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.

図34・1

(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)

式34・1

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