レーザー加工：定義、動作原理および応用

レーザー加工 は、ワークピースからの金属が熱エネルギーによって除去される非従来型の機械加工プロセスです。このプロセスは、特に導電性の低い脆性材料の産業で広く使用されています。この記事では、動作原理とアプリケーションを使用して、レーザー加工について詳しく学びましょう。

しかし、レーザー加工について学ぶ前に、レーザーとレーザーの種類について学ぶ必要があります。

レーザーとは

レーザーの完全な形式は、誘導放出による光の増幅です。 。レーザーは、電磁放射の誘導放出に基づく光増幅のプロセスを通じて光を放出するデバイスです。 。通常の光源とレーザーの主な違いは、コヒーレンス、指向性、単色性、および高強度です。

通常の光は、さまざまな波長と強度を持っています。そのため、通常の光源から放出される光子は、大量の表面に拡散し、コヒーレントではありません。

通常の光とは対照的に、レーザーの光波は同じ波長と強度を持っています。そのため、レーザーから放出される光は単色光と呼ばれます。

レーザーから放出される光は非常に狭く、高強度の非常に小さな領域に焦点を合わせることができます。つまり、より多くのエネルギーが小さな領域に集中し、ワークピースが加熱されて表面が溶けます。

レーザーは、さまざまな機械加工作業、光ディスクドライブ、フォトプリンター、バーコードスキャナー、車のヘッドライトなどで使用されます。

レー​​ザーの種類

レーザーの製造に使用される媒体に基づいて、3つのタイプのレーザーがあります。

• ガスレーザー
• 固体レーザー
• 液晶レーザー

レーザー加工は、レーザービームの生成にルビクリスタルと呼ばれる固体レーザーを使用します。

レーザー加工とは何ですか？

レーザー加工は、高強度のレーザー光をワークピースの小さな領域に集中させ、その領域を極度の熱で溶かしてから蒸発させて材料を除去する機械加工プロセスです。レーザー加工は、熱エネルギーを使用してワークピースから材料を除去します。

レーザー加工は、金属および非金属のワークピースで使用できます。従来の機械加工では使用できない非常に脆い材料に特に使用されます。また、従来の機械加工では不可能だった小さな形状やカットをワークピースに作成する必要がある場合は、レーザー加工が役に立ちます。

レーザー加工機の動作原理

レーザービームは単色光を放射して、ワークピースの非常に小さな領域に焦点を合わせます。表面積が小さく、レーザーの強度が高いため、極端な熱が発生しました。その熱によって金属が溶け、最終的に溶けた金属が蒸発します。それがレーザー加工の基本的な動作原理です。それでは、動作原理を詳しく学びましょう。

画像でわかるように、2つの平坦な反射媒体を備えた円筒形のルビー結晶レーザー媒体が約1000Wのフラッシュランプのコイルに配置されています。フラッシュランプは、結晶を励起する高強度の白色光を放射し、レンズを使用してワークピースの領域に焦点を合わせるように作られたレーザービームを生成します。

生成されるレーザービームの出力密度は約1000kW/cm2です。この極端な電力密度のために、ワークピースの領域を溶かす熱が発生します。

レーザー加工機の主要コンポーネント

典型的なレーザー加工機のいくつかの重要なコンポーネントは次のとおりです。

• 電源
• フラッシュランプ
• コンデンサ
• レーザー媒質
• 反射鏡
• レンズ

電源

名前が示すように、電源ユニットはフラッシュランプに電力を供給し、レーザー媒質内の電子を低レベルから高レベルに励起するために発光します。

フラッシュランプ

フラッシュランプは、最終的に電子を励起するレーザー放電チューブ/レーザー材料に高強度の白色コヒーレント光を供給するために使用されます

コンデンサ

コンデンサの主な仕事は電荷を蓄積し、必要に応じて放出することであることがわかっているため、レーザー加工ではコンデンサを使用してフラッシュランプをパルスモードで動作させます。

レー​​ザー媒質/レーザー放電管

レーザー加工では、ルビー結晶を使用しています。フラッシュチューブが発光すると、エネルギーを含む光子が放出され、ルビー結晶がこの光子を吸収します。

反射鏡

レーザー加工で使用される反射鏡には2種類あります。 1つは100％反射性で、もう1つは部分的に反射性です。レーザービームは部分反射鏡から放射されます。

レンズ

レンズを使用して、レーザービームをワークピースの指定された領域に集束させます。

レーザー加工の利点

• もろい材料の加工に非常に便利です
• 金属および非金属に使用できます
• 工具とワークピースが接触しない
• 機械的な作業は必要ありません
• プロセス中に機械的特性が変更されることはありません
• 他の工作機械が届かない領域にフィーチャーを作成できます
• 非常に正確な機能を生成できます

レーザー加工のデメリット

• 初期設定コストが高い
• 訓練を受けた技術者が必要です
• 低い生産率
• フラッシュランプの寿命が短い
• 非常に高いエネルギーが必要です
• 材料除去率が低い
• 非常に高い維持費

レーザー加工の応用

• レーザー加工は、製品の機能に不可欠な正確で複雑な部品を製造するために、ほぼすべての分野で使用されています。
• 脱毛や美容整形の医学で使用されています
• 大量のマクロ加工操作で非常に人気があります
• 従来の工作機械では届かない小さな穴の加工に使用されます
• 非導電性および耐火性材料の複雑な溶接。

結論

この記事にあるのはこれだけです。レーザー加工についての公正なアイデアをお持ちいただければ幸いです。この記事はレーザー加工の基本のみを提供していることを理解しています。それでも、ご不明な点やご質問がございましたら、コメント欄にご記入ください。喜んで対応させていただきます。

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よくある質問（FAQ）

レー​​ザー加工とは何ですか？

レーザー加工は、レーザー加工がワークピースの特定の領域に焦点を合わせて溶融および蒸発させて材料を除去する、従来とは異なる機械加工プロセスです。

LASERとは何ですか？

放射線の放出をシミュレートすることによる光の増幅