空冷高出力半導体レーザの開発と表面熱処理への応用
■機械金属部 舟田義則 廣崎憲一 中島明哉 根田崇史
加工用高出力半導体レーザ装置の普及には，レーザ光照射時に生ずる熱で故障することを防ぐため，抜熱の高効率化と高信頼性化が不可欠である。そこで本研究では，ペルチェ素子やヒートレーン放熱器などを組み込んだ空冷式小型半導体レーザ装置を試作し，最大出力100Wのレーザ光を30秒間安定して連続照射できることを確認した。さらに，これを斜めに2台配置した装置を用いて，直径1.5mmのSKH51小径鋼材ピンの表面熱処理への応用を試みた。その結果，短時間かつ高出力でレーザ加熱する程，鋼材ピンの表面硬さを上昇させることができた。そして，最大でHV900まで表面を硬化可能であることを示し，試作した空冷式小型半導体レーザ装置が小径鋼材ピンの表面硬化に適用可能であることを明らかにした。
キーワード: 空冷化，高出力半導体レーザ，レーザ熱処理
Development of an Air-Cooled High-Power Diode Laser Unit, and Its Application to Surface Heat Treatment
Yoshinori FUNADA, Kenichi HIROSAKI, Akichika NAKASHIMA and Takashi KONDA
In order to market a diode laser unit for material processing, it is necessary to improve the performance and reliability of heat dissipation so as to prevent heat damage during irradiation. In this study, a prototype of an air-cooled diode laser unit was made consisting of Peltier devices and heat sinks using heat lanes. It was confirmed that this laser unit was able to emit a continuous laser beam for 30 seconds at a maximum output power of 100 W. Subsequently, the surface heat treatment for pins made of SKH51 with a diameter of 1.5 mm was tested using an apparatus with twin prototype diode laser units. Results demonstrated that heating with shorter irradiation at higher output power can raise surface hardness up to HV900. It was found that this air-cooled diode laser unit could be applied to the surface hardening of fine steel pins used as punching tools.
Keywords : air-cooled, high-power diode laser, laser heat treatment
全文（PDFファイル：188KB、4ページ）