レーザー加工とは何ですか？-タイプと動作

レーザー加工とは何ですか？

レーザー加工（LBM）は、レーザー加工からの熱を利用した加工です。このプロセスでは、熱エネルギーを使用して、金属または非金属の表面から材料を除去します。高周波の単色光が表面に当たり、光子の衝突により材料の加熱、融解、気化が起こります。

レーザー加工は、導電率の低い脆性材料に最適ですが、ほとんどの材料に使用できます。

レーザー加工は、表面を溶かすことなくガラス上で行うことができます。感光性ガラスでは、レーザーがガラスの化学構造を変化させ、選択的にエッチングできるようにします。このガラスは、写真加工可能なガラスとも呼ばれます。

写真加工可能なガラスの利点は、正確に垂直な壁を作り出すことができ、天然ガラスが遺伝子解析用の基板などの多くの生物学的用途に適していることです。

レーザー加工の定義

レーザー加工は、レーザー光で加工する非従来型の加工方法です。レーザー光は、ワークピースに最大温度で衝突します。高温のため、ワークピースが溶けます。このプロセスでは、熱エネルギーを使用して金属表面から材料を除去しました。

レーザーの種類

ガス、固体レーザー、エキシマーなど、さまざまな種類のレーザーがあります。

最も一般的に使用されるガスのいくつかは、次のもので構成されます。 He-Ne、Ar、および炭酸ガスレーザー。

固体レーザー 希少元素をさまざまなホスト材料にドープすることによって設計されています。ガスレーザーとは異なり、固体レーザーはフラッシュランプまたはアークランプによって光学的に励起されます。 Rubyは、このタイプのレーザーで頻繁に使用されるホスト材料の1つです。

ルビーレーザーは、レーザー媒質が合成ルビー結晶である固体レーザーの一種です。合成ルビーロッドは、アクティブなレーザー媒質として使用される前に、キセノンフラッシュチューブを使用して光ポンピングされます。

YAGは、固体レーザーに使用される結晶であるイットリウムアルミニウムガーネットの略語です。Nd：YAGは、レーザー媒介として固体レーザーで使用されるネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット結晶を指します。

YAGレーザーは、高エネルギーの波長の光波を放射します。 Nd：ガラスは、ファイバーレーザーで使用されるケイ酸塩またはリン酸塩材料で作られたネオジムドープゲインメディアです。

レーザー加工の部品

1。電源

レーザーには高電圧が必要です。電力は、電子を排出するためにシステムに供給されます。電力が供給されると、電子は励起状態になります。これは、動作する準備ができていることを意味します。

2。フラッシュランプ

フラッシュランプは、非常に短時間で白色でコヒーレントな光を提供するために使用されます。

3。コンデンサ

一般的に、コンデンサの働きはわかっており、電荷の蓄積と放出に使用されます。ここでは、フラッシュプロセス中に使用されます。

4。反射鏡

ここでは、反射ミラーを使用して、光をワークピースに直接反射します。内部と外部の2種類があります。

5。レンズ

レンズは視覚のためにここに提供されています。大きなサイズで画像が表示されるので、特定のワークマークに対して簡単に操作できます。

6。ワークピース

ワークピースは、操作が実行されるオブジェクトのようなものです。たとえば、身体にレーザー手術が必要な場合、私たちはこの機械のワークピースです。これは、オブジェクトを製造するのと同じように、レーザー手術で手術を行うためにレーザー機械にドリルまたは穴を開ける必要があります。

レーザー加工の動作原理

このプロセスでは、レーザービームは単色光と呼ばれ、レンズによって加工されるワークピースに焦点を合わせて、あらゆる材料を溶融および蒸発させるための非常に高いエネルギー密度を提供します。

レーザー結晶（ルビー）は、上の図または図に示すように、約1000Wのフラッシュランプコイルに配置された平らな反射端を備えた円柱の形をしています。

フラッシュは、キセノンからの高輝度白色光でシミュレートされます。水晶は励起され、レンズを使用してワークピースに焦点を合わせたレーザービームを放射します。

生成されるビームは非常に狭く、1000 kW/cm2の出力密度でピンポイント領域に焦点を合わせることができます。これは高熱を発生し、金属の一部が溶けて気化します。

レーザー加工の用途

レーザーは、他の製造プロセスの中でも、溶接、クラッディング、マーキング、表面処理、穴あけ、および切断に使用できます。自動車、造船、航空宇宙、鉄鋼、電子機器、医療業界で複雑な部品の精密機械加工に使用されています。

レーザー溶接は、最大100 mm / sの速度で溶接できるという点で有利であり、異種金属を溶接する能力もあります。レーザークラッディングは、表面品質を向上させるために、安価な部品や弱い部品をより硬い材料でコーティングするために使用されます。レーザーによる穴あけと切断は、損傷を引き起こす接触がないため、切削工具の摩耗がほとんどまたはまったくないという利点があります。

レーザーによるフライス盤は、2つのレーザーを必要とする3次元プロセスですが、部品の加工コストを大幅に削減します。レーザーを使用して、ワークピースの表面特性を変更できます。

レーザー加工機の用途は業界によって異なります。軽工業では、この機械は他の金属の彫刻や穴あけに使用されます。電子産業では、レーザー加工がワイヤーストリッパーとスカイブ回路に使用されます。医療業界では、美容整形や脱毛に使用されています。

レーザー加工の利点

• レーザービームの光線は単色で平行であるため（つまり、エテンデュがゼロ）、小さな直径に焦点を合わせることができ、1平方ミリメートルの領域で最大100MWの電力を生成できます。
• レーザー加工には、従来の切断方法では不十分な場合があるほぼすべての材料を彫刻または切断する機能があります。
• レーザーにはいくつかの種類があり、それぞれ用途が異なります。
• ツールとワークピースの間に物理的な接触がないため、摩耗率が低いため、レーザーのメンテナンスコストは適度に低くなります。
• レーザービームによる機械加工は高精度であり、これらのプロセスのほとんどは追加の仕上げを必要としません。
• レーザービームをガスと組み合わせて、切断プロセスをより効率的にし、表面の酸化を最小限に抑え、および/またはワークピースの表面を溶融または気化した材料から保護することができます。

レーザー加工のデメリット

• レーザービームを取得するための初期費用は適度に高くなります。機械加工プロセスを支援する多くの付属品があり、これらの付属品のほとんどはレーザービーム自体と同じくらい重要であるため、機械加工の初期費用はさらに高くなります。
• 機械加工の取り扱いと保守には、高度な訓練を受けた担当者が必要です。レーザービームの操作は比較的技術的であり、専門家によるサービスが必要になる場合があります。
• レーザービームは、大量の金属プロセスを生成するようには設計されていません。
• レーザー加工は多くのエネルギーを消費します。
• 高融点のワークピースではディープカットが難しく、通常はテーパーが発生します。

よくある質問。

レー​​ザー加工とは何ですか？

レーザー加工（LBM）は、レーザー加工からの熱を利用した加工です。このプロセスでは、熱エネルギーを使用して、金属または非金属の表面から材料を除去します。

レー​​ザー加工の利点は何ですか？

レーザー加工の主な利点は、複雑な切削パターンの自動化の容易さ、工具の摩耗や破損がないこと、浅い角度での切削能力、および迅速な切削速度です。非接触プロセスであるため、レーザーと材料の間のエネルギー伝達は照射によって発生します。

レー​​ザー加工で使用されるレーザーはどれですか？

レーザービーム加工に使用されるレーザーの種類：CO2やエキシマーレーザーなどのガスレーザー、Nd：YAGレーザーやYAGレーザーなどのソリッドステートレーザー、フェムト秒レーザーなどが最も人気のあるレーザーです。

レー​​ザー加工の原理は何ですか？

生成されたこのレーザービームを機械化するためにワークピースに焦点を合わせます。レーザービームがW/Pの表面に当たると、レーザービームの熱エネルギーがW/Pの表面に伝達されます。加熱、溶融、蒸発し、最終的には材料をワークピースにします。

レー​​ザービームの特徴は何ですか？

第1章では、レーザービームの最も特徴的な特性は、（i）単色性、（ii）コヒーレンス（空間的および時間的）、（iii）方向性、（iv）明るさであると述べられています。

LBMプロセスで使用されるレーザー材料はどれですか？

Nd：YAGが主にLBMアプリケーションに使用されるソリッドステートカテゴリで開発された多くのレーザータイプがあります。 Nd：YAG、ルビー、Ndガラスなどの固体レーザーは、金属材料の加工によく使用されます。 Nd：YAGレーザーはセラミック材料にも使用できます。

レー​​ザー製造とは何ですか？

レーザーベースの製造は、現在、セラミックからポリマー、さらには金属に至るまで、さまざまな種類の材料を処理するために多くのさまざまな産業で適用されています。レーザー技術の進歩により、これまでにない精度と効率で事実上すべての材料のレーザー加工が可能になりました。

レー​​ザー加工は全操作中に真空を必要としますか？

説明：レーザー加工はより用途が広く、金属だけでなく非金属にも使用できます。真空環境は必要ありません。説明：レーザー加工プロセスでは、熱影響部は他の従来とは異なる機械加工プロセスと比較して面積が小さくなります。

レー​​ザーの種類は何ですか？

ゲイン媒体に基づいて、レーザーは5つの主要なタイプに分類されます。

• ガスレーザー。
• 固体レーザー。
• ファイバーレーザー。
• 液晶レーザー（色素レーザー）
• 半導体レーザー（レーザーダイオード）

レー​​ザービームの主な特性と用途は何ですか？

レーザーは、誘導放出を使用して増幅された高濃度の細い光線を投射するデバイスです。レーザーには、コヒーレンシ、コリメーション、単色の3つの特性があります。レーザーのこれらの3つの特性は、強力なパワーの小さな焦点を生成します。

レー​​ザービームを使用して加工できる材料は何ですか？

レーザー加工は、ワークピースの導電性に依存しません。プラスチックからダイヤモンドまで幅広い素材を加工できます。レーザー加工は、穴あけ、切断、溝入れ、スクライビング、​​マーキング、クリーニング、旋削など、幅広い材料加工技術を提供します。

レー​​ザー加工が大きな穴に使用できないのはなぜですか？

特定の出力密度を超えるレーザー放射は、材料の溶融と気化、および固体粒子の放出を引き起こします。穴の直径と深さが増すと、放出された固体粒子が溶けて壁と穴の底に堆積するため、深穴の穴あけには適していません。

レー​​ザー加工機の運用コストはどうですか？

加工は非常に高速で、レーザー加工ではセットアップ時間が経済的です。

レー​​ザー加工機の運用コストはどうですか？

LBMの機械の運用コストは低いですが、設備コスト自体は高コストです。

レー​​ザー技術は何をしますか？

レーザーデバイスは、光を使用して画像やテキストを保存、転送、または印刷します。それらはまた、外科手術や兵器を含む他の幅広い用途で使用されています。レーザーのコヒーレント放射はそれに特別な強さを与えます。

レー​​ザー加工における反転分布とは何ですか？

• レーザー作用の場合、内の原子の集団。より高いエネルギー状態を増やす必要があります。より高いエネルギーレベルの人口を増やすプロセス、つまりN2> N1にするプロセスは、反転分布と呼ばれます。
• 反転分布を実現する方法は次のとおりです。ポンピングと呼ばれます。

レー​​ザー加工の用途は何ですか？

アプリケーション。レーザーは、他の製造プロセスの中でも、溶接、クラッディング、マーキング、表面処理、穴あけ、および切断に使用できます。自動車、造船、航空宇宙、鉄鋼、電子機器、医療業界で複雑な部品の精密機械加工に使用されています。

電子ビームはレーザー加工で使用されていますか？

集束電子の高強度ビームは、材料除去のための熱を供給するために使用されます。レーザーの高強度ビーム（コヒーレント光子）を使用して、材料を除去するための熱を供給します。

レー​​ザービームを発明したのは誰ですか？

ヒューズ研究所のセオドア・メイマン、最初の実用的なレーザー。セオドア・メイマンは1960年にヒューズ研究所で最初の実用的なレーザーを開発し、最初のレーザーの動作を説明する彼の論文は3か月後にNatureに掲載されました。

クラス3レーザーとは何ですか？

クラス3レーザーは、直接ビームが見えないように制御する必要がある中出力レーザーまたはレーザーシステムです。制御手段は、一次または鏡面反射ビームへの眼の露出を防ぐことを強調します。

LBMは制限ですか？

LBMは、薄い部分と少量の材料が除去される場合にのみ適用できます。穴のサイズの制御は困難です。ドリルで開けた穴はわずかにテーパーが形成されている可能性があるため、大きな穴には適していません。

レー​​ザービームはいつ発明されましたか？

1958年12月：レーザーの発明。時々、日常生活に革命的な影響を与える科学的な進歩が起こります。この一例は、放射線の誘導放出による光増幅を表すレーザーの発明です。

レー​​ザーは金属を切断できますか？

レーザーは多くの材料を切断でき、通常、特定の数種類の金属、特に炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウムに使用されます。