対策その3:溶接方法を変える

TIG溶接からプラズマアーク溶接、YAG、CO2レーザー溶接に変更するという方法があります。

プラズマアーク溶接にする

プラズマアーク溶接は、TIG溶接のアークよりも、より高密度に集中されたアークで溶接できるものです。集中することにより溶接の幅が狭く深くでき、熱が伝わる範囲を狭くできるのでひずみを少なくできます。YAG、CO2レーザー溶接よりもイニシャルコストを安価なのが特徴です。溶接速度が非常に高速なので、自動溶接に適しており、手動溶接は困難です。またアークが集中しているので、ワークの精度も要求されます。ワークの精度は、アークの幅の1/10の精度が必要といわれています。溶接するワークや板厚は精度が一定ではないのが実情です。それを踏まえた上で、電極と母材間の距離もシビアに管理する必要があります。プラズマアーク溶接がよく使われるのは、大量生産品などの同じ条件で使える分野です。メリット、デメリットが多いので、慎重に判断する必要があります。

レーザー溶接

プラズマ溶接よりさらに正確に狭い範囲で溶接が可能(プラズマ溶接より低ひずみ)となる、増幅された強い『光』を利用した溶接法です。レーザー溶接には大きく分けて個体レーザーと気体レーザーに分類され、固体レーザーではYAGレーザーが、気体レーザーではCO2レーザーが一般的に使われております。レーザー光のメリットは、溶接狙い位置に集中して熱が加わり、縦方向に深い溶け込みが得られるため溶接ひずみがアーク溶接と比べ大きく低減可能となります。

YAG(イットリウム、アルミニウム、ガーネット)レーザー溶接は、固体レーザーに分類され、YAGロッドにネオジウムを封じ込め、フラッシュランプ等の光をあてて レーザー光を発生させ、光の熱により溶融接合させる方式です。波長がCO2レーザーの十分の一の1.06μmです。波長が短いため光ファイバーケーブルを用いてレーザー光を伝送できます。このため溶接現場への有用度が高いのが特徴です。また、波長の短い特徴によりアルミ等金属へレーザー光が浸透しやすいのが特徴です。TIG溶接では比較的難しいアルミ溶接が簡単にできるようになります。YAGレーザー光は透明なアクリル板等は通過するため、ワークをアクリル等透明な板で囲い、密閉させその上からレーザー光を投射させての溶接も可能です。TIG溶接、プラズマ溶接に比較すればイニシャルコストはかかりますが、CO2レーザーに比較すると機械設備がコンパクトで安価という特徴があります。精密部品、薄板の溶接に多く用いられております。溶接前段階のワーク精度を確保できればこれからの精密板金業界での低ひずみ溶接の有力候補のひとつとなります。レーザーフロントテクノロジーズ製の新しい機種ではデジタル制御化した高性能のレーザーハンドトーチ型溶接機が発売されておりワーク材料に応じた最適なビームの設定が可能となっています。パルス波形をデジタルで細かく制御することにより従来のYAGレーザー溶接機より高品位の溶接が可能となっています。

CO2レーザー溶接

CO2ベースのガスを使った発振機で増幅された光を使って溶融接合させます。このレーザー光はYAGの10倍の波長(10.06μm)で直進性が高いのが特徴となります。溶接装置が大型となり、少量多品種の溶接には一般的には不向きとなります。大量生産に適し、自動車や列車の筐体の製造などで多く使われています。

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