高い

ファイバーレーザー溶接は、溶接の品質、信頼性、性能が向上し、好ましいプロセスとして成長を続けています。 ファイバーレーザー溶接アプリケーションの多くは自生的であり、母材金属の一部を溶かすことによって完全に溶接が形成され、追加のフィラーワイヤや粉末は使用されません。

レーザービーム溶接アプリケーションは、ほとんどの場合、さまざまな材料に対して自発的に行われます。 ただし、特定の困難な材料や困難な用途では、溶接プロセスで溶加材の使用が必要になります。 そうすることで、溶接プロセスの大幅な改善が可能になります。

アプリケーションの改善には次のものが含まれます。

フィラー材料を使用したレーザー溶接は、粉末またはワイヤを使用して行うことができます (図 1 を参照)。 ただし、産業用レーザー溶接アプリケーションの大部分ではワイヤーが使用されます。 この記事では、ワイヤーを使用したファイバーレーザー溶接に焦点を当てます。 ワイヤーが好まれる理由の 1 つは、その低コストであることに注意してください。 通常、ほとんどの材料では、粉末原料はワイヤ原料よりも高価です。 たとえば、直径 0.9 mm のインコネル 625 ワイヤの一般的なコストは 1 ポンドあたり 26 ドルですが、同じ材料の粉末の場合は 1 ポンドあたり 48 ドルです。 そのため、粉末は溶接用途ではなく、主に積層造形用途で使用されます。

マルチパラメータプロセスであるフィラーワイヤを使用したレーザー溶接は、品質、プロセス速度、コストを決定するいくつかの条件の影響を受けます。

溶接/フィラーワイヤ速度 : 所定のエア ギャップと板厚に対するワイヤの送り速度は重要なパラメータであり、溶接速度、接合面間のギャップの断面積、およびフィラー ワイヤの断面積に依存します。 関係は次のように表されます。

ワイヤ送給速度（m/min）＝溶接速度（m/min）×ギャップ断面積（mm2）／ワイヤ断面積（mm2）

フィラー ワイヤを使用すると、ワイヤを溶かすために使用する必要があるレーザ エネルギーを補うために、特定のレーザ出力に対して溶接速度が 10 ～ 20 パーセント低下します。 低速のトレードオフは、フィラー ワイヤを利用することで得られる利点によって相殺されることに注意してください。 ただし、正しいフィラーワイヤー速度を使用することが重要です。 フィラーワイヤの速度が低すぎると、レーザービームから発生する熱量がワイヤ端のより大きな部分を溶かす可能性があるため、ワイヤと溶接される材料に影響を与えます。 これにより、プロセス中に形成された液体金属ブリッジが破壊され、ワイヤの端に液滴が形成され、プロセスの安定性が一時的に損なわれる可能性があります。

フィラーワイヤの割合が高すぎると、溶接領域に供給されるエネルギーが安定して永久的なワイヤ溶解に不十分になる可能性があります。 ワイヤの端部および液体金属ブリッジ内の液体金属の体積が増加し、エアギャップがあふれます。 さらに、溶けていないワイヤがプールの後方領域に入り、液体金属を押し出し、凝固することにより、溶接表面の特徴的なこぶと溶接の根元に気孔が形成されます。 正しい溶接速度により、正しい溶け込み深さ、溶接幅、トップビード高さが保証されます。

レーザービームとフィラーワイヤーの相互作用:露出したワイヤの長さが短すぎると、ビードの初期領域でワイヤが溶融することができなくなり、レーザー ビームが溶融する材料に直接影響を及ぼします。 また、露出したワイヤの長さが長すぎると、延長されたワイヤの端がプレートの表面に押し付けられます。 初期段階では、レーザービームがワイヤーを溶かし、ワイヤーを 2 つの部分に分割します。 その結果、プロセスが開始された場所は、表面に溶接されたワイヤーの端で覆われており、除去するのが困難でした。 極端な場合には、溶接されたワイヤの端がガス シールド ノズルとの衝突を引き起こし、ガス シールドが妨害されたり、除去されたりする可能性があります。 BeamDirector を備えた LASERDYNE 795 の制御機能により、レーザー ビームとフィラー ワイヤの正しい相互作用が保証されます。

BeamDirector を搭載した LASERDYNE 795 は、ファイバー レーザー溶接ウィル ファイラー ワイヤーに最適に設計されています。 System S94P コントローラーは、最適なガスシールドとレーザーパラメーターの制御を提供しながら、衝突保護を保証します。

ワイヤ送給送出角度 : 垂直から 30 ～ 60 度の角度を使用できますが、レーザー ビームの中心線と必要なワイヤ交差位置の設定が簡単になるため、45 度が標準となる傾向があります。 角度が 60 度を超えると後者の作業が困難になり、角度が 30 度未満ではワイヤがレーザー ビームの広い領域と交差し、ワイヤが溶融池に組み込まれずに溶融および蒸発が発生します。

集束スポットサイズ:スポット サイズはフィラー ワイヤーの直径に近い必要があります。 レーザーのスポット サイズがワイヤの直径に比べて小さすぎる場合、フィラー ワイヤが適切に溶けていないため、溶接部に気孔が生じる可能性があります。

Prima Power Laserdyne は、BeamDirector システムを備えた LASERDYNE 795 を使用して、フィラー ワイヤを使用したレーザー溶接の詳細な研究を実施しました。 溶接パラメータとフィラー ワイヤ パラメータは両方とも、正しい溶接形状で亀裂や気孔のない高品質の溶接を生成するために開発および最適化されました。図2亀裂や気孔を除去し (2a および 2b)、溶接形状を改善する (2c および 2d) ために、フィラー ワイヤを使用して行われた溶接を強調表示します。

(2a左上)厚さ4mmの6065アルミニウム合金（Al-Mg-Si-Cu）を直径0.8mmの6065ワイヤーで溶接。 ダブルパスティージョイント。 この合金は、次の分野の多くの用途に適しています。航空宇宙産業ただし、充填材がないと凝固亀裂が発生しやすくなります。

(右上2b)厚さ 2mm の 6061 アルミニウム合金 (Al-Mg-Si) を直径 1.0mm の 4047 ワイヤーで溶接。 0.2mmギャップのバットジョイント。 この合金は主に次の用途に使用されます。自動車用途。 。 この合金は、フィラーワイヤーを使用しないと凝固亀裂が発生しやすくなります。

(2c左下)厚さ3.2のインコネル625ニッケルベース超合金を直径1.2mmの625ワイヤーで溶接。 お尻の関節。 この高温合金は主に次の用途に使用されます。航空宇宙用途 。 この合金は亀裂が発生しにくいですが、この用途では、フィッティングの悪さや不一致を補い、溶接形状を改善するためにワイヤーが使用されました。

(2d 右下)厚さ1mmのインコネル718ニッケル基超合金を直径1.2mmのインコネル625ワイヤーで溶接。 お尻の関節。 インコネル 718 は高温用途に広く使用されています。 溶接の形状、つまり上部ビードと下部ビードの継ぎ目の幅とウエスト (溶接の中心) を満たすためにフィラー ワイヤが使用されました。

上述したように、広範なテストにより、フィラー ワイヤを使用したファイバー レーザー溶接が、フィットアップの向上、溶接割れの減少、より​​優れた溶接プロファイルを備えた高品質で堅牢な溶接を実現するのに効果的であることが証明されています。 航空宇宙、自動車、多くの産業製造用途など、幅広い用途に対応しています。 レーザー溶接冶金と寸法の制御は、LaSERDYNE'S 795 と BeamDirector ファイバー レーザー溶接システムを使用して実現されるファイバー レーザー溶接プロセス パラメーターの制御を強化することで可能になります。

LASERDYNE 製品および Prima Power Laserdyne のサービスの詳細については、763-433-3700 に電話するか、電子メールで [email protected] に問い合わせるか、www.primapowerlaserdyne.com にアクセスしてください。 Prima Power Laserdyne の本社所在地は、8600 109th Avenue North, #400, Champlin, Minnesota 55316 です。

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