JPH0323091A - ドロスが付着しやすい材料のレーザ切断法 - Google Patents

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、例えばアルミニウム，黄銅，ステンレス，
チタン等のよりなレーザ切断した場合の切断面の裏｛１
ｉ１Ｋ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４図は従来のレーザ切断法によりアｌレミニウム等切
断面の裏側にパリ状のドロスが付着しやすい材料に対し
て切断する場合の説明図である。図に訃いて、（１｝は
レーザビーム、（２〉は加工ヘッド、（３）はレーザビ
ーム（１）ｔ−ｆｉ光するための加工レンズ、（４）は
酸素ガスｔノズ／ｖ（５）によクレーザビーム（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）の板厚中央部（６ａ）と裏面（６ｂ）の間に設定
されている。（８）は切断溝である。

次ＩＣｉｔ！Ｉ作について説明する。

レーザ発振Ｉｓ（（ｆｆｌ示せず）よク出射ちれたレー
ザビーム（１）は加工レンズ（３）によク被加工物（６
）の板厚中央部（６ａ）と裏面（６ｂ）の間で焦点ｔ結
ぶように集光てれる。その際、アシストガスとしてのア
ルコン（又は窒素ガス）はアシストガス導入バイデ（４
）會通じて加工ヘッド（２）内に導入とれ、レーザビー
ム（１）の出射と同時にノズＡ／　（５）よク被加工物
（６）上へ噴射され、被加工物（６）（アルミニウム材
料）會切断する。この際、ノズＡ’（５）よク噴射され
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。また、アノレゴンガスは
酸素のような活性ガスとは異なり、容易に被加工物（６
）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七生或することもな
く、切断部にプラズマを発生でぜ、被加工物（６）を溶
融する。さらに１た、レーザビーム（１》の焦点位置（
７）が′ａ７ＪＩ工物（６）の板厚中央部（６ａ）と裏
面（６ｂ）の間に設定されでいるので、第５図に示すよ
うに、切断面のラーパがやや大きく、かつ、上部切ｗｒ
輻ｌも広くなっているため、アｐゴンガスの圧力を少な
くともＢｋＱ／ｄ以上に設定することによク、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ク高
圧のプフズマガス圧によって容易に溶融アルミを吹き飛
ばし除去することかできる。したがって、切断面の裏面
にドロスが付層することはほとんどなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のレーザ切断法は以上のようにレーザビーム（１）
の焦点位置（７）ヲ板厚中央部から裏面の開に設定する
ことによク、被加工物（６）表面に＞Ｉｒｆるレーザビ
ーム（１〉の照射面積が大きくなるよう構或されている
ので、加工開始時ＶＣ訃けるイニシャルホールの開孔（
レーザビームによる被加工物の貫通）に大幅な時間を要
する結果、製品加工時間が長くなってしまうこと、さら
に、このイニシャルホールを開札する時間に大きなバフ
ッキが生じることによク、イニシャルホールが開孔しな
い場合もあるため、その後の形状切断か全くで１！ない
といった課題があった。

この発明は上記のような課題金解決するためになとれた
もので、イニシャルホール金短時間に開孔することがで
き、かつ、その貫通時間もばらつきが少ないため、製品
加工時間を従来に比べて短時間に仕上げることができる
と共に、安定したイニシャＮホーｌｖ會開孔でき、その
後の形状切断に対し悪影響を与えることなく、安定した
良好なレーザ切断ができるドロスが付着しやすい材料の
レーザ切断法を得ることを目的とする。

〔課題金解決するための手段〕

この発明に係るドロスが付着しやすい材料のレーザ切断
法は、ア〜ミニウム等のドロスが付着しやすい材料で、
レーザビームの焦点位ｆｆｉＬｉ−被加工物表面Ｋ設定
し、低圧アシストガスを噴射することによりイニシャル
ホール會開孔し、イニシャルホール開孔後、レーザビー
ムの焦点位＠會被加丁物の板厚中央部から１！面の間Ｋ
設定し、高圧アシストガス金噴射して切断するようにし
たものである。

（作　用〕 この発明ＫＤげるドロスが付着しやすい材料のレーザｉ
２Ｊｉ法では、切断開始時のイニシャルホール七開孔す
る際は、レーザビームの焦点位置ｔ−被加工物表面に設
定するため、照射面積が小とく高エネノレギー蜜度によ
Ｖ被加工物に照射される結果、短時間でイニシャルホー
Ａ／全開孔することができる。さらに、従来に比べて高
エネ〜ギー密度での照射となるため、従来のように８ｋ
９／ｄ以上の高圧アシストガスは必要なく、０．５ｋ９
／ｄ程度の低圧アシストガスで充分被加工物を貫通する
ことができる。そして、イニシャルホール開孔後は、レ
ーザビームの焦点位置金被加工物の板厚中央部と裏面の
間に設定し、８ｋ９／ｄ以上の高圧アシストガスを噴射
することにより、切断中のパリを発生・爆ぜることなく
安定した切断が可能となる。

〔発明の冥施例〕

以下、この発明の一実施例ｔ図について説明する。第１
図（ａ），　（ｂ）は本発明の央施例を示丁説明図でめ
ク、従来例を示した第４図と同−１たは相当部分は同一
符号を付して説明は省略する。

次に動作について説明する。

このｌｊ！施例では、被加工物（６）としてアルミニウ
ム材料（Ａ５０５２）ｋ取ク上げた場合の例である。

第１晩（句に示すように、加工ヘッド（２）　Ｋ伝送さ
れたレーザビーム（１）は加工レンズ（３｝によク集光
てれる。これと同時に加工ヘッド（２）内にアルゴンガ
ス會導入し、ノズ／ｌ’　（５）よＶ被加工物（６）に
噴射する。

まず、レーザ切断を実施する前段階として、被加工ｍ（
６）’ｋレーザビーム（１）により貫通し、イニシャル
ホーＡ／’ｉ開孔する工程があク、この場合、加工レン
ズ（３）によク絞られたレーザビーム（１）の最も小曝
く絞られた位置（焦点位置（７））ｔ−被加工物（６）
の表面（６Ｃ）に設定し、かつ、０．５ｋｇ／ｄ程度の
低圧アシストガス（本冥施例の場合アｐゴンガス）をノ
ズＩｖ（５）よク被加工物（６）へ噴射することによク
イニシャ＃ホ−／’ｔＮ孔する。ここで、イニンヤノレ
ホ−ｉｖ１開孔する場合は、何故、レーザビームの焦点
位置（７）ヲ被加工物表面（６Ｃ）に設定し、又、なぜ
従来に比べて低いアシストガス圧で良いのかについて、
その冥験結果について説明する。

第２図は、被加工物（６）にアノレミニウム材料（Ａ５
０５２）０２ｆｌ厚ト８ＩＯ厚ｔ選んで、圧力０．５ｋ
ｌｊ／ｄのアルゴンガスを噴射し、各Ａ焦点位置會変化
でぜることによク被加工物（６）ヲ貫通するのに要する
時間全測定した結果である。同図から、２Ｍ厚，９ｔｘ
厚供に焦点位置が（ハ）の方（下方）になるに従って貫
通時間が顕著に増大し、かつ、貫通時間のバラツキも大
きくなっていることがわかる。従って、従来予想される
貫通時間分だけ静止時間をもうけるよう指令しても、焦
点位置の（ヘ）量か大きいほど貫通時間にバフッキが大
きいため、長時間製品會加工した場合、貫通できない部
分が発生し不艮につながるという結果となる。一方、同
図から、焦点位置０、すなわち、被加工物の表面（６Ｃ
）に設定した場合は、貫通時間のパラッキが極めて小さ
いため長時間製品加工した場合の安定性ＶＣ優れてかク
、かつ、貫通時間が従来法の被加工物（６）の板厚中央
部と裏面の間に焦点位置金設定した場合に比べて極めて
速く貫通できるため、製品加工時間を短縮することがで
きる。

このように、切断加工に入る前のイニシャルホ−Ａ／會
開孔する場合、焦点位置（７）を被加工物表面（６　Ｃ
）　Ｋ設定するのが最も有効であるという結果が出たが
、定性的には、レーザビーム（１）の焦点位置（７）を
被加工物表面（６Ｃ）に設定することによク、れ 被加工物表面（６Ｃ）に照射ざ偽レーザビーム（１）の
照射面積を小さくシ、その結果、エネルギー密度を高め
ることができるため高速なイニシャルホールの開孔が可
能になると推定される。

次に、第８図は、第２図と同様アルミニウム材料（Ａ５
０５２）の２ｎ厚と８ｆｉ厚のものを７〃ゴンガスｋｌ
’！射し、第２図の結果から焦点位置（７）ｔ被加工物
表面（６Ｃ）に設定された状態で、アルゴンガスの圧力
を変化させた場合の貫通時１′ｌ５’ｔ測定した結果で
ろる。同図から、アシストガスの圧力會大きくしても、
貫通時間並びにそのバラツキに変化のないことがわかる
。１たアシストガス圧力がＯ（ガスが供給されない）の
場合は、被加工物（６）の貫通が不能となること、及び
、アシストガス費用の問題から、０．５ｋｌｉ／ｄ程度
の圧力が最良と判定できる。

次に、イニシャＮホール開孔後は第１（ｂ）のように、
レーザビームの焦点位置（７）ｔ−被加工物（６）の板
厚中央部（６ａ）から裏面（６ｂ）の間に設定し、かつ
、その際のアシストガス圧力ｔ８ｋＱ／ｄ以上に設定し
て形状切断に移るわけであるが、この作用は従来の技術
と同様であるので、説明は省略する。

なシ、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、窒素ガスでも上
記冥施例と同様の効果七奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、加工開始時Ｖｃｐけ
るイニシャルホールを開孔する際はレーザビームの焦点
位置金被加工物表面に設定するとともに、アシストガス
としてアルゴンガス又は窒素ガスを噴射圧力０．６ｋ９
／ｄ程度の圧カで開孔し、イニシャルホール開孔後はレ
ーザビームの焦点金被加工物の板厚中央部と裏面の闇に
設定するとともに、前記アシストガスｔ噴射圧カ８ｋＱ
／ｃｉ以上の圧力にて切断するように構或したので、例
えばアルミニウム，ｊ［，ステンレス，チタン等のよう
なレーザ切断した場合に切Ｗｒ面の裏側にパリ状のドロ
スが付着しゃ丁い材料をレーザ切断する場合、従来法よ
クも安定したイニシャルホー）ｖ會開孔できるため不良
のない加工製品ｔ得ることができる。１た、開孔時間も
従来に比べて一段と速くなるため製品加工時間ｔ短縮で
きること、及びアンストガス費用も低下させることがで
きる。

さらに、イニシャルホール開孔後の形状切断では、パリ
會発生賂ぜることなく良好な切断が可能であるなどの効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

弟１図〜第８図はこの考明の一冥施例によるドロスが付
看しやすい材料のレーザ切断法會示し、第１図（ａ）　
．　（ｂ）はレーザ切断法の説明園、ｉｇｚ図はレーザ
ビームの焦点位置と貫通時間の関係図、第３図はアシス
トガス圧と真連時間の関係囚、弟４囚，第５図は従来の
ドロスが付）ｆレや丁い材料のレーザ切断法を示し、第
４図はレーザ切断法の睨明図、第５囚は切断作用部の拡
大図である。 図にｐいて、（１】はレーザビーム、（２１ｔｉ加工ヘ
ッド、（３）は加工レンズ、（４｝はアシスト４人パイ
フ゜、（５）はノズｌレ、（６）は被加工物、（６ａ）
は板厚中央部、（６ｂ）は板厚裏面、（６Ｃ）は被加工
物表面、（７）は焦点位置である。 な訃、一中、同一符号は同一、又は相当部分をボす。 暢 −５１６− 一智す話（盆）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、その加工開始時におけるイニシャ
   ルホールを加工する時はレーザビームの焦点位置を前記
   材料の表面に設定し、低圧アシストガスを噴射、開孔し
   、イニシャルホール開孔後は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し、
   高圧アシストガスを噴射、切断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。