アルミニウムの切断における金属レーザー切断機の応用

レーザー切断の利点は、アルミ箔をさまざまな形状に迅速かつ正確に加工できることです。 この技術的利点により、レーザー切断装置は商品化されるとすぐに多くの航空会社にとって魅力的なものになります。 1970年代に大手メーカーがレーザー切断技術を評価したところ、レーザー加工によって生じる微小な亀裂による部品の疲労特性の損傷は許されないことが判明しました。 潜在的な重量増加は製造業の利益を損ない、大手機体メーカーはレーザー切断技術を棚上げすることになる。

スピナー部品とトランスミッションの製造には、大きな金属ビレットが使用されます。 機体には鍛造材を使用した部品も含まれていますが、機体部品の多くはアルミ板で作られています。 従来、7000 シリーズの亜鉛基アルミニウム合金は静的強度と疲労強度に優れているため、加工に使用されてきました。 7000 シリーズのアルミニウム材料は航空宇宙用途に非常に適していますが、高温には耐性がありません。 溶接やレーザー切断作業などの急速加熱は、微小な亀裂を引き起こす可能性があります。 マイクロクラックは疲労強度の低下につながります。 溶接とレーザー切断は、熱によって引き起こされる微小亀裂を生成する 2 つのプロセスです。

品質と加工管理は非常に重要です。 処理に不確実な要素をもたらすプロセスは、直接制御または排除する必要があります。 これまで、レーザー切断は品質管理と異なる生産バッチ間の一貫性に大きな課題をもたらしていました。

現在のレーザー切断システムでは、航空用途におけるレーザー切断の制限が改善されています。 これらの制限には、疲労性能や製造プロセスの一貫性の低下などが含まれます。 現在、レーザー システムにより、熱影響部 (HAZ) とそれに対応する微小亀裂のサイズが大幅に縮小されました。 レーザー切断プロセスでは、技術者はすでに切断パラメータを制御し、計算ソフトウェアを使用して正確な繰り返しを実行できます。 こうした技術の進歩により、人々はレーザー切断が機体構造の製造に適しているかどうかを再考するようになりました。 機体構造は主に7000系アルミニウム材で作られています。

疲労破壊は通常、部品のエッジ、形状の変化、接合部など応力が集中する場所で発生します。 板金で作られた機体部品の接合にはさまざまな方法があり、疲労亀裂の多くは接合部で発生します。 接合部の小さな穴の切断にレーザーが使用されない場合、レーザーは主に部品のエッジ切断に使用されます。 他の影響については、最も脆弱な接続位置を使用して、接続と比較して、レーザー切断によって引き起こされる微小亀裂が主な損傷位置ではないことを説明できます。 このようにして、部品が接合部で破損する可能性がある場合、レーザー切断技術によって部品の疲労特性がさらに損なわれることはないと結論付けることができます。

レーザー切断プロセスは、一貫した部品をより速く加工でき、従来の加工よりも効率的です。 レーザー技術は、加工時間と生産コストの削減につながると期待されています。 7000系アルミニウム板の加工では、疲労性能の低下により長らくレーザーの利点が生かされていませんでした。 最近、レーザー システムの革新により、航空用アルミニウムのレーザー切断の利点が再評価されるようになりました。 予備テストにより、機体加工におけるレーザー技術の可能性が示されました。 将来の機体システムおよび既存の設計では、過去の経験に基づいて、この機体システムにレーザーを適用する可能性を排除すべきではありません。 レーザー技術が製品にメリットをもたらすかどうかを判断するために、さまざまな状況を分析するオープンな姿勢を保つ必要があります。