レーザーカットガラス: 知っておくべきこと [2024]
ガラスというと、多くの人は繊細な素材、つまり過度な力や熱が加わると簡単に壊れてしまうものを想像します。
このため、そのガラスを知ると驚くかもしれません。実はレーザーを使って切断することができる.
レーザーアブレーションとして知られるプロセスを通じて、高出力レーザーは亀裂や破損を引き起こすことなくガラスから形状を正確に除去または「切断」することができます。
目次:
1. ガラスをレーザーカットできますか?
レーザー アブレーションは、非常に集中したレーザー ビームをガラスの表面に照射することによって機能します。
レーザーからの強烈な熱により、微量のガラス材料が蒸発します。
プログラムされたパターンに従ってレーザービームを移動させることにより、複雑な形状やデザインを驚くべき精度で切断することができ、場合によってはわずか数千分の1インチの解像度にまで達します。
物理的接触に依存する機械的切断方法とは異なり、レーザーは非接触切断を可能にし、材料に欠けやストレスを与えることなく非常にきれいなエッジを生成します。
レーザーでガラスを「切断」するというアイデアは直観に反するように思えるかもしれませんが、レーザーは非常に正確で制御された材料の加熱と除去を可能にするため、それが可能になります。
切断が少しずつ段階的に行われている限り、ガラスは十分に早く熱を放散できるため、熱衝撃によって割れたり爆発したりすることはありません。
これにより、レーザー切断はガラスにとって理想的なプロセスとなり、従来の切断方法では困難または不可能だった複雑なパターンの生成が可能になります。
2. レーザーカットできるガラスは何ですか?
すべての種類のガラスを同じようにうまくレーザーカットできるわけではありません。レーザー切断に最適なガラスは、特定の熱特性と光学特性を備えている必要があります。
レーザー切断に最も一般的で適した種類のガラスには次のようなものがあります。
1. アニールガラス:追加の熱処理を施していないプレーンなフロートまたは板ガラス。切断や彫刻は良好ですが、熱応力により亀裂が発生しやすくなります。
2.強化ガラス:熱処理を施して強度と耐飛散性を高めたガラス。耐熱性は高くなりますが、コストが高くなります。
3. 低鉄ガラス:鉄分を低減したガラスで、レーザー光をより効率的に透過し、余熱の影響を抑えて切断します。
4.光学ガラス:光の透過率が高く、減衰が少ないように配合された特殊ガラスで、精密光学用途に使用されます。
5. 溶融石英ガラス:非常に高純度の石英ガラスで、高いレーザー出力に耐え、比類のない精度と詳細で切断/エッチングを行うことができます。
一般に、鉄含有量が低いガラスは、レーザーエネルギーの吸収が少ないため、より高い品質と効率で切断されます。
3 mm を超える厚いガラスには、より強力なレーザーも必要です。ガラスの組成と加工によって、レーザー切断への適合性が決まります。
3. ガラスを切断できるレーザーは何ですか?
ガラスの切断に適した産業用レーザーにはいくつかの種類があり、材料の厚さ、切断速度、精度要件などの要因に応じて最適な選択肢があります。
1. CO2 レーザー:ガラスを含むさまざまな材料の切断に使用される主力レーザー。ほとんどの物質によく吸収される赤外線ビームを生成します。切れるよ30mmまでガラス製ですが速度は遅くなります。
2. ファイバーレーザー:CO2 よりも速い切断速度を実現する新しい固体レーザー。ガラスに吸収されて効率よく近赤外線を発生します。切断によく使われる15mmまでガラス。
3. 緑色レーザー:固体レーザーは、周囲の領域を加熱することなく、ガラスによく吸収される可視緑色光を放射します。のために使用される高精度の彫刻薄いガラス製。
4. UV レーザー:紫外光を発するエキシマレーザーが実現できるのは、最高の切断精度熱の影響を受ける部分が最小限に抑えられるため、薄いガラスにも使用できます。ただし、より複雑な光学系が必要です。
5. ピコ秒レーザー:わずか 1 兆分の 1 秒の長さの個々のパルスによるアブレーションによって切断する超高速パルス レーザー。切れるよ非常に複雑なパターンガラスの中で熱や亀裂のリスクがほとんどありません.
適切なレーザーは、ガラスの厚さ、熱/光学特性、必要な切断速度、精度、エッジ品質などの要因によって決まります。
ただし、適切なレーザー設定を使用すれば、ほぼすべての種類のガラス素材を美しく複雑なパターンに切断できます。
4. ガラスをレーザー切断する利点
ガラスのレーザー切断技術を使用すると、次のような重要な利点がいくつかあります。
1. 精度と詳細:レーザーを使用すると、ミクロンレベルの精密切断他の方法では困難または不可能な複雑なパターンや複雑な形状を表現できます。このため、レーザー切断はロゴ、繊細なアートワーク、精密光学用途に最適です。
2. 物理的接触の禁止:レーザーは機械的な力ではなくアブレーションによって切断するため、切断中にガラスに接触やストレスがかかりません。これひび割れや欠けの可能性を減らします壊れやすいガラス素材でも大丈夫です。
3. きれいなエッジ:レーザー切断プロセスはガラスを非常にきれいに蒸発させ、多くの場合ガラス状または鏡面仕上げのエッジを生成します。機械的損傷や破片がないこと.
4. 柔軟性:レーザー システムは、デジタル設計ファイルを通じてさまざまな形状やパターンを切断するように簡単にプログラムできます。ソフトウェアを使用して変更を迅速かつ効率的に行うこともできます物理的なツールを切り替えることなく.
5.速度:バルク用途の機械切断ほど高速ではありませんが、レーザー切断速度は増加し続けています。新しいレーザー技術。かつては何時間もかかっていた複雑なパターン数分でカットできるようになりました.
6. 工具の磨耗なし:レーザーは機械的接触ではなく光学的集束によって機能するため、ツールの摩耗、破損、または工具の必要性がありません。刃先を頻繁に交換する機械的なプロセスと同じように。
7. 材料の互換性:適切に構成されたレーザー システムは切断と互換性があります。ほぼすべての種類のガラス一般的なソーダ石灰ガラスから特殊溶融シリカまで、実績のある材料の光学的および熱的特性によってのみ制限されます.
5. ガラスレーザー切断のデメリット
もちろん、ガラスのレーザー切断技術にはいくつかの欠点がないわけではありません。
1. 高い資本コスト:レーザーの運用コストはそれほど高くありませんが、ガラスに適した完全な産業用レーザー切断システムの初期投資はかかりません。かなりの量になる可能性がある、小さな店舗や試作作業のアクセシビリティが制限されます。
2. スループットの制限:レーザーカットというのは、一般的に遅いバルクの機械切断よりも、厚いガラスシートの汎用切断が可能です。生産速度は、大量生産用途には適していない可能性があります。
3. 消耗品:レーザーには必要なものがあります定期交換光学コンポーネントは、暴露により時間の経過とともに劣化する可能性があります。補助レーザー切断プロセスにもガスコストがかかります。
4. 材料の互換性:レーザーは多くのガラス組成物を切断できますが、吸収性が高いと焦げたり変色したりする可能性があります熱影響部の残留熱の影響により、きれいに切断できません。
5. 安全上の注意事項:厳格な安全プロトコルと密閉されたレーザー切断セルが必要です目や皮膚の損傷を防ぐために高出力レーザー光とガラスの破片から。適切な換気も必要です有害な蒸気を除去します。
6. スキル要件:レーザー安全トレーニングを受けた資格のある技術者必要ですレーザーシステムを操作するため。適切な光学アライメントとプロセスパラメータの最適化定期的に実行する必要もあります.
要約すると、レーザー切断はガラスの新たな可能性を可能にしますが、その利点は従来の切断方法と比較して、より高い設備投資と操作の複雑さを犠牲にしています。
アプリケーションのニーズを慎重に検討することが重要です。
6. レーザーガラス切断に関するよくある質問
1. レーザー切断に最適な結果をもたらすガラスの種類は何ですか?
低鉄ガラス組成レーザーカットすると、最もきれいなカットとエッジが得られる傾向があります。溶融石英ガラスも、その高純度および光透過特性により非常に優れた性能を発揮します。
一般に、鉄含有量が低いガラスは、レーザー エネルギーの吸収が少ないため、より効率的に切断されます。
2. 強化ガラスはレーザーカットできますか?
はい、強化ガラスはレーザーカットできますが、より高度なレーザーシステムとプロセスの最適化が必要です。強化プロセスによりガラスの耐熱衝撃性が向上し、レーザー切断による局所的な加熱に対する耐性が高まります。
通常は、より高出力のレーザーとより遅い切断速度が必要になります。
3. レーザーカットできる最小の厚さはどれくらいですか?
ガラスに使用されるほとんどの産業用レーザー システムは、基板の厚さを確実に切断できます。1～2mmまで材料の組成とレーザーの種類/出力によって異なります。と特殊な短パルスレーザー、ガラスを同じくらい薄く切断します0.1mmも可能.
切断可能な最小の厚さは、最終的には用途のニーズとレーザーの能力によって決まります。
4. ガラスのレーザー切断はどれくらい正確ですか?
適切なレーザーと光学系のセットアップにより、1000分の2～5インチガラスのレーザー切断/彫刻時に日常的に実現できます。
より高い精度を実現1000分の1インチを使用すると、それ以上のことが可能です超高速パルスレーザーシステム。精度はレーザーの波長やビームの品質などの要因に大きく依存します。
5. レーザーカットされたガラスの切断端は安全ですか?
はい、レーザーアブレーションされたガラスのカットエッジは一般的に安全それは、欠けたり応力が加わったエッジではなく、蒸発したエッジだからです。
ただし、他のガラス切断プロセスと同様に、特に強化ガラスの周囲では、適切な取り扱い上の注意を守る必要があります。切断後に損傷した場合、依然としてリスクが生じる可能性があります.
6. ガラスをレーザー切断するためのパターンを設計するのは難しいですか?
No、レーザー切断のパターン設計は非常に簡単です。ほとんどのレーザー切断ソフトウェアは、一般的なデザイン ツールを使用して作成できる標準の画像またはベクター ファイル形式を使用します。
次に、ソフトウェアはこれらのファイルを処理してカット パスを生成し、シート素材上で必要なパーツのネスティング/配置を実行します。
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投稿日時: 2024 年 2 月 14 日