業界でのハンドヘルドレーザー溶接機の人気により、人々はレーザー溶接についてもっと知りたいと思っています。 この記事では、2 つの異なるレーザー溶接モードと、レーザー溶接の有効性に影響を与える要因について説明します。
レーザー溶接は、連続レーザービームまたはパルスレーザービームのいずれかで実現でき、レーザー溶接の原理によって、熱伝達溶接またはレーザー深部溶融溶接に分類できます。 以下に、これら 2 つのレーザー溶接モードについて説明します。
熱伝導溶接
熱伝導溶接は、熱伝達によるワークへの熱の拡散を伴います。 レーザーパルスの幅、エネルギー、ピーク出力、繰り返し周波数などのレーザーパラメーターを制御することにより、ワークピースが溶融し、特定の溶融プールが形成されます。 このレーザー溶接モードは、溶接部の表面のみが溶融現象を起こし、ワークの内部は完全には溶融せず、基本的に気化は発生しません。 溶接後の溶融深さが浅く、溶接速度が遅いため、薄肉の金属材料を低速で溶接する場合に主に使用されます。
レーザー深溶着
レーザー深溶着は、材料を完全に貫通するだけでなく、材料を気化させて大量のプラズマを形成します。 高熱のため、溶融プールの前面に鍵穴が現れます。 深部溶融溶接は、入力エネルギーが高く、溶接速度が速く、深さと幅の比が大きいため、最も広く使用されているレーザー溶接モードです。 ギア溶接および金属シート溶接用のレーザー溶接機は、主に
異なるプロセス パラメータは、レーザー溶接効果に異なる影響を与えます。 ここでは、レーザー溶接効果に影響を与える 3 つの要因について説明します。
レーザーパワー
レーザー溶接にはレーザー エネルギー密度のしきい値があり、それ以下では溶融深度が浅くなり、この値に達するか超えると、溶融深度が大幅に増加します。 ワークピース上のレーザー出力密度がしきい値 (材料に依存) を超えた場合にのみ、プラズマが生成されます。これは、深部溶融溶接の安定化を示します。
レーザー出力がこのしきい値を下回ると、ワークピースの表面溶融のみが発生します。つまり、溶接は安定した熱伝達タイプで進行します。 また、レーザー出力密度が微小穴形成の臨界条件に近づくと、深部溶融溶接と伝導溶接が交互に行われ、溶接プロセスが不安定になり、溶融深さが大きく変動します。 レーザー深溶着では、レーザー出力によって溶込み深さと溶接速度の両方が制御されます。 一般に、特定の直径のレーザー ビームでは、ビーム パワーが増加するにつれて、溶融の深さが増加します。
溶接速度
溶接速度は溶融深度に大きな影響を与えます。溶接速度を上げると溶融深度が浅くなりますが、速度が遅すぎると材料が過度に溶融し、ワークピースが溶接されます。 したがって、特定のレーザー出力と特定の材料の特定の厚さには、適切な溶接速度範囲が必要であり、対応する速度値は、溶融の最大深さで取得できます。
保護ガス
レーザー溶接プロセスでは、不活性ガスを使用して溶融プールを保護することがよくありますが、表面の酸化に関係なく特定の材料を溶接できる場合は無視できますが、ほとんどの用途では、溶接中のワークピースを酸化から保護するためにヘリウム、アルゴン、窒素がよく使用されますプロセス。
ヘリウムは容易にイオン化されないため、レーザーが通過し、ビーム エネルギーが妨げられずにワークピースの表面に到達します。 これは、レーザー溶接で使用される最も効果的なシールド ガスですが、より高価です。 アルゴンは安価で密度が高いため、保護効果が高くなります。 ただし、高温の金属プラズマイオン化の影響を受けやすく、その結果、ビームの一部がワークピースに到達するのを防ぎ、溶接に有効なレーザー出力を低下させ、溶接速度と溶融深度を損ないます。 窒素は最も安価なタイプのシールド ガスですが、特定のタイプのステンレス鋼溶接には適していません。 これは主に吸収などの冶金学的問題によるもので、ラップ ゾーンに気孔が生じることがあります。
シールド ガスを使用する 2 つ目の機能は、レーザー溶接ガン内の集束レンズを、金属蒸気の汚染と液体溶融液滴の飛散から保護することです。 これは、エジェクタが非常に強力になる高出力レーザー溶接で特に必要です。 シールド ガスの 3 つ目の機能は、高出力レーザー溶接によって生成されるプラズマ シールドを分散させることです。
