[发明专利]激光切割方法及激光切割装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将从固体激光振荡器或光纤激光振荡器射出的激光束形成为环状而对被切割材料进行照射，并沿环状的光束轴喷射氧气而切割被切割材料的切割方法、及实施该切割方法的切割装置。

背景技术

从激光炬朝向被切割材料照射激光束并喷射辅助气体而进行切割。在该激光切割中，从激光振荡器射出的激光束由透镜聚光，从而在被切割材料上形成能量密度高的激光点。在形成有激光点的被切割材料中，母材发生蒸发或熔融，通过喷射出的辅助气体将其从母材排除。然后，通过使激光炬移动而在被切割材料上形成连续的槽来进行切割。

在被切割材料是含有低碳钢的钢板时，通常使用波长为10.6μm的二氧化碳激光。然而最近，包括YAG激光在内的固体激光和光纤激光等具有二氧化碳激光的波长的约1/10的波长的激光也作为用于切割钢材的机构而引起瞩目。

例如在专利文献1中记载有采用YAG激光进行焊接或切割的激光加工装置及激光加工头的发明。该发明将以往的从激光的周围供给切割气体所引起的、切割气体的压力受聚光透镜系统的耐压强度的影响而在升高方面存在限制这一点作为一个应解决的课题。

在专利文献1的技术中，激光加工头具备将激光分割成多束的光学系统、使激光向被加工部聚光的多个聚光光学系统、在由多个聚光光学系统所聚光的激光束之间将加工机构支承为更换自如并使加工机构的加工部位朝向被加工部配置的支承部，由此，对同一被加工部能够始终一致地同时进行激光加工和其他加工。其结果是，能够同时且不对透镜系统产生影响地向被加工部供给激光束和其他加工的加工用动力，而进行良好的加工。

【专利文献1】日本专利第3752112号公报

使用二氧化碳激光来切割钢板的激光切割方法及利用专利文献1所记载的激光加工装置来切割钢板的方法都使激光束的焦点位于被加工材料的大致表面而形成激光点。并且，通过朝向激光点喷射辅助气体或切割气体而切割被切割材料。即，在上述各技术中，在切割被切割材料时，利用激光使母材蒸发、熔融，并利用辅助气体或切割气体将熔融物从母材排除。

如上所述，在激光切割中，利用透镜对激光束进行聚光而形成能量密度高的激光点，从而集中地将能量向被切割材料施加，来切割被切割材料。即，激光束在对被切割材料的切割工艺中发挥主要作用，辅助气体、切割气体只不过起到辅助性的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用固体激光或光纤激光来切割含有低碳钢的钢板时的新的切割方法和实现该切割方法的新的切割装置。

为了解决上述课题，本发明涉及的激光切割方法的特征在于，将从固体激光振荡器或光纤激光振荡器射出的激光束形成为环状的光束而向被切割材料照射，并沿着该环状的光束的轴喷射氧气，由此切割被切割材料。

另外，本发明涉及的激光切割装置具有：固体激光振荡器或光纤激光振荡器；具有与被切割材料的表面对置配置的喷嘴的激光炬；构成在所述激光振荡器至所述激光炬的喷嘴之间且至少具有圆锥棱镜、凸透镜及光纤的光学系统；与所述激光炬连接的氧气供给系统，从所述激光振荡器射出的激光束经由所述光学系统而形成环状的光束，从所述激光炬的喷嘴朝向被切割材料照射，并将由所述氧气供给系统供给的氧气从所述激光炬的喷嘴朝向被切割材料喷射，由此切割被切割材料。

在上述激光切割装置中，优选，光学系统包括为了放大激光束而由凹透镜和凸透镜的组合构成的系统。

【发明效果】

在本发明的激光切割方法中，将从固体激光振荡器或光纤激光振荡器(以下简称为“激光振荡器”)射出的激光束形成为环状的光束而对被切割材料照射，由此，能够将被切割材料中的母材加热。并且，通过沿着环状的光束的轴喷射氧气，从而能够使被切割材料中的加热部位燃烧并将熔融物从母材排除来进行切割。

形成为环状的光束不使被切割材料的照射部位蒸发或熔融，而仅使照射部位的温度上升。并且，沿着环状的光束的轴喷射的氧气使被切割材料的母材燃烧并排除熔融物。此种基于氧气进行的母材的燃烧、熔融物的排除与气体切割法中的切割氧的功能相同。

因此，在本发明的激光切割方法中，与以往的激光切割法不同，而与以往的气体切割法类似。因此，能够实现基于母材的燃烧发热的被切割材料的加热，即使在使用相同输出的激光振荡器的情况下，也能够将更厚的被切割材料切割。