レーザ加工の波長について
レーザ加工とはレーザ光をレンズかミラーで集光させ、
小さく絞られた加工領域で金属を溶かす加工する方法です。
しかし、このレーザ光の波長の大きさによって、
加工方法や加工できる素材が変わってきます。
今回は、この波長によって変わるレーザ加工方法についてご紹介いたします。
レーザ加工とはどのような加工か？
レーザ加工とは、レーザ光をレンズかミラーで集光させ、
小さく絞られた加工領域で金属を溶かす加工する方法です。
レーザ加工は大きく分けると「除去加工」、「接合加工」、
「改質加工」、「変形加工」の4種類に分けられます。
レーザ加工の特徴は、微細な加工に適しているため、
加工ひずみや熱変形の少ない加工が可能です。
さらに、加工困難な材料や高融点材料、耐熱合金類、
セラミック、宝石やダイヤモンド等の高脆弱材料に対しても加工が可能なため、
近年では需要が高まっています。
波長によって変わるレーザ光源の種類と特徴とは？
レーザ加工における重要な要素の一つとして波長がございます。
波長とは、物理の世界では「可視光」と呼んでおり、
JIS Z8120の定義ではおおよそ380～750nmの電磁波のことを指します。
レーザの波長が小さいほど、レーザ光を構成する
光子のエネルギーは大きくなるというように、波長が変わると
レーザの種類が変わるだけでなく、材料がレーザを吸収する割合などが変化します。
①CO2レーザ
CO2レーザとは、名前の通り、二酸化炭素を利用しているレーザで
現在、レーザ加工機で最も多く使われているレーザです。
このCO2レーザは発振管内で二酸化炭素が窒素やヘリウムと混合し、
エネルギー交換を行うことで放射されるレーザ光のエネルギー効率が高く、
またヘリウムがレーザ光の状態を安定して持続させる特徴があります。
このCO2レーザの波長は、10600nmの赤外光なため目には見えませんが、
レーザ光の中で最も長い波長帯です。波長が長いので、
材料に熱をかけて加工する傾向があります。
そのため、CO2レーザは金属、木材、ゴム、ガラスなどほとんどの素材に適応できます。
②YAGレーザ
YAGレーザとは、YAG（イットリウムとアルミニウムの複合酸化物の結晶のこと）を
使った固体のレーザ光線です。主に、彫刻や溶接、マーキングに使用されます。
薄い素材でも変形や歪みがなくきれいに溶接を仕上げることができたり、
様々な素材に彫刻やマーキングを施すことが出来ます。このYAGレーザの波長は、
1064nmで金属や金属・樹脂・セラミックへのマーキングに良く使用されます。
③ファイバレーザ
ファイバレーザとは、光ファイバを媒質に用いた固体レーザです。
ファイバレーザはファイバ内に光を閉じ込めているためエネルギー変換効率が高く、
光軸ずれがなく安定・高信頼・保守が容易です。
さらに、ファイバ出力なのでビーム品質が優れています。
このファイバレーザの波長は、YAGレーザと同じく
1064nmでファイバレーザは極めて小さい焦点直径を持っています。
ファイバレーザは金属マーキングに最適です。
まとめ
今回はレーザ加工の波長についてご説明いたしました。
レーザ加工の波長が変わるとレーザの種類が変わるだけでなく、
材料がレーザを吸収する割合などが変化します。
特に今回ご紹介した3つのレーザ加工方法では、加工できる素材が違うために、
それぞれに適した加工方法の選定が必要となります。
レーザ加工機お役立ちナビを運営する菱光商事株式会社では、
レーザ加工機に関して様々なサービスを行っております。
レーザ加工機について「レーザ加工機の加工で分からないことがある」
「レーザ加工機の修理をどこに頼めばよいかわからない」
「メンテナンスにどれくらい費用がかかるか知りたい」
「下取りができる加工機かどうか知りたい」といったご不安をお持ちの方は、
ぜひレーザ加工機お役立ちナビまでお気軽にご相談ください。
＞＞お問い合わせはこちら
＞＞ご購入ガイドはこちら