自動車の軽量化と高度化を推進するために、自動車用超薄型ガラスを研究対象とし、切断の微細形貌、材料のアブレーション閾値および加工パラメータ間の結合関係を体系的に探究し、高品質で低損傷のフェムト秒レーザー切断を実現することを目的とした。まず、波長1030nmの赤外フェムト秒レーザーを用いて、0.55mmのソーダ石灰ガラスと高アルミナガラスに直線スリットを加工し、単一ビームフェムト秒レーザーの主要加工パラメータが切断形貌に与える影響を検討した。次に、面積推算法を用いて、0.05MHz、0.2MHz、0.5MHzでの両種ガラスのアブレーション閾値を算出し、レーザー加工の差異を解析してアブレーション閾値の変化規則を明らかにした。さらに、実現不可能な加工範囲を排除し、加工パラメータのウィンドウを予備決定し、BPニューラルネットワークに基づく予測モデルを構築し、加工パラメータの選択をさらに最適化した。最後に、合理的な加工パラメータを用いて、両種ガラスの全厚を下から上へ切断した。実験結果は、0.2MHzにおいて、高アルミナガラスはソーダ石灰ガラスに比べアブレーション閾値が低いため、均一に分布した直線状の傷が発生しやすく、ひび割れ傾向が高いことを示した。切断断面の表面粗さR_a値は0.50μmで、ソーダ石灰ガラスの0.75μmより低く、優れた断面品質を示し、いずれも自動車用ガラスの精密切断要件を満たしている。結論として、本稿で提案した切断形貌特徴、アブレーション閾値分析、モデル予測を融合した加工最適化スキームは加工過程での熱損傷の効果的な抑制を実現し、超薄型ガラス切断において良好な実現可能性と信頼性を有することが確認された。

フェムト秒レーザー;自動車用超薄ガラス;アブレーション閾値;プロセス最適化;精密切断