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レーザー加工の特長と短所

ここではレーザー加工の特長を以下の7つに分けそれぞれを簡単に説明する。その後、レーザー加工の短所を簡単に示す。

  1. 微細加工特性
  2. 精密加工特性
  3. 高パワー密度、高エネルギー密度
  4. 深溶込み特性
  5. 高速・高効率加工
  6. 化学反応の利用が可能
  7. 高フレキシビリティー

※この他にも、型の製作が不要なので、多品種少量生産に向いていることや、市販の画像処理アプリケーションで製作したデータをそのままレーザー加工に用いることが可能であるなどの特徴もある。

レーザー加工7つの特長

微細加工特性

レーザーは指向性と集光性が良いため、微細加工幅あるいは微細加工面積での加工が可能。レーザーの照射部位の面積(加工精度)は集光スポット径、 レーザーの波長、レンズの開口数、ビーム品質で決まが、最近は紫外域の短波長レーザーや短パルスレーザーを用いて更なる加工精度の改善がされている。

精密加工特性

レーザー加工は加熱エリアが小さく、また非接触加工であるので、加工ひずみ量あるいは加工ひずみ領域が少ない。

高パワー密度・高エネルギー密度

レーザービームをレンズにより集光することによって、109W/cm2に達する高密度エネルギーを得られるので、ほとんどの材料(金属・ガラス・有機材料など)を溶融もしくは蒸発させることができる。

深溶込み特性

中・厚板の溶接が可能。適当なパワー密度を選定することで、TIG溶接(ティグ溶接:Wikipediaで見る)やMIG溶接中(ミグ溶接:Wikipediaで見る)と比べ、溶融ビート幅が狭く、溶融深さが大きく、熱影響層や溶接歪の小さい接合が可能。

高能率加工

レーザー加工では微小領域にエネルギーを集中し、非常に効率的に材料の溶融あるいは蒸発を起こすので、切断速度や溶接速度を大きくすることができ る。また局所処理が可能で、前後工程が不要といった利点を考慮すれば、トータルのプロセスとしてかなりの高速処理が可能だと言える。

化学反応の利用が可能

レーザー加工はレーザーと材料の相互作用の結果であり、光合成、光分解、合金元素添加、化学反応の利用が可能である。

高フレキシビリティー

レーザー加工はハードからソフトまで様々なパラメーターを自由に選択できるフレキシビリティの高い加工である。レーザー加工のフレキシビリティについてはまた別の記事で解説する。

レーザー加工の短所

上記のようにレーザー加工には好ましい特徴が数多くある。だが、レーザー加工にはこれらの特徴の裏返しとも言える欠点がある。それは加工作業員に光 学の知識が必要であることによる作業員の不足である。また、他の加工機の導入と比べ、レーザー加工機の導入ではイニシャルコストが高額になってしまう場合 があることも現段階の短所である。

参考文献

  • [1] レーザー加工の基礎、渡部武弘、レーザーEXPO特別技術セミナー資料
  • [2] 実用レーザー加工技術、横谷篤至、レーザーEXPO特別技術セミナー資料
  • [3] レーザが変える加工技術、安永暢男


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