金属溶接

レーザー溶接は、あらゆる産業の多様な金属に対して溶接を行うためのうえで、効率的な非接触型の代替方法となっています。

 

高い処理速度、複雑な溶接の形状や多層の結合が求められているかどうかに関係なく、IPG Photonicsは多様な溶接アプリケーションに適した独自のソリューションを提供します。

  

材料、部品設計、付着応力は、結合方法を決定するうえで限られた要素です。レーザー溶接は、比較的速い処理速度、低い熱入力、小さい熱影響部(HAZ)、最小限の歪みが求められる金属結合の最適なソリューションとしてよく使用されます。レーザー溶接には一般的に次の4つのプロセスがあります。 

金属溶接技術

ハイブリッド溶接は、レーザー溶接と、MIG(金属不活性ガス)溶接などの他の溶接プロセスを組み合わせたものです。

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伝導溶接はスポット溶接と同様ですが、溶融プールの生成後にレーザービームを移動することができます。この方法では、変調レーザーまたはパルス伝導溶接はスポット溶接と同様ですが、溶融プールの生成後にレーザービームを移動することができます。この方法では、変調レーザーまたはパルスが可能になります。溶接の溶け込み深さは通常は2 mm未満です。

 

 

 

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レーザースポット溶接は、レーザーを使用して材料を結合するために1つの溶接スポットを作成する非接触型のプロセスです。レーザーが集束すると、光が基質に吸収され、金属を溶解します。液化した金属が流れ込み、凝固して小さなスポット溶接が形成されます。このプロセス全体はミリ秒の単位で行われ、材料の厚さと必要な結合強度に応じて繰り返すことができます。

 

 

 

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深溶け込み溶接では、レーザー溶接を行ううえで非常に高い出力密度が必要です。集束したレーザービームにより基質が溶解し、蒸発します。  蒸気圧により溶解した金属が排出され、深くて狭い「キーホール」ができます。レーザービームの移動に合わせて、溶解した金属がキーホールの周りに流れ、経路に沿って深くて狭いシームで凝固します。  

 

 

 

金属の種類

ステンレス鋼

カーボンスチール

金・銀

アルミニウム

工具鋼

ニッケル合金

銅真鍮・銅 チタン

 

 

  

ファイバーレーザーは現在、非常に広範囲な厚板の溶接に広く使用されています。近赤外線の1,070nmの波長は、この波長では金属の反射率が低いため、現在のCO₂レーザー技術よりも明らかに優位性があります。このことは、アルミニウムや銅などの反射率が高い金属の場合に特に当てはまります。これらの金属では高出力ファイバーレーザーが最大15mmの溶接に使用されますが、これまでこの厚さのものは他のレーザーでは溶接できませんでした。高平均出力レーザーと比較的小さいスポットサイズを使用して厚板を溶接するには、キーホール溶接と呼ばれる技術を利用する必要があります。レーザーによって生成されるキーホールは非常に効果的に結合部内部でレーザービームを捕捉するため深く侵入し、高速で高品質の溶接が行えます。ファイバーレーザーは輝度が高く、大きな焦点深度を持つ焦点距離の長いレンズをキーホール溶接に使用することができます。そのため、焦点位置の影響を受けにくく、高品質の溶接を行うのが非常に容易になります。厚板のファイバーレーザー溶接のその他の例としては、送電部品の完全溶け込み溶接、船舶やパイプラインの厚い形鋼への深溶け込み溶接などがあります。   high powered laser metal welding

  

thin laser metal welding  

レーザー溶接は、比較的速い処理速度、低い熱入力、小さい熱影響部(HAZ)、最小限の歪みが求められる金属結合のための最適なソリューションとしてよく使用されます。kWクラスのファイバーレーザーの優れたビーム品質と中出力から高出力の平均出力の相乗効果により、狭い高アスペクト比のキーホール溶接から浅く広い伝導溶接まで、幅広いレーザー溶接メカニズムが利用可能になります。最大1.5 mmの厚さの多様な薄板に対して非常に高速で溶接を行うために、低出力から中出力のCWファイバーレーザー(最大1 kW)が使用されます。

 

検流計と焦点距離の長いレンズを使用して、低出力から中出力のCWファイバーレーザーで小さなスポットに集束し、リモートレーザー溶接を行うことができます。大きな絶縁体を備えた焦点距離の長いレンズを使用した場合、作業領域が大幅に広がるため、多くの利点があります。たとえば、ファイバーレーザーを装備した遠隔溶接ステーションでは、ドアパネル全体の溶接が行えます。ロボットと組み合わせた場合、自動車の車体全体に、重ね溶接またはシーム溶接を行うことができます。その他の例としては、電池パックや圧力シールの密封溶接があります。

 

IPG独自の変調QCWファイバーレーザーでは、低い熱入力アプリケーション用に高いピーク出力と低い平均出力を持つパルス状レーザー溶接機能が利用できます。  ファイバー伝送は、従来の直接光溶接ヘッドまたは検流計ヘッドに容易に統合が可能です。通常のスポット溶接アプリケーションでは、心臓のペースメーカーなどの医療機器溶接用に直接光学部品を使用することができます。携帯電話やタブレットのケーシング、レーザーブレード、ボンネット内の自動車部品の高速スポット溶接には、検流計ベースのビームデリバリーシステムを使用することができます。

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