【4月より稼働！】レーザックスでレーザハイブリッド溶接(ブルーレーザ＋ＩＲファイバーレーザ)が実験できます！

2023/02/13

♦需要が増す電動化のキーマテリアル：銅材料の溶接

ガソリン車（内燃機関）⇒電気自動車への移行とともに、銅材料の使用量は３倍以上になるといわれております。
それに伴い、銅材料の加工技術に注目が集まる中で銅材料の接合技術となる「溶接」のニーズも高まっております。

溶接技術の中で自動化に有利とされるレーザ溶接ですが、従来、銅材料に対しレーザは「光吸収」の面から難しいものとされてきました。ところが昨今のレーザ技術の発展に伴い、銅材料に対する光吸収の良い「ブルーレーザ」が産業用レーザとして普及しつつあり、今後の銅材料へのレーザ溶接適応に向けて期待が高まりつつあります。

ただ、現段階ではブルーレーザも後述のような課題もあり、レーザックスではそれらの課題を解決するため、
ブルーレーザとＩＲファイバーレーザを重ねてハイブリッド化することで溶け込みの深い安定した溶接が出来る
レーザ加工ヘッド：ＯＰＴＩＣＥＬＨＶシリーズをリリースしております。

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♦レーザテクニカルセンター(横浜市港北区)にHWシリーズ導入！

銅材料へのレーザ溶接のニーズが高まる中、２０２３年４月よりブルーレーザ＋ＩＲファイバーレーザのハイブリッド溶接をお試しいただける場所をレーザックスレーザテクニカルセンター（横浜市港北区）に準備しました。

レーザテクニカルセンターではワブリング機能を兼ね備えた新作レーザ加工ヘッド【ハイブリッドワブリングヘッド：ＨＷシリーズ】を導入。更に高品質な銅材料レーザ溶接の提案を目指します！

♦2波長のレーザを融合させることで良好な銅材料溶接が実現！

＜溶け込みは得られるが、スパッタや不安定なビードに苦慮するＩＲファイバーレーザ＞

ＩＲファイバーレーザ（シングルモード・５００Ｗ）でＣ１１００にビードオンプレートを実施。上写真のように深い溶け込みは得られるのですが、多くのスパッタが発生し表面が荒れていることが分かります。

＜光吸収性は良いが熱伝導型溶接となるブルーレーザ＞

一方、ブルーレーザ（１.８ｋＷ）で同様のビードオンプレートを実施。ブルーレーザは左表のように銅に対する光吸収率がＩＲファイバーレーザより優れていますが、レーザ発振の構造上、集光径が大きくなります。エネルギー密度が十分に得られず、レーザ溶接特有のキーホール溶接ではなく熱伝導型の溶接となり、溶け込みが浅くなる傾向にあります。
逆に表面ビードは美しい仕上がりとなります。

＜ＩＲファイバーレーザとブルーレーザの良いところ取りができるレーザハイブリッド溶接＞

レーザックスが提供するハイブリッドヘッドはＩＲファイバーレーザとブルーレーザを同軸上に重ねて照射できるユニットです。そのため、それぞれのレーザの「良いところ」を活かし、銅材料へのレーザ溶接を最適化しました。
左図のようにブルーレーザで銅材料への光吸収を促し、ＩＲファイバーレーザの高いエネルギー密度でキーホール溶接による深溶け込み溶接を実現します。

写真はＩＲファイバーレーザとブルーレーザを合わせた「レーザハイブリッド」で実施したビードオンプレートの断面およびビード外観です。ブルーレーザのような美しい表面状態を保ちつつ、ＩＲファイバーレーザのような深い溶け込みを得ることが出来ます。

＜ワブリング機能も追加、溶接品質がさらに向上！＞
今回レーザテクニカルセンターに導入されたハイブリッドワブリングヘッドはその名の通り、ワブリング機能も備え付けております。
ワブリング機能とは下図の通りレーザ光を回転する機能のことでビードを太くすることができ、「溶接位置ずれによる溶け込み不足」「スキマによる溶接不良」など、ワークのばらつきに起因する溶接不良の改善が見込めます。

♦レーザハイブリッド溶接がレーザックスで試せます！