レーザの使い途

レーザと言えばマーキングの印象が強いかもしれません。ガルバノミラーの角度を変えることによってレーザビームを高速に走査して材料表面に印字するのがレーザマーキングです。レーザックスでは木材やアクリルなど特殊な材料へのマーキングはCO₂レーザで行っています。このようなガルバノを用いた加工技術を応用して、表面に付着した汚れ、塗装、酸化皮膜を除去するレーザクリーニングや、材料自体の表面を除去して三次元的に形成する加工も実現しています。

いずれの加工も、マイクロ秒やナノ秒の非常に短いパルス幅を発生させるパルスレーザを照射することにより、瞬時に材料を蒸発除去します。また、樹脂などの高分子材料では、波長が短いエキシマレーザなどのレーザを照射することによって、原子または分子間の結合が解かれ瞬時に蒸発する光化学的な反応があり、アブレーションと呼んでいます。

レーザ加工で広く普及しているレーザは板金加工等で薄板～中厚板までをカバーするCO₂レーザが一般的ですが、レーザックスでは、CO₂レーザはもちろん、Nd:YAGレーザ、ファイバーレーザなど様々なレーザを用いて数量1個からの少量試作から量産加工まで幅広く対応しています。小さく絞ったところにエネルギーを集中させるため、熱による変形が少ない、高品位で高精度な切断を得意としています。また、切断寸法を測定するための測定機器も揃えています。

対象材料はステンレス鋼、銅、アルミなどの金属材料から、樹脂、セラミックス、ガラス、紙や木材などの非金属まで、それぞれの材料に適したレーザ波長を選択します。ステンレス鋼SUS304などの一般的な材料では材料込みで加工をお受けします。また、レーザックスの設備は位置出しを行うためのカメラを備えているので狙った位置への追加工も可能です。

レーザは光なので、ドリル加工などのような接触加工ではなく、非接触加工です。そのため、ワーク形状がレーザ入射方向に対して斜めであっても、曲面であっても加工でき、ワーク形状にあまり左右されません。ドリル加工では斜めにツールを当てるとワーク表面に沿って逃げていきますが、レーザでは照射した場所と方向そのままの孔(穴)が開きます。

加工対象材料が多いことも特徴です。金属はもちろん、セラミックスやガラスなどの硬くて脆い材料でも、樹脂や軟質ゴムなどの軟らかい材料でも加工できます。材料に応じてレーザの波長を使い分けるから様々な材質加工ができます。

加工速度が速いことも特徴です。レーザはレンズなどによって集光させることにより、高いエネルギーを小さな面積に集中させます。材料の溶融・蒸発除去が爆発的に行われるので、他の加工方法に比べて加工速度が速いです。

レーザは波が揃っていて指向性が強い光なので、レンズ等で集光すると非常に小さく絞れます。小さく絞ったところにエネルギーを集中させるので、熱を掛ける面積が少なくて済み、溶接速度が速いです。そのため変形が少なくなり、高品位で高精度な溶接が可能です。また、アークとのハイブリッド溶接では両方の相乗効果で得られる魅力があります。

自動車部品の溶接ではボディー鋼板やギアのほか、電子基板やセンサー類にも適用されています。発電用蒸気タービン翼では耐熱合金の肉盛溶接が行われています。金属以外では熱可塑性樹脂の溶着があり、自動車部品や医療機器で使われています。接着剤を使わないので樹脂材料本来の強度が保たれます。漏れ試験のためのリークチェック、ビード形状や金属組織をみる断面観察、割れをみるカラーチェック、強度をみる引張試験など品質確認も行います。また、レーザを補足する熱源としてTIG溶接機も保有しております。