レーザー溶接機の溶接中の飛沫の問題を解決するにはどうすればよいですか?

スパッタは、レーザー溶接において一般的ですが重大な問題です。溶接池からの溶融金属の液滴の放出として定義されるスパッタは、表面の外観を損なうだけでなく、光学部品に付着し、メンテナンスコストを増加させ、永久的な損傷を引き起こす可能性もあります。スパッタを排除または最小限に抑えるには、パラメータ、プロセス、材料準備、シールドガスを網羅する体系的なアプローチが必要です。

1. パラメータの最適化

 

ａ．パワーとスピード  

過剰なレーザー出力は、スパッタの主な原因となります。電力が材料の吸収能力を超えると、急速な蒸発によって激しい反動が発生し、液滴が噴出します。たとえば、アルミニウムの溶接では、高出力によって低沸点のマグネシウムが急激に蒸発し、激しいスパッタが発生します。移動速度も同様に影響します。速すぎると相互作用時間が短くなり、エネルギーが局所的に集中して瞬間的な蒸発が発生します。遅すぎると過剰な熱が加わり、再びスパッタが発生します。薄いシートの場合は、電力を減らして速度を上げます。厚いプレートの場合は、過熱することなく貫通力を維持するために速度を調整しながら出力を慎重に上げます。

b.デフォーカス調整  

デフォーカスにより、ワークピース上のエネルギー分布が大幅に変化します。マイルドポジティブデフォーカスはスポットを拡大し、ピーク強度を下げ、局所的な過熱とスパッタを防ぎます。薄いステンレス箔での実験では、正しい正のデフォーカス距離を選択すると、溶接の完全性を維持しながらスパッタの発生をほぼ半分に削減できることが示されています。

2. プロセスの改善

ａ．ランプアップ/ランプダウン制御  

スパッタは、エネルギーが急激に変化するアークの開始点と終了点で発生することがよくあります。制御された出力ランプを実装することで、開始時に設定値までゆっくりと増加し、終了時に徐々に減少することで、熱ショックを回避します。自動車部品の生産では、このソフトスタート/ソフトストップロジックにより、開始点と終了点のスパッタが 30% 以上削減され、全体的な継ぎ目の品質が向上しました。

b.ジョイントの設計とフィッティング  

ジョイントの形状が不十分であるか、ギャップが過剰であると、エネルギー吸収が不均一になり、溶融池が不安定になります。ギャップが広すぎると、レーザーエネルギーが漏れて、制御不能な溶融柱やスパッタが発生する可能性があります。逆に、複雑な溝の形状ではビームの焦点がぼける可能性があります。ビームを中心に置き、プールを安定させるために、一貫した狭いギャップと対称的な溝を備えたジョイントを設計します。

3. マテリアルハンドリングとシールドガス

ａ．表面処理  

油、錆、粉塵がビームの下で蒸発または燃焼し、圧力スパイクやスパッタが発生します。専用のクリーナーで脱脂し、機械的ブラシや酸洗いで酸化層を除去します。表面をきれいにすると、スパッタ数が 40 ～ 60 % 減少することが示されています。

b.シールドガスの選択と流量  

高純度のアルゴンまたはヘリウムが溶融池を隔離し、酸化を抑制し、蒸気やスパッタを吹き飛ばします。流量は材料の厚さと移動速度に合わせる必要があります。低すぎるとプールを保護できません。高すぎると邪魔になります。薄いシートの場合は 8 ～ 12 L/分で十分です。厚いプレートの場合、15 ～ 25 L/min が一般的です。特定のノズルとスタンドオフ距離に合わせて校正された流量計により、一貫性が保証されます。

結論  

レーザー溶接におけるスパッタは、パラメータの最適化、プロセスシーケンスの改良、材料表面の準備、シールドガスの微調整によって系統的に制御できます。入手可能なブランドの中でも、PDKJ 溶接機は、高度なパラメータ マッピング システム、安定した電力供給、ユーザーフレンドリーなメンテナンスで優れており、すべてスパッタを最小限に抑えることが証明されています。

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