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金属をレーザー加工ならMitsuri!対応可能な板厚、サイズについて解説しています!

レーザー加工 | 2021年04月22日

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小型の部品の切り出しや、微細加工など、高度な加工を可能にするレーザー加工。切り出しだけでなく、溶接や、焼き入れも可能にするこの技術は、今精密板金加工を中心に、様々なシーンで活用されています。

もしかすると、今あなたが加工方法でお悩みのその製品も、レーザー加工を取り入れることで、更に高品質で思い通りのものに仕上がるかもしれません!

「でも、レーザー加工って一体他と何が違うの?」

「レーザー加工って本格的だけど、小ロットの依頼でもお願いすることができるの?」


レーザー加工とは

レーザー加工は、レーザー光を照射することで、金属などの材料に切断、溶接、焼き入れなどの加工を施す技術です。他にも、マーキング、穴あけ、彫刻などを行うことも可能で、その用途の可能性はますます広がっています。

レーザー加工の特徴は、非接触加工なので素材に対してゆがみや熱影響が少ないこと、材の硬さに左右されないことが挙げられます。他にも、NC機やプログラミングと複合させることで、切削や研削では加工できない複雑形状・微細形状の加工も可能になります。詳しいレーザー加工の種類・特徴については、「第5回板金加工、レーザー加工の基礎(1)」をご覧ください。

また、適切なレーザー加工の大きな鍵は二つ、アシストガスと出力にあります。これらを適切に選択し操作することで、求める加工が実現されるのです。(加工条件についての詳細は「第6回板金加工、レーザー加工の基礎(2)」参照)

このように、高性能なレーザー加工ですが、操作する人間側のスキルも同時に試される、レベルの高い技術とも言えます。

レーザー加工で実現できる加工について

平面の材を、直線状に切り出すだけでなく、曲線を描いたり、更には、下記の動画のように、円の切り出しを組み合わせてリング状の部材を切り出すことも可能です。


小さくて細かい部材や、複雑形状の部材の切り出しは、レーザー加工ならではの得意加工。非接触であるため、薄板に生じがちな歪みなどを抑え、精度の高い製品が実現可能です。


また、円柱のように曲面を描いている素材に対しても加工が可能で、素材を回転させながら加工することによって、立体的な切り出しを行うこともできます。加えて、穴あけなどの細かい加工も同時に行うことが可能です。

いずれの場合も、加工のためのグラフィック作成ソフト(CADなど)を用い、そのデータを機械に読み込ませて操作を行うため、図面は必須になりますが、正確な図面があれば、それ通りに精度高く製品を生み出すことが可能です。

レーザーで加工できる金属の種類

レーザー加工機の種類によって、加工できる金属の種類は異なります。レーザー加工でよく使用される次の4つの金属についてご説明します。

ステンレス

ステンレスは、耐腐食性が高く熱伝導率が低い金属で、板金加工で使用されることの多い素材です。刃のついた工具を用いて加工しようとすると、ステンレス材の硬さから工具の刃先における摩擦などで消耗しやすくなります。そのため、刃を直接当てる必要のないレーザー加工を用いてステンレス材を加工する方法が重宝されています。

アルミ

アルミは日常生活でも身近な金属素材のひとつで、アルミホイルから家電、建築材料など幅広い用途やシーンで使用されています。加工性に優れており、塑性加工がしやすいため、いろいろな形状にすることができます。

また、熱伝導性が高く伝導率は鉄に比べて約3倍にも上ります。ただ、熱が逃げやすい性質でもあるので、加工中の工具とアルミ材間における温度の急上昇は見られにくく、工具とアルミ材両者への影響を抑えることができます。さらに、アルミは溶接や接着、はんだ接合などさまざまな方法で接合が可能です。

ただし、一般的な炭酸ガスを使ったレーザー加工をアルミに施すと、アルミの反射によって加工機自体に悪影響を及ぼす可能性があることから、施工を受け付けないケースも見られるため、事前に確認が必要です。

鉄は酸化しやすく錆びつきやすいため、純度100%で使用されることはほぼなく、炭素を2%以上含んだ「鋼」と呼ばれる素材が、日常的に鉄として扱われています。

曲げるなど加工しやすい素材な上、単価が安く大量生産にも適してることから、鉄は幅広い場所に用いられています。表面にメッキ塗装をして仕上げるものも多いです。

ステンレス、アルミと比べると耐食性、装飾性は低いですが、種類が豊富に揃っており、使用目的に応じて使い分けることもできます。

コストパフォーマンスの高さゆえ、価格重視の場合に多く使用されています。

真鍮

真鍮は銅に亜鉛を加えた合金で、耐食性や加工性、熱伝導率、導電性などが高く加工に適しています。また、外観が美しく仕上がるため、ひと目に触れる部分にも使いやすい点も大きな魅力です。

真鍮は、切断や削りといった加工がしやすいメリットを持ち合わせており、精密加工を通して機械部品としても使用されます。ただし、酸化しやすく水分にも弱いため、湿度の高い環境や直接手で触れるなどによって黒くなり、錆びてしまう欠点もあるため、ニッケルやニッケルクロムなどのメッキ処理が必要です。

また、性質上溶接による加工は難易度が高く、熱による影響の少ないレーザー加工との相性が良くなっています。


切断に注目した場合、3種類のレーザー加工機で加工できる金属は主に下記の通りです。

各レーザー加工機の対応金属

・CO2レーザー加工機(気体レーザー)…ステンレス・アルミ・鉄鋼

・ファイバーレーザー加工機(個体レーザー)…銅・真鍮・被覆金属

・YAGレーザー加工機(固体レーザー)…金属全般・被覆金属

機械によっては、加工可能な金属に幅を持たせているものもありますが、レーザーの種類と、レーザーに対する金属の反射率のバランスによって、相性は異なります。

その点で考えると、YAGレーザーは、金属全般・被覆金属はもちろん、プラスチックやセラミックにも対応しているので、素材材を選ばない万能なレーザー加工機と言えるでしょう。

レーザー加工ができる板厚とサイズついて

レーザー加工が可能な素材の板厚とサイズについては、素材の種類によって大きく異なります。

板厚

例えば、アルミA5052生地は5.0mmまで、ステンレスSUS430は3.0mmまで加工可能な一方、これが鉄SPCC(ミガキ)となると1.0mmまでしか加工ができません。主な素材の定尺板(1000mm×2000mm)における加工可能板厚は、下記の通りです。

各種ステンレス板の加工可能板厚(mm)

  • SUS3042B    0.8/1.0/1.5/2.0/3.0/4.0/5.0

  • SUS304HL    0.8/1.0/1.5/2.0/3.0

  • SUS304#400    0.8/1.0/1.5/2.0

  • SUS430    0.8/1.0/1.5/2.0/3.0

  • SUS304縞板    3.0/4.5


  • 各種アルミ板の加工可能板厚(mm)

    • A5052生地    0.8/1.0/1.5/2.0/3.0/4.0/5.0

    • A5052縞板    2.0/3.0


各種鉄板の加工可能板厚(mm)

  • SPCC        0.8/1.0

  • SPHC-P    1.6/2.3/3.2

  • SPHC        4.5/6.0/9.0

  • SECC        0.8/1.0/1.6/2.3

  • 縞鋼板        3.2/4.5


真鍮板の加工可能板厚(mm)

  • 0.1~6

(6mm以上の真鍮板を加工したい場合は、事前に業者に確認が必要)


  • ファイバーレーザー加工における加工可能板厚(mm)

    • ステンレス    〜20

    • アルミ板    〜10前後

    • 鉄板        0.1〜20

サイズ

また、加工対応サイズは、基本的に定尺サイズ(1000mm×2000mm)からとなっています。機械の関係で、全周25mmは加工不可であるため、下記サイズが加工可能な範囲といえます。

各種金属板の加工可能サイズ(mm)

  • ステンレス板 約950×1950

  • アルミ板 約950×1950

  • スチール板 約850×1750

レーザー加工実績

Mitsuriの協力工場の中でも、レーザー加工に実績のある工場の製品例をご紹介します。

引用元:株式会社金網製作所

サイクロン型エレメント SUS304 パンチング・金網カット…レーザー加工

引用元:株式会社ヒラミヤ

三次元構造物 高い精度で切り出したプレートをはめあい交差によって立体化

引用元:三輪工業

基盤治具 SUS304 レーザー加工後、TIG溶接・スポット溶接で接合

金属のレーザー加工ならMitsuri!

レーザー加工とは何か、レーザー加工で実現できることなど、イメージが具体的になりましたか?レーザー加工機は、既存の加工方法を代替するだけでなく、新しい加工の仕方を提案する、これからの製造業に欠かせない技術といえます。

とはいえ、「どんな技術なのかもう少し知りたい」「今抱えている案件も、レーザー加工で対応できるの?」と気になった方は、ぜひ一度Mitsuriまでご相談ください。

Mitsuriには、レーザー加工に強みをもった協力工場が粒ぞろい。あなたのお力になれる工場がきっと見つかるはず。

小ロットのご依頼も大歓迎です。

レーザー加工ができる工場をお探しの方は、ぜひ、Mitsuriにご相談くださいませ!



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この記事を書いた人
Mitsuri編集部
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Mitsuriは、お客様に寄り添い、製造プロセスに関わる課題をトータルに解決する「お客様の最適な生産活動を達成するコーディネーター」です。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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