民生用電子機器業界におけるレーザー精密スポット溶接の応用
近年、家電市場における競争が激化するにつれ、電子製品メーカーは製品に対する要求水準を高めている。従来の加工方法では、製品品質の不安定性、部品の溶融、正常な溶接ナゲットの形成困難、歩留まりの低さといった問題が生じやすい。レーザー加工技術の登場により、電子製品メーカーはこれらの問題を迅速に解決できるようになった。ハイエンド電子製品の製造において、レーザー加工は製品量の最適化と品質向上に大きく貢献し、製品の軽量化、薄型化、高安定性化を実現している。レーザー技術（20種類以上の加工方法）および関連製造装置は、電子製品の加工・製造工程の約70%で使用されていると報告されている。
現在、レーザー精密スポット溶接は主に電子製品の筐体、シールドカバー、USBコネクタ、導電性パッチなどに用いられています。熱変形が小さく、動作領域と位置を精密に制御でき、溶接品質が高く、異種材料の溶接が可能で、自動化が容易であるといった利点があります。ただし、異なる材料を溶接する際には、異なる溶接方法を採用する必要があります。
数多くの実験結果に基づき、溶接技術者は最適なレーザー精密スポット溶接消費者向け電子機器の製造において、高反射材料、薄い金属板、異種材料などの様々な材料に対応する方法。
1. 高反射材料に対するレーザー精密スポット溶接法
アルミニウムや銅などの高反射性材料を溶接する場合、溶接波形によって溶接品質が大きく左右されます。プレスパイク付きレーザー波形を使用することで、高反射率の壁を突破できます。瞬間的に高いピークパワーを照射することで、金属表面の状態を素早く変化させ、温度を融点まで上昇させることができ、金属表面の反射率を低減し、エネルギー効率を向上させることができます。さらに、銅やアルミニウムなどの材料は熱伝導率が高いため、減衰の遅い波形を使用することで、溶接スポットの仕上がりを最適化できます。
一方、金、銀、銅、鋼鉄などの材料のレーザー吸収率は波長が長くなるにつれて低下します。銅の場合、レーザー波長が532nmのとき、銅の吸収率は40%近くになります。赤外線レーザーと緑色レーザーの特性を比較分析すると、赤外線レーザーはスポットサイズが大きく、焦点深度が短く、赤銅による吸収率が低いことがわかります。一方、緑色レーザーはスポットサイズが小さく、焦点深度が長く、赤銅による吸収率が高いことがわかります。赤銅に赤外線レーザーと緑色レーザーをそれぞれ用いてパルススポット溶接を行うと、スポットサイズが赤銅よりも小さく、赤銅による吸収率も赤銅よりも高いことがわかります。溶接後の溶接箇所赤外線レーザーによる溶接では溶接点がばらつきやすいのに対し、緑色レーザーによる溶接では溶接点のサイズ、深さ、表面がより均一になります（図1-2）。緑色レーザーによる溶接はより安定した結果が得られ、必要なピーク出力は赤外線レーザーの半分以下です。
2. 薄板金属材料のレーザー精密スポット溶接法
従来のミリ秒レーザーを用いて薄い金属板を溶接する場合、材料は溶け込みやすく、溶接箇所も比較的大きくなります。高反射材料は、固体状態での不安定性と低いレーザー吸収率のため、溶接中にスパッタリングや溶接不足などの現象が発生しやすいです。薄板や高反射金属の溶接におけるこれらの課題を解決するため、ファイバーレーザーのQCW/CWモードにそれぞれアナログ変調とデジタル変調を施します。単一のトリガーでNパルス出力を実現し、一点溶接を可能にします。マルチパルス溶接より低い電力で。
3. 異種材料のレーザー精密スポット溶接法
薄い異種材料をレーザー溶接する場合、溶接不足、亀裂、接合強度の低下といった問題が発生しやすい。これは、2つの材料の物理的性質が大きく異なり、相互溶解度が低く、脆い金属間化合物が形成されやすいため、溶接部の機械的特性が著しく低下するためである。高速スキャンによる高ビーム品質のナノ秒レーザーを用いることで、熱入力を精密に制御し、金属間化合物の形成を抑制することができ、薄い異種金属板の重ね溶接を実現し、溶接部の形状と機械的特性を向上させることができる。
一般的な精密溶接の種類
精密溶接の一般的な種類は何ですか？溶接分野において、精密溶接加工の一般的な種類は、主に精密抵抗溶接、レーザー溶接、超音波溶接、マイクロアークスポット溶接です。レーザーの独自の特性により、他の溶接プロセスと比較して、精密レーザー溶接加工は、高効率、環境への優しさ、および高い加工精度という利点があります。
レーザー精密スポット溶接の主な用途
レーザー精密スポット溶接は主にどこで使用されていますか? 現在、レーザー精密スポット溶接は、宝飾品、時計のヒゲゼンマイ、集積回路のリード線など、さまざまな小型で熱に弱い部品の精密溶接に使用できます。光電子デバイス、電子機器、通信、機械、自動車、軍事産業、金宝飾品などの産業に適しています。レーザー溶接の一種であるレーザー精密スポット溶接は、新しい溶接方法です。従来の抵抗スポット溶接と比較して、レーザー精密スポット溶接には独自の利点があります。レーザーを熱源として使用することで、スポット溶接は高速で高精度であり、熱入力が少なく、ワークピースの変形が小さいです。レーザーはアクセス性に優れているため、スポット溶接中の位置的および構造的な制約を軽減できます。多くの補助装置を必要とせず、製品の変更に迅速に対応でき、市場のニーズを満たすことができます。中国経済の急速な発展と科学技術レベルの継続的な向上により、レーザー精密スポット溶接技術急速な進歩を遂げており、高い溶接精度と高速性という利点から、薄板金属材料の加工に広く用いられている。
レーザー精密溶接の利点
まず、レーザー精密溶接の利点について理解しましょう。
- 様々な軌道での溶接が可能であり、レーザーは指向性が高いため、不規則な形状の材料の溶接にも良好な結果が得られます。
- 強固な溶接。集束後、レーザースポットは小さく、エネルギー密度が高いため、ビームは非常に短時間で熱源領域を形成します。溶融、冷却、結晶化を経て、強固な溶接継ぎ目とスポットが形成されます。
- 高い溶接精度。レーザーエネルギーの分布は時間的・空間的な特性を持ち、ビームを複数の光路に分割して同時加工を行うことが可能となり、溶接精度を強力に保証します。
- 高速溶接を実現。レーザー技術とコンピュータCNC技術を融合。主要機器の検出および動作制御システムにおいては、リアルタイム検出とフィードバック処理を統合することで、システム情報処理速度を向上させ、溶接効率を高めています。
投稿日時：2025年11月13日
