金属用ファイバーレーザー切断機、切断できる材料は？

はじめに

ファイバーレーザー切断機は、主に金属加工向けに設計されており、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、銅、亜鉛めっき鋼、チタン、さまざまな金属合金の切断に広く使用されています。ただし、すべての金属がファイバーレーザーに同じように反応するわけではありません。反射率、熱伝導率、合金組成、コーティング、表面状態などの材料特性によって、レーザー切断への適性は変わります。

この記事では、ファイバーレーザー切断機で加工できる代表的な金属を紹介し、特にこの加工方法に適した材料を解説するとともに、ファイバーレーザー切断との適合性を評価する際に確認すべき材料特性を取り上げます。

1. ファイバーレーザー切断機で切断できる金属は？

ファイバーレーザー切断機は、鉄系金属から非鉄金属まで、幅広い材料を加工できます。代表的な材料には、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、銅、亜鉛めっき鋼、チタン、さまざまな金属合金が含まれます。

一般的な板金加工では、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムが、ファイバーレーザー切断機で最もよく加工される材料です。黄銅や銅も最新のレーザー加工システムで広く切断されていますが、反射率が高いため、機械の構成がより重要になります。

特殊金属や合金については、より慎重な評価が必要です。同じ金属カテゴリーに分類される材料でも、合金組成、コーティング、表面仕上げ、材料の状態が異なれば、加工時の挙動も変わることがあります。加工実績のない材料や、生産上重要な材料については、サンプル切断テストが適合性を確認する最も確実な方法です。

以下の表では、一般的な金属とファイバーレーザー切断への適性を一覧で紹介します。

一般的な金属のファイバーレーザー切断への適性と、主な確認ポイント。

2. ファイバーレーザー切断でよく使われる金属：特性、規格、用途

ファイバーレーザー切断機は幅広い金属を加工できますが、正確な合金の種類やグレードによって、切断時の材料の挙動は異なります。以下では、ファイバーレーザー切断でよく使用される金属について、代表的なグレード、材料特性、利点、用途を紹介します。

2.1 軟鋼・炭素鋼

一般的なグレード：A36、AISI 1018、その他の低炭素鋼板。

一般的な組成：AISI 1018の炭素含有量は約0.15–0.20%で、残りの大部分を鉄が占めます。

主な特性：

• 炭素含有量が比較的低い
• 加工、成形、溶接が容易
• 薄板から厚板まで幅広く入手できる
• 一般的にファイバーレーザー切断に適している

ファイバーレーザー切断の利点：

• レーザー切断で広く実績のある材料の一つ
• 単純な輪郭から複雑な形状まで対応できる
• 再現性が求められる板金の量産に適している

代表的な用途：

• 機械部品
• ブラケットやフレーム
• 電気キャビネット
• 自動車部品
• 構造部品
• 一般的な板金加工

ファイバーレーザー切断機で加工した軟鋼と炭素鋼のサンプル。

2.2 ステンレス鋼

一般的なグレード：304、304L、316、316L。

一般的な組成：

• 304：約18–20%のクロム、8–10.5%のニッケル
• 316：約16–18%のクロム、10–14%のニッケル、2–3%のモリブデン

主な特性：

• 優れた耐食性
• 強度と耐久性に優れ、外観も良好
• 316は、より厳しい環境でも高い耐食性を発揮する
• 多様な表面仕上げや板材グレードがある

ファイバーレーザー切断の利点：

• 精密レーザー切断との適合性が非常に高い
• 複雑な輪郭、スロット、穴、精密部品の加工に適している
• 適切な加工条件により、きれいな切断面を実現できる
• 機能部品にも外観が重視される部品にも適している

代表的な用途：

• 食品加工設備
• 厨房設備
• 医療機器部品
• 電気機器の筐体
• 建築用金属部材
• 船舶・化学処理設備の部品

ファイバーレーザー切断機で加工したステンレス鋼のサンプル。

2.3 アルミニウム

一般的なグレード：5052、6061、その他の板材用アルミニウム合金。

一般的な組成：

• 5052：約2.2–2.8%のマグネシウム
• 6061：約0.8–1.2%のマグネシウム、0.4–0.8%のシリコン

主な特性：

• 軽量
• 耐食性に優れる
• 熱伝導率が高い
• 炭素鋼やステンレス鋼より反射率が高い

ファイバーレーザー切断の利点：

• 軽量かつ高精度な金属部品の加工に適している
• 複雑な板金形状の加工に優れている
• 物理的な切削工具を使用しないため、工具摩耗や機械的接触がない
• 現代の金属加工で幅広く活用できる

代表的な用途：

• 自動車部品
• 電子機器の筐体
• 看板
• 輸送機器
• 機械カバー
• 軽量構造部品

ファイバーレーザー切断機で加工したアルミニウムのサンプル。

2.4 黄銅

一般的なグレード：C26000カートリッジ黄銅、その他の銅亜鉛合金。

一般的な組成：C26000は約68.5–71.5%の銅を含み、残りの大部分を亜鉛が占めます。

主な特性：

• 銅と亜鉛の合金
• 良好な耐食性
• 魅力的な金色の外観
• 鋼材より反射率が高い

ファイバーレーザー切断の利点：

• 装飾部品や機能部品の精密加工に適している
• 機械工具を使用せず、複雑な輪郭を加工できる
• カスタム部品や小ロットの金属部品加工に特に有用

代表的な用途：

• 装飾パネル
• 看板や文字
• 金具
• 電気部品
• ジュエリーやアクセサリー
• インテリアデザイン部材

重要：黄銅は反射率の高い金属です。そのため、ファイバーレーザー切断機には、反射性材料を安定して加工できる設計が求められます。

ファイバーレーザー切断機で加工した黄銅のサンプル。

2.5 銅

一般的なグレード：C11000電解タフピッチ銅（ETP）。

一般的な組成：C11000は少なくとも99.90%の銅を含みます。

主な特性：

• 非常に高い電気伝導率
• 非常に高い熱伝導率
• 反射率が非常に高い
• 優れた耐食性

ファイバーレーザー切断の利点：

• 導電部品や電気部品を高精度に製造できる
• 機械加工では製造が難しい複雑な形状に適している
• 高付加価値の精密部品に有用

代表的な用途：

• バスバー
• バッテリー部品
• 電気接点
• 電子機器
• 熱管理部品
• エネルギー貯蔵システム

重要：銅は反射率と熱伝導率が高いため、一般的に鋼材より加工条件が厳しくなります。使用する機械が銅の切断に対応していることを必ず確認してください。

ファイバーレーザー切断機で加工した銅のサンプル。

2.6 亜鉛めっき鋼

一般的な材料：亜鉛めっきを施した炭素鋼板または軟鋼板。

一般的な組成：母材には通常、表面に防食用の亜鉛コーティングを施した低炭素鋼が使用されます。

主な特性：

• 良好な耐食性
• 多くの用途でステンレス鋼より低コスト
• 強度があり、加工しやすい
• 板材、コイル材、構造用製品として入手できる

ファイバーレーザー切断の利点：

• 板金部品の大量生産に適している
• 鋼材の構造的特性と防食性能を兼ね備えている
• 精密な輪郭、通気パターン、筐体部品の加工に適している

代表的な用途：

• 空調・換気設備（HVAC）の部品
• 電気キャビネット
• 自動車部品
• 屋根材・建築部材
• 家電部品
• 屋外設備

重要：亜鉛コーティングは切断時の挙動や発煙に影響します。めっき材を加工する際は、適切な排気設備と安全対策を使用してください。

ファイバーレーザー切断機で加工した亜鉛めっき鋼のサンプル。

2.7 チタン

一般的なグレード：工業用純チタンのGrade 2、およびGrade 5 Ti-6Al-4V。

一般的な組成：

• Grade 2：約98.9%以上のチタン
• Grade 5：約5.5–6.75%のアルミニウム、3.5–4.5%のバナジウムを含み、残りの大部分をチタンが占める

主な特性：

• 比強度が高い
• 優れた耐食性
• 鋼材と比べて軽量
• 高温加工時に酸化しやすい

ファイバーレーザー切断の利点：

• 高付加価値の精密部品に適している
• 機械的接触なしで複雑な形状を加工できる
• 高い寸法精度と材料の有効活用が求められる用途に有用

代表的な用途：

• 航空宇宙部品
• 医療機器
• 船舶部品
• 高性能自動車部品
• 精密工学部品

ファイバーレーザー切断機で加工したチタンのサンプル。

2.8 ニッケル合金

一般的なグレード：Inconel 625、その他のニッケル基超合金。

一般的な組成：Inconel 625は少なくとも58%のニッケルを含み、約20–23%のクロム、8–10%のモリブデン、3.15–4.15%のニオブとタンタルを含みます。

主な特性：

• 優れた耐食性
• 高温環境での高い強度
• 過酷な産業環境向けに設計されている
• 合金グレードによって特性が大きく異なる

ファイバーレーザー切断の利点：

• 高付加価値の特殊部品を精密に切断するのに適している
• 機械工具の摩耗を伴わず、複雑な輪郭を加工できる
• 少量生産や特殊用途の製造に有用

代表的な用途：

• 航空宇宙
• 化学処理設備
• 船舶・海洋工学
• エネルギー設備
• 高温環境で使用する産業部品

重要：ニッケル合金は組成や加工時の挙動が大きく異なります。すべての「ニッケル合金」を同じ材料として扱うのではなく、正確な合金グレードに基づいて適合性を評価してください。

ファイバーレーザー切断機で加工したニッケル合金のサンプル。

3. ファイバーレーザーでコーティング金属や表面処理金属を切断できる？

はい。ファイバーレーザー切断機では、多くのコーティング金属や表面処理金属を加工できます。ただし、適合性は母材と表面コーティングの両方によって決まります。母材がファイバーレーザー切断に適していても、コーティングによって切断時の挙動、発煙、切断面の品質、加工の安定性が変わることがあります。

3.1 亜鉛めっき鋼

切断できる？ はい。

• 亜鉛めっき鋼は通常、耐食性を高めるために亜鉛コーティングを施した炭素鋼または軟鋼です。
• 鋼の母材はファイバーレーザー切断に非常に適しています。
• 亜鉛コーティングは切断時の挙動に影響し、加工中の発煙を増やす場合があります。
• 主な用途には、HVAC部品、電気キャビネット、自動車部品、建築製品などがあります。

3.2 塗装金属・粉体塗装金属

切断できる？ 多くの場合、可能です。

• 下地の金属はファイバーレーザー切断に十分適している場合があります。
• 塗料や粉体塗装は、切断端付近で燃焼、変色、溶融したり、煙を発生させたりする可能性があります。
• 特に組成が不明なコーティングや工業用コーティングは、加工前に組成を確認してください。
• 外観が重要な場合は、量産前に切断端の仕上がりをテストしてください。

ファイバーレーザー切断用の塗装金属および粉体塗装金属のサンプル。

3.3 めっき金属

切断できる？ 母材とめっきの種類によっては可能です。

• ニッケルめっき、クロムめっき、亜鉛めっきなどが該当します。
• 母材とめっき層の両方が、レーザーに対する材料の反応に影響する場合があります。
• 薄いめっき層は、厚いコーティングや多層コーティングとは異なる挙動を示すため、加工実績のない材料ではテストを推奨します。

ファイバーレーザー切断用途向けのめっき金属サンプル。

3.4 アルマイト処理アルミニウム

切断できる？ はい。

• アルミニウムの母材は、引き続きファイバーレーザー切断に適しています。
• 切断端の近くでは、アルマイト処理面に変色や目に見える変化が生じる場合があります。
• 仕上げ面が最終製品で露出する場合には、特に注意が必要です。

3.5 重要なポイント

コーティング金属は、母材だけで適性を判断すべきではありません。切断前に、次の項目を確認してください。

• 母材の金属の種類
• コーティングまたはめっきの材質
• コーティングの厚さ
• 表面仕上げ
• 発煙と排気に関する要件
• 切断端を視覚的にきれいな状態に保つ必要があるか

加工実績のないコーティング材については、量産に入る前にサンプル切断を行うことが、適合性を確認する最も安全な方法です。

4. ファイバーレーザー切断機では一般的に加工しない材料は？

産業用ファイバーレーザー切断機は、主に金属の切断を目的として設計されています。レーザーが一部の非金属材料に作用する場合でも、それだけでファイバーレーザー切断に実用的、または推奨される材料になるとは限りません。

ファイバーレーザー切断機で一般的に加工されない材料には、次のようなものがあります。

• 木材 – CO₂レーザー切断の方が適している
• アクリル – アクリルの切断には一般的にCO₂レーザーが推奨される
• ガラス – ファイバーレーザー切断機の標準的な加工材料ではない
• 革 – 通常はCO₂レーザーで加工される
• 布地・繊維製品 – 非金属材料向けに設計されたレーザーシステムの方が適している
• 紙・段ボール – 一般的にCO₂レーザー切断機で加工される
• 多くのプラスチック – 適合性はポリマーの種類によって異なり、加熱すると有害な煙を発生させるプラスチックもある

重要なのは、金属用ファイバーレーザー切断機は金属材料に最適化されているという点です。金属と非金属の両方を加工する場合は、一つのレーザー光源ですべての材料に対応できると考えるのではなく、材料に応じて適切なレーザー技術を選択してください。

5. 加工したい金属が一覧にない場合

一般的な適合性一覧に記載されていないからといって、その金属がファイバーレーザーで切断できないとは限りません。特殊合金、一般的ではないグレード、コーティング金属は、同じ材料カテゴリーに属していても、異なる挙動を示すことがあります。

加工実績のない金属を加工する前に、次の項目を確認してください。

• 正確な金属の種類 – 母材を特定する
• 合金またはグレード – 例えば、ステンレス鋼やアルミニウムはグレードによって挙動が異なる場合がある
• コーティングまたはめっき – 亜鉛、塗料、粉体塗装、アルマイト処理、金属めっきなどが加工に影響する場合がある
• 表面状態 – 酸化、汚染、表面仕上げ、保護フィルムなどが結果に影響する可能性がある
• 機械との適合性 – 使用するファイバーレーザー切断システムがその材料に対応していることを確認する
• メーカーのテストデータ – 検証済みの切断結果がある場合は、それを参考にする

一般的ではない合金や、生産上重要な部品については、量産に移行する前にサンプル切断テストを行うことが、材料との適合性を確認する最も確実な方法です。

まとめ

ファイバーレーザー切断機は、軟鋼やステンレス鋼から、アルミニウム、黄銅、銅、亜鉛めっき鋼、チタン、特殊合金まで、幅広い金属を加工できるように設計されています。ただし、適切な機械を選ぶには、一般的な適合性一覧だけでなく、実際に切断する必要がある材料を基準にすることが重要です。

システムを選ぶ前に、金属の種類、グレード、コーティング、生産要件を確認してください。反射率の高い金属、特殊合金、加工実績のない材料については、実際のサンプルを切断することで、仕様書だけでは得られない確かな判断材料を得られます。

ファイバーレーザー切断機が加工したい材料に適しているか分からない場合は、金属の種類、グレード、厚さ、用途の要件をThunder Laserまでお知らせください。弊社チームが切断ニーズを評価し、適切な構成を提案するとともに、必要に応じてサンプル切断テストを手配します。

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