ステンレス切断で求められるファイバーレーザー加工機の性能とは

ステンレスとの相性抜群！ステンレス切断はファイバーレーザー加工機を活用しよう

ステンレス鋼は、その優れた耐食性、強度、耐久性から、建築資材、自動車部品、医療機器など、幅広い分野で利用されています。しかし、その硬さゆえに従来の加工方法では、加工に時間がかかったり、複雑な形状の加工が難しかったりするなどの課題がありました。

ファイバーレーザー加工機は、これらの課題を解決する画期的な技術です。高出力、高精度なレーザービームにより、ステンレスを高速かつ精密に加工することが可能になります。

こちらでは、ファイバーレーザー加工機で加工できるステンレスの種類と特徴、ステンレスレーザー加工のメリット・デメリット、ステンレス切断に必要な性能について解説します。

ファイバーレーザー加工機で加工できるステンレスの種類と特徴

ファイバーレーザー加工機はさまざまな種類のステンレス鋼の加工に対応しています。ここでは代表的なステンレス鋼の種類と、それぞれの特性について解説します。

オーステナイト系ステンレス

オーステナイト系ステンレス鋼は、非磁性で耐食性に優れており、加工硬化しやすい性質を持っています。ファイバーレーザー加工との相性も良く、さまざまな用途に使用されています。代表的なものにSUS304・SUS310・SUS316などがあります。

SUS304

汎用性が高く、耐食性、耐熱性、強度などにバランス良く優れています。

SUS310

特に耐熱性に優れており、高温環境での使用に適しています。

SUS316

耐食性、特に耐孔食性に優れており、海洋環境や化学薬品を取り扱う環境で使用されます。

オーステナイト系ステンレス鋼は、ニッケルやクロムを添加することで、常温でオーステナイト組織が安定になるよう調整されています。オーステナイト組織とは、面心立方格子構造を持つ鉄の結晶構造のことです。この組織のおかげで、優れた耐食性と加工性を持ちます。

ファイバーレーザー加工機でオーステナイト系ステンレス鋼を加工する場合、その優れたビーム品質によって高精度で高速な加工が可能です。薄板から厚板まで幅広く対応でき、切断、溶接、穴あけなどさまざまな加工に適しています。

フェライト系ステンレス

フェライト系ステンレスは、クロムを主成分とするステンレス鋼の一種です。代表的なものにSUS430があります。

SUS430

SUS430は、ニッケルを含まないため、オーステナイト系ステンレス鋼と比べて安価です。また、加工性が良く、曲げ加工や溶接が容易です。耐食性も良好で、一般的な環境下では錆びにくいため、建築材料、厨房器具、家電製品などさまざまな用途で使用されています。

フェライト系ステンレスは、磁性を持つという特徴があります。磁石に引き寄せられるため、用途によっては注意が必要です。

マルテンサイト系ステンレス

マルテンサイト系ステンレスは、熱処理によって硬化できる性質を持つステンレス鋼です。この種類のステンレス鋼は、強度と硬度が求められる用途に適しています。ただし、耐食性は他の種類のステンレス鋼と比べると劣ります。

マルテンサイト系ステンレスは、熱処理によって組織を変えることで、さまざまな特性を持たせることができます。焼き入れ、焼き戻し、焼きなまし（焼鈍：しょうどん）などの熱処理を施すことで、硬度や靭性、耐食性などを調整できます。

代表的な鋼種は以下のとおりです。

SUS410

加工性が良く、汎用的に使用されます。

SUS420J2

刃物などによく採用されるステンレス鋼です。

SUS440C

高硬度で耐摩耗性に優れています。

マルテンサイト系ステンレスは、刃物、医療器具、機械部品など、強度と硬度が求められるさまざまな用途に使用されています。

その他にも、さまざまな特性を持つ特殊ステンレス鋼が存在し、ファイバーレーザー加工機で加工可能です。加工の際は、各鋼種の特性を理解し、最適な加工条件を選択することが重要です。

ステンレスレーザー加工のメリット・デメリット

ステンレスレーザー加工のメリット

ステンレスのレーザー加工には、さまざまなメリットが存在します。

まず、レーザーは非接触加工のため、材料への機械的なストレスが少なく、歪みやひび割れの発生を抑えられます。結果として、切断面がきれいになり、バリやカエリもほとんど発生しないため、後処理の手間が省けます。

高精度な加工

レーザー光は極めて細く集光できるため、微細な加工や複雑な形状のカットも可能です。

高速加工

レーザー加工は他の切断方法と比べて加工速度が速く、生産効率の向上に貢献します。

熱影響が少ない

レーザーは局所的に熱を発生させるため、材料全体への熱影響が少なく、熱変形や材質変化を抑えられます。

ステンレスレーザー加工のデメリット

一方で、デメリットも存在します。

反射率が高い

ステンレスはレーザー光を反射しやすいため、適切な設定が必要です。

厚板加工には高出力が必要

厚いステンレス板を加工するには、高出力のレーザー加工機とそれに伴う高い設備投資が必要になります。

ファイバーレーザーマシン

ステンレス切断で求められるファイバーレーザー加工機の性能

ステンレスを効率よく、かつ高精度に切断するために、ファイバーレーザー加工機にはさまざまな性能が求められます。ここでは、特に重要な性能をいくつか解説します。

レーザー出力

レーザー出力は加工速度に直結します。出力が高いほど、厚い材料をより速く切断できます。加工する材料の厚さに応じて適切な出力のレーザー加工機を選ぶことが重要です。

ビーム品質

ビーム品質も重要な要素です。ビーム品質が高い、つまりビーム径が細いほど、切断面がよりシャープになり、高精度な加工が実現できます。

アシストガスと切断面の品質

アシストガスも切断面の品質に大きく影響します。アシストガスは切断部を冷却し、酸化を防ぐ役割を果たします。材料や板厚、目的の仕上がりによって適切なアシストガスを選択する必要があります。例えば、窒素ガスは切断面の酸化を防ぎ、美しい仕上がりを実現します。

制御システム

制御システムも重要です。高性能な制御システムは、レーザー出力やアシストガスの流量などを精密に制御し、安定した加工品質を保証します。

これらの性能を総合的に考慮することで最適なファイバーレーザー加工機を選択し、高品質なステンレス切断を実現することが可能です。

ファイバーレーザー加工機はステンレス加工の最適解！

上記でご紹介した、ステンレスレーザー加工のメリット・デメリットを考慮したうえで、適切な設定と高出力ファイバーレーザー加工機を選択することで、ステンレス加工の最適解となり得ます。ファイバーレーザー加工機の導入を検討することで、生産性の向上、コスト削減、高品質な製品の製造を実現できる可能性があります。

ENSEIマシン事業部では、ステンレス鋼や鉄、アルミニウムなどさまざまな金属に対して効果的に使用できるファイバーレーザーマシンをご用意しております。高速かつ高精度な加工が可能です。切断・溶接など高性能なステンレス加工機の導入をお考えの際は、ENSEIマシン事業部の製品をぜひご検討ください。