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金属

金属は熱と電気の伝導性が高い無機材料です。金属は、圧延によってプレートやシートに形成することも、鋳造または機械加工によってより複雑な形状にすることもできます。金属は鉄やクロムなどの純金属である場合もあれば、合金、または複数の元素の混合物である場合もあります。たとえば、ステンレス鋼には鉄とクロムの両方が含まれています。レーザーマーキングは、一般的に金属に適用されます。十分なレーザー出力があれば、レーザー切断と彫刻も可能です。金属ベンダーについては、材料サプライヤー一覧をご覧ください。

Sample of Metals

金属の種類


地金







レーザー加工の種類

レーザーは、新製品の開発から大量生産まで、材料加工において幅広い役割を担っています。すべてのレーザー加工について、レーザービームのエネルギーは材料と相互作用して、何らかの方法で材料を変換します。各変換(つまりレーザー加工)は、レーザービームの波長、出力、デューティサイクル、および反復率を精密に調整することで制御されます。このようなレーザー加工には、以下のものがあります。

すべての材料には、レーザービームがどのように相互作用し、その結果材料がどう改質されるかを決定付ける固有の特性があります。金属の最も一般的な加工方法を以下にご紹介します。


金属のレーザー切断
ファイバーレーザービームのエネルギーはほとんどの金属によってすぐに吸収されるため、レーザービームの光路にある材料は急速に加熱され、溶融します。レーザー出力が十分強力な場合は、レーザービームによって材料が完全に溶融します。高圧空気を噴射して溶融する金属を除去すると、熱影響域を最小限に抑えた滑らかで真っ直ぐなエッジが形成されます。

金属のレーザー彫刻
ファイバーレーザービームの出力は、指定の深さまで材料を除去(彫刻)するように制限することができます。通常、複数のレーザー彫刻パスが必要です。金属のレーザー彫刻の一般的な深さは75~125ミクロン(0.003~0.005インチ)です。ただし、1回のパスでこれだけの金属を除去すると、溶融またはゆがみが発生する可能性があります。したがって、通常、金属彫刻は複数回のパスで行われます。レーザー彫刻加工によって、加熱したり擦れても消えない恒久的な識別マークを形成できます。

金属のレーザーマーキング
レーザーマーキングは、材料を除去することなく金属表面の外観を変化させます。金属に使用できるレーザーマーキングにはさまざまな種類があります。直接レーザーマーキングは、ファイバーレーザーまたはCO2レーザーを使用して行うことができます。直接マーキングでは、レーザービームのエネルギーにより金属表面が加熱され、酸化が起こります。この酸化によって、レーザービームが当てられた金属は黒くなり、消えない黒いマークが形成されます。ファイバーレーザーは、金属表面に明るいマークまたは研磨済みのマークを形成する際にも使用できます。金属マーキング化合物などのコーティングを追加したり、塗料などのコーティングを除去したりすることによって、金属を間接的にマーキングすることもできます。レーザーマーキングを使用することで、シリアル番号やロゴなどの情報を伝達することができます。

複合加工
前述のレーザー切断、レーザー彫刻、およびレーザーマーキング加工は、金属部品を移動したり再固定したりせずに組み合わせることができます。







一般的な金属レーザーシステムにおける注意点

プラットフォームのサイズ – レーザー加工する金属の最大サイズを保持するのに十分な大きさであるか、大型の金属を加工するためのクラス4の機能を備えていなければなりません。

波長 – 1.06ミクロンの波長はほとんどの金属によってすぐに吸収されるため、金属のレーザー切断、彫刻、およびマーキングに推奨されます。10.6ミクロンの波長のCO2レーザーは、金属マーキング化合物またはコーティングの除去を行う間接マーキング加工に最適です。

レーザー出力 – 適用する加工に基づいて選択する必要があります。金属のレーザー切断または彫刻には、最低50Wのファイバーレーザー出力が推奨されます。金属の直接レーザーマーキングには、40~50Wのファイバーレーザー出力を使用できます。金属の直接マーキングには、25~150WのCO2レーザー出力が推奨されます。

レンズ – 2.0レンズは、金属のレーザー加工に最適な汎用加工レンズです。

排気 – レーザー加工中に発生した気体や粒子を金属のレーザーカッター、彫刻機、マーカーから除去するのに十分なエアフローが必要です。

エアアシスト – レーザーの焦点の近くに空気を噴射して、金属のレーザー切断および彫刻中に溶融金属を除去します。さらに、金属のレーザー彫刻、切断、およびマーキング中に発生した気体や粒子の除去にも役立ちます。



金属のレーザー加工に関する環境、衛生、および安全上への配慮

ほとんどの場合、レーザー材料の相互作用によりガス状流出物や粒子が生じます。流出物には、金属のレーザー切断および彫刻による金属粒子が含まれます。間接レーザーマーキングの場合は、コーティングの成分も含まれます。この流出物は、外部環境に排出する必要があります。あるいは、流出物を最初にろ過システムで処理してから外部環境に排出することもできます。すべてのレーザー加工では熱が発生します。そのため、金属のレーザー加工を常に監視する必要があります。