レーザー切断中のバリの発生は、ワークピースの精度や外観に影響を与えるだけでなく、その後の研削プロセスのコストも増加させます。バリのない加工を実現するには、装置パラメータ、材料特性、プロセスの最適化など、複数の側面からの協調制御が必要です。{1}具体的な方法は以下のとおりです。
1. レーザーパラメータを正確に一致させてエネルギー出力を制御
バリを回避するには、レーザーパラメータの合理性が非常に重要です。まず、レーザー出力は材料の厚さに適応させる必要があります: 電力が不十分だと材料の切断が不完全になり、溶けていない金属がバリとして残ります。-過剰な電力は材料の過剰溶解を引き起こす可能性があり、冷却された液体金属は結節状のバリを形成します。-たとえば、厚さ 1 ～ 3 mm の低炭素鋼を切断する場合、出力は通常 1500 ～ 3000 W に設定されますが、5 ～ 10 mm の厚い板の場合は、出力を 3000 ～ 6000 W に増やす必要があります。-
第二に、切断速度と頻度を調整する: 速度が遅すぎると、材料へのレーザー照射時間が長くなり、熱の影響を受ける領域が拡大し、エッジにバリが発生しやすくなります。{0}速度が速すぎると、切断が不完全になります。一般に、薄板は高速・高周波に適しており（例えば、1～2mm鋼板の場合、速度は10～15m/min、周波数は5000～10000Hz）、厚板は低速かつ低周波を必要とする（例えば、8mm鋼板の場合、速度は1～3m/min、周波数は1000～3000Hz）。
加えて、焦点位置を最適化する:-焦点が深すぎるとエネルギーが分散され、切断面の上部と下部の幅が不均一になり、底部にバリが残りやすくなります。焦点が浅すぎると、表面が過度に溶けてしまいます。-金属を切断する場合、焦点は通常、材料表面から 0.5-1mm 下にある必要がありますが、非金属材料の場合は、焦点を上に適切に移動できます。
2. スラグ除去効果を高めるための補助ガスの合理的な選択
補助ガスは、レーザー切断中にスラグを吹き飛ばし、ワークピースを冷却する役割を果たします。それらの種類、圧力、流量はバリの形成に直接影響します。炭素鋼などの鉄金属の場合、補助ガスとして酸素が好ましい: 酸素は金属と酸化的に反応し、追加の熱を放出して切断を促進します。同時に、高圧酸素がスラグを素早く吹き飛ばして残留物を減らします。-ただし、酸素圧力は通常 0.3 ～ 0.8MPa に制御する必要があります。圧力が低すぎるとスラグ除去が不完全になり、圧力が高すぎると切断端が過度に酸化してバリが発生しやすくなります。
ステンレス鋼やアルミニウム合金などの非鉄金属を切断する場合は、窒素などの不活性ガスを使用する必要があります。{0}: 不活性ガスは材料の酸化を防ぎ、高圧により切断面からスラグを吹き飛ばします。通常、窒素の圧力は酸素の圧力（0.5-1.2MPa）より高く、特に厚いプレートの場合はそうです。圧力変動によるスラグの滞留を防ぐために、安定したガスの流れを確保する必要があります。さらに、ガスノズルの直径と距離も一致する必要があります。ノズル径が小さすぎると圧力損失が発生しやすく、大きすぎるとガスの拡散が発生します。材料の厚さに応じてノズル径はφ1.5～3mmを選択し、ノズルとワークの距離は0.5～2mm程度に保つことを推奨します。
3. 固有の欠陥の影響を軽減するために材料を前処理する
材料自体の状態がバリなし加工の基礎となります。-原材料の表面が平らで酸化層がないことを確認してください: 錆びたりスケールで覆われた金属プレートの場合、酸化層がレーザー切断中にエネルギーの一部を吸収し、切断温度が不均一になり、バリが発生しやすくなります。加工前に研削、酸洗等により酸化皮膜を除去したり、表面品質が良好な板を選定したりすることが可能です。
材料の厚さの許容差を制御する：同一バッチ内の材料の厚み偏差が0.1mmを超えると、材料にレーザーエネルギーを均一に作用させることが困難になります。薄い部分は過剰に溶解する傾向があり、厚い部分はバリが残る傾向があります。-したがって、板厚公差が小さい高品質の材料を選択し、切断前に板厚の抜き取り検査を行う必要があります。{4}また、塗装された材料（亜鉛メッキ板など）の場合、塗装が焼けたり、溶けて切り口に付着したりするバリを防ぐため、塗装が高温に強いかどうかを事前に確認する必要があります。{6}}
4. 設備の安定稼動のための定期的なメンテナンス
装置の良好な状態は、バリのない加工を継続するための前提条件です。{0}}集光ミラーとノズルを清掃する: 集光ミラーの表面がゴミや金属スパッタで汚れていると、レーザーエネルギーの焦点がずれて切断能力が低下します。ノズルが詰まると補助ガスの流量や圧力に影響が生じ、スラグ除去効果が弱まります。毎日の操作前に集光鏡を専用の洗浄剤で拭き、毎週ノズルを分解して浚渫と洗浄を行うことをお勧めします。
ガイドレールと伝達システムの精度をチェックする：ガイドレールの磨耗や伝動部品の緩みにより、カッティングヘッドが走行軌道から外れ、斜めカットとなりバリが発生します。ガイドレールに定期的に注油し、ギアやベルトなどの伝達部品の締まり具合を毎月チェックし、カッティングヘッドがスムーズに動き、正確に位置決めされていることを確認する必要があります。また、定期的にレーザー光路を校正してレーザー光の垂直性や焦点位置の精度を確保することもバリを防ぐ重要な対策となります。
5. 特殊材料のプロセス最適化
反射率の高い材料（銅やアルミニウム合金など）や高硬度の材料（チタン合金など）の場合は、対象を絞ったプロセスを採用する必要があります。{0}反射性の高い材料を切断する場合は、緑色または青色のレーザー発生器（短波長レーザーの吸収率が高い）を使用できます。これにより、切断速度を下げ、ピーク出力を増加して、エネルギー反射による不完全な切断を減らすことができます。-高硬度の材料を切断する場合、パルス レーザー モードを採用すると、高周波パルスで瞬時に材料を貫通することができ、連続レーザーの長時間作用による熱変形やバリを回避できます。-
結論として、レーザー切断機でバリのない加工を実現するには、体系的なプロジェクトが必要です。{0}切断効率を確保しながら滑らかで平坦な切断を実現するには、パラメータを正確に調整し、材料の特性と組み合わせて補助プロセスを最適化し、設備のメンテナンスを適切に行う必要があります。
--レイザー・レーザー・ジャック・サン--