レーザー溶接の原理と応用

レーザー溶接では通常、連続レーザービームを使用して材料を接合します。その冶金学的物理プロセスは電子ビーム溶接のプロセスと非常によく似ています。つまり、エネルギー変換メカニズムは「小さな穴」構造によって完成されます。十分に高い出力密度のレーザーの照射下で、材料は蒸発し、この蒸気で満たされた小さな穴は黒体のように作用し、入射光線のエネルギーのほとんどすべてを吸収します。この高温の空洞の外壁から熱が伝わり、穴の周囲の金属が溶けます。本質的には、これは不透明な材料とレーザーを相互作用させるプロセスです。レーザー溶接の原理を図 1 に示します。

図1. レーザー溶接原理

適用範囲 レーザー溶接

当社では、ステンレス鋼製鉄道車両の溶接において、車両側壁部品のスポット溶接を順次レーザー溶接に置き換えていきます。溶接の精度と作業効率を向上させ、現在に比べて作業速度を20～30%向上させ、コストを20～30%削減することを目的としています。通常、鉄道車両7000台あたり8000～2.5件のスポット溶接が必要ですが、また、スポット溶接後の加工面はその後黒取り処理が必要となり、時間がかかります。レーザー溶接はこのXNUMXつの問題を改善し、現在ではXNUMXmm以内のステンレス鋼板の突合せ継手、重ね継手などの接合形状の溶接要件をレーザー溶接で達成できます。

レーザー溶接の利点は、溶接速度が速い、溶接入熱が低い、熱影響部が小さい、溶接応力が小さい、ワークピースの変形が小さい、そして高品質の接合強度とより大きな深さと幅の比率が得られることです。高融点金属や熱に敏感な材料など、さまざまな材料を溶接でき、セラミックや有機ガラスなどの非金属材料の溶接にも使用できます。アクセス性が良く、反射鏡の効果により一般的な溶接方法では溶接できない位置までビームが到達するため、特に微細部品や長距離のレーザー溶接に適しています。 直接接触する必要がありません。溶接ゾーンを透過し、ガラス密閉容器内でベリリウム合金などの毒性の高い材料を溶接するなど、密閉容器内でワークピースを溶接するために透明な媒体を通過できます。