銅のレーザー加工について

このページでは、銅を素材として行われるレーザー加工について、レーザー加工における銅の特徴や、銅へレーザー加工を行う際のポイントなどをまとめています。また、銅材加工におすすめのレーザー加工機もご紹介します。

既存設備では対応が難しい
銅加工の課題に応える！
国内サポートに対応する
レーザー加工機3選

銅はレーザー加工が可能な材料ですが、切断・溶接・マーキングでは品質のばらつきや安定性に課題が出やすい素材でもあります。既存設備では銅加工だけが思うようにいかず、あらためて「銅を前提にしたレーザー加工機」を検討する企業も。そこで銅加工の品質・安定性を引き上げたい企業向けに、国内サポートに対応するレーザー加工機をご紹介します。

切断・穴あけ加工なら

Bodor A・i・C
シリーズ
（販売店：レーザーコネクト）

画像引用元：レーザーコネクト公式サイト
（https://www.laserconnect.co.jp/products/bodor.html）

特徴

• 銅加工で不安定になりやすい穴あけ。装置機能として最適化するA・iシリーズなら銅加工の作業の合理化を図れる。
• 銅材の反り・局所変形を想定した衝突防止機能を搭載。試作～量産立ち上げリスクを下げ、安定運用につなげる。
• 材料コストの影響が大きい銅材。ネスティングや条件最適化ができるため、安定した品質とコスト管理を実現。
• 国内販売店レーザーコネクトなら、納品後のメンテナンスや操作講習、保守などに対応。

レーザーコネクト
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溶接加工なら

TruDisk
（メーカー： TRUMPF Japan ）

引用元： TRUMPF Japan公式サイト
（https://www.trumpf.com/ja_JP/製品/レーザ/レーザ装置/溶接用レーザ/）

特徴

• 一般的なレーザーでは反射率が高い銅。 TruDiskなら吸収率が高いグリーン波長を選択。溶接開始から溶融状態まで安定。
• 銅溶接で発生する飛散は、外観不良、導通不良、検査工数の増加に。TruDiskなら飛散低減を前提。溶接品質が向上。
• 銅は条件変動の影響を受けやすく、試作止まりに終わることも。TruDiskなら量産工程を前提とした構成で工程が安定。
• 日本法人を通じて、保守・メンテナンス、トレーニングといったメーカー直の国内サポートを受けられる。

TRUMPF
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マーキング加工なら

レーザーマーカー
（メーカー：日立産機システム）

引用元：日立産機システム公式サイト
（https://www.hitachi-ies.co.jp/products/marking/lm/）

特徴

• 銅は反射率が高くマーキングの視認性に課題が出やすい素材。レーザーマーカーなら銅に適したレーザー種を選定可。
• 銅部品では読み取り精度と印字の安定性が重要。レーザーマーカーは銅表面でも高精細な印字を安定して形成しやすい。
• 銅マーキングは条件差の影響を受けやすいが、レーザーマーカーの事前テストと導入後サポートで工程安定化に有効。
• 遠隔で各製品の稼働状況を監視するサービスを提供。適切なタイミングで保守を受けられる。

日立産機システム
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レーザー加工における銅の特徴

銅は金属表面の反射率が高く、レーザー加工が難しいとされる金属素材です。また、銅は導電率や熱伝導率が高く、レーザー加工による熱の影響で反りや歪みが生じやすいということも無視できません。

一方、銅は様々な業界や分野において利用メリットの多い金属であり、加工精度が優れているレーザー加工と上手に組み合わせることで幅広い目的での利用価値を追求できることも重要です。

また、レーザー加工に用いられる銅には複数の種類があることもポイントです。

銅と一口に言っても素材の種類ごとに性質が異なっており、個々の素材の特性を理解した上で適切なパラメータの設定などができる業者に依頼することが必要といえるでしょう。加えて、銅そのもののコストの高さにも配慮することが大切です。

本サイトでは銅加工におすすめなレーザー加工機を、生産規模別にご紹介しています。
少量生産・大量生産のカテゴリからぜひチェックしてみてください。

レーザー加工できる主な
銅の種類

無酸素銅（C1020）

純度99.96％を超えている、酸化物を含まない高純度の銅を「無酸素銅」と呼びます。他の元素が添加されておらず、様々な銅の中でも特に導電性や熱伝導性に優れており、高温下においても水素脆化が発生しないことも特徴です。そのため、レーザー加工の難易度が高くなってしまうものの、適正に活用すれば銅の素材としての特性を活かした利用ができます。

なお、無酸素銅は粘り気が強く、切削性があまり良くないといった点も重要です。

タフピッチ銅（C1100）

タフピッチ銅は純度99.9％以上の純銅でありつつ、およそ0.02～0.05％の酸素が残留されている銅となっています。レーザー加工を含めて様々な加工現場で用いられる銅素材のなかでも入手が簡単であり、工業分野でも産業分野でも幅広く利用されていることが特徴です。

タフピッチ銅は耐蝕性や耐候性、展延性にも優れている銅であり、色々な用途や目的で使えることが魅力です。一方、600℃超での加熱では水素脆化によって亀裂が発生する場合もあり注意しなければなりません。

りん脱酸銅（C1220）

溶解中にリンを使って酸素を除去した純銅（純度99.75％以上）がりん脱酸銅です。無酸素銅やタフピッチ銅と比較して銅としての純度は低いものの、加熱による水素脆化が起こらないため、溶接加工やろう付けなどに適していることが特性です。

また、延伸性にも秀でており、曲げたり絞ったり押し広げたりと色々な金属加工や機械加工へ活用できることも無視できません。りん脱酸銅の用途としてはガス管や建築資材、風呂釜、熱交換器など色々なものが挙げられます。

主な銅加工の種類と特徴

切断加工

工業分野や産業分野における機械加工・レーザー加工などに関して、切断加工は一般的な加工方法の1つです。

切断加工は文字通り、金属の板や部品を任意の形状やサイズに切断して、次の工程へ進めるために行われます。

レーザー加工ではレーザーのエネルギーを集中させて、照射部位の金属を蒸発させることで金属を切断します。レーザー切断は高精度な切断加工を可能にしますが、銅を素材にする場合は熱の影響などを考えなければなりません。

曲げ加工

銅を活用した金属加工として曲げ加工も一般的です。銅は柔らかく、曲げ加工そのものは難しくありません。ただし、曲げやすくゆがみやすい素材だからこそ、精密加工を実現するにはノウハウを有している加工業者でなければ難しく、銅の曲げ加工を依頼するのであれば実績のある業者を選ぶことが必要です。

銅の曲げ加工では金型を用いたベンダー加工が一般的ですが、金属の延びやすさや変形から元に戻ろうとする性質などを含めて設計することが求められます。

溶接加工

溶接加工はガスや電気、レーザーといったものを使って熱を発生させ、その熱で対象の素材を溶かして接合する加工方法です。同じ素材同士を接合したり、異なる素材を溶かして接合したりと、溶接加工にも複数の種類が存在します。

ただし、熱伝導率が高い銅の場合、熱を与えても熱が拡散してしまって目的の部分だけを溶接することが困難です。そのため、銅の溶接加工を行いたい場合、高出力のレーザー加工機によって短時間での溶接を行ったり、熱集中率に優れたガス溶接が用いられたりします。

銅のレーザー加工で注意すべき
ポイント

銅のレーザー加工では、高い反射率と熱伝導率が大きな課題となります。レーザー光が反射し機械内部を損傷させる可能性があるため、保護ガラスや出力設定に注意が必要です。銅は熱伝導率が高いため、焦点位置や切断速度の微調整を誤ると、変形したり切断不良を起こす可能性があります。銅を切断する際には、銅の表面に反射防止剤を塗るか、銅の加工ができるレーザー加工機を使用しましょう。