レーザ加工中の反射光による材料損傷低減法の試み

尝试减少激光加工过程中反射光造成的材料损坏

• 批准号: 16H00344
• 负责人: 丸山 真弘
• 金额: $ 0.23万
• 依托单位: Hiroshima National College of Maritime Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00344/
• 关键词: レーザ加工; 反射; ナイフエッジ

レーザ加工機はパルスレーザを用いた加工機で種々のワーク(加工部材)を切断加工する。加工中に照射されるレーザは, レーザ加工機本体の一部であるナイフエッジにより反射されワークそのものに損傷を生じる。このナイフエッジは切断加工するワークを点接触で下方から支持するためのものである。本研究は反射光による加工部材の損傷を低減化するためにナイフエッジの先端形状の変更のみで, ワークの損失を低減化するとともに再加工に要する時間の低減化を目的としたものである。ナイフエッジはメーカ標準の形状と提案する二つの形状を比較するために, 反射影響が出やすいワークとして厚み3mmのアクリル板を用い, 切断加工の軌跡がナイフエッジ上部を常時通過するようにして反射影響を確認した。なお, ナイフエッジの素材や先端のピッチ, レーザ出力などの加工条件は同一とする。それぞれの形状で複数回実験を行い, 同一形状では同じような反射影響の傾向が以下の様に見られた。標準形状 : 反射による損傷範囲が広く目立つ提案形状A : 3つを比較すると損傷は一番少ないがそれでも支持点上部に損傷がある提案形状B : 標準形状よりも損傷は減少しているが形状Aよりも損傷が見られるこのことから先端形状を変更することで材料の損傷範囲の軽減が確認出来た。ただし, 反射影響の範囲が小さくなる代わりにレーザの熱影響が局所に集中した所見が認められた。このことからナイフエッジ先端の支持部がワークと接触しているために, レーザの反射を完全に回避することは難しいと考えられる。また, 反射による損傷ではないがワークにアクリルを用いると切断時に可燃性ガスが発生する。この可燃性ガスはレーザを熱源として発火し, 自身を焼損させてしまう。メーカ標準形状では可燃性ガスの排出が悪いためか発火が起きていたが, 提案形状は先端を長く変更したことによりワーク下部に空間が生まれて可燃性ガスの排出が良くなり発火が起きなくなった。今回の実験からレーザによる反射影響を解決するにはナイフエッジをレーザの熱エネルギーを吸収することが出来る素材に変更してはどうかと考えるが, ナイフエッジはワークの支持を行いながら長期使用に耐える強度が必要となるため, 今後はそれらを叶える素材を模索していきたい。

The laser processing machine is used to cut and process various wafers (processing parts). During the processing, the irradiation caused damage to a part of the machine body. This is the first time that I've ever been able to cut off a piece of machinery. This study aims to reduce the damage of the machined parts due to reflected light, to change the shape of the tip, to reduce the loss of the machined parts, and to reduce the time required for reprocessing. The shape of the standard is compared with the shape of the standard, and the reflection effect is confirmed. The processing conditions of the material and the tip of the material are the same. The shape of the mirror is complex, and the same shape is opposite to the reflection effect. Standard Shape: Reflective Damage Range A : 3 The influence of reflection is small, and the influence of heat is concentrated. This is the first time I've ever seen a person who's been in contact with someone else. When the fire breaks down, flammability occurs. The flammability of the flame is due to the heat source and the flame itself. The standard shape of the flame is the shape of the flame, and the shape of the flame is the shape of the flame, and the shape of the flame is the shape of the flame. This is the first time I've ever seen a woman's face.