レーザー加工機の材質別の切断限界とは？
１．レーザー加工とは？
レーザー加工とは、レーザー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し加工する方法です。
レーザー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。
レーザー加工の特徴は、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。
２．レーザー加工の原理とは？
レーザー加工機におけるレーザー発振器の原理についてご紹介します。
まず基底状態と呼ばれる原子がもっとも安定した状態の原子に
光や電子などのエネルギーを与えると電子が、より外側の軌道に移り、
基底状態より高いエネルギー状態となります。
その励起された原子は不安定なため、すぐに元の軌道に戻ろうします。
この時に、基底状態のエネルギー準位をＥ1、励起状態のエネルギー準位をE2とする
光の粒子のエネルギーであるE2-E1=hvのエネルギーを光として放出します。
そして、この自然放出光が他の励起状態にある原子に入射すると、
その原子は自然放出光に刺激されて基底状態に戻ります。
このときに発生する光を誘導放出光といい、
入射光と同じ向きにエネルギーが2倍になるように増幅されます。
励起エネルギーを強くすると、励起状態の原子数が基底状態のそれより多くなります。
この状態でレーザーの媒質中を自然放出光が進むと、
誘導放出過程により光の増幅が行われます。
この増幅光が二枚の反射鏡から形成される光共振器の間を往復すると
さらに誘導放出による光の増幅が行われます。
この増加エネルギーが光共振器内の損出エネルギーを越えると
レーザー発振が起こってレーザー光が放出されます。
３．レーザー加工機の切断限界とは？
レーザー切断は工作物が薄ければ薄いほど高速切断が可能で 、
切断精度は板厚6mm以下の金属で±0.1mm、板厚6mm～12mmで±0.15mm、
ｔ20で±0.2～0.4程度と、これも薄いほど精度は上がります。
切断限界の厚みとしては、一般的に30ｍｍ程度です。
2ｍｍ以下の厚みであれば、ほとんどの金属を切断することが出来ます。
具体的な材質での切断限界では、
鉄はt25mm、ステンレスはt25mm(t20mm)、アルミニウムはt25mm(t20mm)になります。
※上記はいずれもファイバ6kw以上、カッコ内はファイバ4kwの場合の公称能力です。
まとめ
今回はレーザー加工の切断限界についてご説明いたしました。
切断するものが厚くなればなるほど加工した際の精度は落ちてしまい、
材質によっても切断限界が異なりますので、注意が必要でございます。
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