木質材料のレ-ザ加工におけるCO_2レ-ザとYAGレ-ザの加工能力の差の原因究明

CO_2激光器与YAG激光器在木质材料激光加工中加工性能差异的原因探讨

• 批准号: 02660169
• 负责人: 服部 順昭
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02660169/
• 关键词: CO_2レ-ザ; YAGレ-ザ; 紙; 木材; 反射率; 透過率; レ-ザ加工; 臨界加工エネルギ-密度

波長が10.6μmのCO_2レ-ザ光と1.06μmのYAGレ-ザ光で1桁異なるだけのレ-ザ光を紙や木材などの木質材料に照射した場合に、分解・消失する体積が全く異なる(YAGレ-ザでは顕著に加工されない)ことが経験的に知られているが、この原因が木質材料のレ-ザ光に対する吸収率が違うためなのか否か知るために、光学特性が異なると予想される数種の紙とつき板をレ-ザ光軸に45ﾟの角度に保持し、借用設備であるYAGレ-ザと現有設備であるCO_2レ-ザのビ-ムを低パワ-密度で試料に照射し、直接の反射光と透過光をパワ-メ-タで測定し、試料の位置に全反射ミラ-を置いたときと何も置かないときのパワ-を基準に反射率と透過率を求めた。さらに、種々のパワ-密度のレ-ザ光を試料に照射し、試料が加工され始めるときのエネルギ-密度を臨界加工エネルギ-密度として求めた。用いた試料は、化学分析用の濾紙(厚さ0.16mmと0.32mm)、透明度の高いトレ-シング紙(厚さ0.06mm)、カ-ボンを含んだ吸光度の高い半導電紙(厚さ0.12mm)、通帳用紙(厚さ0.13mm)、末晒含浸紙(厚さ0.27mm)、晒重袋(厚さ0.11mm)、ミズナラつき板(厚さ0.20mm、0.50mm、0.98mm)、ヒノキつき板(厚さ0.23mm、0.51mm、1.13mm)の9種、13通りである。CO_2レ-ザ光の反射率と透過率はYAGレ-ザ光のそれより高くなった。これは、CO_2レ-ザ光の試料に対する吸収率がYAGレ-ザ光のそれより低く、加工性が悪いことになる。しかし、CO_2レ-ザ光の平均臨界加工エネルギ-密度は、試料によらず0.02J/mm^2とほぼ一定で、半導電紙を除いてYAGレ-ザのそれより1/5以下と低く、CO_2レ-ザの方が紙や木材の加工に適していることが分かった。CO_2レ-ザ光の反射率と透過率が高かったのは、CO_2レ-ザ光の試料表面での乱反射と透過面での散乱が実験装置の都合によりかなりあったためと思われる。

Wavelength が 10.6 mu m の CO_2 レ - と ザ light 1.06 mu m の YAG レ - で ザ light 1 truss different な る だ け の レ - を paper や ザ light wood な ど の woodiness material に irradiation し に た occasions, decomposition, disappear す る が く all different volume な る (YAG レ - ザ で は 顕 the に processing さ れ な い) こ と が 経 験 に know ら れ て い る が, こ の が woodiness material の レ - に ザ light す seaborne る 収 absorption rate が violations う た め な の か know no か る た め に, optical properties が different な る と to think さ れ る several の paper と つ き plate を レ - ザ optical axis 45 ゚ に に keep し の Angle, to borrow equipment で あ る YAG レ - ザ と existing equipment で あ る CO_2 レ - ザ の ビ - ム を low パ ワ - density で try し に irradiation, の directly reflected light と through light を パ ワ メ - タ で determination し position, try の に total reflection ミ ラ - を buy い た と き と what も buy か な い と き の パ ワ - を benchmark に reflectivity と transmittance を o め た. さ ら に, kind of 々 の パ ワ - density の レ - を ザ light try し に exposure, が processing さ れ beginning め る と き の エ ネ ル ギ - density を critical processing エ ネ ル ギ - density と し て o め た. Use い た sample は の filter, chemical analysis (0.16 mm thick さ と 0.32 mm), high transparency の い ト レ - シ ン グ paper (0.06 mm) thick さ, カ - ボ ン を containing ん だ high absorbance の い semi conductive paper (0.12 mm) thick さ, pass the bill paper (0.13 mm) thick さ, sun at the end of the impregnated paper (0.27 mm) thick さ, bask in heavy bags (0.11 mm) thick さ, ミ ズ ナ ラ つ き plate (さ 0.20 mm, 0.50 mm and 0.98 mm thick), ヒ ノ キ つ き plate (さ 0.23 mm, 0.51 mm and 1.13 mm thick) の nine, 13 り で あ る. CO_2レ-ザ light <s:1> reflectance と transmittance YAGレ-ザ light <s:1> それよ <s:1> high くなった. こ れ は, CO_2 レ - の ザ light sample に す seaborne る が 収 absorption rate YAG レ - の ザ light そ れ よ り low く, processability が 悪 い こ と に な る. し か し, CO_2 レ - の ザ light average critical processing エ ネ ル は ギ - density, sample に よ ら ず 0.02 J/mm ^ 2 と ほ ぼ で, semi conductive paper を except い て YAG レ - ザ の そ れ よ り 1/5 と under low く, CO_2 レ - ザ の party が paper の や wood processing に optimum し て い る こ と が points か っ た. CO_2 レ - の reflectance と ザ light transmittance が high か っ た の は, CO_2 レ - の ザ light sample surface で の disorderly reflected と through surface で の scattered が be 験 device の all match に よ り か な り あ っ た た め と think わ れ る.