【応用】レーザー曲げ加工

レーザーは物体に称されると熱源として働くことができます。一般に物体が加熱されると、熱による応力が発生してひずみます。この現象をうまく利用すると曲げ加工を実施することができます。このような加工方法はレーザーを応用した塑性加工の一種で、レーザー曲げ加工(レーザーフォーミング)と呼ばれます。

この技術は特に金属材料へ適用されます。金属へ溶融が起きない程度の温度となるようにレーザーを照射します。この時、レーザー照射位置は高温となるため、金属材料が膨張します。照射をやめると冷却され、反対に収縮します。

この原理を上手く応用すると、ひずみの応力で材料を曲げることができます。実際には、材料に対してレーザー照射位置を走査することで、直線状の応力ひずみが発生し材料が直線で曲げられます。レーザーを照射する直線を平行に少しずつずらすことで材料をカールさせることもできます。さらに、円状にレーザーを走査することで円錐形状を実現したり、自由曲線による局面形状にもできます。

レーザーフォーミングは、金型が不要な加工方法であるため、多品種少量生産にも適しています。また、過度な応力を加えないため、材料を破損させることもないようです。

使用されるレーザーは、CO2レーザーやファイバーレーザーです。平均出力が数十W程度のレーザーが用いられます。材料やレーザーの条件によりますが、加熱部は数百度(<千度)となります。熱によるひずみを利用した加工のため、レーザーを照射する材料表面と裏面で温度差をつけるような加工条件に設定する必要があります。加工条件んを最適化することで、折り曲げ角度の制御ができます。

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