レーザー加工について基本的な情報から豆知識までご紹介

レーザー発振の仕組みで作られたレーザー光を材料に直接当てて熱反応を起こさせて材料を加工し処理する方法をレーザー加工といいます。

レーザーを用いた切断加工(穴あけ加工)は産業界で最も早くから取り入れられ、板金材の切断用として広く定着したレーザー加工法のひとつです。

レーザー発振機で生成されたレーザー光をいくつかのミラーで反射させながら特殊なレンズに集光させ、材料に高密度で照射する。照射させて溶けた材料をレーザー光と同軸で流れるアシストガスにより強制的に分離する加工法です。

近年、より厚い板の切断の普及や高速化が進み、レーザー切断の加工範囲は更に広がっています。他のどの切断加工方法よりも、広範な種類の材料を自由な形に、高速・高精度で切断加工出来る事と美しい仕上がりの実現できる事で、幅広い産業で取り入れられています。

日本において、レーザー切断加工についで普及しているのが、レーザー溶接加工です。

レーザー発振機で生成されたレーザー光をいくつかのミラーで反射させながら特殊なレンズに集光させ、材料に高密度で照射する。それと一緒のシールドガス(アルゴン・ヘリウム・窒素等)を吹き付けて溶接する加工法です。駆動軸が動く事で溶接が進みます。異種材間の溶接が出来る事、そして高速溶接ができる、ビード幅を狭くできる、熱ひずみが少ないなどの特徴があり、近年、自動車の溶接工程でもレーザー溶接を取り入れるようになってきました。

レーザー発振機で生成されたレーザー光を金属に照射させ、材質的に改善する方法を表面処理といいます。表面焼入れ、合金化、肉盛り等が代表的な加工です。

表面焼入れ

普通の焼入れは、熱した後、水や油で冷ましますが、レーザー焼入れは、レーザー光を当てると、表面が８００℃以上になるため、材料と周りの温度差で、自動的に冷まされます。この冷めた時に、表面が焼入れされます。早く、ひずみの少ない焼入れが出来ます。

表面合金化

材料の上に金属粉末を乗せ、そこにレーザー光を当てる事で、材料が溶融し、材料と金属粉末がまじり、冷却後合金層ができるという方法です。金属粉末には、タングステンやモリブデンがよく用いられます。

肉盛り

材料の上に全く異なる金属材料を置き、そこにレーザー光を当てて、複合材料化する方法です。ニッケル、クロム、チタンワイヤー等が肉盛り材になります。表面合金化に似ていますが、違いは、肉盛りは、母材に浸透する割合が少なく、添加材の形をそのまま表面に形成する点で違います。