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レーザー加工における熱誘起変形の防止方法

反射率の高い材料をレーザー加工すると、その高い熱伝導率により熱変形が生じる可能性があります。これに対処するため、メーカーはレーザーパラメータの最適化、局所冷却法の適用、密閉チャンバー環境の採用、予冷処理などを行うことができます。これらの戦略により、熱の影響を効果的に最小限に抑え、加工精度と製品品質を向上させることができます。

2025-07-08

銅、金、アルミニウムといった高反射率材料のレーザー加工は、その高い熱伝導率ゆえに特有の課題を伴います。熱は材料全体に急速に拡散し、熱影響部（HAZ）を拡大させ、機械特性を変化させ、エッジバリや熱変形を引き起こすことがよくあります。これらの問題は、精度と製品全体の品質を損なう可能性があります。しかし、いくつかの対策を講じることで、これらの熱的課題を効果的に軽減することができます。

1. レーザーパラメータを最適化する

ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーなどの短パルスレーザーを採用することで、熱の影響を大幅に低減できます。これらの超短パルスは精密メスのように作用し、エネルギーを集中的に照射することで熱の拡散を抑制します。しかし、レーザー出力と走査速度の最適な組み合わせを見つけるには、綿密な実験が必要です。過剰な出力や遅い走査は、依然として熱の蓄積を引き起こす可能性があります。パラメータを慎重に調整することで、プロセスをより適切に制御し、不要な熱の影響を低減できます。

2. サポートテクニックを適用する

局所冷却：産業用レーザーチラーを用いた局所冷却は、表面熱を急速に放散し、熱拡散を抑制することができます。一方、空冷は、特に繊細な材料に対して、より穏やかで汚染のないソリューションを提供します。

密閉チャンバー加工：密閉チャンバー内の真空または不活性ガス環境で高精度レーザー加工を行うことで、熱伝導が低減し、酸化が防止され、さらにプロセスが安定します。

予冷却処理：加工前に材料の初期温度を下げることで、熱変形閾値を超えることなく、入熱の一部を吸収することができます。この技術は熱拡散を最小限に抑え、加工精度を向上させます。

レーザーパラメータの最適化と高度な冷却・加工戦略を組み合わせることで、メーカーは高反射率材料の熱変形を効果的に低減できます。これらの対策は、レーザー加工品質を向上させるだけでなく、装置の寿命を延ばし、生産の信頼性を向上させることにもつながります。

レーザー加工における熱誘起変形の防止方法

#産業用レーザーチラー

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