高反射性材料のレーザー加工およびレーザー冷却における課題

レーザー産業は急速に発展しており、特に自動車、電子機器、機械、航空、鉄鋼などの大規模製造分野で顕著です。これらの産業は、従来の加工方法に代わる高度な技術としてレーザー加工技術を採用し、「レーザー製造」時代に突入しています。

しかしながら、高反射性材料のレーザー加工（切断や溶接を含む）は、依然として大きな課題です。この懸念は、ほとんどのレーザー機器ユーザーが抱える共通の疑問です。購入したレーザー機器で高反射性材料を加工できるのか？高反射性材料のレーザー加工にはレーザーチラーが必要なのか？

高反射性材料を加工する際、レーザー内部に過剰な高反射光が侵入すると、切断ヘッドや溶接ヘッド、さらにはレーザー本体が損傷する恐れがあります。このリスクは、高出力ファイバーレーザー製品において特に顕著です。これは、高出力ファイバーレーザー製品では反射光の出力が低出力レーザー製品よりも著しく高いためです。また、高反射性材料を切断する場合、材料が貫通されないと高出力の反射光がレーザー内部に入り込み、損傷を引き起こす可能性があるため、レーザー本体にもリスクがあります。

高反射性材料とは何ですか？

高反射性材料とは、抵抗率が小さく表面が比較的滑らかであるため、レーザー近傍での吸収率が低い材料のことである。高反射性材料は、以下の4つの条件で判断できる。

1. レーザー出力波長による判断

異なる材料は、出力波長の異なるレーザー光に対して、それぞれ異なる吸収率を示す。高い反射率を示すものもあれば、そうでないものもある。

2. 表面構造から判断する

材料の表面が滑らかであればあるほど、レーザー光の吸収率は低くなります。ステンレス鋼でさえ、十分に滑らかであれば高い反射率を示すことができます。

3. 抵抗率による判断

抵抗率の低い材料は一般的にレーザー光の吸収率が低く、反射率が高くなる。逆に、抵抗率の高い材料は吸収率が高くなる。

4. 表面状態による判断

物質の表面温度は、固体か液体かに関わらず、そのレーザー吸収率に影響を与える。一般的に、高温または液体状態ではレーザー吸収率が高くなり、低温または固体状態ではレーザー吸収率が低くなる。

高反射性材料のレーザー加工における課題を解決するには？

この問題に関して、レーザー機器メーカーはそれぞれ適切な対策を講じています。例えば、Raycus Laser社は、高反射性材料のレーザー加工における問題に対処するため、4段階の高反射防止保護システムを設計しました。同時に、異常加工が発生した場合にレーザーをリアルタイムで保護できるよう、様々な反射光監視機能も追加されています。

レーザーチラーレーザー出力の安定性を確保するために必要です。

レーザーの安定した出力は、高いレーザー加工効率と製品歩留まりを確保するための重要な要素です。レーザーは温度に敏感であるため、精密な温度制御も不可欠です。TEYU レーザーチラーは、最大±0.1℃の温度精度、安定した温度制御、光学部品を冷却する高温回路とレーザーを冷却する低温回路によるデュアル温度制御モード、および高反射性材料のレーザー加工装置を完全に保護するためのさまざまなアラーム警告機能を備えています。