６上へ噴射され、被加工物６を切断するの
であるが、そのときの酸素ガスの噴射圧力は通常３ｋｇ
／ｃｊ以下に設定されている。
１は加工レンズ３により被加工物６の表面で焦点を結ぶ
ように集光される。その際、アシストガスとしての酸素
ガスはアシストガス導入バイブ４を通じて加工ヘッド２
内に導入され、レーザビーム１の出射と同時にノズル５
より被加工物６上へ噴射され、被加工物６を切断するの
であるが、そのときの酸素ガスの噴射圧力は通常３ｋｇ
／ｃｊ以下に設定されている。
ところが、上記のような条件下で、例えばアルミニラム
板材を切断すると、酸素ガスにより溶融アルミニウムが
酸化され、これがアルミナとなって、パリ状のドロス９
が被加工物の裏面に付着する。この理由を第６図につい
て説明すると、レーザビーム１の焦点位置７が被加工物
６の表面に設定されているため、その表面では集光ビー
ム径が小さいため高エネルギ密度となる。その結果、板
材の横方向への熱拡散力Ｐよりも下向きへの熱拡散力Ｑ
が強くなるため垂直に近いすなわちテーパの小さい切り
口となり、かつ、材料表面での切断幅、Ｑａも狭くなる
。このため、ノズル５から吹き付けられるアシストガス
流をその狭い切断溝８中を効率よく通過させて材料の裏
側へ多量に吹き抜かせることが困難となる。また、アシ
ストガスの噴射圧力が３ ｋｇ ／ ｃ−以下であるた
め、粘性の高い溶融物をそのガス圧で吹き飛ばすことが
できず、したがって被加工物の裏面にドロス付着が生ず
る。
板材を切断すると、酸素ガスにより溶融アルミニウムが
酸化され、これがアルミナとなって、パリ状のドロス９
が被加工物の裏面に付着する。この理由を第６図につい
て説明すると、レーザビーム１の焦点位置７が被加工物
６の表面に設定されているため、その表面では集光ビー
ム径が小さいため高エネルギ密度となる。その結果、板
材の横方向への熱拡散力Ｐよりも下向きへの熱拡散力Ｑ
が強くなるため垂直に近いすなわちテーパの小さい切り
口となり、かつ、材料表面での切断幅、Ｑａも狭くなる
。このため、ノズル５から吹き付けられるアシストガス
流をその狭い切断溝８中を効率よく通過させて材料の裏
側へ多量に吹き抜かせることが困難となる。また、アシ
ストガスの噴射圧力が３ ｋｇ ／ ｃ−以下であるた
め、粘性の高い溶融物をそのガス圧で吹き飛ばすことが
できず、したがって被加工物の裏面にドロス付着が生ず
る。
［発明が解決しようとする問題点］
従来のレーザ切断法は以上のように構成されているため
、とくにアルミニウム、黄銅、ステンレス、チタン等の
粘性材料の切断にあっては被加工物の裏面にドロスが過
大に付着するという問題があった。しかも、このドロス
は溶融アルミ等が酸素と反応して生成された酸化化合物
であり、冷却後は強固に固まってしまい、融点も高いた
め除去が困難である。
、とくにアルミニウム、黄銅、ステンレス、チタン等の
粘性材料の切断にあっては被加工物の裏面にドロスが過
大に付着するという問題があった。しかも、このドロス
は溶融アルミ等が酸素と反応して生成された酸化化合物
であり、冷却後は強固に固まってしまい、融点も高いた
め除去が困難である。
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、切断部を酸化させることなくレーザ切断がで
きるとともに、被加工物裏面へのドロスの付着をほとん
どなくすことができるレーザ切断法を得ることを目的と
する。
たもので、切断部を酸化させることなくレーザ切断がで
きるとともに、被加工物裏面へのドロスの付着をほとん
どなくすことができるレーザ切断法を得ることを目的と
する。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係るレーザ切断法は、従来法におけるアシスト
ガスを酸素ガスからアルゴンガスまたは窒素ガスに代え
るとともに、その噴射圧力を３ ｋｇ／ ｃｊ以上に設
定し、またレーザビームの焦点位置を被加工物の板厚中
央部から裏面にかけての間に設定するものである。
ガスを酸素ガスからアルゴンガスまたは窒素ガスに代え
るとともに、その噴射圧力を３ ｋｇ／ ｃｊ以上に設
定し、またレーザビームの焦点位置を被加工物の板厚中
央部から裏面にかけての間に設定するものである。
［作 用］
本発明によるレーザ切断法では、レーザビームの焦点位
置を被加工物の板厚中央部から裏面にかけての間に設定
することにより、切断溝が従来のものより多少大きいテ
ーパをもつ幅広の切断溝に形成されるうえに、高圧のア
ルゴンガスまたは窒素ガスのアシストガスにより、切断
部にプラズマが発生し、そのプラズマ発生時の圧力によ
りアルミニウム溶融金属が吹き飛ばされるため、ドロス
付着の極めて少ない切断が可能となる。
置を被加工物の板厚中央部から裏面にかけての間に設定
することにより、切断溝が従来のものより多少大きいテ
ーパをもつ幅広の切断溝に形成されるうえに、高圧のア
ルゴンガスまたは窒素ガスのアシストガスにより、切断
部にプラズマが発生し、そのプラズマ発生時の圧力によ
りアルミニウム溶融金属が吹き飛ばされるため、ドロス
付着の極めて少ない切断が可能となる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図により説明する。
第１図は本発明の実施例を示す説明図であり、従来例を
示した第５図と同一または相当部分は同一符号を付して
説明は省略する。
示した第５図と同一または相当部分は同一符号を付して
説明は省略する。
この実施例では、アシストガスとしてアルゴンガスが使
用されており、その噴射圧力は３ ｋｇ ／ ｄ以上に
設定されている。また、レーザビーム１の焦点位置７は
被加工物６の板厚中央部６ａと裏面６ｂの間に設定され
ている。被加工物６はアルミニウム材料（Ａ ５０５２
）の場合である。
用されており、その噴射圧力は３ ｋｇ ／ ｄ以上に
設定されている。また、レーザビーム１の焦点位置７は
被加工物６の板厚中央部６ａと裏面６ｂの間に設定され
ている。被加工物６はアルミニウム材料（Ａ ５０５２
）の場合である。
したがって、この実施例による切断作用は次のようにな
る。
る。
第１図に示すように、加工ヘッド２に伝送されたレーザ
ビーム１は加工レンズ３により集光される。これと同時
に加工ヘッド２内にアルゴンガスを導入し、ノズル５よ
り被加工物６に噴射する。
ビーム１は加工レンズ３により集光される。これと同時
に加工ヘッド２内にアルゴンガスを導入し、ノズル５よ
り被加工物６に噴射する。
ここでノズル５より噴射されるアルゴンガスは、被加工
物６でのレーザビームの集光部分を覆い、雰囲気が上記
集光部に混入しないように遮断する役割を果している。
物６でのレーザビームの集光部分を覆い、雰囲気が上記
集光部に混入しないように遮断する役割を果している。
また、アルゴンガスは酸素のような活性ガスとは異なり
、容易に被加工物中のアルミニウムと反応を起こさない
ため酸素を使用したときのような酸化アルミ化合物を生
成することもなく、切断部にプラズマを発生させ、被加
工物を溶融する。さらにまた、レーザビーム１の焦点位
置７が被加工物６の板厚中央部６ａと裏面６ｂの間に設
定されているので、第２図に示すように、従来法による
切断部に比べて切断面のテーパがやや大きく、かつ、上
部切断幅Ωｂも広くなっているため、アルゴンガスの圧
力を少なくとも３ｋｇ ／ ｃ−以上に設定する二左に
より、アルゴンガスが切断溝８中を多量に通過し得るこ
ととなり高圧のプラズマガス圧によって容易に溶融アル
ミを吹き飛ばし除去することができる。したがって、切
断面の裏面にドロスが付着することはほとんどなくなる
。なお、第２図は比較のため切断溝は多少誇張して大き
く描いであるが、実際には上部切断幅Ωｂと下部切断幅
（ｌｃとの差は小さく、使用上はなんら差し支えないも
のである。また、切断溝８が上記のように多少広くなる
理由は、レーザビーム１の焦点位置７が被加工物６の裏
面側にくるので、材料表面での集光ビーム径は上述の第
６図の場合に比べて大きくなる。その結果、板材の横方
向への熱拡散力Ｐの方が下向きへの熱拡散力Ｑを上回っ
て切断面に、より大きなテーバをつけることができ、多
量のアシストガスを通過させることができるからである
。
、容易に被加工物中のアルミニウムと反応を起こさない
ため酸素を使用したときのような酸化アルミ化合物を生
成することもなく、切断部にプラズマを発生させ、被加
工物を溶融する。さらにまた、レーザビーム１の焦点位
置７が被加工物６の板厚中央部６ａと裏面６ｂの間に設
定されているので、第２図に示すように、従来法による
切断部に比べて切断面のテーパがやや大きく、かつ、上
部切断幅Ωｂも広くなっているため、アルゴンガスの圧
力を少なくとも３ｋｇ ／ ｃ−以上に設定する二左に
より、アルゴンガスが切断溝８中を多量に通過し得るこ
ととなり高圧のプラズマガス圧によって容易に溶融アル
ミを吹き飛ばし除去することができる。したがって、切
断面の裏面にドロスが付着することはほとんどなくなる
。なお、第２図は比較のため切断溝は多少誇張して大き
く描いであるが、実際には上部切断幅Ωｂと下部切断幅
（ｌｃとの差は小さく、使用上はなんら差し支えないも
のである。また、切断溝８が上記のように多少広くなる
理由は、レーザビーム１の焦点位置７が被加工物６の裏
面側にくるので、材料表面での集光ビーム径は上述の第
６図の場合に比べて大きくなる。その結果、板材の横方
向への熱拡散力Ｐの方が下向きへの熱拡散力Ｑを上回っ
て切断面に、より大きなテーバをつけることができ、多
量のアシストガスを通過させることができるからである
。
したがって、被加工物裏面へのドロス付着量を使用上差
し支えない程度に軽減することができる。
し支えない程度に軽減することができる。
第３図は２ ｍｍ厚のアルミニウム板材を切断した場合
のアシストガス圧とドロスの付着高さの関係を示した線
図であり、この図から明らかなようにガス圧を高くとる
ほどドロス付着量は減少し、ガス圧３ ｋｇ ／ ｃｄ
以上でその効果は顕著であることがわかる。
のアシストガス圧とドロスの付着高さの関係を示した線
図であり、この図から明らかなようにガス圧を高くとる
ほどドロス付着量は減少し、ガス圧３ ｋｇ ／ ｃｄ
以上でその効果は顕著であることがわかる。
次に、第４図はいわゆるドロスフリーの状態におけるレ
ーザビーム焦点位置と板厚との関係を示したものである
。材質はアルミニウム（Ａ５０５２）である。図中、縦
軸の０の値は材料表面の位置を表し、材料の裏面側に向
ってマイナス値をとる。第４図かられかるように、レー
ザビームの焦点位置を材料の裏面より外部に設定する場
合でもドロスフリーの状態にし得るけれども、この場合
には材料表面での集光ビーム径が過大になり材料を溶融
させるまでに至らなくなるおそれが大きいからである。
ーザビーム焦点位置と板厚との関係を示したものである
。材質はアルミニウム（Ａ５０５２）である。図中、縦
軸の０の値は材料表面の位置を表し、材料の裏面側に向
ってマイナス値をとる。第４図かられかるように、レー
ザビームの焦点位置を材料の裏面より外部に設定する場
合でもドロスフリーの状態にし得るけれども、この場合
には材料表面での集光ビーム径が過大になり材料を溶融
させるまでに至らなくなるおそれが大きいからである。
したがって、レーザビーム焦点位置の下限は材料の裏面
までとする。
までとする。
なお、上記実施例では、アシストガスとしてアルゴンガ
スを使用した場合について説明したが、窒素ガスでも同
様の効果を奏する。しかし、ヘリウムガスはアルゴンに
比べてイオン化ボテンシャルが高＜電離し難いため本発
明には適していない。
スを使用した場合について説明したが、窒素ガスでも同
様の効果を奏する。しかし、ヘリウムガスはアルゴンに
比べてイオン化ボテンシャルが高＜電離し難いため本発
明には適していない。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、アシストガスにアルゴン
ガスまたは窒素ガスを噴射圧力３ ｋｇ ／ ｃｄ以上
で使用するとともに、レーザビームの焦点位置を被加工
物の板厚中央部から裏面にかけての間に設定することに
より、アルミニウム、黄銅、ステンレス、チタン等の被
加工物に対しいわゆるドロスフリーの切断が可能となる
。
ガスまたは窒素ガスを噴射圧力３ ｋｇ ／ ｃｄ以上
で使用するとともに、レーザビームの焦点位置を被加工
物の板厚中央部から裏面にかけての間に設定することに
より、アルミニウム、黄銅、ステンレス、チタン等の被
加工物に対しいわゆるドロスフリーの切断が可能となる
。
第１図は本発明によるレーザ切断法の実施例を示す説明
図、第２図は本発明による切断作用の説明図、第３図は
アシストガス圧とドロスの付着高さの関係を示した線図
、第４図はドロスフリーの状態におけるレーザビーム焦
点位置と板厚との関係を示す線図、第５図は従来法の説
明図、第６図は従来法の切断作用の説明図である。 １・・・レーザビーム ２・・・加工ヘッド ３・・・加工レンズ ４・・・アシストガス導入パイプ ５・・・ノズル ６・・・被加工物 ７・・・焦点位置 ８・・・切断溝 ９・・・ドロス なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐々木 宗 治 第１図 第２図 （ｑ） 第５図 第６図
図、第２図は本発明による切断作用の説明図、第３図は
アシストガス圧とドロスの付着高さの関係を示した線図
、第４図はドロスフリーの状態におけるレーザビーム焦
点位置と板厚との関係を示す線図、第５図は従来法の説
明図、第６図は従来法の切断作用の説明図である。 １・・・レーザビーム ２・・・加工ヘッド ３・・・加工レンズ ４・・・アシストガス導入パイプ ５・・・ノズル ６・・・被加工物 ７・・・焦点位置 ８・・・切断溝 ９・・・ドロス なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐々木 宗 治 第１図 第２図 （ｑ） 第５図 第６図
Claims (1)
- アルミニウム等のドロスが付着しやすい材料をレーザ切
断する場合において、アシストガスとしてアルゴンガス
または窒素ガスを噴射圧力３ｋｇ／ｃｍ＾２以上の圧力
で使用するとともに、加工レンズによるレーザビームの
焦点位置を前記材料の板厚中央部から裏面にかけての間
に設定することを特徴とするドロスが付着しやすい材料
のレーザ切断法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254706A JPH0199790A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254706A JPH0199790A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199790A true JPH0199790A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17268718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62254706A Pending JPH0199790A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0199790A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5578228A (en) * | 1992-08-12 | 1996-11-26 | Thyssen Stahl Ag | Process for the laser beam cutting of strip or plate workpieces, especially magnetic steel sheets |
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| JP2016153143A (ja) * | 2016-05-23 | 2016-08-25 | 株式会社アマダホールディングス | ダイレクトダイオードレーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置 |
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-
1987
- 1987-10-12 JP JP62254706A patent/JPH0199790A/ja active Pending
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