ジュエリーおよびアクセサリーにおけるレーザー溶接機の応用

ジュエリーおよびアクセサリーにおけるレーザー溶接機の応用

ジュエリー溶接機には、大きく分けて2つの種類があります。レーザージュエリー溶接機そして、火炎溶接機。火炎溶接は局所的な加熱プロセスであり、母材に応力や変形を引き起こす可能性があるため、ジュエリーの溶接にはあまり適していません。
ジュエリー溶接機は、ジュエリーや類似製品向けに特別に設計された特殊なレーザー溶接機です。

ジュエリー用レーザー溶接機の動作原理

金属がレーザー光にさらされると、その表面は一連の変化を起こします。表面はレーザーによって加熱され、熱が急速に内部へと伝導されます。一定のレーザー出力密度で表面が溶融し、高出力密度ではその一部が瞬時に蒸発して、ワークピース表面に溶融池が形成されます。溶接中、ワークピースがレーザーに対して相対的に移動すると、溶融金属は特定の角度で加速します。熱伝達によって液体金属の温度は急速に低下し、液体金属が凝固して溶接部が形成されます。
ジュエリー用レーザー溶接機の主要パラメータであるパルスエネルギーとパルス幅は調整可能です。パルスエネルギーは溶融量に影響し、パルス幅は溶接深さに影響します。さらに、外部の光路調整式ビームエキスパンダーを用いて集光スポットを調整することで、溶接スポットのサイズも調整できます。他の溶接プロセスと比較して、レーザー溶接は様々な材料の溶接において優れた性能を発揮し、溶接部品の熱変形を最小限に抑え、高い接合品質を実現します。

機器の特徴

当社が開発・製造する金属ジュエリー用レーザー溶接機は、耐腐食性、耐高温性に優れ、高い光電変換効率を実現するセラミック集光キャビティを採用しています。集光キャビティとキセノンランプの寿命は800万サイクル以上です。保護ガスの噴射により、酸化や変色のない美しい溶接を実現します。本機は24時間365日連続運転が可能で、安定した総合性能を発揮します。
レーザー溶接は、局所的かつ小面積の加熱が可能であるという利点があり、宝飾品、電池、携帯電話部品などの産業で幅広く応用されている。

利点宝飾業界におけるレーザー溶接

レーザー溶接は、高い溶接強度、高速性、低い不良率といった特徴を持ち、現代の製造業で広く用いられています。ジュエリー製造においては、従来の溶接技術に比べて明確な利点があります。
1. 高速、高強度、変形が最小限、溶接後の矯正や洗浄が不要 ジュエリーメーカーがレーザー溶接を採用する主な理由は、その高速性と変形の少なさであり、溶接後の矯正や洗浄が不要になります。レーザー溶接は従来の火炎溶接よりも高速ですが、作業者は通常、ワークピースを手で持つか、治具を使用して、一度に1つのピースを溶接します。ジュエリー用レーザー溶接作業スペースのほとんどはコンパクトであるため、バッチ処理能力が制限され、溶接時間がわずかに長くなります。しかし、洗浄にかかる時間の節約がこれを十分に補います。レーザー溶接は不活性ガス保護下で実行できるため、製品に火傷痕が残らず、溶接中のフラックスや溶接後の酸洗が不要になります。全体として、レーザー溶接は生産効率を高めます。

2.精密加工に適しており、一貫した品質を保証します。

レーザービームは小さなスポットに集束できるため、精密な位置決めが可能となり、大量生産に最適です。効率が大幅に向上するだけでなく、熱影響部を最小限に抑え、汚染のない溶接を実現するため、溶接品質が大幅に向上し、不良率も低減されます。例えば、14K合金ジュエリー(金58%、銀2%)を火炎溶接で溶接すると、銀の焼きなましが起こり、全体の硬度がHv=145から約半分に低下し、腰の高さから落とすとへこみが生じる可能性があります。一方、低出力・高速のレーザー溶接では熱が集中するため、ワークピースの焼きなましを防ぎ、構造強度を維持できます。

3. 高い組立精度で革新的なジュエリー製造プロセスを実現 ジュエリー業界におけるレーザー溶接の導入は、従来のデザイン思考を変革しました。従来は実現が困難であったり、従来の溶接では品質要件を満たせなかったりした特殊な構造のジュエリースタイルの作成が可能になりました。レーザー溶接は狭い領域で動作するため、異なる合金材料を混ざることなく溶接でき、部品間の色や構造の急激な変化を可能にします。その狭い作業領域は、濡れ性、接合部の完全性、熱影響部の結晶粒径の点で、従来の溶接とは大きく異なります。

4.優れた一貫性と安定性

レーザー溶接は通常、溶加材やフラックスを必要とせずに、ワークピースを局所的に溶融させることで直接溶接を実現します。

5. ワークピースの修理を簡素化します

宝石の近くの金属を修復したり、鋳造品の穴を塞いだり、複雑で熱に弱い部品(蝶番、フック、留め金、台座など)からわずか0.2mmの近距離まで溶接したりすることができます。

6.環境に優しい

レーザー溶接では、はんだ、フラックス、化学洗浄剤は一切不要なため、廃棄物処理の問題も発生しません。

7.金属材料を節約する

従来の溶接では最低0.2mmの金属厚が必要ですが、レーザー溶接ではこ​​れを0.1mmにまで減らすことができ、ジュエリーの重量を35%~40%削減できます。これは特に電鋳製品にとって重要です。レーザー溶接は貴金属とハンダの使用量を削減し、複数回の溶接工程で異なる種類のハンダを使用する必要もなくなります。

8. 主な機械機能

宝飾品業界で一般的に使用されているレーザー溶接機は、低出力であるため高い安全性を確保しています。また、コンパクトで持ち運びやすい設計になっているため、作業者は座ったまま快適に作業できます。
一般的なジュエリー用レーザー溶接機ほとんどの金属や合金を迅速、確実、かつ正確に溶接できますが、効率は対象材料の特性に大きく左右されます。連続的な組み立てや鋳造補修は、1~20msのパルス幅で、視覚制御下で1回または複数回のレーザーパルスを照射することで完了できます。実体顕微鏡と十字線アライメントにより、溶接領域を正確に位置決めでき、視野内でワークピースの位置を微調整できます。溶接は通常、大気中で行われます。作業領域に空気または不活性ガスを注入することで冷却効果が得られ、不活性ガスは合金溶接の品質をさらに向上させます。

9. 合金材料がレーザー溶接性能に及ぼす影響
異なる合金材料を用いると、レーザー溶接の結果は大きく異なります。同じ機械パラメータとパルス熱入力条件下でも、合金表面が吸収する(反射する)熱エネルギーの割合の違いにより、パルスごとの溶融効果が変化します。主な影響要因としては、比熱容量(室温から融点まで)、融点、融解潜熱、熱伝導率などが挙げられます。これらの特性は材料によって大きく異なるため、効果的な溶接に必要なエネルギーも大きく左右されます。溶接を成功させるには、十分な表面熱吸収が不可欠です。

 


投稿日時:2025年11月24日