JPS62289387A - 炭酸ガスレ−ザ−を用いた高反射材料の加工方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野： 本発明は、炭酸ガスレーザーを吸収せず、殆んど反射し
てしまうような材料に対し、切断→の■工を効率よく施
工する方法に係るものでろる。

発明の背景ニ アルミニウム、鋼、銀、金及びこれらの合金等はレーザ
ー光をよく反射し、炭酸ガスレーザーで、これらの金属
材料（以下高反射材料と・称する。

）に対し、切断又は溶接等の加工をする場合には、加工
中に反射しょ光がレーザー発振器内に戻るようになる。

すなわち、第３図に示すごとくレーザー発振器（１）か
ら投射されるレーザー光αＱは、ベンデングミラー（２
）を介し、照射ヘッド（３）カら高反射材料（６）の加
工＋ｔＳ所へ照射される。照射ヘッド（３）は光重にノ
ズルをもち、集光レンズ（４）をｔζ肯えアシストガス
吹込口（５）からアシストガスが導入さ几る。切断や溶
接加工金する化めに照射されるレーザー光αＱはＺＪＯ
工時に反射し、この反射光（２）がレーザー発振器（１
）内へ戻り、レーザー光の誘導放出金増“亡 大させて設定値以上の出力を生起さるに至り、出へ 力が制御不能となり遂にはべ／ディングミラー（２）、
内部ミラー（７）及び集光レンズ（４）等の光学系を破
損する結果となる。

従来技術と問題点： 炭酸ガスレーザーの波長１０．６μｍに対し、難加工物
として認識さルる上記高反射材料金属の反射率は、表面
状況も考慮した平均で金が９７．５１橿度、尿が９９．
０部程度、鋼が９８．５部程度、アルミニウムが９７．
１程度と報告されている。従って在来装置により銅やア
ルミニウムの切断加工を行なうと、反射光の影響でレー
ザー出力は設定値を外れて変動し上昇傾向と示し、溝光
レンズ（４）を穿孔する場合もｂす、定常域内でのノ刀
工はアルミニウムだと１ａ厚程度の切断が可能で６るに
すぎず、銅の切断は厚さの如何に拘らず殆んど不ａＴ能
であった。

こｎらの現象に対処するために、レーザー出力の１部を
拡散させてこ几を測定し、その値を制御要素として即応
性を保たせた状態でレーザー発成を行なわせ、出力のカ
バー範囲にわ之って安定し九所要出力を得て、この絞っ
た出力で高反射材料ｔ−加工することが試みらルでいる
。或いは、高反射材ｓ＝中←−〒苧←―→中苧笹唾亭〒
〒＝＝ｉＰテキヰ→→の表面に吸収能の高い艮層金形成
［て母材のレーザー光：吸収を介助させようとする手段
も提案されている。

しかし、前者の手段によると＠は反射光の影響を贋ら々
い範囲で加工するにはレーザー出力を故１０分の１ＶＣ
絞らなければならず、後者の手段によるときは表面は熱
を吸収しても母材が熱を吸収し始める前に反射光を発生
し、次の瞬間からは出力が設定値と無関係に上昇する現
象は免れることができなかつ沈。

発明の課題； 本発明は上記のような問題点を解決する之めになさ几、
ｔもので、レーザー発振器の発振容量どおりのエネルギ
ーをもつレーザー光を用いるにも拘らず、レーザー光照
射系を損傷することなく高反射材料に対して切断、４接
等の加工を効率よ〈実施できる方法の提供を目的として
いる。

発明の構成・作用： 以下本発明を具体的に説明すると、照射ヘッド（３）か
ら照射されるレーザー光αＱと高反射材料（６）との相
関位置に２いて、第１図に示すように高反射材料（６）
を傾斜させるか、第２図に示すように照射ヘッド＜Ｊ）
を傾斜させるか或いは両方を倣かに傾斜させることによ
り、レーザー先頭の光軸と反射先回の光軸とＤ各光路が
合致しないようにするので占る。

このようｐｃ　ｖ−ザー先回と高反射材料（６ンの加工
面とが出直に、よらないように設定することにより反射
光、はレーザー発Ｓ器内へ戻ることはない。従って、レ
ーザー光出力の変動若しくは過上昇或いは光学系の潰湯
は完全に回避さル、所要の安定な出力でレーデ−光が加
工ＪＩＴＫ投射さ几、表１Ｄ口熱に読いて組ａＤｏ熱？
生起させ、次いでレーザー光エネルギー金卯工材料の加
熱に消費し、反村光金冶んど＆＜Ｉ、て効率のな加工を
達成する。

尖Ｓ例： このように、レーザー光ｕＱと反射光（６）との光路金
分離することにより、高反射材料に対する加工が容易と
なり、アルミニウムで１１ＩＩ４程度、銅で０．２纏厚
程度・）薄板でｂれば、５００　Ｗ程度の出力で他の非
反射材料に対すると同様な切断速さで切断／Ｊｌｌｌ工
ができ、出力は、Ｍ工中も設定１直どおりで安定しＣい
た。

また、銅のＩＪＥＩ厚板の切＊ｉ試み、この〃ロエ表面
に黒色の塗料を塗布したところ、１０００　Ｗの出力で
切断できた。

久に加工材料の種別と７９０工速度との関連をみる状態
で実態した。出力はｉ　ｏｏｏ　ｗでδつた。

まず、魚射点の移行が微速でピアス／７０工に近い場合
には高反射材料がアルミニウムで最高１２謂厚、銅で４
ａ厚のものに加工できた。又、１０１）　１１７分の切
断速さではアルミニウムで６趨４、銅で３ａ厚まで加工
可能で、２ｓｏｍ／分の切断速さで、まアルミニウムで
８ｕ厚、鋼で２ＪＥ１厚〒まで５フロエ可能でめった。

他の貢施例として集光レンズにチー、＜　−、含１せる
か若しくはフレーミングに勾配をもたせるかして元１Ｉ
ｌｌを傾斜させた。このときには照射ヘッドを高反射材
料に対し垂直となすことができ、既設装置を僅かな改良
のみで使用でき、しかもレーザー光と反射光とが合致す
ることが同機でき、先の実施例と同じ結果が得られた。

切断ノＪＯ工が始まルば反射光は少なくなり、反射光に
対する特段の防護対策ｄ最少限に止めることができる。

実際の切断作業、・こめ九つでは、レーザー光と高反射
材料とのなす角度（自重以外の傾斜角。）を１の平面に
限って常に一定を関係にせず、たとえば、レーザー光に
対する高反射材料の保持角度、す鷹Ｖち、４ｔｊｔ盤の
保持角度を自在方向性のものとすることが好ましい。こ
のような手段を選択することによりレーザー光と反射光
とを含む面に沿って切断又は浴接等の加工を進めること
とｔす、特に切断の場合にどのような切断方向部分でも
、カット面が高反射材料面に対し、傾斜せずに直角な或
面とすることが可能でδる。

発明の効果： 高反射材料を本発明方法で加工するときには、レーザー
光Ｊ）１部は反射光となるが材料が熱を吸収しさえすれ
ば大部分は加工のための熱源となると想定さルる。従っ
て、アルミニウム、鋼、銀等は熱伝導率が大きい金属で
るり本発明の方での、＋＞０工を可能としている。

さらに、アルミニウムの切断加工時にはアシストガスと
して酸素が慣用されているが、ｅ素の使用はドロスが多
く生成し切断部にパリが生ずるのがｇ態となっていた。

ところが本発明方法によるとｐ！はアシストガスとして
ｆｆｌ！ガスを使用し、加工部シ゛ζ対する冷却、シー
ルド、１敗のみを行なわせることが可能であり、切断面
は同等仕上げ修正を必要と心ないクリーンカットが得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び講２図は本発明方法の具体的な実施の１例を
示す説明図、第８図は従来技術の説明図で必る。 （１）・・・レーザー発振器　　（２）・・・ベンディ
ングミラー（３）・・・照射ヘッド　　　　（４）・・
・集光レンズ（５）・・−アシストガス吹込口　（６）
・・・高反射材料（７）・・・内部ミラー　　　　叫・
・・レーザー光α〃・・・反射光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レーザー光をよく反射する金属材料を加工するに際
   し、照射レーザー光の光軸と加工材料面からの反射光の
   光軸とが合致せず、互に異なる光路となるようしたをこ
   とを特徴とする炭酸ガスレーザーを用いた高反射材料の
   加工方法。 ２　レーザー光の照射ヘッドが高反射材料に対して垂直
   以外の角度を占めるような相対位置関係とした特許請求
   の範囲第１項記載の炭酸ガスレーザーを用いた高反射材
   料の加工方法。 ３　高反射材料面に垂直なレーザー光の光軸を集光レン
   ズにより傾斜させて非垂直とした特許請求の範囲第１項
   記載の炭酸ガスレーザーを用いた高反射材料の加工方法
   。