レーザ溶接・接合のメカニズムおよびトラブル防止策と最新技術動向

レーザは高パワー密度・高エネルギー密度の熱源で、各種材料の溶接・接合が高速・高精度・高品質に可能である。本講演では、各種溶接・接合用レーザの特徴と動向、レーザ高速リモート溶接時やレーザ深溶込み溶接時のレーザ溶接現象、特に、プルーム挙動、キーホール挙動、スパッタ発生状況とそれらに関連する溶込み特性、ポロシティ、アンダフィルなどの溶接欠陥の発生機構と防止策、 レーザ溶接時のインプロセスモニタリングや適応制御法など、動画を使って詳説する。特に、ポロシティや高温割れの発生機構と防止法、最近注目されているスパッタやポロシティの低減に及ぼすレーザビームモードの効果とその考え方、キーホール深さ計測法の原理と実際の溶接・測定結果についても解説する。 　また、レーザによる異種材料接合技術に関しては、鉄鋼材料とアルミニウム合金やマグネシウム合金、銅とアルミニウムなどのレーザ接合法、レーザによる金属とプラスチックまたはCFRPとの直接接合法などを紹介する。さらに、ブルーやグリーンレーザの開発とファイバレーザビームモードの改善による純銅のレーザ溶接結果などの最新情報も紹介する。 　講演を通して、レーザ溶接の基礎から応用、展開まですべてを網羅することにより、レーザ溶接の基本を理解し、質疑応答などを通じて応用力を養うように配慮する。

1. 各種溶接・接合用レーザの特徴とその溶接溶込み特性、およびレーザの動向
   1. レーザの種類、特徴と動向
      • CO2
      • YAG
      • 半導体
      • ファイバ
      • ディスクレーザなど
   2. レーザ溶接における溶込みに及ぼす各種因子の影響
   3. 各種レーザ溶接における溶接性と波長の影響
   4. レーザ溶接性 (スパッタおよびポロシティ) に及ぼすビームモードの影響
   5. 溶接・接合用レーザの最新動向
2. レーザ溶接のメカニズム
   1. 溶接における基本事項
      • 温度場
      • 凝固ミクロ組織
      • 残留応力と変形など
   2. レーザスポット溶接現象 (キーホール挙動、溶込み、溶接性および欠陥に及ぼすパルス波形の影響)
   3. レーザビード溶接現象
      • プルーム挙動
      • キーホール挙動
      • 溶融池内湯流れなど
   4. レーザリモート溶接現象
      • 溶込み特性
      • プルーム挙動とビームの相互作用など
   5. 鉄鋼材料またはアルミニウム合金のレーザキーホール溶接時のレーザ吸収率とそれに及ぼす影響因子
   6. 銅のレーザ吸収率および溶接結果とそれに及ぼすレーザ波長、ビームモードおよびパワー密度の影響
3. レーザ溶接欠陥の種類・特徴と防止策
   1. 各種溶接欠陥の種類および発生因子と防止策
   2. ポロシティの種類と防止策
      • 鉄鋼材料 (亜鉛めっき鋼)
      • 軽金属
      • 溶接条件など
   3. 割れの種類と防止策
      • アルミニウム合金
      • ステンレス鋼
      • 凝固割れなど
   4. スパッタの発生・防止条件によるアンダフィルの発生と防止 (各種金属材料とその影響)
   5. 鉄鋼材料またはアルミニウム合金のレーザ溶接部の硬さ分布の特徴
   6. レーザ溶接継手の機械的特性に及ぼす各種因子 (ポロシティなど) の影響
4. レーザ溶接時のモニタリングと適応制御
   1. モニタリング手法
   2. 連続レーザによるビード溶接時のセンシングとモニタリング
   3. パルスレーザによるスポット溶接時のインプロセスモニタリング
   4. レーザスポット溶接時の適応制御とインプロセスリペアリング
   5. レーザビード溶接時の適応制御
   6. レーザ溶接時のキーホール挙動と深さ計測モニタリング
5. 異種金属のレーザ溶接・接合
   1. 鉄鋼材料と各種金属のレーザ異材接合
   2. 軽金属 (AlとMg) と各種材料 (Znめっき鋼、Cuなど) のレーザ異材接合
6. 金属とプラスチックまたはCFRPのレーザ直接接合
   1. 異種材料のレーザ直接接合方法
   2. 接合性の及ぼすレーザ照射条件の影響
   3. レーザ接合機構
• 質疑応答