激光加工装置和激光加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一种激光加工装置和激光加工方法，其目的为能够使用波长短的激光切断具有一定厚度的被加工物。激光加工装置(10)将由第1照射部(14)会聚的YAG系激光向被加工物(12)照射，使由第2照射部(16)会聚的、波长比YAG系激光长的CO2激光向YAG系激光所照射的被加工物(12)的区域照射。即，YAG系激光使构成被加工物(12)的金属熔化，等离子体吸收率比YAG系激光高的CO2激光使熔化金属的温度上升。其结果是，熔化金属变成高温，能够使熔化金属的粘性下降至熔化金属被辅助气体吹走的程度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激光加工装置和激光加工方法。
技术介绍
近年，例如，如专利文献1中记载的所述，正在开发的有下述的激光切断装置，激光束从激光振荡器经由光纤送往切断金属板工件的加工头，并利用该激光束切断工件。采用该光纤的激光(以下称作纤维激光)使用光纤传送固体激光(例如，YAG系激光)。并且，由于纤维激光与气体激光(例如，CO2激光)相比，生成激光时需要的电能少，与棒形的固体激光相比，激光束的品质(激光束的会聚性和直线前进性)高，并能够实现高输出化，因此逐渐普及。在此，在被加工物即金属切断中，激光加工装置不仅利用激光束的能量，还利用通过向被加工物照射激光束时一起吹出的氧气(辅助气体)氧化金属的氧化热，使被加工物成为高温，从而进行切断。通过被加工物变成高温，构成被加工物的金属以及获得氧化热的过程中生成的氧化金属熔化，并成为熔化金属。并且，通过利用辅助气体压力从被加工物吹走并除去熔化金属，切断加工物。然而，由于熔化金属温度越高，粘性越低，且流动性越高，因此需要激光加工装置通过提高被加工物的切断温度，降低熔化金属的粘性，从而提高辅助气体对熔化金属的除去性。因此，在利用激光束的切断中，被加工物内部的温度、即切断温度必须为高温。例如，构成切断对象的被加工物为Fe(铁)时，切断温度需要设置在1200℃～1700℃左右。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2008-296266号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在纤维激光等中采用的YAG系激光中，被指出与以往采用的CO2激光相比，切断时的温度难以上升。其理由如下。在YAG系激光和CO2激光中，YAG系激光的波长为1.06～1.08μm，CO2激光的波长为10.6μm，二者的波长大小不同，因此激光对材料的吸收率(以下，称作材料吸收率)以及激光对等离子体的吸收率(以下，称作等离子体吸收率)不同。例如，如以往已知的图4的实验例所示，对铁的材料吸收率，CO2激光为0.08，波长比CO2激光短的YAG系激光的吸收率为0.39。由此，与CO2激光相比，YAG系激光的材料吸收率高，因此与CO2激光相比，在被加工物的熔化中需要多消耗激光束的能量。因此，激光束的能量难以帮助被加工物的温度升高。而且，在切断被加工物时，被加工物即金属的一部分蒸发，等离子化。并且，尽管等离子体温度有助于被切断的被加工物内部的温度上升，但YAG系激光的等离子体吸收率与CO2激光相比，仅为其百分之一的程度。因此，YAG系激光在切断的被加工物内部难以使等离子体温度上升。并且，当采用纤维激光时，由于激光振荡器的个体差异、纤维随时间恶化、对纤维的力学性应力(应力)的积累和不均匀等，在包层面和芯的界面上产生应力，折射率变化，从而激光束的品质和输出产生下降，激光加工装置的切断性能下降。其结果是，当使用波长比CO2激光短的激光束的激光加工装置来切断具有一定厚度的被加工物时，存在不能使被加工物内部的温度上升至切断所必需的温度，从而存在不能切断被加工物的情况。本专利技术鉴于上述问题而成，其目的为提供一种激光加工装置和激光加工方法，能够使用波长短的激光来切断具有一定厚度的被加工物。用于解决问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术的激光加工装置采用如下手段。即，本专利技术的第1方式涉及的激光加工装置具备：使第1激光束会聚并向被加工物照射的第1照射装置，使波长比上述第1激光束长的第2激光束会聚并向上述被加工物照射的第2照射装置，其中由上述第2照射装置会聚的上述第2激光束向由上述第1照射装置会聚的上述第1激光束所照射的上述被加工物的区域照射。根据本专利技术的第1方式，通过第1照射装置，第1激光束被会聚并向被加工物照射，通过第2照射装置，波长比上述第1激光束长的第2激光束被会聚并向被加工物照射。并且，第2激光束向第1激光束所照射的被加工物的区域照射。对于各种激光，由于存在如下趋势，波长越短的激光材料吸收率越高、而等离子体吸收率越低，因此当采用波长短的激光(例如YAG系激光)切断被加工物时，不能使被加工物的内部温度升高至如下粘性程度的高温，这种粘性程度为熔化金属能够被辅助气体吹走的低的程度。因此，本专利技术的第1方式在由第1激光束照射的被加工物的区域照射波长比第1激光束长的第2激光束。即，第1激光束使构成被加工物的金属熔化，等离子体吸收率比第1激光束高的第2激光束使熔化金属的温度上升。其结果是，熔化金属成为高温，由于能够使熔化金属的粘性下降至熔化金属能够被辅助气体吹走的程度，因此本专利技术的第1方式能够采用波长短的激光切断具有一定厚度的被加工物。而且，为了解决上述问题，本专利技术的第2方式涉及的激光加工装置采用如下手段。即，本专利技术的第2方式涉及的激光加工装置具备：第1射出装置，射出用于加工被加工物的第1激光束；第2射出装置，射出波长比上述第1激光束长的、用于加工上述被加工物的第2激光束；会聚装置，以使由上述第2射出装置射出的上述第2激光束向由上述第1射出装置射出的上述第1激光束加工的上述被加工物的区域照射的方式，使该第1激光束和该第2激光束会聚。根据本专利技术的第2方式，通过第1射出装置，射出用于加工被加工物的第1激光束，通过第2射出装置射出波长比第1激光束长的、用于加工被加工物的第2激光束。并且，通过会聚装置，以使由第2射出装置射出的第2激光束向由第1射出装置射出的第1激光束加工的被加工物的区域照射的方式，使该第1激光束和该第2激光束会聚。本专利技术的第2方式，波长比第1激光束长的第2激光束向第1激光束所照射的被加工物的区域照射。即，第1激光束使构成被加工物的金属熔化，等离子体吸收率比第1激光束高的第2激光束使熔化金属的温度上升。其结果是，熔化金属变成高温，能够使熔化金属的粘性下降至熔化金属被辅助气体吹走的程度。并且，本专利技术的第2方式对于第1激光束和第2激光束具有共用的会聚装置，由于能够利用该会聚装置使第1激光束和第2激光束向上述区域照射，因此能够利用简单的结构、使用波长短的激光切断具有一定厚度的被加工物。并且，本专利技术的第2方式涉及的激光加工装置的上述会聚装置为使上述第1激光束和上述第2激光束在上述被加工物上会聚的会聚透镜，上述第1激光束和上述第2激光束在距离会聚透镜的中心轴线等距离的位置射入。根据本专利技术的第2方式，通过使第1激光束和第2激光束在距离会聚透镜的中心轴线等距离的位置射入，由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.15 JP 2010-2326741.一种激光加工装置，具备：使第1激光束会聚并向被加工物照射的
第1照射装置、和使波长比所述第1激光束长的第2激光束会聚并向所述被
加工物照射的第2照射装置，其中，
由所述第2照射装置会聚的所述第2激光束向由所述第1照射装置会聚
的所述第1激光束所照射的所述被加工物的区域照射。
2.激光加工装置，具备：第1射出装置，射出用于加工被加工物的第1
激光束；
第2射出装置，射出波长比所述第1激光束长的、用于加工所述被加工
物的第2激光束；
会聚装置，其使该第1激光束和该第2激光束会聚，以使由所述第2射
出装置射出的所述第2激光束向由所述第1射出装置射出的所述第1激光束
加工的所述被加工物的区域照射。
3.权利要求2所述的激光加工装置，所述会聚装置为使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边真生，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：
国别省市：