JPH10137958A - レーザ切断方法 - Google Patents
レーザ切断方法Info
- Publication number
- JPH10137958A JPH10137958A JP8292434A JP29243496A JPH10137958A JP H10137958 A JPH10137958 A JP H10137958A JP 8292434 A JP8292434 A JP 8292434A JP 29243496 A JP29243496 A JP 29243496A JP H10137958 A JPH10137958 A JP H10137958A
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- JP
- Japan
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- iron
- laser beam
- cutting
- laser
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貴金属材料に対しても高速で裏面の後処理が
不要なレーザ切断方法を提供し、装飾用製品の製造コス
トを低下させる。 【解決手段】 アシストガスに酸素を用いてレーザによ
り切断するレーザ切断方法において、鉄よりも高い反射
率の被加工材をはさんで、鉄、鉄合金または鋼を被加工
材に密着させる。
不要なレーザ切断方法を提供し、装飾用製品の製造コス
トを低下させる。 【解決手段】 アシストガスに酸素を用いてレーザによ
り切断するレーザ切断方法において、鉄よりも高い反射
率の被加工材をはさんで、鉄、鉄合金または鋼を被加工
材に密着させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば貴金属の
ような金属材料の切断加工時にレーザ光が利用されるレ
ーザ切断方法に関する。
ような金属材料の切断加工時にレーザ光が利用されるレ
ーザ切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄系や貴金属系などの被加工材から、精
密な製品を仕上げていくためには、前記被加工材を切断
加工する工程を避けることはできない。微細な加工を必
要とする電子部品や装飾品などの製品の製造に際して
は、精密な加工が可能なレーザ切断装置の利用頻度が高
くなってきている。
密な製品を仕上げていくためには、前記被加工材を切断
加工する工程を避けることはできない。微細な加工を必
要とする電子部品や装飾品などの製品の製造に際して
は、精密な加工が可能なレーザ切断装置の利用頻度が高
くなってきている。
【０００３】レーザ切断装置を利用した従来の方法で
は、保護ガラスで被加工材を覆い、集光レンズを用いて
レーザ光を微小スポットに集光させ、被加工材を切断す
る。
は、保護ガラスで被加工材を覆い、集光レンズを用いて
レーザ光を微小スポットに集光させ、被加工材を切断す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金や銀
等の貴金属の材料の反射率はＹＡＧレーザの波長で９５
％以上、炭酸ガスレーザの波長で９８％以上と高い。ま
た、これらの材料は、熱伝導率も高く、被加工材の中に
レーザエネルギーが入熱しにくいため、通常のレーザ切
断には向いていない。そのため、制御性良く、微細加工
をするために、ＹＡＧレーザを用いるレーザ切断の場合
は、ピーク値が５ｋＷ以上で平均出力５００Ｗ以上のパ
ルスレーザ加工機が必要である。また、同様に炭酸ガス
レーザを用いる場合は、平均出力数ｋＷの加工機が必要
である。しかし、これらの装置は大型、高価格であり一
般的でなく、さらに、被加工材の切断仕上げ面はレーザ
光の集光角度に切断されるとともに、被加工材の裏面の
切断加工端部には鋭い刃物状の仕上げ面が残る。また、
被加工材の裏面に残渣が付着する場合もある。
等の貴金属の材料の反射率はＹＡＧレーザの波長で９５
％以上、炭酸ガスレーザの波長で９８％以上と高い。ま
た、これらの材料は、熱伝導率も高く、被加工材の中に
レーザエネルギーが入熱しにくいため、通常のレーザ切
断には向いていない。そのため、制御性良く、微細加工
をするために、ＹＡＧレーザを用いるレーザ切断の場合
は、ピーク値が５ｋＷ以上で平均出力５００Ｗ以上のパ
ルスレーザ加工機が必要である。また、同様に炭酸ガス
レーザを用いる場合は、平均出力数ｋＷの加工機が必要
である。しかし、これらの装置は大型、高価格であり一
般的でなく、さらに、被加工材の切断仕上げ面はレーザ
光の集光角度に切断されるとともに、被加工材の裏面の
切断加工端部には鋭い刃物状の仕上げ面が残る。また、
被加工材の裏面に残渣が付着する場合もある。
【０００５】具体的に述べると、レーザ光によって貴金
属を切断する場合には、レーザ光は板厚方向に沿って減
衰する。これは、切断溝の中でレーザ光が乱反射しなが
ら、切断面である側壁に吸収されるからである。この減
衰のため裏側の貴金属は溶融するが、蒸発まで至らず溶
融物が残る。
属を切断する場合には、レーザ光は板厚方向に沿って減
衰する。これは、切断溝の中でレーザ光が乱反射しなが
ら、切断面である側壁に吸収されるからである。この減
衰のため裏側の貴金属は溶融するが、蒸発まで至らず溶
融物が残る。
【０００６】仕上げ精度が厳格に要求されない加工に際
しては問題とならない場合もあるものの、レーザ加工の
多くの場合は、滑らかな仕上がりを要求され、切断開口
端部を再度仕上げることが必要になり、この作業に多く
の時間や人手を必要とする。特に、肌身に付けられる宝
飾品を仕上げるような場合には、製品によって肌身が傷
つくようなことがあっては大きな信用問題となる。さら
に、生産コストの低減が要求される製品では、レーザ切
断後に、切断開口端部を別途に研磨仕上げする余分な人
手をかけることは好ましくない。
しては問題とならない場合もあるものの、レーザ加工の
多くの場合は、滑らかな仕上がりを要求され、切断開口
端部を再度仕上げることが必要になり、この作業に多く
の時間や人手を必要とする。特に、肌身に付けられる宝
飾品を仕上げるような場合には、製品によって肌身が傷
つくようなことがあっては大きな信用問題となる。さら
に、生産コストの低減が要求される製品では、レーザ切
断後に、切断開口端部を別途に研磨仕上げする余分な人
手をかけることは好ましくない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】金属のレーザ切断は大型
の装置が必要で、切断面が傾斜し切断開口端部が鋭く、
また、残渣が付着する場合があるという問題に鑑み、本
発明の方法は、被加工材をはさんで鉄、鉄合金または鋼
を密着させ、酸素ガスを吹き付けながら切断するレーザ
切断方法を提供する。
の装置が必要で、切断面が傾斜し切断開口端部が鋭く、
また、残渣が付着する場合があるという問題に鑑み、本
発明の方法は、被加工材をはさんで鉄、鉄合金または鋼
を密着させ、酸素ガスを吹き付けながら切断するレーザ
切断方法を提供する。
【０００８】また、本発明の方法は、貴金属の被加工材
をレーザと酸素ガスにより切断するレーザ切断方法にお
いて、レーザによって被加工材に生じる切断溝の周辺部
分を鉄の酸化熱によって加熱する方法を提供する。
をレーザと酸素ガスにより切断するレーザ切断方法にお
いて、レーザによって被加工材に生じる切断溝の周辺部
分を鉄の酸化熱によって加熱する方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の方法を、図１に基づいて
説明すると、以下の通りである。金合金等の被加工材１
をはさんで、被加工材１と同サイズの鉄、鉄合金または
鋼２を密着し、両端を固定し、レーザ切断装置に設置し
た。このとき、被加工材１と鉄、鉄合金または鋼２との
間に間隙がないようにした。レーザ光３には、たとえば
ＹＡＧ結晶を使用したパルスＹＡＧレーザ光を用いて、
集光レンズ６で集光し、酸素からなるアシストガス４が
レーザ光３と同軸的にノズル先端から噴出して、レーザ
切断を行う。
説明すると、以下の通りである。金合金等の被加工材１
をはさんで、被加工材１と同サイズの鉄、鉄合金または
鋼２を密着し、両端を固定し、レーザ切断装置に設置し
た。このとき、被加工材１と鉄、鉄合金または鋼２との
間に間隙がないようにした。レーザ光３には、たとえば
ＹＡＧ結晶を使用したパルスＹＡＧレーザ光を用いて、
集光レンズ６で集光し、酸素からなるアシストガス４が
レーザ光３と同軸的にノズル先端から噴出して、レーザ
切断を行う。
【００１０】鉄の反射率はＹＡＧレーザの波長で６５％
と金の反射率の９５％と比較すると低い。さらに、鉄に
代えて、黒塗装または黒化処理を施した鋼を用いると、
反射率は低い。また、熱伝導度も低い。レーザ光が表面
の鉄、鉄合金または鋼に入射すると酸素と反応して酸化
鉄になり、このときの反応熱で瞬間的に２〜３０００℃
に達する。この熱が被加工材に伝わり温度が上昇する。
被加工材の温度が上がるとレーザ光の反射率が下がり、
これに伴い吸収率は上がり、溶融状態では５０％の吸収
率を持つに至る。なおかつ、被加工材の上下は被覆材に
挟まれているので保温効果がある。レーザ切断は熱加工
であるから、吸収率の上昇と保温効果がレーザ切断の効
率を上げる。レーザ光の照射時間とともに被加工材の表
面温度は上がり、被加工材の融点に達し切断されたり、
ついには沸点まで達し孔明け加工になる。
と金の反射率の９５％と比較すると低い。さらに、鉄に
代えて、黒塗装または黒化処理を施した鋼を用いると、
反射率は低い。また、熱伝導度も低い。レーザ光が表面
の鉄、鉄合金または鋼に入射すると酸素と反応して酸化
鉄になり、このときの反応熱で瞬間的に２〜３０００℃
に達する。この熱が被加工材に伝わり温度が上昇する。
被加工材の温度が上がるとレーザ光の反射率が下がり、
これに伴い吸収率は上がり、溶融状態では５０％の吸収
率を持つに至る。なおかつ、被加工材の上下は被覆材に
挟まれているので保温効果がある。レーザ切断は熱加工
であるから、吸収率の上昇と保温効果がレーザ切断の効
率を上げる。レーザ光の照射時間とともに被加工材の表
面温度は上がり、被加工材の融点に達し切断されたり、
ついには沸点まで達し孔明け加工になる。
【００１１】本発明によるレーザ切断方法では、貴金属
の表側（上側）に鉄、鉄合金または鋼を密着させると、
常に、最初に鉄、鉄合金または鋼がレーザ切断され、そ
の時の酸化反応熱でその下にある、たとえば貴金属の被
加工材が熱せられ、レーザ光の吸収率が上がり、被加工
材が上下に鉄、鉄合金または鋼で挟まれていることで保
温効果が高く、一度上昇した被加工材の温度が下がりに
くくなり、被加工材の切断を容易にする。
の表側（上側）に鉄、鉄合金または鋼を密着させると、
常に、最初に鉄、鉄合金または鋼がレーザ切断され、そ
の時の酸化反応熱でその下にある、たとえば貴金属の被
加工材が熱せられ、レーザ光の吸収率が上がり、被加工
材が上下に鉄、鉄合金または鋼で挟まれていることで保
温効果が高く、一度上昇した被加工材の温度が下がりに
くくなり、被加工材の切断を容易にする。
【００１２】貴金属の裏側に鉄、鉄合金または鋼を密着
させると、鉄、鉄合金または鋼がレーザ光による熱と酸
素ガスにより酸化反応をし、貴金属の裏側の温度を上昇
させる。さらに、金または金合金などの貴金属をレーザ
切断する場合には、被加工材の下に密着させた鉄、鉄合
金または鋼には保温効果のほかに、被加工材の裏側に発
生する溶融物の残渣の発生をおさえる効果もある。これ
により、溶融物の残渣も沸点に達し酸素ガスとともに排
出され、貴金属の裏側に残渣が残らない仕上げもしくは
少ない仕上げになる。
させると、鉄、鉄合金または鋼がレーザ光による熱と酸
素ガスにより酸化反応をし、貴金属の裏側の温度を上昇
させる。さらに、金または金合金などの貴金属をレーザ
切断する場合には、被加工材の下に密着させた鉄、鉄合
金または鋼には保温効果のほかに、被加工材の裏側に発
生する溶融物の残渣の発生をおさえる効果もある。これ
により、溶融物の残渣も沸点に達し酸素ガスとともに排
出され、貴金属の裏側に残渣が残らない仕上げもしくは
少ない仕上げになる。
【００１３】
【実施例】図１に示すように、厚さ０．５ｍｍのｋ１８
の金合金を被加工材１とし、被加工材１と同サイズの厚
さ１ｍｍの冷間圧延板２を被加工材１をはさんで密着
し、両端を固定し、レーザ切断装置に設置した。このと
き板と板の間に間隙がないようにした。加工に用いたレ
ーザ光３はＹＡＧ結晶を使用したパルスＹＡＧレーザ光
３で、加工出力２００Ｗ、繰り返し数７０Ｈｚ、パルス
幅２ｍｓｅｃ、ピーク出力１．４ｋＷであった。集光レ
ンズ６の焦点距離は５０ｍｍを用い、被加工材１の表面
のレーザ集光径は約０．５ｍｍでアシストガス４として
純度９９．８％以上の酸素を毎分６０リットル流した。
このレーザ光３により、被加工材１に切断溝７が生じ
て、所定の形に切断された。切断溝７は、その幅が６０
０μｍで、表側から裏側まで均一であった。切断速度
は、溶融物の残渣が残らない状態で、直線で１２ｍｍ／
ｓｅｃを得た。
の金合金を被加工材１とし、被加工材１と同サイズの厚
さ１ｍｍの冷間圧延板２を被加工材１をはさんで密着
し、両端を固定し、レーザ切断装置に設置した。このと
き板と板の間に間隙がないようにした。加工に用いたレ
ーザ光３はＹＡＧ結晶を使用したパルスＹＡＧレーザ光
３で、加工出力２００Ｗ、繰り返し数７０Ｈｚ、パルス
幅２ｍｓｅｃ、ピーク出力１．４ｋＷであった。集光レ
ンズ６の焦点距離は５０ｍｍを用い、被加工材１の表面
のレーザ集光径は約０．５ｍｍでアシストガス４として
純度９９．８％以上の酸素を毎分６０リットル流した。
このレーザ光３により、被加工材１に切断溝７が生じ
て、所定の形に切断された。切断溝７は、その幅が６０
０μｍで、表側から裏側まで均一であった。切断速度
は、溶融物の残渣が残らない状態で、直線で１２ｍｍ／
ｓｅｃを得た。
【００１４】次に、切断速度を１０ｍｍ／ｓｅｃで曲線
を含むパターン（たとえば、人の顔や花）を切断した。
直線上の切断および曲線を含むパターンの切断のいずれ
においても、裏面は後加工が不必要な仕上がりであり、
切断幅も０．６ｍｍであった。
を含むパターン（たとえば、人の顔や花）を切断した。
直線上の切断および曲線を含むパターンの切断のいずれ
においても、裏面は後加工が不必要な仕上がりであり、
切断幅も０．６ｍｍであった。
【００１５】
【発明の効果】本発明の方法を用いれば、貴金属材料に
対しても高速で裏面の後処理が不要なレーザ切断が可能
で、装飾用製品の製造コストを低下させることができ
る。
対しても高速で裏面の後処理が不要なレーザ切断が可能
で、装飾用製品の製造コストを低下させることができ
る。
【図１】図１は本発明の実施例であり、被加工材１を冷
間圧延板２ではさみレーザ光３で切断する図である。
間圧延板２ではさみレーザ光３で切断する図である。
１ 被加工材 ２ 冷間圧延板 ３ レーザ光 ４ アシストガス ５ ノズル ６ 集光レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 アシストガスに酸素を用いてレーザによ
り切断するレーザ切断方法において、鉄よりも高い反射
率の被加工材をはさんで、鉄、鉄合金または鋼を被加工
材に密着させることを特徴とするレーザ切断方法。 - 【請求項２】 鉄、鉄合金または鋼が、黒塗装または黒
化処理を施した鋼である、請求項１に記載のレーザ切断
方法。 - 【請求項３】 被加工材が金または金合金などの貴金属
である、請求項１または２に記載のレーザ切断方法。 - 【請求項４】 貴金属の被加工材をレーザと酸素ガスに
より切断するレーザ切断方法において、レーザによって
被加工材に生じる切断溝の周辺部分を鉄の酸化熱によっ
て加熱することを特徴とするレーザ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8292434A JPH10137958A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | レーザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8292434A JPH10137958A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | レーザ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10137958A true JPH10137958A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=17781750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8292434A Pending JPH10137958A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | レーザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10137958A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105324201A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-10 | 梅卡奇罗梅法国公司 | 切割金属或复合材料制料坯块而获得的板材或工件套件 |
| EP3010689B1 (fr) * | 2013-06-19 | 2019-07-17 | Mecachrome France | Dispositif et procédé de découpe de pièces en matériau metallique ou composite |
-
1996
- 1996-11-05 JP JP8292434A patent/JPH10137958A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105324201A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-10 | 梅卡奇罗梅法国公司 | 切割金属或复合材料制料坯块而获得的板材或工件套件 |
| EP3010689B1 (fr) * | 2013-06-19 | 2019-07-17 | Mecachrome France | Dispositif et procédé de découpe de pièces en matériau metallique ou composite |
| EP3010675B1 (fr) * | 2013-06-19 | 2020-08-19 | Mecachrome France | Ensemble de plaques obtenues par decoupe d'un bloc en materiau metallique ou composite |
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