Ｑ３３：拡がりと加工性能
レーザの種類によって拡がり角が異なります。
ビームの拡がりは少ない方が良いレーザであると認識がありますが、どの様な点でそう言えるかを紹介します。
レーザの波長的には短いほど集光が良いとされています。が、溶接に用いるkW級の青色レーザは拡がりが大きく、青なのに集光できないの？と、焦点での集光性が良いイメージと異なり誤解を招き質問を受けます。
青色半導体レーザは、半導体光源からの拡がりが大きいのでどうしても絞れません。
では、拡がりとは？
kW級青色レーザは光源から発生する時点で既に拡がりが大きいのです。青色レーザの波長は集光性が良いのですが、半導体発振のkW級青色レーザは拡がりが大きくなってしまいます。
| 実はＹＡＧレーザと同等の拡がり角なのです |
|---|
| 拡がりが大きいと何が困る？ |
|---|
拡がる＝大きいレンズやミラーが必要になります。
レーザ光を走査させる手段としてスキャナを用いますが、ビームの拡がりが大きいとスキャナが使えません。
青色レーザで無理に使えるスキャナ仕様を作ってもＷＤが短く加工用途には不向きになってしまいます。
拡がりが大きいと、ミラーも大きくする対策が必要でスキャン速度も性能も下がります。
つまり、2点の問題があります。
1．ＷＤ（ワークとヘッドの距離）が短くなる。 （保護ガラス汚れ等で実用性がない）
2．ミラーが大きくなり必要な回転数を得られない。
これらの課題がありＵＷでは青色レーザとＹＡＧレーザのスキャナ用途は見送りました。
（それでもYAGは個体レーザなので拡がりを抑えるチューニング次第でスキャナ用途は可能です）
| 拡がりと加工性能 |
|---|
細く拡がらないビームの良い点はＷＤの長さであり、スパッタの影響が少ないことにあります。
他にもあります。それは加工性です。
下図の右側のビーム（鋭角）の方がワークに対しての熱浸透性が良い傾向です。
| 今後のレーザに期待すること！ |
|---|
現在の出力レベルだと青でも緑でも単機種でのスパッタ抑制は難しいのではないかと考えます。
加工点の間口を拡げる為に、余熱と除熱をしないとスパッタやブローフォールは抑制できません。
5kW-50μ径位のスペックを持つ青や緑の発振器が完成する時代が来れば銅の加工にハイブリッドファイバレーザを使うことが無くなるのではないかと思っています。
将来が楽しみですね。
レーザの部屋 TOPに戻る
