JPS60203383A - 酸化物系セラミツクのレ−ザ切断方法 - Google Patents
酸化物系セラミツクのレ−ザ切断方法Info
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- JPS60203383A JPS60203383A JP59059314A JP5931484A JPS60203383A JP S60203383 A JPS60203383 A JP S60203383A JP 59059314 A JP59059314 A JP 59059314A JP 5931484 A JP5931484 A JP 5931484A JP S60203383 A JPS60203383 A JP S60203383A
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- cutting
- ceramics
- oxide
- cut
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials
- B23K2103/52—Ceramics
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化物系セラミックの切断方法に関し、特にレ
ーザ切断方法の改良に関する。
ーザ切断方法の改良に関する。
酸化物系セラミックは耐熱、耐食性が優れる為に各種産
業分野で使用される機会が多くなってきたが、金属材料
と比較して硬く、脆い為に加工性が悪く、通常の工具で
は切断、切削等の機械加工は不可能であった。上記セラ
ミックスを、切断する方法として （１） 原料粉末を有機バインダーと混合し、焼結前の
軟かい状態の時に切断して最終形状に仕上げ、その後焼
結する。
業分野で使用される機会が多くなってきたが、金属材料
と比較して硬く、脆い為に加工性が悪く、通常の工具で
は切断、切削等の機械加工は不可能であった。上記セラ
ミックスを、切断する方法として （１） 原料粉末を有機バインダーと混合し、焼結前の
軟かい状態の時に切断して最終形状に仕上げ、その後焼
結する。
（２） ダイヤモンド砥粒を使用したセラミック専用工
具を用い、機械的に切断する。
具を用い、機械的に切断する。
（３）ハルスレーザ加工機によりセラミックを蒸発させ
ながら切断する。
ながら切断する。
等の方法があったが、（１）の方法では、焼結時に大幅
な寸法の収縮が起こるので寸法精度が悪く、また、表面
が粗い焼成膜になるという欠点があり、（２）の方法で
は一般に直線状、円形状など特定の形状にしか切断でき
ず、また工具の損傷が大きい為に費用が高くなり、さら
に切断速度が遅い（通常２０ ｗａｍ ／ ｍｉｎ程度
）という欠点があった。また（３）の方法は最近注目を
あびている切断方法であるが、レーザがパルス発振であ
る為に切断（通常５■／ ｍｉｎ程度）速度が遅く多大
な切断時間を要するという欠点があった。
な寸法の収縮が起こるので寸法精度が悪く、また、表面
が粗い焼成膜になるという欠点があり、（２）の方法で
は一般に直線状、円形状など特定の形状にしか切断でき
ず、また工具の損傷が大きい為に費用が高くなり、さら
に切断速度が遅い（通常２０ ｗａｍ ／ ｍｉｎ程度
）という欠点があった。また（３）の方法は最近注目を
あびている切断方法であるが、レーザがパルス発振であ
る為に切断（通常５■／ ｍｉｎ程度）速度が遅く多大
な切断時間を要するという欠点があった。
そこで本発明者らは、セラミックを急速かつ精度よく任
意の形状に切断する方法につき鋭意研究の結果、切断部
の融点を低下させることにより、その目的が達成しうろ
ことを確認し、本発明を完成するに到った。
意の形状に切断する方法につき鋭意研究の結果、切断部
の融点を低下させることにより、その目的が達成しうろ
ことを確認し、本発明を完成するに到った。
すなわち本発明は酸化物系セラミックの切断面に沿って
予め該セラミックと共晶反応を起こして融点を低下させ
る金属酸化物をコーティングした後、レーザで切断する
ことを特徴とする酸化物系セラミックのレーザ切断方法
である。
予め該セラミックと共晶反応を起こして融点を低下させ
る金属酸化物をコーティングした後、レーザで切断する
ことを特徴とする酸化物系セラミックのレーザ切断方法
である。
本発明切断法においては、被切断物である酸化物系セラ
ミックの表面に予めその融点を低げる金属酸化物をあら
かじめコーティングしておくのであるが、その態様を第
１図及び第２図に示す。
ミックの表面に予めその融点を低げる金属酸化物をあら
かじめコーティングしておくのであるが、その態様を第
１図及び第２図に示す。
第１図は被切断物を上面より見た図、第２図は側面から
見た図である。セラミック被切断物１の表面に切断線５
に沿ってコーティング層２を施しておく。コーティング
層２は第２図ａのように１の表裏両面、（ｂ）のように
裏面だけ、（０’）のように表面のみに施すいずれの方
法でもよい。
見た図である。セラミック被切断物１の表面に切断線５
に沿ってコーティング層２を施しておく。コーティング
層２は第２図ａのように１の表裏両面、（ｂ）のように
裏面だけ、（０’）のように表面のみに施すいずれの方
法でもよい。
酸化物系セラミック１の材質としては、アルミナ（Ａｌ
ｔｏｓ ）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ２）、 ムライト（３Ａ４０３−２８１０． ）、シ
リカ（Ｓ１０２）、 チタニア（Ｔ１０２）等の酸化物
系セラミックが使用できる。２の材質としては、１と共
晶反応を起こし、その融点を下げる金属酸化物が使用可
能であり、−例として酸化第一銅（ＯｕｌＯ，酸化コバ
ルト（Ｃ！ｏｏ ）、酸化ニッケル（Ｎ１０）、酸化鉄
（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシ
ウム（ＯａＯ）、酸化ストロンチウム（８ｒＯ）、酸什
マンガン（Ｍｎｓｏ４）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等
の他、５ｉ０２． ＭｇＯ。
ｔｏｓ ）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ２）、 ムライト（３Ａ４０３−２８１０． ）、シ
リカ（Ｓ１０２）、 チタニア（Ｔ１０２）等の酸化物
系セラミックが使用できる。２の材質としては、１と共
晶反応を起こし、その融点を下げる金属酸化物が使用可
能であり、−例として酸化第一銅（ＯｕｌＯ，酸化コバ
ルト（Ｃ！ｏｏ ）、酸化ニッケル（Ｎ１０）、酸化鉄
（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシ
ウム（ＯａＯ）、酸化ストロンチウム（８ｒＯ）、酸什
マンガン（Ｍｎｓｏ４）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等
の他、５ｉ０２． ＭｇＯ。
Ｔｉｅ、等も有効である。ただし１に用いる材質と同じ
材質は当然の事ながら効果を伴なわない。
材質は当然の事ながら効果を伴なわない。
また、２のコーティング方法は、粉末状の物をアクリル
樹脂等の有機バインダーで固定する方法、蒸着、イオン
ブレーティング、溶射等で被覆する方法が採用できる。
樹脂等の有機バインダーで固定する方法、蒸着、イオン
ブレーティング、溶射等で被覆する方法が採用できる。
２の厚さは５μ以上１ｗ以下であるのが望ましく、５μ
未満では、融点降下の効果が少なく、１ｍ＋を超えては
、レーザ光が１語表面で焦点を結ぶ妨げとなりいずれも
好ましくない。
未満では、融点降下の効果が少なく、１ｍ＋を超えては
、レーザ光が１語表面で焦点を結ぶ妨げとなりいずれも
好ましくない。
このように準備された被切断物を第３図に示すようにレ
ーザ切断トーチ４の直下に置き、５の切断方向に切断す
る。
ーザ切断トーチ４の直下に置き、５の切断方向に切断す
る。
この詳細構成を第４図に示す。被切断物であるセラミッ
クは熱衝撃に対して弱いので、レーザ光照射時の熱勾配
をゆるやかにする目的で６００℃以上に予熱する事が必
要である。従って金属酸化物コーティング層２を有する
被切断物１は炉１５内の台１４の上に置かれ、ヒータ１
２で加熱される。レーザ光？Ｆｉミラー８で反射された
後、切断トーチ４内の集光レンズ７を通って切断ノズル
６より１の表面の切断線３上に焦点を結ぶ。一方、切断
ガスはボンベ１１からパルプ１０を通り切断ノズル６の
先から噴出され、レーザ光９で溶融した部分を吹き飛ば
し切断が進行する。なお、切断ガスとしては、酸素、窒
素、アルゴン等の通常用いられるガスが使用可能である
。なお図中１３は熱電対を示す。
クは熱衝撃に対して弱いので、レーザ光照射時の熱勾配
をゆるやかにする目的で６００℃以上に予熱する事が必
要である。従って金属酸化物コーティング層２を有する
被切断物１は炉１５内の台１４の上に置かれ、ヒータ１
２で加熱される。レーザ光？Ｆｉミラー８で反射された
後、切断トーチ４内の集光レンズ７を通って切断ノズル
６より１の表面の切断線３上に焦点を結ぶ。一方、切断
ガスはボンベ１１からパルプ１０を通り切断ノズル６の
先から噴出され、レーザ光９で溶融した部分を吹き飛ば
し切断が進行する。なお、切断ガスとしては、酸素、窒
素、アルゴン等の通常用いられるガスが使用可能である
。なお図中１３は熱電対を示す。
コーティング１２は被切断物１と反応してその融点を下
げ、レーザ光を照射して切断部に形成された融体の流動
性を上げる作用を有する。
げ、レーザ光を照射して切断部に形成された融体の流動
性を上げる作用を有する。
即ち、被切断物であるセラミックは、２０００℃以上の
高融点を持つために、レーザ光を照射して形成される融
体は、融点直上の温度にしかならないので非常に流動性
が悪く、切断ガスで吹き飛び難いのであるが、２と反応
する事により融体が吹き飛び易くなる。
高融点を持つために、レーザ光を照射して形成される融
体は、融点直上の温度にしかならないので非常に流動性
が悪く、切断ガスで吹き飛び難いのであるが、２と反応
する事により融体が吹き飛び易くなる。
本発明は、酸化物系セラミックを高速かつ、精度よく、
任意の形状に切断するととＫある。
任意の形状に切断するととＫある。
この為には、焼結前の加工やダイヤモンド砥粒による機
械的な切断よりも、高エネルギー密度を有するレーザが
有利である事は言うまでもない。レーザにはその種類に
よって連続発振が可能なもの（Ｃ０２レーザ等）と不連
続にパルス発振しかできないもの（ＹＡＧレーザ等）と
に分かれるが、後者より前者の方が切断速度を著しく速
くできるという利点があるので、前者のレーザを使用す
ることが望ましい。
械的な切断よりも、高エネルギー密度を有するレーザが
有利である事は言うまでもない。レーザにはその種類に
よって連続発振が可能なもの（Ｃ０２レーザ等）と不連
続にパルス発振しかできないもの（ＹＡＧレーザ等）と
に分かれるが、後者より前者の方が切断速度を著しく速
くできるという利点があるので、前者のレーザを使用す
ることが望ましい。
コーティング層２を用いずにレーザ切断を行なった場合
には、切断部に形成される融体は流動性が悪い為に切断
ガスで吹き飛び難く、切断部面下にスラグとして残る。
には、切断部に形成される融体は流動性が悪い為に切断
ガスで吹き飛び難く、切断部面下にスラグとして残る。
スラグが残存する状態では精密切断とは言えず、さらに
ダイヤモンド砥粒などによる機械的な仕上げが必要とな
る。しかし本発明のコーティング層は被切断物と反応し
てその融点を下げる作用を有する為、切断部に形成され
る融体、け流動性が良好となシ、切断ガスで容易に吹き
飛ぶのでスラグが残存せず良好かつ精密な切断が可能と
なる。また、切断面の性状が良好であるので、仕上げ加
工が不要となり、工数の削減にも大いに寄与する。
ダイヤモンド砥粒などによる機械的な仕上げが必要とな
る。しかし本発明のコーティング層は被切断物と反応し
てその融点を下げる作用を有する為、切断部に形成され
る融体、け流動性が良好となシ、切断ガスで容易に吹き
飛ぶのでスラグが残存せず良好かつ精密な切断が可能と
なる。また、切断面の性状が良好であるので、仕上げ加
工が不要となり、工数の削減にも大いに寄与する。
実施例１
被切断物に板厚２■、大きさ５０Ｘ５０■のＡ／４０．
を用い、その切断線の表裏両側に０ｕｌＯ粉末をアクリ
ル樹脂系バインダーと混合して１００μの厚さに塗布し
た。これを炉中で１０００℃に予熱した後、ＣＯ！レー
ザ加工機で直線状に切断した。切断条件は、レーザ出力
２ＫＷ、切回速度１．５ ｍ ／ ｍｉｎで、切断ガス
にはＮ８ を用い１３０ ｔ／ｍｉｎの流量で切断部に
吹き付けた。切断部の性状を調査したところ、切断幅α
７■で、切断面にスラグの付着はなく、切断面粗さは３
Ｓであった。また、ＡＴＯｓに割れは発生せず、良好な
切断が行なわれていることが判明した。
を用い、その切断線の表裏両側に０ｕｌＯ粉末をアクリ
ル樹脂系バインダーと混合して１００μの厚さに塗布し
た。これを炉中で１０００℃に予熱した後、ＣＯ！レー
ザ加工機で直線状に切断した。切断条件は、レーザ出力
２ＫＷ、切回速度１．５ ｍ ／ ｍｉｎで、切断ガス
にはＮ８ を用い１３０ ｔ／ｍｉｎの流量で切断部に
吹き付けた。切断部の性状を調査したところ、切断幅α
７■で、切断面にスラグの付着はなく、切断面粗さは３
Ｓであった。また、ＡＴＯｓに割れは発生せず、良好な
切断が行なわれていることが判明した。
実施例２
被切断物に板厚４＋ｍ、大きさ１００ｍ５＋Ｘ１００■
のＭｇＯを用い、切断線の裏側に８１０２ 粉末をアク
リル樹脂系バインダーと混合して３００μの厚さに塗布
した。これを炉中で１２００’Ｃに予熱した後Ｃｏ、レ
ーザ加工機で半径３０日の円形に切断した。切断条件は
レーザ出力２ｋＷ。
のＭｇＯを用い、切断線の裏側に８１０２ 粉末をアク
リル樹脂系バインダーと混合して３００μの厚さに塗布
した。これを炉中で１２００’Ｃに予熱した後Ｃｏ、レ
ーザ加工機で半径３０日の円形に切断した。切断条件は
レーザ出力２ｋＷ。
切断速度１ ｍ ／ ｍｉｎで、切断ガスにＶｉＯ＊
を用い、１４５ ｔ／ｍｉｎの流量で切断部に吹き付け
た。切断部の性状を調査したきころ、切断幅［ｌＬ８ｗ
Ｉ＋１で、切断面にスラグの付着はなく、切断面粗さ１
ｊ３Ｂであった。またＭｇＯに割れは発生せず、良好な
切断が行なわれていることが判明した。
を用い、１４５ ｔ／ｍｉｎの流量で切断部に吹き付け
た。切断部の性状を調査したきころ、切断幅［ｌＬ８ｗ
Ｉ＋１で、切断面にスラグの付着はなく、切断面粗さ１
ｊ３Ｂであった。またＭｇＯに割れは発生せず、良好な
切断が行なわれていることが判明した。
実施例３
被切断物に板厚５ｖｍ、大きさ５０■Ｘ５０ＷのＺｒ０
１ を用い、その切断線の表側にＴｉｅ、を溶射し厚さ
２００μにコーティングした。これを炉中で１２００℃
に予熱した後、ｃｏ！レーザ加工機で直線状に切断した
。切断条件は、レーザ出力２．５ｋＷ、切断速度１ ｍ
／ ｍｉｎで、切断ガスにはムｒを用い、１２０ ｔ
／ｍｉｎの流量で切断部に吹き付けた。切断部の性状を
調査したところ、切断幅０，８■で、切断面にスラグの
付着はなく、切断面粗さは３日であった。またＺｒＯ□
に割れは発生せず、良好な切断が行なわれていること
が判明した１、
１ を用い、その切断線の表側にＴｉｅ、を溶射し厚さ
２００μにコーティングした。これを炉中で１２００℃
に予熱した後、ｃｏ！レーザ加工機で直線状に切断した
。切断条件は、レーザ出力２．５ｋＷ、切断速度１ ｍ
／ ｍｉｎで、切断ガスにはムｒを用い、１２０ ｔ
／ｍｉｎの流量で切断部に吹き付けた。切断部の性状を
調査したところ、切断幅０，８■で、切断面にスラグの
付着はなく、切断面粗さは３日であった。またＺｒＯ□
に割れは発生せず、良好な切断が行なわれていること
が判明した１、
第１図、第２図は本発明方法を実施する際の金属酸化物
のコーティング層を設ける態様を説明するための図、第
３図は本発明の実施態様の説明図、第４図はその詳細図
である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
のコーティング層を設ける態様を説明するための図、第
３図は本発明の実施態様の説明図、第４図はその詳細図
である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
Claims (1)
- 酸化物系セラミックの切断面に沿って予め該セラミック
と共晶反応を起こして融点を低下させる金属酸化物をコ
ーティングした後、レーザで切断することを特徴とする
酸化物系セラミックのレーザ切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59059314A JPS60203383A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 酸化物系セラミツクのレ−ザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59059314A JPS60203383A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 酸化物系セラミツクのレ−ザ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203383A true JPS60203383A (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=13109773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59059314A Pending JPS60203383A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 酸化物系セラミツクのレ−ザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203383A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100747681B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-08-08 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치의 기판 컷팅 장치 |
| JP2016112572A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 三菱重工業株式会社 | レーザ切断方法およびレーザ切断装置 |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP59059314A patent/JPS60203383A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100747681B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-08-08 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치의 기판 컷팅 장치 |
| JP2016112572A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 三菱重工業株式会社 | レーザ切断方法およびレーザ切断装置 |
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