レーザー溶接とは - 作業、種類、用途

レーザー溶接とは?

レーザービーム溶接 (LBW) は、レーザーを使用して金属または熱可塑性樹脂を接合するために使用される溶接技術です。ビームは集中した熱源を提供し、狭くて深い溶接と高い溶接速度を可能にします。キーホールまたは溶け込みモード溶接に基づいています。

レーザー溶接は、伝導制限溶接とキーホール溶接の 2 つの基本的に異なるモードで動作します。レーザービームが溶接する材料と相互作用するモードは、ワークピースに当たるビーム全体の出力密度に依存します。

このプロセスは、自動車産業のように、自動化を使用した大量のアプリケーションで頻繁に使用されます。エネルギー密度が高いため、レーザー溶接の主な利点は、部品の広い領域に影響を与えることなく、接合部の端にある領域を溶融できることです。

レーザー溶接は、アーク溶接プロセスと比較して比較的低い入熱で高アスペクト比の溶接を生成する高出力密度の溶融溶接プロセスです。さらに、レーザー溶接は「真空の外」で行うことができ、近赤外固体レーザービームの光ファイバー配信により、他の接合技術と比較して柔軟性が向上します。

レーザービーム溶接の主要な部品または装置は次のとおりです。

レーザー加工機: 溶接用のレーザーを生成するために使用される機械です。レーザー加工機の主要コンポーネントを以下に示します。
電源: レーザーマシン全体に高電圧電源が適用され、レーザービームが生成されます。
CAM: コンピューターとレーザー加工機を組み合わせて溶接を行うコンピューター支援製造です。レーザーによる溶接プロセス中のすべての制御アクションは、CAM によって行われます。溶接プロセスが大幅にスピードアップします。
CAD: これはコンピューター支援設計と呼ばれます。溶接のジョブを設計するために使用されます。ここではコンピューターを使用してワークピースとその溶接方法を設計します。
シールドガス: w/p の酸化を防ぐために、溶接プロセス中にシールドガスを使用する場合があります。

レーザー溶接は、レーザービームを使用して金属または熱可塑性樹脂を接合して溶接を形成するために使用されるプロセスです。このように集中した熱源であるため、薄い材料のレーザー溶接は、毎分メートル単位の高い溶接速度で実行でき、厚い材料では、四角いエッジの部品間に狭くて深い溶接を生成できます。

レーザービーム溶接は、原子の電子が何らかのエネルギーを受けることによって励起されるという原理に基づいています。そして、しばらくして基底状態に戻ると、光子を放出します。

この放出された光子の濃度は、放射線の励起放出によって増加し、高エネルギーの集束レーザービームが得られます。放射線の誘導放出による光増幅は、レーザーと呼ばれます。

最初に、溶接機を目的の位置 (接合する 2 つの金属片の間) にセットアップします。後のセットアップでは、操作を実行するために高電圧電源がレーザーマシンに適用されます。

レンズは、溶接が必要な領域にレーザーの焦点を合わせるために使用されます。 CAM は、溶接プロセス中にレーザーとワークテーブルの速度を制御するために使用されます。

マシンのフラッシュランプを起動し、光子を放出します。光子のエネルギーはルビー結晶の原子に吸収され、電子はより高いエネルギー準位に励起されます。低エネルギー状態または基底状態に戻ると、光子を放出します。

この光子は再び原子の電子を刺激し、2 つの光子を生成します。このプロセスが続き、複数の部品を一緒に溶接するために目的の場所で使用される集束レーザービームが得られます。

ガスレーザー: レーザーを生成するためのレーザー媒体としてガスの混合物を使用します。窒素、ヘリウム、二酸化炭素などのガスの混合物がレーザー媒体として使用されます。
固体レーザー: 合成ルビー結晶 (酸化アルミニウム中のクロム)、ガラス中のネオジム (Nd:ガラス)、イットリウムアルミニウムガーネット中のネオジム (Nd-YAG、最も一般的に使用) など、いくつかの固体媒体を使用しています。
ファイバーレーザー: このタイプのレーザーのレーザー媒体は光ファイバーそのものです。