ファイバー レーザーには、シングルモードとマルチモードの 2 種類があります。 使用する最適なものを選択する際には、マイクロ溶接用途における両者の違いを考慮する必要があります。
シングルモード ファイバー レーザーは、約 9 ミクロンのコア直径を持つファイバーを使用して、10 ミクロンほどの小さな集束ビームを生成します。 このため、レーザー切断用途に最適です。 ただし、溶接の場合、溶接幅が狭いため、ほとんどの製造アセンブリの公差に適合しない可能性があります。
マルチモード ファイバー レーザーは、50-300 ミクロンのコア直径を持つファイバーを使用することで、強度が低く均一性が高い「フラット トップ」ビームを生成します。 これにより、他のタイプのレーザーとは対照的に、溶融ゾーンの拡張が容易になり、レーザーマイクロ溶接のニーズにさらによく応えます。
この図は、ファイバーから出射されるレーザーと 2 つのモードでのパワー強度断面を示しています。
溶接接合部のレーザー位置合わせを検討してください。 ビームを接合ラインと位置合わせするには、積層位置の公差と溶接エッジ間のギャップのため、通常は少なくとも 200 ミクロンのスポット サイズが必要です。 ただし、シングルモードファイバーレーザーを使用してこのような大きなスポットを取得するには、2-3 フィートの焦点距離が必要であり、溶接システムには現実的ではありません。 さらに、シングルモードレーザーの中心強度は端に向かうにつれて減少し、その結果、小さな領域にエネルギーが集中します。 接合部にギャップがあると、アンダーカットや充填されていない領域などの溶接の問題が発生する可能性があります。 さらに、レーザー強度が高いため、余分な材料を除去できます。
マルチモードファイバーレーザービームは均一な強度分布を提供し、安定した溶接プロセスを実現します。 溶接面の隙間の影響が少なく、より多くの材料を溶かすことができる強力なプロファイルを備えており、溶接を成功させるために必要な隙間を効果的に埋めることができます。
0.06- インチ厚のステンレス鋼のシングルモード レーザーとマルチモード レーザーの溶接断面を以下に示します。 使用したシングルモード ファイバー レーザーは、出力 500 W、速度 300ipm、スポット サイズ 30 ミクロンでした。 使用したマルチモード ファイバー レーザーは、出力 700W、速度 100ipm、スポット サイズ 150 ミクロンでした。 2 番目のマルチモード ファイバー レーザーは、出力 1kW、速度 80ipm、スポット サイズ 250 ミクロンでした。
シングルモードファイバーレーザーは、場合によってはレーザーマイクロ溶接に役立ちます。 必要な溶け込み深さを達成しながら、少ないレーザー出力で高速重ね溶接や緊密な接合に使用できます。 マルチモードレーザーもこの目的に使用できます。