レーザー加工の概要
高エネルギー密度のレーザー光を照射し、熱エネルギーで対象物を融解・蒸発させる技術を「レーザー加工」と呼んでいます。キーエンスが取り扱っているレーザーマーカーによるマーキングもレーザー加工の一種であり、様々なシーンで活用されています。こちらでは、マーキングを含めレーザー加工全般の基礎知識をご紹介します。
レーザー加工の原理
レーザー光は指向性(直進性)が強く、単色性かつ可干渉性(コヒーレンス)の光であるということは、基本知識｜レーザーの原理でご説明しました。普通の光とは違って位相(波長の山と谷の部分)が揃い、収束性が良いため、極めて高密度なエネルギーを1点に集中できるという特性があります。
- ■切断
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- ■穴あけ
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レーザー光をレンズなどで集光することで、焦点付近のエネルギー密度はさらに増大します。このレーザー光を対象物に照射すると表面温度が急激に上昇し、対象物を融解または蒸発させることが可能です。この技術はマーキングをはじめ、切断や穴あけ、溶接、焼入れなどの加工に使われます。
また、金属はもちろんセラミックやプラスチック、木材、布、ガラスなど、様々な材料の加工に活かせることも特徴です。レーザー加工では、媒質によってCO2レーザーやYAGレーザーなどが利用されます。
レーザー加工のメリット
一般的な刃物を使った穴あけや切断と比較した際のレーザー加工のメリットについてご紹介します。
対象物に与えるストレスを最小限に抑えられます
非接触のため加工物に応力がかからず、変形やクラックの発生を最小限に抑えることができます。そのため、皮や布のような薄肉材料のカットも容易です。
熱の影響による変形を最小限に抑えられます
極めて狭い範囲にレーザー光を照射するので、熱の影響による変形を抑制できます。そのため、薄板の精密加工などに適しています。
粉塵の除去といった手間を減らせます
刃物に付着した粉塵などを除去する手間が不要なので、作業の効率化を図れます。非接触なので刃物が摩耗することもなく、交換作業の必要もありません(ただし、レンズ面を拭くなどのメンテナンスは必要です)。
微細な加工に適しています
加工領域が非常に狭いので、ピンポイントでムラなく均一な加工が行えます。また、刃物が入らないような場所の局所的な穴あけや切断なども可能です。
超硬金属、硬脆材料の加工ができます
高エネルギーのレーザー光なら、刃物では加工が困難な超硬金属や脆いセラミックなどの加工も容易に行えます。
高速での加工が可能です
高エネルギーのレーザー光を用いると、従来の加工方法に比べて迅速に切断などが行えます。切断に限らず、表面処理や溶接の高速化も可能です。
複雑な曲線などの切断に適しています
図形データを取り込むことで、複雑な形状の切断も容易に行えます。また、タレパン加工やプレス加工のように機械的なせん断ではないのでバリ・カエリが発生せず、美しい切断面を得られるので後処理の手間もかかりません。
