現代の製造業界において、厚板金属の切断は長年にわたり生産効率と製品品質を制限するボトルネックとなってきた。プラズマ切断やフレーム切断といった従来の切断技術は、厚い金属板を加工する際に、精度が低く、切断面が粗く、加工サイクルが長くなるなどの問題にしばしば直面する。しかし、レーザー切断技術の急速な進歩により、この長年の課題に対する革新的な解決策がもたらされた。1995年に設立された先駆的なハイテク企業であるTianchen Laserは、この技術革新の最前線に立ち、知能金属成形装置の研究開発（R&D）、製造、販売に専念してきた。過去29年間で、同社は主要製品の年間生産能力が1万台を超える堅固なスマート製造拠点を構築するだけでなく、品質とサービスを重視し、顧客中心の経営方針に基づいて、世界100か国以上の国と地域に事業を展開している。本稿では、厚板金属切断の問題を効果的に解決する高度なレーザー切断技術について詳しく紹介し、特にTianchen Laserの革新的なソリューションに焦点を当てる。
高度なソリューションを検討する前に、まず厚板金属切断に固有の課題を理解することが極めて重要です。10mm以上の厚さを持つ金属板を切断する場合、一般的に3つの主要な問題が生じます。第一に、エネルギーの貫通が大きな障壁となります。金属板の厚さが増すにつれて、レーザー光線はより長い距離を貫通しなければならず、材料による散乱や吸収によってエネルギー損失が大きくなります。その結果、完全かつ効率的な切断を行うことが困難になります。第二に、溶融金属の排出に問題があります。切断プロセス中に大量の溶融金属が生成されますが、厚板の場合、アシストガスで完全に吹き飛ばすことが難しく、切断キール内に溶融物が蓄積しやすくなります。これは切断速度に悪影響を及ぼすだけでなく、バリの発生や切断端面の凹凸など、切断品質の低下も引き起こします。第三に、切断の安定性を維持することが困難である点です。厚板では切断パスが長くなるため、レーザー光線の変動や加工環境の変化が生じやすく、切断軌道のずれを招き、全体的な切断精度が低下する可能性があります。
上記の課題を克服するため、天辰レーザーは一連の先進レーザー切断技術を開発し、厚板金属切断に対する効果的なソリューションを提供しています。
レーザービームの焦点位置は、厚板金属切断の品質と効率に影響を与える重要な要因です。天辰レーザー（Tianchen Laser）は、異なる材質の厚さに基づいて、的を絞った調整戦略を策定しています。厚板金属（10mm以上）の場合、同社はマルチカットまたは層別切断方式を採用し、各切断工程において各層の厚さに応じて焦点位置を調整することを推奨しています。最初の切断段階では、レーザービームが材料の上層を貫通するのに十分なエネルギーを持つように、焦点位置を金属板の表面よりやや下側に設定します。切断が中層および下層に進むにつれて、材料の厚さ増加によるエネルギー損失を補うために、焦点位置を徐々に下方へ調整します。このように層ごとに焦点位置を調整することで、厚板金属の各層に最適なレーザーエネルギーが供給され、切断精度が向上し、未切断や荒いエッジなどの欠陥発生を低減できます。
天辰レーザーは、高精度ビーム制御技術の研究開発に多額の投資を行ってきました。レーザー共振器の設計を最適化し、先進的なビーム整形技術を採用することで、レーザービームの安定性と平行性を大幅に向上させました。厚板金属切断においては、ビーム整形技術により、材料の特性や切断要求に応じてビームプロファイルを調整できます。例えば、厚鋼板の酸素アシスト切断では修正されたビームプロファイルが使用され、ビームプロファイルを広げることでより適したエネルギー分布を実現します。これにより、切断領域におけるエネルギー密度が高まるだけでなく、溶融物質が効果的に排出されることで、切断速度と品質が向上します。さらに、高精度ビーム制御システムは、切断プロセス中にリアルタイムでビーム強度やスポットサイズなどのビームパラメータを動的に調整でき、切断条件の変化に対応可能です。このリアルタイム調整機能により、切断プロセスの安定性がさらに高まり、厚板金属の切断品質の一貫性が確保されます。
厚板金属の切断において、アシストガスの選定と設定は極めて重要な役割を果たします。天辰激光（ティエンチェンレーザー）は、厚板金属切断におけるアシストガスの応用について深く研究を重ねており、効率的なアシストガス設定プランを開発しました。異なる種類の厚板金属材料に対して、同社はそれぞれに適したアシストガスの使用を推奨し、ガス圧力および流量を適切に調整することを提案しています。例えば、厚手のステンレス鋼板を切断する際には、アシストガスとして窒素を使用します。高圧の窒素（圧力範囲は12～30バール）により、溶融したステンレス鋼を効果的に吹き飛ばすことができ、酸化を防止して明るく清潔な切断面を確保できます。一方、厚手の軟鋼板を切断する際には、アシストガスとして酸素を使用します。切断過程で酸素が軟鋼と反応し、追加の熱を発生させることで、切断効率の向上を助けます。同時に、天辰激光はガスノズルの設計も最適化しており、アシストガスが均等に分配され、十分な圧力と流量で切断部位に到達するようになっています。この最適化されたガスノズル設計に、適切なアシストガスの選定とパラメータ調整を組み合わせることで、厚板金属切断における溶融物排出の問題を効果的に解決し、全体的な切断性能を向上させています。
天辰レーザーが開発した高度な厚板金属切断技術は、さまざまな産業分野で広く採用され、顕著な成果を上げています。重機械産業では、多くの企業が天辰レーザーのレーザー切断装置を導入し、マシンフレームやギアなどの厚板金属部品の加工に使用しています。従来の切断技術と比較して、同装置はこれらの部品の切断精度を大幅に向上させ、後工程の機械加工作業量を30％以上削減しています。同時に、切断速度は2～3倍に向上し、生産サイクルを大きく短縮しています。建設業界では、天辰レーザーのレーザー切断技術が大規模建築構造物用の厚鋼板加工に活用されています。高精度な切断により鉄骨構造の正確な組立が可能となり、建物の安全性と安定性が向上しています。また、きれいで滑らかな切断面により、研磨などの後処理が不要になり、時間と労務コストを大幅に節約できます。自動車製造業界では、この技術は自動車シャーシやボディ用の厚板金属部品の切断に応用されています。天辰レーザー装置の優れた切断品質と高い効率性は、自動車業界の厳しい生産要件を満たしており、企業の生産能力と製品品質の向上を支援しています。
厚板金属の切断は製造業界において重要な工程であり、レーザー切断技術の継続的な進歩がこの分野の革新と発展を推進しています。天辰レーザーは、知能型金属成形装置の研究開発および生産における29年の経験を活かし、厚板金属切断向けの一連の先進的なレーザー切断技術を開発しました。これらの技術は、フォーカス位置調整戦略、高精度ビーム制御技術、効率的なアシストガス構成などを含み、厚板金属切断における主要な課題を効果的に解決し、グローバルなお客様に高品質で効率的かつ安定した切断ソリューションを提供しています。当社は今後も品質とサービスを重視し、お客様中心の姿勢を貫き、事業範囲をさらに拡大することで、グローバル製造業界の発展に一層貢献していきます。今後も天辰レーザーは技術革新への投資を継続し、より高度なレーザー切断技術の探求を進め、厚板金属切断の多様で複雑化するニーズに対応するとともに、レーザー切断業界の発展動向をリードしていきます。
EN