パルス波系制御によるレーザー加工の適正化に関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03555160
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松縄 朗 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (20029119)
• 研究分担者: 宮田 修 日本電装(株), 第1生産技術部, 係長(研究員) ; 内田 高弘 ミヤチテクノス(株), 開発部, 課長(研究員) ; 斉藤 実 ミヤチテクノス(株), 開発部, 次長(研究員) ; 片山 聖二 大阪大学, 溶接工学研究所, 助手 (10144528) ; 竹本 正 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (60093431)
• キーワード: レーザ / パルスレーザ / レーザ溶接 / 波系制御 / ポロシティー / 凝固割れ / 急速凝固 / ミクロ偏析

研究概要

1.加工目的に応じた適正パルス波形の決定(松縄、片山)
パルスレーザ溶接時にポロシティーや凝固割れの発生しやすい各種ステンレス鋼及びアルミニウム合金に対して、これらの欠陥発生機構を解明し欠陥抑制に適したパルス波形をレーザ照射条件及び材料定数を考慮して決定した。
2.波形制御パルスレーザ加工部の溶融・凝固に関する材料学的特性と数学的モデルの基礎開発(松縄、竹本、片山)
熱伝導型溶込み溶接に於ける潜熱を考慮した溶融・凝固及びミクロ偏析に関する数学的モデルを構築し、急速凝固時のデンドライト成長速度及びミクロ偏析の分布を明らかにすると共に、凝固割れ抑制のための適正パルス波形の予測推定を可能にした。
3.パルス波形制御レーザの溶接加工への応用(片山、宮田)
難接合性材料を用いた自動車部品へのパルス波系制御YAGレーザ溶接を適用し、製品の欠陥発生率低減に大きく貢献することが実証された。
4.パルスは形制御用電源システム及びの光学系の適正化と改良(松縄、斉藤、内田)
パルス波形制御が可能なYAGレーザ用電源を開発し、その改良を計ると共に、ファイバー伝送光学系の改良を計り、集光点に於ける適正なビーム強度分布を得ることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] S.Katayama and others: "Laser Rapid Slidification Microstructure and Microsegregation of Aluminum Alloy Single Crystals" Proc.of LAMP'92,May,1992,Nagaoka,Japan. Vol.1. 361-366 (1992)
• [文献書誌] Simidzu and others: "Pulsed Nd:YAG Laser Spot Welding of Aluminum Alloys" Proc.of LAMP'92,May,1992,Nagaoka,Japan. Vol.1. 511-516 (1992)
• [文献書誌] A.Matsunawa and others: "Effect of Pulse Shaping on Defect Reduction in Pulsed Laser Welding" Proc.of ICALEO'92,Nov.1992,Orlando,FL.,USA. Vol.75. 547-556 (1992)
• [文献書誌] A.Matsunawa and others: "Fusion and Solidification Characteristics in Pulse-Shaped YAG Laser Welding" Proc.of 5th CISFFEL,June,1993,Laboul,France. Vol.1. 219-226 (1993)
• [文献書誌] 片山聖二、他2名: "波系制御型パルスレーザによる溶接欠陥の防止" レーザー技術研究会報. No.78. 46-53 (1993)