表面改質

「表面改質」という言葉から何となく意味は伝わってくるものですが、実はレーザー加工機における表面改質の仕組みは複雑です。具体的に何が行われるのか調べてみました。

表面改質とは

「表面改質」とは、素材表面に特殊な処理をほどこし、その構造や組成を変化させることを指します。

これにより素材に新たな性質や機能を加える技術です。

ここでは、レーザー照射による表面改質について、例を挙げて説明します。

例：レーザーによる金属の結晶粒微細化

表面改質の技術は、レーザーによる金属の結晶粒微細化などに用いられます。

その概要を説明しましょう。

レーザー発振器から発生したレーザーを溶接部分へと照射したとしましょう。

すると溶接部分の内部では、その組織が細やかになるのです。

しかもレーザーで加工した表面のほうがより細かく、整然とした組織となります。

この表面改質の効果によって、溶接金属の深い部分には従来のままの粗い結晶が存在し、表面には疲労割れの発生しにくい微細化した結晶粒が出来上がることになります。

例：レーザーピーニング

「ピーニング」とは、溶接金属をハンマーなどで打ち延ばす技術を指します。

なぜ、わざわざそんなことをするかと言うと、溶接部分があとから変形したり割れたりするのを防ぐため。

ピーニングにはさまざまな方法があり、無数の小さな鉄球を打ち込む「ショットピーニング」などがあります。

また、ハンマーを用いることから、刀鍛冶の仕事に似ているとも言われています。

このピーニングをレーザーで行うのが「レーザーピーニング」です。

レーザーピーニングにはパルスレーザー加工機を用います。

つまり、鉄球の代わりにレーザーで光の球を作るのです。

これを次々に素早く打ち込まれることで、高圧の金属プラズマが発生。

ショットピーニングよりも溶接部分の表面改質をより深い部分まで行うことができます。

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