34・2 レーザー加工の基礎

34・2・1 レーザー加工の原理

材料表面に照射されたレーザー光の一部が表面で反射する．さらに，レーザー光の一部は材料を透過し，残ったものが材料に吸収される．材料表面での反射率をr，吸収率をμ，透過率をτとすると，r+μ+τ=1となる．通常のレーザー加工では対象とする材料に対しτ=0となるようなレーザー光を選択するため，r+μ=1となる．μに対応して吸収されたレーザーエネルギーが材料加工に寄与するため，吸収率μは重要な加工パラメータである．その吸収率はレーザー波長により大きく異なる．鏡間研磨された各種金属材料のレーザー波長と吸収率との関係を示したのが図34・1³⁾である．波長が短いほど，レーザー吸収率は大きい．また，波長により加工状態も異なる．光子エネルギーが小さい長波長の場合には一般的に熱加工となり，短波長の場合にはアブレーション加工となる．

(1) 熱加工プロセス

図34・2に示す，半無限体上でビーム半径αの一様強度分布のレーザー光が吸収された場合のビーム中心軸(Z軸)上での温度分布は次式で示される⁴⁾．