レーザー溶接は、産業用レーザー材料加工における最も初期の用途の1つです。 ほとんどの初期のアプリケーションでは、レーザーで生成された溶接はより高品質であるため、生産性が向上します。 レーザータイプの開発により、レーザー光源は現在、より高い出力、異なる波長、およびより広いパルス能力範囲を備えています。 さらに、ビーム伝搬、機械制御ハードウェアとソフトウェア、およびプロセスセンサーはすべて、レーザー溶接プロセスのより優れた新しい開発を促進します。
レーザー溶接には、低入熱、狭い溶融ゾーン、熱影響部などの独自の利点があり、部品への大量の入熱を生成する以前は使用が困難であった材料の優れた機械的特性もあります。 これらの特性により、レーザー溶接によって形成された溶接部は、外観がより強く魅力的になります。 さらに、レーザー溶接に必要な硬化時間ははるかに短くなります。 レーザートラッキングセンサーと組み合わせることで自動化を実現し、製品コストを削減します。 これらすべての新技術により、レーザー溶接の適用範囲がさらに拡大しました。 多くの業界で、さまざまな金属、コンポーネントの形状、サイズ、および体積を使用したファイバーレーザー溶接がうまく適用されています。
1.バッテリー溶接
電気自動車や多くの電子機器でのリチウム電池の使用の増加は、エンジニアが製品設計にファイバーレーザー溶接を使用することを意味します。 銅またはアルミニウム合金によって生成された通電コンポーネントは、光ファイバーレーザー溶接によってバッテリー内の一連のバッテリーに接続されます。 アルミニウム合金（通常は3000シリーズ）と純銅をレーザー溶接して、バッテリーの正極と負極との電気的接触を形成します。 バッテリーに使用されているすべての材料と材料の組み合わせは、新しいファイバーレーザー溶接プロセスの候補材料です。 オーバーラップ、バット、およびフィレット溶接ジョイントは、バッテリー内部でさまざまな接続を行います。 ラグ材料をマイナス端子とプラス端子にレーザー溶接すると、パッケージ化された電気接点が生成されます。 バッテリーパックの最終組み立てと溶接のステップ、つまりアルミニウムタンクのジョイントシーリングは、内部電解液のバリアを作成します。 バッテリーは10年以上の信頼性が期待されるため、レーザー溶接の選択は常に高品質である可能性があります。 正しい光ファイバーレーザー溶接装置とプロセスを使用して、レーザー溶接は一貫して3000シリーズのアルミニウム合金の高品質の溶接を生成できます。
船舶、化学精製所、および製薬業界で使用されるシールは、最初はTIG溶接されていました。 これらのコンポーネントは敏感な環境で使用されるため、高温耐性と耐化学腐食性を備えたニッケル基合金材料によって精密に機械加工および研削されています。 通常、バッチサイズは小さく、設定数は多くなります。 現在、これらの部品の組み立ては、光ファイバーレーザー溶接によって改善されていることが理解されます。 初期のロボットアーク溶接プロセスの代わりにファイバーレーザー溶接を使用する理由は次のとおりです。レーザー溶接の品質は一貫しています。 設定時間を短縮し、出力を向上させるために、あるコンポーネント構成から別のコンポーネント構成に簡単に変換できます。 レーザートラッキングセンサーを組み立ててレーザー溶接プロセスを自動化することにより、コストが削減されます。
3.気密溶接
ペースメーカーやその他の電子機器などの医療機器の密閉された電子機器により、ファイバーレーザー溶接は最高の信頼性を必要とするアプリケーションに適したプロセスになっています。 気密溶接プロセスの最新の開発により、気密シーリングを完了するための重要な位置であるレーザー溶接と溶接エンドポイントに関連する問題が解決されました。 従来のレーザー溶接技術では、レーザービームをオフにすると、レーザー出力を下げても、端点にくぼみが発生していました。 高度なレーザービーム制御により、薄くて深い溶接部のくぼみがなくなります。 その結果、一貫した溶接品質、端点での多孔性の欠如、外観の改善、およびより信頼性の高いシーリングが実現します。
ニッケルおよびチタンベースの航空合金のファイバーレーザー溶接では、気孔率の最小化や結晶粒径の制御など、溶接形状と溶接微細構造を制御する必要があります。 多くの航空宇宙用途では、溶接部の疲労性能が重要な設計基準です。 したがって、設計エンジニアは、ほとんどの場合、溶接強度を高めるために、溶接面が凸面またはわずかに凸面であることを指定します。 この目的のために、直径1.2mmの充填ラインが自動化されたプロセスに使用されます。 突合せ継手にフィラーワイヤを追加すると、上部パスと下部パスで一貫した溶接クラウンが得られます。 溶接部の良好な微細構造を確保することにより、溶接ワイヤ合金の選択も溶接部の機械的特性に貢献します。
さまざまな金属や合金を使用して製品を製造できるため、設計と製造の柔軟性が大幅に向上します。 コストを抑えながら、耐食性、耐摩耗性、耐熱性などの完成品の特性を最適化することは、異種金属溶接の一般的な動機です。 ステンレス鋼と亜鉛メッキ鋼を接続することは一例です。 優れた耐食性により、304ステンレス鋼と亜鉛メッキ炭素鋼は、厨房機器や航空部品などのさまざまな用途で広く使用されています。 このプロセスには、特に亜鉛コーティングが深刻な溶接多孔性の問題を引き起こすため、いくつかの特別な課題があります。 溶接中、鋼とステンレス鋼を溶かすエネルギーは、ステンレス鋼の融点よりはるかに低い約900℃で亜鉛を蒸発させます。 亜鉛の沸点が低いため、鍵穴溶接時に蒸気が発生します。 溶融金属を逃がそうとすると、凝固した溶接部に亜鉛蒸気が残り、溶接部に過度の多孔性が生じる可能性があります。 場合によっては、亜鉛蒸気が金属の凝固とともに逃げ、溶接面に細孔や粗さが生じます。 仕上げと機械的溶接は、適切な接合部の設計とレーザープロセスパラメータの選択によって簡単に実行できます。 厚さ0.6mmの304ステンレス鋼と厚さ0.5mmの亜鉛メッキ鋼の重ね溶接部の上面と下面に亀裂や気孔はありません。
