基本的なレーザー溶接プロセスには、光送達システムを使用して 2 つの材料間の接合領域にレーザー ビームを集中させることが含まれます。ビームが材料に接触すると、そのエネルギーが伝達され、狭い領域が急速に加熱され、溶解されます。
1. レーザー溶接機とは何ですか?
レーザー溶接機は、レーザービームを集中熱源として利用して複数の材料を接合する工業用ツールです。
レーザー溶接機の主な特徴には次のようなものがあります。
1. レーザー光源:最新のレーザー溶接機のほとんどは、赤外線スペクトルの高出力レーザー ビームを生成するソリッドステート レーザー ダイオードを使用しています。一般的なレーザー源には、CO2 レーザー、ファイバー レーザー、ダイオード レーザーなどがあります。
2.光学系:レーザー ビームは、ミラー、レンズ、ノズルなどの一連の光学コンポーネントを通過し、ビームを溶接領域に正確に集束させて照射します。伸縮アームまたはガントリーがビームの位置を決めます。
3. 自動化:多くのレーザー溶接機は、コンピューター数値制御 (CNC) の統合とロボット工学を備えており、複雑な溶接パターンとプロセスを自動化します。プログラム可能なパスとフィードバック センサーにより精度が保証されます。
4. プロセス監視:統合されたカメラ、分光計、その他のセンサーが溶接プロセスをリアルタイムで監視します。ビームのアライメント、透過、品質に関する問題はすぐに検出され、対処できます。
5. 安全インターロック:保護ハウジング、ドア、非常停止ボタンにより、高出力レーザー光線からオペレーターが保護されます。安全プロトコルに違反した場合、インターロックがレーザーをシャットダウンします。
要約すると、レーザー溶接機は、自動化された再現可能な溶接用途に集束レーザー ビームを利用する、コンピューター制御の工業用精密ツールです。
2. レーザー溶接はどのように機能するのですか?
レーザー溶接プロセスの主要な段階には次のようなものがあります。
1. レーザービームの生成:固体レーザー ダイオードまたはその他の光源は赤外線ビームを生成します。
2. ビーム照射:ミラー、レンズ、ノズルがワークピース上の狭いスポットにビームを正確に集光します。
3. 材料の加熱:ビームは材料を急速に加熱し、密度は 106 W/cm2 に近づきます。
4. 溶解と結合:材料が融合する場所に小さなメルトプールが形成されます。プールが固化すると、溶接継手が作成されます。
5. 冷却と再固化:溶接領域は 104°C/秒を超える高速で冷却され、きめの細かい硬化した微細構造が形成されます。
6. 進行状況:ビームが移動するか、部品の位置が変更され、このプロセスが繰り返されて溶接シームが完成します。不活性シールドガスも使用できます。
要約すると、レーザー溶接では、集中的に集束したレーザー ビームと制御された熱サイクルを使用して、高品質で熱影響の少ないゾーン溶接を実現します。
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3. レーザー溶接は MIG よりも優れていますか?
従来の金属不活性ガス (MIG) 溶接プロセスと比較すると...
レーザー溶接にはいくつかの利点があります。
1. 精度:レーザー ビームは 0.1 ～ 1 mm の小さなスポットに集束できるため、非常に正確で再現性のある溶接が可能になります。これは、小型で公差の大きい部品に最適です。
2.速度:レーザーの溶接速度は、特に薄いゲージの場合、MIG よりもはるかに高速です。これにより、生産性が向上し、サイクル時間が短縮されます。
3.品質:集中した熱源により、歪みが最小限に抑えられ、熱影響を受けるゾーンが狭くなります。これにより、強力で高品質の溶接が実現します。
4. 自動化:レーザー溶接は、ロボット工学と CNC を使用して容易に自動化されます。これにより、複雑なパターンが可能になり、手動 MIG 溶接と比較して一貫性が向上します。
5.材料:レーザーは、複数の材料や異種金属の溶接など、多くの材料の組み合わせを接合できます。
ただし、MIG溶接には次のような特徴があります。いくつかの利点他の用途ではレーザーを使用して:
1. コスト:MIG 装置はレーザー システムよりも初期投資コストが低くなります。
2. 厚い素材:MIG は、レーザーの吸収が問題となる可能性がある 3 mm を超える厚い鋼片の溶接に適しています。
3. シールドガス:MIG は不活性ガス シールドを使用して溶接領域を保護しますが、レーザーでは多くの場合、密閉されたビーム パスが使用されます。
要約すると、レーザー溶接は一般的に次のような用途に適しています。精度、自動化、溶接品質.
しかし、MIG は依然として、予算内でより厚いゲージ.
適切なプロセスは、特定の溶接用途と部品の要件によって異なります。
4. レーザー溶接は TIG 溶接より優れていますか?
タングステン不活性ガス (TIG) 溶接は、芸術的に熟練した手作業のプロセスであり、薄い材料でも優れた結果を得ることができます。
ただし、レーザー溶接には TIG に比べていくつかの利点があります。
1. 速度:レーザー溶接は、自動化された精度により、生産用途では TIG よりも大幅に高速です。これによりスループットが向上します。
2. 精度:集束されたレーザー ビームにより、100 分の 1 ミリメートル以内の位置精度が可能になります。これはTIGでは人の手では太刀打ちできません。
3. コントロール:入熱や溶接形状などのプロセス変数はレーザーで厳密に制御され、バッチ間で一貫した結果が保証されます。
4.材料:TIG は、より薄い導電性材料に最適ですが、レーザー溶接は、より多様な複数の材料の組み合わせを可能にします。
5. 自動化:ロボット レーザー システムでは、疲労することなく完全に自動化された溶接が可能ですが、TIG では通常、オペレータの十分な注意と専門知識が必要です。
ただし、TIG 溶接には次のような利点があります。薄肉精密加工や合金溶接ここでは、入熱を慎重に調整する必要があります。このような用途では、熟練した技術者のタッチが貴重です。
5. レーザー溶接の欠点は何ですか?
他の工業プロセスと同様に、レーザー溶接にも考慮すべき潜在的な欠点がいくつかあります。
1. コスト:高出力レーザー システムはより手頃な価格になりましたが、他の溶接方法と比較して多額の設備投資が必要になります。
2. 消耗品:ガス ノズルと光学系は時間の経過とともに劣化するため、交換する必要があり、所有コストが増加します。
3. 安全性:高強度レーザービームへの曝露を防ぐには、厳格なプロトコルと密閉された安全ハウジングが必要です。
4. トレーニング:オペレータは、安全に作業し、レーザー溶接装置を適切に保守するためのトレーニングが必要です。
5. 視線:レーザービームは直線で進むため、複雑な形状では複数のビームまたはワークピースの位置変更が必要になる場合があります。
6.吸収性:厚い鋼やアルミニウムなどの特定の材料は、レーザーの特定の波長を効率的に吸収しない場合、溶接が困難になることがあります。
ただし、適切な予防措置、トレーニング、プロセスの最適化があれば、レーザー溶接は多くの産業用途で生産性、精度、品質の利点をもたらします。
6. レーザー溶接にはガスが必要ですか?
ガスシールド溶接プロセスとは異なり、レーザー溶接では溶接領域に不活性シールドガスを流す必要がありません。それの訳は：
1. 集束されたレーザー ビームが空気中を移動して、材料を溶かして接合する小さな高エネルギーの溶接池を作成します。
2. 周囲の空気はガスプラズマアークのようにイオン化されず、ビームや溶接の形成を妨げません。
3. 溶接部は集中した熱により急速に固化するため、表面に酸化物が形成される前に溶接部が形成されます。
ただし、特定の特殊なレーザー溶接アプリケーションでは、アシスト ガスの使用によるメリットが得られる場合があります。
1. アルミニウムなどの反応性金属の場合、ガスは熱溶接プールを空気中の酸素から遮断します。
2. 高出力レーザー作業では、ガスが深溶け込み溶接中に形成されるプラズマプルームを安定させます。
3. ガスジェットが煙や破片を取り除き、汚れた表面や塗装された表面のビーム透過率を高めます。
つまり、厳密に必要というわけではありませんが、不活性ガスは特定の困難なレーザー溶接用途や材料に対して利点をもたらす可能性があります。しかし、プロセスは多くの場合、それがなくてもうまく機能します。
▶ レーザー溶接できる材料は何ですか?
ほぼすべての金属をレーザー溶接できます。鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル合金など。
異種金属の組み合わせも可能です。鍵となるのは彼らだレーザー波長を効率的に吸収する必要がある.
▶ どのくらいの厚さの材料を溶接できますか?
薄いシート0.1mmで厚さは25mmもあります通常、特定の用途とレーザー出力に応じてレーザー溶接できます。
より厚い部分には、マルチパス溶接または特殊な光学系が必要になる場合があります。
▶ レーザー溶接は大量生産に適していますか?
絶対に。ロボット レーザー溶接セルは、自動車製造などのアプリケーションの高速自動生産環境で一般的に使用されます。
毎分数メートルのスループット速度が達成可能です。
▶ レーザー溶接はどのような業界で使用されていますか?
一般的なレーザー溶接アプリケーションは次の場所にあります。自動車、エレクトロニクス、医療機器、航空宇宙、工具/金型、小型精密部品の製造.
その技術とは、新しい分野への継続的な拡大.
▶ レーザー溶接システムはどのように選択すればよいですか?
考慮すべき要素には、ワークピースの材質、サイズ/厚さ、スループットのニーズ、予算、および必要な溶接品質が含まれます。
信頼できるサプライヤーは、特定の用途に適したレーザーの種類、出力、光学系、オートメーションの指定を支援します。
▶ どのような種類の溶接が可能ですか?
一般的なレーザー溶接技術には、突合せ溶接、重ね溶接、隅肉溶接、ピアシング溶接、およびクラッド溶接が含まれます。
レーザー積層造形のようないくつかの革新的な方法も、修理やプロトタイピング用途に登場しています。
▶ レーザー溶接は修理作業に適していますか?
はい、レーザー溶接は、高価な部品の精密修理に適しています。
集中した入熱により、修理中の母材への追加の損傷が最小限に抑えられます。
レーザー溶接機を始めてみませんか?
ぜひ検討してみてはいかがでしょうか?
投稿日時: 2024 年 2 月 12 日