JPH11314191A - レーザ切断方法 - Google Patents
レーザ切断方法Info
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- JPH11314191A JPH11314191A JP10121424A JP12142498A JPH11314191A JP H11314191 A JPH11314191 A JP H11314191A JP 10121424 A JP10121424 A JP 10121424A JP 12142498 A JP12142498 A JP 12142498A JP H11314191 A JPH11314191 A JP H11314191A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３ｋｗ以上の比較的高出力のレーザビームを
用いて金属製被切断材を切断する際に、切断位置近傍に
おけるプラズマの発生を抑えて切断を安定に行うことが
できるレーザ切断方法の開発が求められていた。 【解決手段】 出力が３ＫＷ以上のレーザビーム３によ
って前記被切断材を切断する時に、アルゴンガス９に５
０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリウムガス
１２を混合してなるアシストガス７を前記レーザビーム
による前記被切断材の切断位置８あるいはその近傍に供
給することを特徴とするレーザ切断方法を提供する。
用いて金属製被切断材を切断する際に、切断位置近傍に
おけるプラズマの発生を抑えて切断を安定に行うことが
できるレーザ切断方法の開発が求められていた。 【解決手段】 出力が３ＫＷ以上のレーザビーム３によ
って前記被切断材を切断する時に、アルゴンガス９に５
０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリウムガス
１２を混合してなるアシストガス７を前記レーザビーム
による前記被切断材の切断位置８あるいはその近傍に供
給することを特徴とするレーザ切断方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断方法に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームにより金属を切断する場合
には、圧縮空気等からなるアシストガスを切断位置ある
いはその近傍に供給することが一般的である。前記アシ
ストガスは１．０Ｍｐａ以下のガス圧で供給することが
普通であり、切断位置からスパッタやドロス等を排除し
て切断効率や切断品質を向上する。
には、圧縮空気等からなるアシストガスを切断位置ある
いはその近傍に供給することが一般的である。前記アシ
ストガスは１．０Ｍｐａ以下のガス圧で供給することが
普通であり、切断位置からスパッタやドロス等を排除し
て切断効率や切断品質を向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、２ｋＷ以上
の比較的大出力のレーザビームを使用して金属を切断す
る場合には、レーザ出力によってアシストガスが熱電離
されてプラズマ化する場合がある。この時、プラズマ化
したアシストガスにレーザビームが吸収されて切断溝へ
のレーザビームの供給が不安定になり、切断を安定に行
うことができないといった不都合が生じていた。特に、
チタンやステンレスやアルミニウム等の厚板を切断する
場合、比較的大出力のレーザビームを必要とするが、レ
ーザビームの出力の増加に伴い、前記不都合が不可避と
なり、切断不可となるケースが生じていた（なお、チタ
ンの切断では高純度のアルゴンガス、ステンレスの切断
では高純度の窒素ガス、アルミニウムの切断では窒素ガ
スまたはエアーガスを、それぞれアシストガスとして、
０．５〜１．０Ｍｐａの供給圧で使用していた）。ま
た、アルミニウムの切断では、チタン等に比べて沸点が
低い（２４７０℃。チタンは３３００℃）ため、切断位
置近傍に蒸気が発生しやすく、このアルミニウム蒸気が
プラズマ化して切断品質に影響を与えるといった問題も
ある。
の比較的大出力のレーザビームを使用して金属を切断す
る場合には、レーザ出力によってアシストガスが熱電離
されてプラズマ化する場合がある。この時、プラズマ化
したアシストガスにレーザビームが吸収されて切断溝へ
のレーザビームの供給が不安定になり、切断を安定に行
うことができないといった不都合が生じていた。特に、
チタンやステンレスやアルミニウム等の厚板を切断する
場合、比較的大出力のレーザビームを必要とするが、レ
ーザビームの出力の増加に伴い、前記不都合が不可避と
なり、切断不可となるケースが生じていた（なお、チタ
ンの切断では高純度のアルゴンガス、ステンレスの切断
では高純度の窒素ガス、アルミニウムの切断では窒素ガ
スまたはエアーガスを、それぞれアシストガスとして、
０．５〜１．０Ｍｐａの供給圧で使用していた）。ま
た、アルミニウムの切断では、チタン等に比べて沸点が
低い（２４７０℃。チタンは３３００℃）ため、切断位
置近傍に蒸気が発生しやすく、このアルミニウム蒸気が
プラズマ化して切断品質に影響を与えるといった問題も
ある。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、アシストガスのプラズマ化を防止することにより
切断品質が向上し、しかも、大出力のレーザビームを使
用できることにより、厚板の切断が可能になるレーザ切
断方法を提供することを目的とする。
ので、アシストガスのプラズマ化を防止することにより
切断品質が向上し、しかも、大出力のレーザビームを使
用できることにより、厚板の切断が可能になるレーザ切
断方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、レーザビームおよびアシストガスを使用して被切断
材を切断するレーザ切断方法において、出力が２ｋＷ以
上のレーザビームによって前記被切断材を切断する時
に、アルゴンガスに５０％以下の体積比で水素ガスある
いはヘリウムガスを混合してなるアシストガスを前記レ
ーザビームによる前記被切断材の切断位置あるいはその
近傍に供給することを特徴とするレーザ切断方法を前記
課題の解決手段とした。請求項１のアシストガスは、請
求項２記載のように、被切断材がチタンあるいはチタン
合金である場合に用いると、チタンの酸素との結合等に
よる化学反応を抑えることができ、良好な切断品質が得
られ、特に好適である。
は、レーザビームおよびアシストガスを使用して被切断
材を切断するレーザ切断方法において、出力が２ｋＷ以
上のレーザビームによって前記被切断材を切断する時
に、アルゴンガスに５０％以下の体積比で水素ガスある
いはヘリウムガスを混合してなるアシストガスを前記レ
ーザビームによる前記被切断材の切断位置あるいはその
近傍に供給することを特徴とするレーザ切断方法を前記
課題の解決手段とした。請求項１のアシストガスは、請
求項２記載のように、被切断材がチタンあるいはチタン
合金である場合に用いると、チタンの酸素との結合等に
よる化学反応を抑えることができ、良好な切断品質が得
られ、特に好適である。
【０００６】請求項３記載の発明では、レーザビームお
よびアシストガスを使用して被切断材を切断するレーザ
切断方法において、出力が２ｋＷ以上のレーザビームに
よって前記被切断材を切断する時に、窒素ガスに５０％
以下の体積比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混合し
てなるアシストガスを前記レーザビームによる前記被切
断材の切断位置あるいはその近傍に供給することを特徴
とするレーザ切断方法を前記課題の解決手段とした。請
求項３記載のアシストガスは、請求項４記載のように、
被切断材がステンレス鋼である場合に用いると、ステン
レス鋼の酸素との結合等による化学反応を抑えることが
でき、良好な切断品質が得られ、特に好適である。
よびアシストガスを使用して被切断材を切断するレーザ
切断方法において、出力が２ｋＷ以上のレーザビームに
よって前記被切断材を切断する時に、窒素ガスに５０％
以下の体積比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混合し
てなるアシストガスを前記レーザビームによる前記被切
断材の切断位置あるいはその近傍に供給することを特徴
とするレーザ切断方法を前記課題の解決手段とした。請
求項３記載のアシストガスは、請求項４記載のように、
被切断材がステンレス鋼である場合に用いると、ステン
レス鋼の酸素との結合等による化学反応を抑えることが
でき、良好な切断品質が得られ、特に好適である。
【０００７】また、請求項５記載のように、請求項１ま
たは３のいずれか記載のアシストガスを使用して、アル
ミニウムあるいはアルミニウム合金である被切断材のレ
ーザ切断を行った場合に、アシストガス自体のプラズマ
化を防止できるとともに、切断によって発生するアルミ
ニウム蒸気のプラズマ化を防止するので、良好な切断品
質が得られる。
たは３のいずれか記載のアシストガスを使用して、アル
ミニウムあるいはアルミニウム合金である被切断材のレ
ーザ切断を行った場合に、アシストガス自体のプラズマ
化を防止できるとともに、切断によって発生するアルミ
ニウム蒸気のプラズマ化を防止するので、良好な切断品
質が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明のレーザ切断方法の実
施の形態を、図１および図２を参照して説明する。図１
は、本実施の形態のレーザ切断方法に使用するレーザ切
断機の一例を示す。図１において、符号１は切断ノズル
であり、レーザ発振器２にて発振され図示しない光学系
を介して導かれたレーザビーム３をノズル穴４から被切
断材５に向けて出射する。前記ノズル穴４からは、アシ
ストガス供給装置６から供給されるアシストガス７も噴
射する。アシストガス７は、前記ノズル穴４から前記レ
ーザビーム３を被切断材５に照射した切断位置８に向け
て噴射され、切断位置８およびその周囲に雰囲気７ａを
形成する。前記アシストガス供給装置６は、アルゴンガ
ス９、窒素ガス１０から選択した一方に対して、水素ガ
ス１１、ヘリウムガス１２から選択したいずれかを混合
してアシストガス７を形成し、０．５〜１．０Ｍｐａの
ガス圧を以て切断ノズル１に供給する。切断ノズルは、
図１に示した形状に限定されず、例えばセンターノズル
と該センターノズルの周囲に環状配置した補助ノズルと
を備えるいわゆる２重ノズル構造も採用可能である。
施の形態を、図１および図２を参照して説明する。図１
は、本実施の形態のレーザ切断方法に使用するレーザ切
断機の一例を示す。図１において、符号１は切断ノズル
であり、レーザ発振器２にて発振され図示しない光学系
を介して導かれたレーザビーム３をノズル穴４から被切
断材５に向けて出射する。前記ノズル穴４からは、アシ
ストガス供給装置６から供給されるアシストガス７も噴
射する。アシストガス７は、前記ノズル穴４から前記レ
ーザビーム３を被切断材５に照射した切断位置８に向け
て噴射され、切断位置８およびその周囲に雰囲気７ａを
形成する。前記アシストガス供給装置６は、アルゴンガ
ス９、窒素ガス１０から選択した一方に対して、水素ガ
ス１１、ヘリウムガス１２から選択したいずれかを混合
してアシストガス７を形成し、０．５〜１．０Ｍｐａの
ガス圧を以て切断ノズル１に供給する。切断ノズルは、
図１に示した形状に限定されず、例えばセンターノズル
と該センターノズルの周囲に環状配置した補助ノズルと
を備えるいわゆる２重ノズル構造も採用可能である。
【０００９】以下、本実施の形態のレーザ切断方法を説
明する。まず、図１に示したレーザ切断機を使用して、
チタンあるいはチタン合金からなる被切断材を切断する
場合について説明する。この場合、アルゴンガス９に５
０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリウムガス
１２を混合してなるアシストガス７を、切断ノズル１か
ら０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧を以て前記切断位置８
に向けて供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビーム３に
より切断作業を行うことが適切である。なお、ピアシン
グ作業では、前記切断時とは異なるアシストガス圧、レ
ーザビーム３出力を使用できることは言うまでも無い。
明する。まず、図１に示したレーザ切断機を使用して、
チタンあるいはチタン合金からなる被切断材を切断する
場合について説明する。この場合、アルゴンガス９に５
０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリウムガス
１２を混合してなるアシストガス７を、切断ノズル１か
ら０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧を以て前記切断位置８
に向けて供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビーム３に
より切断作業を行うことが適切である。なお、ピアシン
グ作業では、前記切断時とは異なるアシストガス圧、レ
ーザビーム３出力を使用できることは言うまでも無い。
【００１０】このレーザ切断方法では、水素ガス１１あ
るいはヘリウムガス１２による、アシストガス自身およ
び切断位置８近傍の過剰な加熱防止によって、アルゴン
ガス９あるいは窒素ガス１０のプラズマ化防止効果がよ
り有効に得られ、レーザビーム３による切断が安定し、
高い切断品質が得られる。しかも、切断作業時には切断
位置８に無酸素状態が維持されるので、チタンと酸素と
の結合を防止することができ、より高い切断作業性およ
び切断品質が得られる。図２は、レーザビーム３出力に
対するプラズマ発生率を、アルゴンガス９と水素ガス１
１との混合ガスからなるアシストガス７を使用した場合
と、高純度アルゴンガス９のみを使用した場合とで比較
した図であって、図２は、レーザパワーとプラズマ発生
率との関係を示す。レンズ焦点距離の違いは集光ビーム
直径の違いを示し、焦点距離が短く入射ビーム径の大き
い集光ビームのパワー密度が高くなる状態ほど、プラズ
マの発生率が高くなる。この図２から、最も集光ビーム
のパワー密度が高い状態で、アルゴンガス９濃度が１０
０％である場合に比べて、８５％である場合（水素ガス
１１が１５％）の方が、プラズマ発生率が低いことが判
る。
るいはヘリウムガス１２による、アシストガス自身およ
び切断位置８近傍の過剰な加熱防止によって、アルゴン
ガス９あるいは窒素ガス１０のプラズマ化防止効果がよ
り有効に得られ、レーザビーム３による切断が安定し、
高い切断品質が得られる。しかも、切断作業時には切断
位置８に無酸素状態が維持されるので、チタンと酸素と
の結合を防止することができ、より高い切断作業性およ
び切断品質が得られる。図２は、レーザビーム３出力に
対するプラズマ発生率を、アルゴンガス９と水素ガス１
１との混合ガスからなるアシストガス７を使用した場合
と、高純度アルゴンガス９のみを使用した場合とで比較
した図であって、図２は、レーザパワーとプラズマ発生
率との関係を示す。レンズ焦点距離の違いは集光ビーム
直径の違いを示し、焦点距離が短く入射ビーム径の大き
い集光ビームのパワー密度が高くなる状態ほど、プラズ
マの発生率が高くなる。この図２から、最も集光ビーム
のパワー密度が高い状態で、アルゴンガス９濃度が１０
０％である場合に比べて、８５％である場合（水素ガス
１１が１５％）の方が、プラズマ発生率が低いことが判
る。
【００１１】チタンあるいはチタン合金からなる被切断
材のレーザ切断では、レーザビーム３に特に高い出力が
要求されるので、本発明の効果がより顕著に発揮され
る。また、水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２の混
合体積比を低下したり、アシストガス７の供給圧を高め
るなどによって、前記効果を一層効果的に得ることがで
きる。
材のレーザ切断では、レーザビーム３に特に高い出力が
要求されるので、本発明の効果がより顕著に発揮され
る。また、水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２の混
合体積比を低下したり、アシストガス７の供給圧を高め
るなどによって、前記効果を一層効果的に得ることがで
きる。
【００１２】次に、ステンレス鋼からなる被切断材を切
断する場合について説明する。この場合には、窒素ガス
１０に５０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリ
ウムガス１２を混合したアシストガス７を、切断ノズル
１から０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧を以て前記切断位
置８に向けて供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビーム
３により切断作業を行うことが適切である。この時も、
水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２によるアシスト
ガス自身および切断位置８近傍の過剰な加熱防止によっ
て、アルゴンガス９あるいは窒素ガス１０のプラズマ化
防止効果がより有効に得られ、レーザビーム３による切
断が安定し、高い切断品質が得られる。しかも、切断作
業時には切断位置８に無酸素状態が維持されるので、ス
テンレス鋼と酸素との結合を防止することができ、より
高い切断作業性および切断品質が得られる。
断する場合について説明する。この場合には、窒素ガス
１０に５０％以下の体積比で水素ガス１１あるいはヘリ
ウムガス１２を混合したアシストガス７を、切断ノズル
１から０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧を以て前記切断位
置８に向けて供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビーム
３により切断作業を行うことが適切である。この時も、
水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２によるアシスト
ガス自身および切断位置８近傍の過剰な加熱防止によっ
て、アルゴンガス９あるいは窒素ガス１０のプラズマ化
防止効果がより有効に得られ、レーザビーム３による切
断が安定し、高い切断品質が得られる。しかも、切断作
業時には切断位置８に無酸素状態が維持されるので、ス
テンレス鋼と酸素との結合を防止することができ、より
高い切断作業性および切断品質が得られる。
【００１３】次に、アルミニウムやアルミニウム合金か
らなる被切断材を切断する場合について説明すると、出
力が２ｋＷ以上のレーザビーム３を被切断材に照射する
とともに、アシストガス供給装置６にて例えばアルゴン
ガス９に水素ガス１１を１５％の体積比で混合して形成
したアシストガス７を切断ノズル１から切断位置８に向
けて噴射し、まず、ピアシング作業を行った後、目的の
切断作業に移行する。ピアシング作業から目的の切断作
業に移行したら、今度は０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧
の範囲で調圧したアシストガス７を供給しつつ、前記レ
ーザビーム３により被切断材を切断する。これにより、
切断位置８からドロスを吹き飛ばして排除することがで
き、高い切断性が得られる。なお、ピアシング作業と切
断作業との間でレーザビーム３の出力を変更できること
は言うまでも無いが、切断作業時には２ｋＷ以上の出力
を維持する必要がある。
らなる被切断材を切断する場合について説明すると、出
力が２ｋＷ以上のレーザビーム３を被切断材に照射する
とともに、アシストガス供給装置６にて例えばアルゴン
ガス９に水素ガス１１を１５％の体積比で混合して形成
したアシストガス７を切断ノズル１から切断位置８に向
けて噴射し、まず、ピアシング作業を行った後、目的の
切断作業に移行する。ピアシング作業から目的の切断作
業に移行したら、今度は０．５〜１．０Ｍｐａのガス圧
の範囲で調圧したアシストガス７を供給しつつ、前記レ
ーザビーム３により被切断材を切断する。これにより、
切断位置８からドロスを吹き飛ばして排除することがで
き、高い切断性が得られる。なお、ピアシング作業と切
断作業との間でレーザビーム３の出力を変更できること
は言うまでも無いが、切断作業時には２ｋＷ以上の出力
を維持する必要がある。
【００１４】このレーザ切断方法では、高圧のアシスト
ガス７を切断位置８に向けて噴射することにより、分子
量が小さく熱拡散性の高い水素ガス１１によってアシス
トガス自身が冷却され、しかも、切断位置８近傍から熱
が奪われるので、切断位置８近傍の無用な加熱を防ぐこ
とができ、被切断材の無駄な溶け込み等を防止でき、高
品質が得られる。アシストガス自身が冷却され、容易に
はプラズマ化しないので、切断位置８近傍でのプラズマ
の発生が防止され、レーザビーム３がプラズマによって
乱される不都合を防止でき、切断を安定して行うことが
でき、高い切断品質が得られる。
ガス７を切断位置８に向けて噴射することにより、分子
量が小さく熱拡散性の高い水素ガス１１によってアシス
トガス自身が冷却され、しかも、切断位置８近傍から熱
が奪われるので、切断位置８近傍の無用な加熱を防ぐこ
とができ、被切断材の無駄な溶け込み等を防止でき、高
品質が得られる。アシストガス自身が冷却され、容易に
はプラズマ化しないので、切断位置８近傍でのプラズマ
の発生が防止され、レーザビーム３がプラズマによって
乱される不都合を防止でき、切断を安定して行うことが
でき、高い切断品質が得られる。
【００１５】しかも、このレーザ切断方法によれば、ア
シストガス７に添加した水素ガス１１により、アルゴン
ガス９のプラズマ化防止効果が有効に得られ、プラズマ
の発生を確実に防止できるのである。また、切断位置８
近傍の過剰な加熱防止により、被切断材からの蒸気の発
生も抑えることができ、前記蒸気がプラズマ化すること
をも防止でき、高い切断品質が安定に得られる。したが
って、安価に得られる水素ガス１１の添加によって、ア
ルゴンガス９のみからなるアシストガスを使用した場合
に比べて目的のアシストガス７が安価に得られるととも
に、プラズマ化防止効果がより有効に得られるのであ
る。
シストガス７に添加した水素ガス１１により、アルゴン
ガス９のプラズマ化防止効果が有効に得られ、プラズマ
の発生を確実に防止できるのである。また、切断位置８
近傍の過剰な加熱防止により、被切断材からの蒸気の発
生も抑えることができ、前記蒸気がプラズマ化すること
をも防止でき、高い切断品質が安定に得られる。したが
って、安価に得られる水素ガス１１の添加によって、ア
ルゴンガス９のみからなるアシストガスを使用した場合
に比べて目的のアシストガス７が安価に得られるととも
に、プラズマ化防止効果がより有効に得られるのであ
る。
【００１６】また、このレーザ切断方法では、ピアシン
グ作業および目的の切断作業を通じて、切断位置８およ
びその近傍に形成したアシストガス７の雰囲気７ａ内に
て無酸素状態で切断作業を行うことになり、しかも水素
ガス１１が還元剤として機能するため、被切断材の酸化
を防止することができ、これにより良好な切断品質が得
られるといった効果もある。
グ作業および目的の切断作業を通じて、切断位置８およ
びその近傍に形成したアシストガス７の雰囲気７ａ内に
て無酸素状態で切断作業を行うことになり、しかも水素
ガス１１が還元剤として機能するため、被切断材の酸化
を防止することができ、これにより良好な切断品質が得
られるといった効果もある。
【００１７】なお、前述のように、アシストガス７とし
ては、アルゴンガス９と水素ガス１１の他、アルゴンガ
ス９および窒素ガス１０から選択した一方に対して水素
ガス１１、ヘリウムガス１２から選択したいずれかを混
合した混合ガスであれば、いずれの組み合わせであって
も良い。すなわち、アシストガス７としては、アルゴン
ガス９と水素ガス１１、アルゴンガス９とヘリウムガス
１２、窒素ガス１０と水素ガス１１、窒素ガス１０とヘ
リウムガス１２の組み合わせが採用可能であり、いずれ
の組み合わせの混合ガスからなるアシストガス７におい
ても、水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２によるア
シストガス自身の冷却および切断位置８近傍の過剰な加
熱防止によって、アルゴンガス９あるいは窒素ガス１０
のプラズマ化防止効果がより有効に得られるようになっ
ている。しかも、アルゴンガス９や窒素ガス１０と同様
にプラズマ化温度が高い（１８０００℃）ので、切断の
安定や切断品質の向上といった効果を一層効果的に得る
ことができる。また、アルゴンガス９、窒素ガス１０か
ら選択した一方に対する、水素ガス１１またはヘリウム
ガス１２の混合比は、体積比で５０％以下の所定の範囲
であれば良く、被切断材の構成成分や厚さ寸法等に対応
して適宜変更されるものであり、前述の１５％に限定さ
れない。
ては、アルゴンガス９と水素ガス１１の他、アルゴンガ
ス９および窒素ガス１０から選択した一方に対して水素
ガス１１、ヘリウムガス１２から選択したいずれかを混
合した混合ガスであれば、いずれの組み合わせであって
も良い。すなわち、アシストガス７としては、アルゴン
ガス９と水素ガス１１、アルゴンガス９とヘリウムガス
１２、窒素ガス１０と水素ガス１１、窒素ガス１０とヘ
リウムガス１２の組み合わせが採用可能であり、いずれ
の組み合わせの混合ガスからなるアシストガス７におい
ても、水素ガス１１あるいはヘリウムガス１２によるア
シストガス自身の冷却および切断位置８近傍の過剰な加
熱防止によって、アルゴンガス９あるいは窒素ガス１０
のプラズマ化防止効果がより有効に得られるようになっ
ている。しかも、アルゴンガス９や窒素ガス１０と同様
にプラズマ化温度が高い（１８０００℃）ので、切断の
安定や切断品質の向上といった効果を一層効果的に得る
ことができる。また、アルゴンガス９、窒素ガス１０か
ら選択した一方に対する、水素ガス１１またはヘリウム
ガス１２の混合比は、体積比で５０％以下の所定の範囲
であれば良く、被切断材の構成成分や厚さ寸法等に対応
して適宜変更されるものであり、前述の１５％に限定さ
れない。
【００１８】なお、本発明のレーザ切断方法は、図１に
示した以外の各種レーザ切断機を使用したレーザ切断に
適用可能である。また、このレーザ切断方法は、２ｋＷ
以上の出力のレーザビームを使用する金属切断全般に適
用可能であり、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼以
外の各種金属からなる被切断材の切断に適用することが
できる。
示した以外の各種レーザ切断機を使用したレーザ切断に
適用可能である。また、このレーザ切断方法は、２ｋＷ
以上の出力のレーザビームを使用する金属切断全般に適
用可能であり、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼以
外の各種金属からなる被切断材の切断に適用することが
できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のレ
ーザ切断方法によれば、出力が２ｋＷ以上のレーザビー
ムによって被切断材を切断する時に、アルゴンガスに５
０％以下の体積比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混
合してなるアシストガスを前記レーザビームによる前記
被切断材の切断位置あるいはその近傍に供給することに
よって、水素ガスあるいはヘリウムガスによってアシス
トガス自身および切断位置近傍の過剰な加熱を抑えるの
で、プラズマ化温度が高いアルゴンガスによるアシスト
ガスのプラズマ化防止効果が有効に得られ、アシストガ
スのプラズマ化によって生じるレーザビームの乱れが防
止されて切断が安定し、高い切断品質が得られるといっ
た優れた効果を奏する。
ーザ切断方法によれば、出力が２ｋＷ以上のレーザビー
ムによって被切断材を切断する時に、アルゴンガスに５
０％以下の体積比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混
合してなるアシストガスを前記レーザビームによる前記
被切断材の切断位置あるいはその近傍に供給することに
よって、水素ガスあるいはヘリウムガスによってアシス
トガス自身および切断位置近傍の過剰な加熱を抑えるの
で、プラズマ化温度が高いアルゴンガスによるアシスト
ガスのプラズマ化防止効果が有効に得られ、アシストガ
スのプラズマ化によって生じるレーザビームの乱れが防
止されて切断が安定し、高い切断品質が得られるといっ
た優れた効果を奏する。
【００２０】請求項２記載のチタンあるいはチタン合金
からなる被切断材を、アルゴンガスに５０％以下の体積
比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混合したアシスト
ガスを供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビームにより
切断する構成によれば、より大出力のレーザビームを必
要とするにも関わらずアシストガスのプラズマ化を防止
でき、切断の安定や切断品質の向上といった効果がより
有効に得られる。
からなる被切断材を、アルゴンガスに５０％以下の体積
比で水素ガスあるいはヘリウムガスを混合したアシスト
ガスを供給しつつ出力２ｋＷ以上のレーザビームにより
切断する構成によれば、より大出力のレーザビームを必
要とするにも関わらずアシストガスのプラズマ化を防止
でき、切断の安定や切断品質の向上といった効果がより
有効に得られる。
【００２１】請求項３記載のレーザ切断方法によれば、
出力が２ｋＷ以上のレーザビームによって被切断材を切
断する時に、窒素ガスに５０％以下の体積比で水素ガス
あるいはヘリウムガスを混合してなるアシストガスを前
記レーザビームによる前記被切断材の切断位置あるいは
その近傍に供給することによって、水素ガスあるいはヘ
リウムガスによってアシストガス自身および切断位置近
傍の過剰な加熱を抑えるので、窒素ガスによるアシスト
ガスのプラズマ化防止効果が有効に得られ、アシストガ
スのプラズマ化によって生じるレーザビームの乱れが防
止されて切断が安定し、高い切断品質が得られるといっ
た優れた効果を奏する。
出力が２ｋＷ以上のレーザビームによって被切断材を切
断する時に、窒素ガスに５０％以下の体積比で水素ガス
あるいはヘリウムガスを混合してなるアシストガスを前
記レーザビームによる前記被切断材の切断位置あるいは
その近傍に供給することによって、水素ガスあるいはヘ
リウムガスによってアシストガス自身および切断位置近
傍の過剰な加熱を抑えるので、窒素ガスによるアシスト
ガスのプラズマ化防止効果が有効に得られ、アシストガ
スのプラズマ化によって生じるレーザビームの乱れが防
止されて切断が安定し、高い切断品質が得られるといっ
た優れた効果を奏する。
【００２２】請求項４記載のステンレス鋼からなる被切
断材を、窒素ガスに５０％以下の体積比で水素ガスある
いはヘリウムガスを混合したアシストガスを供給しつつ
出力２ｋＷ以上のレーザビームにより切断する構成によ
れば、酸素を含まないアシストガスによって切断位置お
よびその周囲が覆われるため、ステンレス鋼の酸素との
結合等による化学反応を抑えることができ、良好な切断
品質が得られるといった優れた効果を奏する。
断材を、窒素ガスに５０％以下の体積比で水素ガスある
いはヘリウムガスを混合したアシストガスを供給しつつ
出力２ｋＷ以上のレーザビームにより切断する構成によ
れば、酸素を含まないアシストガスによって切断位置お
よびその周囲が覆われるため、ステンレス鋼の酸素との
結合等による化学反応を抑えることができ、良好な切断
品質が得られるといった優れた効果を奏する。
【００２３】請求項５記載のレーザ切断方法によれば、
請求項１または３のいずれかに記載のアシストガスを使
用してアルミニウムあるいはアルミニウム合金である被
切断材のレーザ切断を行った場合に、水素ガスまたはヘ
リウムガスによるアシストガス自身および切断位置近傍
の過剰な加熱防止によってアシストガス自体のプラズマ
化防止効果が有効に得られるとともに、切断によって発
生するアルミニウム蒸気のプラズマ化をも防止するの
で、良好な切断品質が得られるといった優れた効果を奏
する。
請求項１または３のいずれかに記載のアシストガスを使
用してアルミニウムあるいはアルミニウム合金である被
切断材のレーザ切断を行った場合に、水素ガスまたはヘ
リウムガスによるアシストガス自身および切断位置近傍
の過剰な加熱防止によってアシストガス自体のプラズマ
化防止効果が有効に得られるとともに、切断によって発
生するアルミニウム蒸気のプラズマ化をも防止するの
で、良好な切断品質が得られるといった優れた効果を奏
する。
【図１】 本発明のレーザ切断方法を適用するレーザ切
断機を示す平面図である。
断機を示す平面図である。
【図２】 図１のレーザ切断方法の作用を示す図であ
り、チタン切断におけるアシストガスの、レーザパワー
とプラズマ発生率との関係を示すグラフである。
り、チタン切断におけるアシストガスの、レーザパワー
とプラズマ発生率との関係を示すグラフである。
３…レーザビーム、５…被切断材、７…アシストガス、
８…切断位置、９…アルゴンガス、１０…窒素ガス、１
１…水素ガス、１２…ヘリウムガス。
８…切断位置、９…アルゴンガス、１０…窒素ガス、１
１…水素ガス、１２…ヘリウムガス。
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザビームおよびアシストガスを使用
して被切断材（５）を切断するレーザ切断方法におい
て、 出力が２ｋＷ以上のレーザビーム（３）によって前記被
切断材を切断する時に、アルゴンガス（９）に５０％以
下の体積比で水素ガス（１１）あるいはヘリウムガス
（１２）を混合してなるアシストガス（７）を前記レー
ザビームによる前記被切断材の切断位置（８）あるいは
その近傍に供給することを特徴とするレーザ切断方法。 - 【請求項２】 被切断材がチタンあるいはチタン合金で
あることを特徴とする請求項１記載のレーザ切断方法。 - 【請求項３】 レーザビームおよびアシストガスを使用
して被切断材（５）を切断するレーザ切断方法におい
て、 出力が２ｋＷ以上のレーザビーム（３）によって前記被
切断材を切断する時に、窒素ガス（１０）に５０％以下
の体積比で水素ガス（１１）あるいはヘリウムガス（１
２）を混合してなるアシストガス（７）を前記レーザビ
ームによる前記被切断材の切断位置（８）あるいはその
近傍に供給することを特徴とするレーザ切断方法。 - 【請求項４】 被切断材がステンレス鋼であることを特
徴とする請求項３記載のレーザ切断方法。 - 【請求項５】 被切断材がアルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金であることを特徴とする請求項１または３の
いずれかに記載のレーザ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10121424A JPH11314191A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | レーザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10121424A JPH11314191A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | レーザ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11314191A true JPH11314191A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14810811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10121424A Pending JPH11314191A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | レーザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11314191A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002018584A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-01-22 | L'air Liquide | ハイブリッドアーク／レーザー方法のパイプ溶接への応用 |
| US6891126B2 (en) * | 2000-11-09 | 2005-05-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | High-speed laser cutting method with adapted gas |
| JP2006326640A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| EP1815937A1 (fr) * | 2006-02-07 | 2007-08-08 | Air Liquide Espana SA | Procédé de coupage par faisceau laser d'une pièce en titane à l'aide d'un mélange gazeux Ar/He |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP10121424A patent/JPH11314191A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002018584A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-01-22 | L'air Liquide | ハイブリッドアーク／レーザー方法のパイプ溶接への応用 |
| US6891126B2 (en) * | 2000-11-09 | 2005-05-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | High-speed laser cutting method with adapted gas |
| JP2006326640A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| JP4687243B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2011-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| EP1815937A1 (fr) * | 2006-02-07 | 2007-08-08 | Air Liquide Espana SA | Procédé de coupage par faisceau laser d'une pièce en titane à l'aide d'un mélange gazeux Ar/He |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071128 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071203 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080617 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081014 |