2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of High-quality and High-reliable Laser Micro-welding of Difficult-to-weld Materials
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15K05725
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
岡本 康寛 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40304331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 晃 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60263612)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アルミニウム / 銅 / レーザ溶接 / パルスレーザ / 微細溶接 / 溶け込み深さ / 重畳 / 吸収率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザ加工において溶接困難材料とされているアルミニウムや銅に対しも高効率かつ高信頼な微細レーザ溶接法を実現するための手法を検討した．
融点の低いアルミニウムに対しては波長808nmの連続発振半導体レーザを波長1064nmのパルスNd:YAGレーザに重畳することで溶接ビードの高品位化と大きな溶け込み深さを両立する手法を検討した．連続発振半導体レーザ出力はパルスレーザのピーク出力に対して数パーセントと，それ自体でアルミニウムを溶融するだけの効果は無いが，連続発振半導体レーザを重畳することでパルスレーザの休止時間における試料温度を高く維持できていた．それにより，熱伝導型とキーホール型の溶接プロセスの遷移領域においてもパルスレーザのエネルギーをアルミニウムに対して安定的に吸収させることが可能となり，パルス幅数msのパルスレーザを用いても溶接ビードの高品位化と大きな溶け込み深さを両立できることが明かとなった．
一方，光反射率のさらに低い銅に対しては，波長532nmのグリーンレーザと波長1064nmの近赤外レーザを用いて，その溶融量の安定化を目指した．波長1064nmではパワー密度の変化に対して吸収率が3倍以上と大きく変化することから溶融量の変動が大きいが，波長532nmではパワー密度の変化に対して吸収率は大きく変化することなく大きな値を示した．波長532nmでは効率的なプロセスが期待できることが明かとなったが，矩形パルスでは急激にキーホールが閉じることにともなって溶接欠陥であるポロシティの発生が確認された．波長532nmではパワー密度によらず光吸収率が安定していることから，時間的に照射出力を変化させるパルス波形制御を用いることでキーホールの形成を適切にコントロールできた．その結果，ポロシティの発生が少なく，溶け込み深さの大きさも安定して得られることが明かとなった．
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Research Products
(1 results)
