JPS6054293A - レ−ザ切断方法 - Google Patents
レ−ザ切断方法Info
- Publication number
- JPS6054293A JPS6054293A JP58162548A JP16254883A JPS6054293A JP S6054293 A JPS6054293 A JP S6054293A JP 58162548 A JP58162548 A JP 58162548A JP 16254883 A JP16254883 A JP 16254883A JP S6054293 A JPS6054293 A JP S6054293A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen gas
- gas flow
- cutting
- laser cutting
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、高エネルギー密度を有するレーザ光を用いて
切断をするレーザ切断方法の改良に関する。
切断をするレーザ切断方法の改良に関する。
し発明の技術的背景とその問題点〕
周知のように、近年高エネルギー密度を有するレーザ光
を用いて金属材や非金属材の切断が行なわれているが、
鋼材の切断にはアシストガスとして酸素ガスが主として
用いられている。これはレーザ熱以外に酸素ガスが鋼材
中の鉄との酸化反応してとの熱が切断時の熱源として富
力するためである。
を用いて金属材や非金属材の切断が行なわれているが、
鋼材の切断にはアシストガスとして酸素ガスが主として
用いられている。これはレーザ熱以外に酸素ガスが鋼材
中の鉄との酸化反応してとの熱が切断時の熱源として富
力するためである。
又アシストガスは、高速の噴流状として鋼材に吹きつけ
るので、鋼材中の鉄を熱焼させ７８月を溶融させると同
時に、スラグ状の燃焼生成物を切断酸素の機梓、的エネ
ルギーで吹き飛ばす作用もしている。
るので、鋼材中の鉄を熱焼させ７８月を溶融させると同
時に、スラグ状の燃焼生成物を切断酸素の機梓、的エネ
ルギーで吹き飛ばす作用もしている。
即ちアシドガスとしての酸素ガス流は
（１）鉄を燃焼させ溶融させる。
（２）燃焼生成物をスラグとして吹き飛ばし除去する。
の２つの作用をしていると云える。
このことから、上記酸素ガス流は切断先端面に到達する
ときの酸素濃度が高い程鉄を燃焼させるのが効率的にな
るので、高純度化を要求される。
ときの酸素濃度が高い程鉄を燃焼させるのが効率的にな
るので、高純度化を要求される。
つ址り、酸素ガス流が高速である程供給される酸素量が
多くなりかつガスの運動量が大きくなるので、燃焼生成
物をスラグとして効果的に除去する。
多くなりかつガスの運動量が大きくなるので、燃焼生成
物をスラグとして効果的に除去する。
しかして従来のレーザ切断方法では、第１図に示ずよう
にレーザ光１と共にノズル２から大気中に噴出する高速
の酸素ガス流３は、被加工材４に到達するまでに周囲の
空気を巻き込んで運動量が減少し、又酸素の純度が低下
するため、ドロス付着等の問題から厚い鋼板の切断には
適しなかった。
にレーザ光１と共にノズル２から大気中に噴出する高速
の酸素ガス流３は、被加工材４に到達するまでに周囲の
空気を巻き込んで運動量が減少し、又酸素の純度が低下
するため、ドロス付着等の問題から厚い鋼板の切断には
適しなかった。
薄い鋼板の切断においても、切断部の表面の精度から必
らずしも十分とは云えなかった。なお同図において、５
はスキャナー、６は集束レンズ、７はスキャナー５に供
給される酸素ガス、８は大気を示す。
らずしも十分とは云えなかった。なお同図において、５
はスキャナー、６は集束レンズ、７はスキャナー５に供
給される酸素ガス、８は大気を示す。
ところで上記問題点は、従来使用されているガス切断に
おける予熱炎が果たす機能、即ち酸素ガス流を高温気体
で大気とシールドし、冷たい空気の巻き込みによる運動
量の減少を防止する機能を持っていないからである。
おける予熱炎が果たす機能、即ち酸素ガス流を高温気体
で大気とシールドし、冷たい空気の巻き込みによる運動
量の減少を防止する機能を持っていないからである。
レーザ切断においてもガス切断と同じく予熱炎を使用す
ることも考えられるが、周知のようにレーザ切断は被加
工材への入熱を、高エネルギー密度を有する熱源を使用
することにより最小とし、被加工材の歪のような熱影響
部を極小とする精密切断方法であるため、予熱炎の使用
は不可となる。
ることも考えられるが、周知のようにレーザ切断は被加
工材への入熱を、高エネルギー密度を有する熱源を使用
することにより最小とし、被加工材の歪のような熱影響
部を極小とする精密切断方法であるため、予熱炎の使用
は不可となる。
とのは被加工材の厚さが薄い場合について同様である。
一方酸素ガス流の運動量の減少や酸素濃度の低下に対す
る対策としＣは、酸素ガスの圧力増大や噴出ノズル径の
増大である程度はカバーできるが、反面消費酸素ガス量
の増大や切断幅の増大を招来するので、根本的な解決手
段とはならない。
る対策としＣは、酸素ガスの圧力増大や噴出ノズル径の
増大である程度はカバーできるが、反面消費酸素ガス量
の増大や切断幅の増大を招来するので、根本的な解決手
段とはならない。
本発明は、上記の欠点に鑑みなされたもので、被加工拐
がｊｖ＜なっても、精密切断が可能なレーザ切断方法を
提供することを目的とする。
がｊｖ＜なっても、精密切断が可能なレーザ切断方法を
提供することを目的とする。
し発明の概要〕
本発明は、レーザ光と同軸に流出させる酸素ガス流を包
囲するように、空気より密度の小さい流体を流出させ、
酸素ガス流を大気からシールドすることを特徴とするも
のである。
囲するように、空気より密度の小さい流体を流出させ、
酸素ガス流を大気からシールドすることを特徴とするも
のである。
以下本発明の一実施例を図面を参照し′Ｃ説明する。第
１図と同一部分に同符号を付した第２図において、１１
はノズル２に取付けた第２のノズル１２はこの第２のノ
ズル１１に供給するＩＩｅ ガス、１３は酸素ガス流３
を包囲するように第２のノズル１１から流出するｌＩｅ
ガス流である。
１図と同一部分に同符号を付した第２図において、１１
はノズル２に取付けた第２のノズル１２はこの第２のノ
ズル１１に供給するＩＩｅ ガス、１３は酸素ガス流３
を包囲するように第２のノズル１１から流出するｌＩｅ
ガス流である。
ここでノズル２がら流出する酸素ガス流が被加工材４に
到達する現象を考察してみると、ノズル２内、Ｃ酸素ガ
スの静圧が大気圧より大きい場合、酸素ガス流は大気中
に噴出するとき膨張をし、ノズル先端から外方へ曲がる
ことになる。これに粘性がなく渦を伴なわない場合には
周知のＰｒａｎｄｔｌｅ−Ｍｅｙｅｒの膨張流になる。
到達する現象を考察してみると、ノズル２内、Ｃ酸素ガ
スの静圧が大気圧より大きい場合、酸素ガス流は大気中
に噴出するとき膨張をし、ノズル先端から外方へ曲がる
ことになる。これに粘性がなく渦を伴なわない場合には
周知のＰｒａｎｄｔｌｅ−Ｍｅｙｅｒの膨張流になる。
しかし実際の酸素ガス流では、ノズル穴径に比較してノ
ズル２がら被加工材４の切断部までの距離があるため、
同様に膨張はするが粘性の影響を無視して取扱うことは
できない。一つまり酸素ガス流は高速であるため、大気
圧との間に速度差が生じる。この速度差を粘性に起因す
る摩擦力のため、酸素ガス流は大気を巻き込み、第３図
に示すように次第に拡散し、流速が低下する。即ち実際
の切断に使用される酸素ガス流は、速度が低下し酸素純
度が低下することになる。
ズル２がら被加工材４の切断部までの距離があるため、
同様に膨張はするが粘性の影響を無視して取扱うことは
できない。一つまり酸素ガス流は高速であるため、大気
圧との間に速度差が生じる。この速度差を粘性に起因す
る摩擦力のため、酸素ガス流は大気を巻き込み、第３図
に示すように次第に拡散し、流速が低下する。即ち実際
の切断に使用される酸素ガス流は、速度が低下し酸素純
度が低下することになる。
しかして、酸素ガス流の速度低下は摩擦力の大きさに左
右され、この摩擦力は一般に次式で表わされる。
右され、この摩擦力は一般に次式で表わされる。
δＵ
τ〇−ρε°Ｔこ
ここで τ。；摩擦力
ρ；気体の密度
ε ：乱流拡散係数又は動粘性係数
Ｕ；流速
そこでこの摩擦力を減少させるためには、摩擦力は気体
の密度に比例するから、酸素ガス流の回りを大気より密
度の小さい例えばＨｅ ガスでシールドすることにより
摩擦力が低下し、その結果酸素ガス流の速度低下、濃度
低下が防止できる。なおシールドガスは密度が低いｔｌ
と摩擦力が減少するので、ｌｉｅ ガスを加熱して供給
すればさらに効果的となる。又シールドガスは酸素ガス
流と同方向の流速を持っている程摩擦力が減少する。
の密度に比例するから、酸素ガス流の回りを大気より密
度の小さい例えばＨｅ ガスでシールドすることにより
摩擦力が低下し、その結果酸素ガス流の速度低下、濃度
低下が防止できる。なおシールドガスは密度が低いｔｌ
と摩擦力が減少するので、ｌｉｅ ガスを加熱して供給
すればさらに効果的となる。又シールドガスは酸素ガス
流と同方向の流速を持っている程摩擦力が減少する。
本発明者らの実験によれば、■■ｅ ガスをシールドガ
スとして用いることにより、従来のレーザ切断に比較し
てドロスフリー領域が広くなり、被加工材の切断加能厚
さが増加するとともに、精密切断領域も拡大することが
できた。又被加工材が薄い場合にもベベル角、カーフ幅
の狭い精密切断が可能となつブど。
スとして用いることにより、従来のレーザ切断に比較し
てドロスフリー領域が広くなり、被加工材の切断加能厚
さが増加するとともに、精密切断領域も拡大することが
できた。又被加工材が薄い場合にもベベル角、カーフ幅
の狭い精密切断が可能となつブど。
本発明は以上のように構成されでいるから、（１）被加
工拐が厚くなっても精密切断が可能になる。
工拐が厚くなっても精密切断が可能になる。
（２）被加工材が薄い場合ｌこも従来より精密な切断が
可能になる。
可能になる。
等の効果が得られる。
第１図は従来のレーザ切断方法のノズル構成を示す断面
図、第２図は本発明の一実施例のノズル構成を示す断面
図、第３図は従来のレーザ切断方法の酸素ガス流の流速
の変化を示す説明図である。 ２・・・ノズル ３・・・酸素ガス流 ４・・・被加工月 ８・・・大気 １２・・・Ｈｅガス （７３１７） 代叶人弁理士 則 近 憲 佑 （ほか
１名）第１図 第２図 第３図
図、第２図は本発明の一実施例のノズル構成を示す断面
図、第３図は従来のレーザ切断方法の酸素ガス流の流速
の変化を示す説明図である。 ２・・・ノズル ３・・・酸素ガス流 ４・・・被加工月 ８・・・大気 １２・・・Ｈｅガス （７３１７） 代叶人弁理士 則 近 憲 佑 （ほか
１名）第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）高エネルギー密度を有するレーザ光を用いて大気
中でレーザ切断するものにおい〔、前記レーザ光と同軸
に高速で酸素ガスを流出させ、この酸素ガス流を包囲す
るように空気より密度の小さい流体を流出させ、この流
体により前記酸素ガス流を大気からシールドして切断す
ることを特徴とするレーザ切断方法。 - （２）常温又は加熱しだＨｅガスにより酸素ガス流を大
気からシールドすることを特ａ：（とする特許請求の範
囲第１項記載のレーザ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162548A JPS6054293A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | レ−ザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162548A JPS6054293A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | レ−ザ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054293A true JPS6054293A (ja) | 1985-03-28 |
Family
ID=15756682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58162548A Pending JPS6054293A (ja) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | レ−ザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054293A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912832A (en) * | 1988-12-08 | 1990-04-03 | Timex Corporation | Method for making a timepiece stepping motor |
| US6118097A (en) * | 1992-10-23 | 2000-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Machining head and laser machining apparatus |
| WO2006090949A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Eo Technics Co., Ltd. | Oxygen blocking device, and laser processing apparatus and method using the same |
| JP2021133389A (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | 三菱重工業株式会社 | レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置 |
-
1983
- 1983-09-06 JP JP58162548A patent/JPS6054293A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912832A (en) * | 1988-12-08 | 1990-04-03 | Timex Corporation | Method for making a timepiece stepping motor |
| US6118097A (en) * | 1992-10-23 | 2000-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Machining head and laser machining apparatus |
| US6288363B1 (en) | 1992-10-23 | 2001-09-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Machining head and laser machining apparatus |
| WO2006090949A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Eo Technics Co., Ltd. | Oxygen blocking device, and laser processing apparatus and method using the same |
| JP2021133389A (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | 三菱重工業株式会社 | レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置 |
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