JPH01108006A - 脆性材料の割断加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は熱源による熱応力を利用して割断する脆性材
料の割断加工方法に関する。

（従来の技術） 従来、板状の脆性材料は割断方法としては次のような方
法でなされている。

■　ダイヤモンド等の硬質材料を用いて引掻く等して材
料の表面に連続的な微細な亀裂または加工によって溝を
つくり、その亀裂や加工溝に沿って圧下または衝撃荷重
を加えるなどの割断方法。

■　レーザ、ショツトブラスト、放電加工、研削砥石等
によってスクライビング加工を施して、その加工線に沿
って割断する方法。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した０項の方法では、長い複雑な曲線のある割断は
困廻であり、かつ割断面に応力集中の原因となる不規則
な微細亀裂が残存して時によっては更に削正を必要とす
るなどの欠点がある。つぎに、０項の方法では加工線に
沿って加工しろを必要とし、かつ硬い脆性材料ではスク
ライビング加工能率が悪くなる。また、割断面は不規則
になり長い複雑な曲線に沿って割断するには作業が困蔑
である。

以上のような問題点があるため機械化や自動化のおくれ
の要因にもなっている。これらの問題点を解消した割断
加工方法を提供することを目的としたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明はかかる問題点を解決するために１次のような割
断加工法を提供するものである。

すなわち、板状の脆性材料■の加工始点から終点に至る
まで熱源■にて複雑な割断加工線■に沿って局部加熱を
行い、その熱応力により亀裂■を順次進展させて割断す
る方法を採用した。したがって、熱源としては一般的に
はレーザ、電熱ヒータ、火炎、電子ビーム等を用いるが
、導電性材料の場合は通電発熱源を使用することによっ
て更に効率よく割断加工が可能となる。

（作　用） この発明の熱源■による局部加熱部分の大きさは５割断
加工線■が複雑でかつ精度を高く要求される場合には熱
源■は小さい方が良く、また割断材料の厚さが厚くなる
ほど局部加熱部分も広くかつ必要熱量も多く必要とする
。

割断加工線■に沿って順次亀裂■を進展させるには、そ
の割断端点となる切欠き■を脆性材料■に加工し、適度
の距離にて熱源■により加熱すると熱応力のため切欠き
■から亀裂■が発生し、亀裂■の先端と適度の距離を保
って熱源■を適度の速さで、移動すると亀裂■が順次進
展する。その　　−時の亀裂■の進展方向は仮想等温線
■の法線方向に進展するので第２図に示す如く仮想等温
線■が割断加工線■と直交するように加熱する必要があ
る。さらに終端部は材料の割断加工線■の厚さの方向か
ら加熱することによって亀裂■が進展して割断は完了す
る。

（実施例） この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１実施例 第１図、第２図は熱源■としてレーザ・ビームを使用し
た脆性材料の割断加工方法を示す。

脆性材料■の割断加工線■の延長線上の端面に硬質工具
等にて切欠き■を加工する。割断加工線■の切欠き■の
近くで熱源■により局部的に加熱を続けると仮想等温線
■の接線方向に応力が作用するので切欠き■の先端から
熱源■の方向に亀裂■が発生する。

すなわち、熱源■は“イ”点にあるが亀裂■は切欠き■
から“Ｐ”点まで進行する。次に、熱源■は“口”点に
あるが、亀裂■は“Ｐ”点から“Ｐ工′へ進展する。同
様にして熱源■を“ハ”点に移動することにより“Ｐ□
′　から“Ｐ２′　　へと順次に亀裂■は連続して進展
する。終端も同じ要領であるが割断加工線■の延長線上
にて材料の厚さの方向から加熱することによって亀裂■
は連接するから割断加工が達成されるにこで“Ｐ”、“
Ｐ％、ＩＪＰ２ｎ・・・は割断加工経路であり、その時
の“イ”、０口”、′ハ”・・・は熱源移動の軌跡であ
る。

第３図（ａ）、（ｂ）は第２図のＸ−Ｙ断面における脆
性材料■の表面（ａ）および裏面（ｂ）における温度お
よび熱応力の分布状況と亀裂■の発生する長さの違いを
説明するための図である。

すなわち、熱源■により局部加熱をすることによって応
力分布線で示す如く、熱源中心部には圧縮応力（σＣ）
と熱源周辺部には引張応力（σＴ）が作用する１図中Ｐ
Ｑは材料の許容応力であり。

σ玉は亀裂■の発生する長さを示す。また、材料の裏面
にも同様の応力の作用があるが熱が拡散するために５表
面に比べ温度も低く発生する熱応力も小さくなる。一方
、許容応力ＰＱ＝Ｐ’Ｑ’は一定であるから亀裂■の発
生する長さＱ’Ｒ’は小さくなる。斯くの如くして、亀
裂■は熱源■が移動することによって連続して進展する
ものである。

第２実施例 第４図はこの発明の第２実施例を示す。

この場合は、脆性材料■の内部の一部分を割断する例で
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）は熱源■
の割断経路上の点を示したものである。脆性材料■の割
断加工線■上の適宜の位置に切欠き■′を加工し、その
近くの点（Ａ）にて熱源■によって局部加熱を行なうこ
とで切欠き■′から亀裂■が発生する。次に熱源■を割
断加工線■に沿って（Ｃ）点まで移動することによって
亀裂■は順次進展しくＢ）点に至る。

（Ｂ）点では割断加工線■が曲折しているため熱源■を
（Ｄ）点に移動して加熱する必要がある。

（Ｂ）点からの亀裂■の進展が認められ次第順次熱源■
を移動しくＥ）点に至って亀裂■は加工始点に連接し割
断加工は終了する。割断片■を取り出すためには図示し
たように熱源■にて（Ｆ）及び（Ｇ）！上を加熱するこ
とによって割断し割断片■を取り出す。なお、この場合
にも端面ば厚さの方向から加熱して割断するものとする
６第３実施例 この第３実施例は第１実施例と同一要領であるが、熱源
■を複数個使用した一例である。このように複数個の熱
源■を使用することによって１割断加工時間の短縮およ
び割断精度の向上が可能となる。

（発明の効果） この発明による割断加工方法によれば次のような効果が
ある。

（イ）複雑な形状の割断加工が容易に可能となる。

（ロ）材料を溶融したり物理的に除去したりしないので
少いエネルギーで割断することができる。

（ハ）割断面の表面アラサが小さい。

（ニ）割断面に応力集中の要因となる微細亀裂がない。

（ホ）熱源としてはレーザ、電熱、電極間通電等容易に
得られ、且つ、割断経路についてはＮＧ制御装置等を活
用して省力化が可能である。

（へ）その他、それぞれの材料による熱源の種類、加熱
温度、大きさ、移動速度や材料に対する加熱温度等を調
節し５発生する熱応力の大きさと方向・速さ等を制御す
ることによって亀裂の進行方向や速さ等を把握しておく
ことにより容易に繰返し割断加工が可能となり経済的に
大いに役立つものである。従って能率向上、コストダウ
ン、品質向上等にも効果がある。

その実施例を表１に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の正面図６第２図は第１実
施例における亀裂進行方向の拡大説明図。 第３図（ａ）は第１実施例における表面の温度分布及び
熱応力分布の拡大説明図。 第３図（ｂ）は第１実施例における裏面の温度分布及び
熱応力分布の拡大説明図。 第４図は本発明の第２実施例を示す正面図。 第５図は本発明の第３実施例を示す正面図。 １・・・脆性材料　　　　２，２′・・・切欠き３・・
・割断加工線　　　４・・・熱源５・・・仮想等温線　
　　６・・・亀裂７・・・割断片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 脆性材料の割断加工において、材料に割断始点を加工し
   、その近傍に熱源を保持して局部的に加熱し、その熱応
   力によって加工始点からの亀裂を発生せしめ、その熱源
   を順次割断加工線に沿って移動することによって亀裂を
   連続して進展させることを特徴とする脆性材料の割断加
   工方法。