レーザー溶接の気孔を防ぐ：原因と方法

レーザー溶接は、高集中エネルギー、卓越した精度、および優れた溶接品質を提供する能力により、各業界で珍重され、現代製造業の基礎技術となっています。この高度な接合技術は、熱影響部の最小化、溶接速度の高速化、異種材料の接合能力など、数多くの利点を提供します。

しかし、レーザー溶接システムの高度な性質は、慎重な検討を必要とする潜在的な複雑性をもたらす。不適切な操作、最適でないプロセス・パラメーター、または不十分な材料準備は、溶接欠陥につながる可能性があり、気孔率は特に一般的で困難な問題です。

レーザー溶接部の気孔は、溶接ビード内の小さな空隙または空洞として現れ、接合部の構造的完全性、耐食性、および全体的な性能を損なう可能性がある。この問題を効果的に軽減するには、体系的なアプローチが不可欠です。これには、徹底的な根本原因分析による空隙形成の特定要因の特定と、的を絞った解決策の実施が含まれます。

溶接中に気孔が生じるのはなぜか？

空隙率 レーザー溶接 は、溶接金属の凝固過程でガスが巻き込まれることに起因する。レーザー溶接では、従来の溶接に比べて溶接金属の冷却速度が著しく速いため、ガスが逃げにくく、気孔の形成につながる。

レーザー溶接におけるポロシティの主な原因は2つある：

• 粉末冶金材料の焼結および加圧条件の制限。その結果、製錬材料に比べて成形性が低くなる。
• 気孔もまた、レーザー溶接プロセスでよく見られる欠陥である。プラズマ制御の過程では、補助ガスの動圧が溶融プールの流れに影響を与え、小さな穴からガスが抜け出る。 ペネトレーション溶接.

溶接気孔率

溶接形成プロセス

溶接部の気孔の数と溶接部のサイズには相関関係が ある。 レーザー出力 を使用した。レーザーの出力を上げると、孔の数が増える。

レーザー出力の増大による高熱で溶融金属が超高温に達し、金属蒸気が発生して溶融プール内の液体金属が不安定になり、乱流が発生すると考えられている。

気孔の形成を抑えるには、レーザー出力を下げ、溶接速度を上げることを推奨する。こうすることで、金属蒸気の発生を抑え、気孔の形成を最小限に抑えることができる。

レーザー溶接によるエアホールの発生を防止する方法

レーザー溶接における気孔の形成は、冶金学 的原理と高度な溶接技術を組み合わせることで、 最小限に抑えることができる。効果的な手法のひとつに、溶接プールに溶解するか、溶融金属と反応して安定した化合物を形成する活性ガスの導入がある。このプロセスは、気孔率につながるガス気泡の核生成と成長を抑えるのに役立つ。

パルス・レーザー溶接は、小さな穴の挙動を制御し、シールド・ガスの流入を抑えるために採用されるもう一つの高度な技術である。レーザー出力を変調させることで、パルス溶接は一連の重なり合ったスポット溶接を形成し、入熱と溶融池のダイナミクスをより適切に制御することができます。

これらの方法は気孔率を大幅に減少させるが、完全な除去は依然として困難である。深溶け込みレーザー溶接では、ビーム・スイング法が気孔の最小化または除去に特に効果的であることが証明されている。この手法では、溶接継ぎ目を横切ってレーザー・ビームを制御しながら発振させる。

溶接部上でのビームの往復運動には、複数の目的がある：

1. 溶接プール内の溶融金属の滞留時間を延長し、ガス気泡を逃がす時間を長くする。
2. 単位面積当りの入熱が増加し、溶接部の深さと幅の比 が減少する。この変化した溶接形状は、気泡の形成を促し、 溶融プールからの気泡の排出を容易にする。
3. 振動は溶接プールに攪拌効果をもたらし、対流を促進する。この増大した流体の流れは、ガス気泡を表 面に運び、気孔率をさらに低下させる。

このような溶接技術を補完するためには、厳密な品質管理対策を実施することが極めて重要である。表面清浄度計やRFU（残留フラックス単位）分析器などの高度な検査ツールを活用することで、部品の清浄度を迅速かつ正確に評価することができます。このデータ主導のアプローチにより、手作業による検査プロセス特有の主観性が排除され、洗浄手順の最適化による効率化が可能になります。

これらの高度な溶接方法と精密な清浄度管理を統合することで、メーカーはレーザー溶接接合部におけるエアホールの発生を大幅に削減することができる。この包括的なアプローチは、溶接品質を向上させるだけでなく、再加工を最小限に抑え、生産コストを削減し、全体的な製造効率を高めます。