レーザービーム溶接の解説:航空宇宙・自動車向け精密金属接合
レーザービーム溶接の原理と装置
レーザービーム溶接は、高熱レーザーを使用して2つの金属片を融合させる方法です。この技術は、固体レーザー溶接機またはガスレーザー溶接機の2種類の溶接装置のいずれかを使用します。これらの機械は両方とも、薄い金属片と厚い金属片の両方で働くことができる密な光子ビームを放出することで、精密な結合を作り出します。このタイプの溶接機は、飛行機、自動車、宇宙船の生産で人気がありますが、すべての産業で働くことを妨げるいくつかの欠点があります。
光子ビームによる高速溶融・凝固
レーザービーム溶接が機能するのは、各タイプの機械が生成する密な光子ビームによるものです。この光線は金属を急速に加熱し、2つのピースを1つのユニットに融合させます。光ビームは非常に小さく焦点が合っているため、金属溶接も非常に速く冷却されます。レーザービーム溶接機は、厚い金属で働くための連続ビームを出すか、薄い材料を結合するための短いパルスバーストを出すことができます。
2種類の溶接機:固体レーザーとガスレーザー
どの材料で作業していても、仕事には2種類の溶接機のいずれかが使用されます。固体レーザー溶接機は、フラッシュチューブに囲まれた結晶を使用して、レーザービーム溶接に必要なエネルギーを生成します。ガスレーザーは、窒素、二酸化炭素、またはヘリウムを使用してレーザーを生成します。ガス溶接機は、より高いエネルギー出力を持つため、固体レーザーよりも好まれることがよくあります。
適合金属と主要産業
レーザービーム溶接は、鋼鉄、アルミニウム、チタンなどの金属でうまく機能します。結果として、これらの金属を使用する産業は通常、レーザー溶接機を採用します。自動車、航空、宇宙航空生産施設は、レーザービーム溶接技術の主要ユーザーとしてよく知られています。これらの金属でうまく機能することに加えて、レーザー溶接機は、生産ラインで必要とされる大量生産で精密な溶接を生産できるため、好まれます。
課題:網膜損傷リスクとクラッキング
レーザービーム溶接業界は、速度、精度、パワーのためにレーザーを利用してきましたが、この技術を使用しない理由もいくつかあります。レーザー溶接機を使用する際、特に固体レーザー機では網膜損傷の懸念があります。これに対抗するため、オペレーターは保護メガネの着用が推奨されます。もう一つの懸念はクラッキングです。高炭素鋼などの金属は、レーザーで作られた溶接の急速な冷却率により、しばしばクラックが発生します。
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