レーザー溶接 vs アーク溶接：メリット・デメリットと最適工法の選び方

溶接は、ファブショップにおいて最も重要なプロセスの一つです。通常、部品製造の最終段階で行われるからです。部品は正確な形状に切断され、様々な形状に成形された後、溶接工程に入ります。この時点で、多くの材料費、時間、労力が投入されており、貴重なコンポーネントが溶接ステーションに持ち込まれます。では、どの溶接工法が正解なのか？ 実績あるMIG/TIG溶接がベストか、それとも比較的新しいレーザー溶接を導入すべきか？ 判断にあたって考慮すべき要因は何か？ 以下でこれらの疑問に答え、重要な2つの溶接プロセスの違いを明らかにします。

溶接速度

シンプルで使いやすいレーザー溶接機（ビーム溶接機とも呼ばれる）は、非常に速く、操作も簡単です。レーザースポット溶接機は操作が簡単で溶接速度が速い利点がありますが、厚板への溶け込み（貫通）が難しいという課題があります。非MIG溶接システムの操作は比較的難しく専門的ですが、溶接速度は比較的速いです。自動レーザー溶接機と自動MIG溶接の溶接速度には大きな差はありません。MIG溶接はワイヤー溶融が必要なため、ワイヤー供給速度の分だけわずかに遅くなります。

溶け込み（貫通深さ）

溶け込みは溶接成功の重要な要素です。溶け込みすぎると裏面を貫通し、スクラップと弱い溶接になります。溶け込みが不足すると、溶接部品の接着が不十分で、実用時に破損します。レーザー溶接機は、MIG溶接のようなワイヤーなどの追加材なしで、レーザーで材料を溶着させるように設計されています。しかしレーザーの溶け込みは非常に浅いため、浅い溶け込みで済む材料と用途に限定されます。

レーザー溶接がすべての用途に不向きというわけではなく、ほとんどの用途ではコストが高すぎるという問題です。しかし、適切な用途が見つかれば、レーザー溶接が唯一の現実的な選択肢になることもあります。例えば、2.0mmのステンレス鋼板を溶接する場合、レーザー溶接機を使うなら少なくとも500Wの光ファイバー伝送レーザー溶接機が必要で、価格は約10万ドル（約1,500万円）になります。

したがって、厚板の深い溶け込みが必要な溶接にレーザー溶接を使うのは、コストパフォーマンスの観点から現実的ではありません。

溶接外観

溶接は速さと強度だけでなく、見た目も良くなければなりません。MIG溶接でも「ダイムの積み重ね（重なり合うビード）」のような美しい仕上がりは可能ですが、量産でその品質を一貫して維持するのは非常に困難です。一方、レーザー溶接機の溶接外観は、消耗電極アルゴンアーク溶接（MIG/TIG）より美しく、溶接品質に影響する消耗品（ガス以外）がありません。

自動レーザー溶接機の溶接外観は、自動アルゴンアーク溶接機に似ています。薄板では、接合部に材料が盛り上がらないため、レーザー溶接の方がきれいに見えます。溶接強度の面では、レーザー溶接機の出力が十分であれば、アルゴンアーク溶接と同等に強固な溶接が可能です。また、レーザー溶接機の熱はより集中しているため、材料の熱変形が小さく、薄肉材料の溶接で優位性があります。

精度の面では、レーザー溶接機の精度は遥かに高く、レーザー溶接システムでの溶接再現性は基本的に頻繁なチェックが不要で、時間と手間を節約できます。

溶接の簡易性

適切な条件下では、レーザー溶接の操作は、非消耗電極アルゴンアーク溶接よりずっと容易です。実際、アルゴンアーク溶接は高精度工作機械で製造された精密な消耗品を必要とし、部品故障が起きやすいですが、適切な条件下ではレーザー溶接の方がはるかに良く、操作も簡単です。レーザー溶接でエラーがあっても、通常は大した問題ではなく、簡単に修正できます。

まとめ

レーザー溶接機は、形状が安定した薄肉材料（プレス部品など）の溶接に優れています。厚板の溶接では、溶接速度と精度に高い要求がなければ、アルゴンアーク溶接機の方がコストパフォーマンスに優れます。