レーザー加工事例集

丸文が提供している製品を使った加工事例集をご紹介させていただきます。
どのような用途で使用されているのか、成功事例など皆様のお悩みを解決する手助けになれればと思います。

金属溶接・金属切断

• 酸素アシスト切断加工(25mm厚 軟鋼)
• 窒素切断加工(4mm厚 ステンレス)
• 軟鋼材 高アスペクト切断加工
• 金属溶接加工
• スチール溶接加工

金属レーザー焼入れ

• リングギヤへの焼入れ加工
• クランクシャフトへの焼入れ加工
• タービンブレードへの焼入れ加工
• 農機具への焼入れ加工

金属レーザー肉盛り

• 自動車バルブへの肉盛り加工
• 金型への肉盛り加工
• ハサミへの肉盛り加工
• ガスタービン用ブレードの肉盛補修
• プロペラシャフトへのワイヤー肉盛補修

樹脂レーザー加工

• 繊維強化樹脂のレーザー切断
• 透明樹脂のレーザー溶着

フェムト秒レーザー微細加工事例

• 腕時計への適応事例一覧
• スマートフォンへの適応事例一覧
• テクスチャリング加工事例一覧
• ディスプレイ：画素のリペア
• ガラス加工①
• ガラス加工②
• ガラス加工：インナーマーキング

酸素アシスト切断加工(25mm厚 軟鋼)

こちらは25mm厚の軟鋼の酸素切断サンプルの拡大写真となります。
標準の4KW ファイバーレーザーでは切断が難しい25mm厚の軟鋼切断でもリングビーム形状での切断により良好なエッジ品質を達成しています。

窒素切断加工(4mm厚 ステンレス)

こちらは4mmステンレスの窒素切断をビーム形状や切断速度を変えて比較したものになります。
薄板切断の場合、最速の切断スピードが得られるのは一番スポット径の小さい100umビーム径となりますが、良質なエッジ品質を得るために100um以上のビーム径での切断も有効です。

軟鋼材 高アスペクト切断加工

こちらは柔鋼25ｍｍ厚の酸素アシスト切断例となります。
CFXファイバーレーザーの連続ビームチューニングで、ビームモードの切替え・最適化を行ない、入熱コントロールを行うことで、非常に細いブリッジ幅でも溶融のない、標準のファイバーレーザーでは難しい高アスペクト比 加工が可能です。

金属溶接加工

レーザー溶接においては、トップハットビームでのキーホール溶接から、リングビームでの熱伝導溶接も、CFXファイバーレーザーは溶接シーム幅、溶け込み深さの最適化を自由に制御できます。
リングビームによる薄板亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接やスパッタレス溶接に効果を発揮します。
30ミリ秒以下のビーム可変により、ワーク形状によりレーザー走査しながらビームモードをチューニングでき、アプリケーションに最適な入熱コントロールが可能です。

スチール溶接加工

6mmのビードオンプレート溶接のテスト結果です。
4140相当の硬化性炭素鋼に対して標準ファイバーレーザーでシールドガス無しの状態で溶接をすると多くのスパッタが見られました。

上記と同様の条件でビーム可変CFXシリーズによるビーム形状を変えてみることで、スパッタレスの改善が見られます。

リングギヤへの焼入れ加工

リングギヤへ摘要された事例です。内円側の真円度ですが、焼入れ前と焼入れ後で真円度が33.6㎛から33.8㎛と2μmのみしか歪んでおらず、後工程が削減された事例となっております。

クランクシャフトへの焼入れ加工

年々小型化が進んでいるクランクシャフトの研究に使用されている例となります。従来工法の高周波焼入れでは歪が大きくなってしまうため、歪みの少ないレーザー焼入れでの研究が進んでいます。
また、他にも、薄型、小型の自動車部品に対してレーザー焼入れが使用されるようになってきております。

タービンブレードへの焼入れ加工

タービンブレードは部分によって厚みが違うため、薄い部分と厚い部分で温度差が出てしまい、熱分布が均一なレーザーを当てると安定した焼入れができません。

スキャナーを用いたビームプロファイル形成

スキャナーを用いてレーザーをミラーに反射させ、ミラーを振るスピードをコントロールし、厚い部分はゆっくり、薄い部分は早く振ることで熱分布をコントロールすることで、全体的に安定した焼入れが可能となります。

農機具への焼入れ加工

土を耕す農機具に適用された事例です。土を耕す際に石などがあると削れてしまうため、削れやすい部分のみに硬い金属を盛ることで耐久性を高めた事例となっております。

自動車バルブへの肉盛り加工

自動車バルブに適用された事例となります。表面に銅ベースの特殊な合金をレーザー肉盛りすることで、耐摩耗性を向上させながら熱を逃がす効果を高めております。
こちらのレーザー肉盛りの技術は、現在自動車のエンジン部品の量産に活用されております。

金型への肉盛り加工

金型への適用事例となります。金型の材料全てを固い材料にしてしまうとコストが高くなってしまうため、母材に安価な材料を使用し、摩耗しやすい部分のみにレーザーで肉盛りをすることで、耐久性を向上させ、コストを削減した事例となっております。

ハサミへの肉盛り加工

美容師用ハサミに適用された事例となります。刃面にハイス鋼を肉盛りすることで、刃部の研ぎ澄ましのメンテナンスが実質不要となりました。
そのため、ハサミを研ぐ習慣の無い海外でも長く使用できるはさみとなっております。こちらは、関西ものづくり新選にて受賞しました。

ガスタービン用ブレードの肉盛補修

大型のガスタービンは搬送すると運送費用が高くなってしまうため、コンパクトなレーザー肉盛り設備を工場に持ち込み、加工したという海外の事例となっています。

プロペラシャフトへのワイヤー肉盛補修

腐食や摩耗防止のためにセラミックコーティングが使用されますが、長期間使用すると剥がれ落ちてしまい、シャフトが使えなくなります。
そこで、このようなコーティングを修理するための方法として、ワイヤーを使用したレーザーでの補修が実施されています。

繊維強化樹脂のレーザー切断

ファイバーで強化されたプラスチックを2μmの波長で切断可能です。
繊維強化樹脂は、材料の強度と弾性を向上させるために繊維で強化した複合材料です。複合材料の従来の切断は、切削工具の寿命が短く、コストが高くなりますが、レーザーならば摩耗がないため、寿命が非常に長くなります。

透明樹脂のレーザー溶着

PE、PMMA、PP、ABS、PET等の熱可塑性の樹脂を2μmの波長のレーザーで、吸収材なしにて溶着可能です。
上記写真は株式会社レーザックス様と共同にて作成した試験サンプルで、平板の重ね溶着と、カテーテルの管の溶着です。

腕時計への適応事例一覧

※腕時計の各部品への加工内容と対象レーザーモデルを示しております。

スマートフォンへの適応事例一覧

※スマートフォンの各部品への加工内容と対象レーザーモデルを示しております。

テクスチャリング加工事例一覧

ディスプレイリペアへの適用事例

● OLED リペア → 対象箇所にのみ照射し画素を再構築

●LCD リペア → 異常画素に照射(white → black)

フェムト秒レーザーによるガラス加工事例①

フェムト秒レーザーによるガラス加工事例②

ガラス加工：インナーマーキング

フェムト秒レーザーによるガラス内部の屈折率を変化 – μクラックは発生せず。
→ガラス内部に集光点を配置

化粧品や意匠品へのトレーサビリティー及び偽造防止目的に適用

• インナーマーキングのメリット
  　①表面のキズなどによるマーキング箇所の損傷無し
  　②マイクロクラックが発生しないマーキングの為、品質向上
  　③接着剤などによる異物混入の恐れなし