レーザプロセッシングレーザプロセッシング− 33 −キーワード連絡先メールアドレスキーワード連絡先メールアドレス［応用分野］九州大学 大学院工学研究院 教授［応用分野］東北大学 多元物質科学研究所 准教授AF-2018206-B2一般研究開発助成AF-2018208-B2一般研究開発助成レーザ加工，疲労寿命改善，溶接構造物建造疲労，レーザ照射，結晶粒微細化，応力集中緩和gotoh@nams.kyushu-u.ac.jpレーザー加工レーザー穴あけ，フェムト秒レーザー，ベクトルビームy.kozawa@tohoku.ac.jp後藤 浩二小澤 祐市レーザ加工技術を援用した長寿命大型溶接構造物建造技術に関する研究ベクトルビームを用いた超微細レーザー加工技術の開発金属材料の疲労を含む強度と靭性を同時に改善可能な手法として，結晶粒の微細化が有用であることが知られており，この中でも西尾らによる繰返しレーザ照射による結晶粒微細手法に着目したが，金属を溶融させない方法のため施工裕度が極めて狭い．一方，本研究実施者は，表層部の溶融を許容することで，溶接止端の応力集中緩和と内部の結晶粒微細化を同時に与えることを考え，初期段階は止端部形状の緩和効果，経年後は内部結晶粒微細化効果，という二重の疲労寿命改善効果を初期施工で与えることを考えた．これを達成するため，本研究では，溶接止端部に対する表面溶融を許容する適切なレーザ照射条件について検討し，疲労強度改善効果を検証した．その結果，実際の大型溶接構造物建造時に同時にレーザ照射することを前提とした照射条件を導出し，疲労強度の大幅な改善を確認した．本研究では，次世代のレーザー加工において要求されるサブミクロンから究極的にはナノメートルオーダーでの超微細加工技術を達成するための基盤技術として，レーザー光の偏光や位相の空間分布を高度に制御したベクトルビームによる新しいレーザー微細加工技術の開発を目的とした．本研究で構築した独自のレーザー加工光学系によって，ベクトルビームに変換した超短パルスレーザー光を高開口数の対物レンズにより金属表面に強く集光し，その加工特性を詳細に検討した．本実験から，径偏光ビームの強い集光によって焦点に生ずる軸方向電場が，材料依存的にアブレーション加工に寄与する可能性を初めて示すことに成功した．高開口数レンズを用いた集光条件でのレーザー微細加工に対して，焦点での光の3次元的なベクトル場を用いた新たな加工プロセスの開発へ向けた重要な指針を得ることができた．
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