赤外光学部品の製造において、すべてはブランクから始まる。ゲルマニウムのように脆く、応力に敏感な材料の場合、ブランクをどのようにカットするかによって、後に大きな違いが生じます。最初のカットで表面仕上げが悪かったり、内部応力がかかったりすると、クラックが入ったり、研磨が難しくなったり、最終検査で不合格になったりすることもあります。
そのため、Geブランクをスライスする際にダイヤモンドワイヤーソーに切り替えるメーカーが増えています。適切なセットアップにより、この方法はきれいな表面、低い切り口損失、そして最も重要な材料内部の応力を最小限に抑えることができます。
ゲルマニウム・ブランクに優しい加工が必要な理由
ゲルマニウムは定義上、硬い材料ではありませんが、破壊靭性が低いため、力にあまり耐えません。従来のブレードやIDソーでは、振動や熱負荷が大きすぎることがよくあります。
従来のカッティングの一般的な問題点には以下のようなものがある：
- 研磨中に現れる表面下のクラック
- ブランク全体の不均一な応力分布
- 広いカッティングパスによる高い材料ロス
これらの問題は無駄を増やすだけでなく、高性能IRレンズに必要な精度を損なう。
ダイヤモンドワイヤーソー: 低ストレス切断ソリューション
ダイヤモンドワイヤーソーは、ダイヤモンドでコーティングされた細いワイヤーをエンドレスのループ状にして材料をスライスする。ゲルマニウム用に調整する場合、この方法にはいくつかの明確な利点がある：
- ワイヤーの太さ 0.3 mmを生産している。 0.35mm以下のカーフ幅
- 熱歪みのない冷間切断
- 機械的ストレスを最小限に抑えたスムーズなスライス
- デリケートな部品に適した、制御性の高い送りおよび速度
厚いブランク（10～100mm）でも、後研磨の必要性を最小限に抑え、きれいな切断面を得ることができます。
実戦結果
IRレンズ業界のある顧客は SG20 25mmGeブランク用ブレードソーの交換用。交換後
- エッジ・チッピングが60%以上減少
- 表面品質の向上研磨時間を～35%短縮
- インゴットあたりの歩留まりが向上よりタイトなカーフ・コントロール
Geブランクのカットに推奨される設定
| パラメータ | 推奨値 |
|---|---|
| ワイヤー径 | 0.3 mm |
| 送り速度 | 5～10mm/分 |
| ワイヤースピード | 40 m/s |
| クーラントタイプ | きれいなろ過水 |
| 典型的な厚さ | 2-30 mm+ |
ホールディング・フィクスチャーは、プレッシャー・ポイントを作ることなく、均一なサポートを提供する必要がある。ゴムパッド入りのクランプや特注の金型が効果的だ。
どのマシンを使うべきか？
バッチサイズとブランクの寸法によりますが、適合するものをいくつか紹介します。
全機種とも、ワイヤースピードの調節、プログラム可能なスライス、内蔵クーラントシステムを備えている。
IRオプティクスに関しては、ブランクが基本です。それを正しくカットすることは、その後の問題を少なくすることを意味します。ダイヤモンドワイヤーソーは、ゲルマニウムのような脆い材料には特に重要な、よりクリーンで優しいアプローチを提供します。
より良い歩留まり、より低い応力、そして最初のカットからきれいな表面をお望みなら、Vimfunの装置はお探しのツールかもしれません。
