青色ハイパワーダイオードレーザーを使用した銅の溶接

450nmの波長で1000WのCWレーザーは品質の高い銅のレーザー溶接だけでなく、様々な大量生産を想定した産業の中で使用される金や他の非鉄金属の加工における新たな可能性を広げる。

銅、金やその他の非鉄金属

これまで産業の中で使用されていたレーザーは銅などの非鉄金属を大量生産の枠の中でレーザーを大量に使用することでのみ満足に加工することが可能であった。青色ダイオードレーザーの開発は、その青色ライトのスペクトルの吸収率が赤外線と比較して7から20倍の吸収率の良いこと(グラフ参照)から、より多くの可能性を広げる。

ここに、非鉄金属の加工を格段に向上させる初の高出力ダイオードレーザーが開発された。とりわけ薄い箔やブリキなどの加工はこの青色レーザーにより格段に効率的になる。LDMブルーがもたらすメリットはこれだけではない。

銅の溶解を大幅に容易にする青色ライトの高い吸収率の他に、その特有の強度を誇るダイオードレーザーの使用は最適な加工結果の鍵となる。

その成果が実証されているレーザーライン社のダイオードレーザー技術はさらに青色レーザーでもミリセカンドでの細分化された各レーザー出力への調整とそれにより各作業に求められる条件への対応を可能にする。

銅の溶接で発生する溶接継目はその金属の溶接前の表面がどういう状態にあるかに問わず非常にきれいで滑らかであり、それは卓越した伝導性と周囲への飛び散りの防止を可能にする。とりわけこの青色レーザーでの溶接では溶接継ぎに材料を重ねたり材料の強度を強くさせる必要がないため材料効率面でとても効率的である。また、場合によってはこの青色レーザーの使用により隙間や裂け目などを覆うことのできる液体状の銅を発生させることもできる。溶接の熱伝導をコントロールすることにより、異なる金属の溶接時に銅をその最上部に組み込むことを初めて可能にする。

さらに銅粉や薄い銅箔もスチールやアルミのような他の金属とつなぎ合わせることができる。箔の溶接では付け根や端の部分の溶接でその出来がよく分かる。

銅の溶接で必要とされる消費エネルギーは赤外線レーザーと比較して84%少なく、金に至っては92%も少ない。これは、計算上、銅の溶接時は10kWの代わりに1kW、もしくは金の溶接時は0.5kWの出力で事足りるためである。

LDMプラットフォームでユーザーは、その波長において最適化された加工レンズと関連づけて信頼できる一つのシステムとして産業の中で使用することができる。さらにこのレーザーは製品への統合に伴って加えられる修正はわずかで済む。

安全なレーザー使用における従業員保護の観点から、加工ルームの窓と保護メガネのみは波長帯の広がりにより交換する必要がある。

銅のレーザー溶接

青色ブルーダイオードレーザーの開発により銅の溶接分野に革命が起こった。

その青い光線は産業界で銅やその他の非鉄金属のハイレベルな加工を可能にする。

銅の溶接プロセス

青色レーザーにより初めて強度の低い銅やその他の非鉄金属の熱伝導溶接管理が可能となった。1mm以下の薄さの材料ももう心配はいらない。

これまで、薄い箔に赤外線レーザーを使用する場合はどちらかというと組み合わせるというより切断されていたが、青色レーザーの使用により、これらの素材をピンポイントで加工することができるようになった。青色レーザーの働きにより、素材の好きな部分に沿って接合することができる。液状になった材料は互いに混じり合い冷却とともに接合される。このプロセスにより、接合部は非常に滑らかでこれまでになく高品質で安定性の高いものとなる。このプロセスの原理は、赤外線を用いた工程と、その使用される波長帯を除いては同じである。

優れた結果

初期テストでは、まず銅の加工の際、事前に銅を磨いていていようが、錆びていようが、腐食していようが、最上部の構造は加工プロセスに何の影響も与えず、接合部は常に良好な状態を保っていた。

450nmの波長帯での銅の熱伝導溶接。

完全に飛び散りを抑えた溶接プロセスにおける安定性の高いメルトプール
ブリキ:0.5mm
焦点直径:Ø0.6mm  

High Speed Video

銅のクラッディング

初期テストでは、青色レーザーでは銅粉を用いたクラッディングも可能であることが示された。

銅のクラッディングプロセス

青色レーザーは初回の銅粉のクラッディングテストでも納得のいくものとなった。このレーザークラッディングのプロセスでは、青色のレーザー光線により、その過程の製品の最上部にメルトプールを発生させる。パウダーノズルの力により、同時に銅を加えられ、同じ光線により溶かすことができる。わずかな冷却時間の後、製品と銅粉は一つの金属となる。この溶接プロセスはさらに、遅滞なく非常に丈夫な層の生成に繋がる。

さらにこのプロセスは赤外線レーザーのスペクトル波と似ている。さらにそのコーティングは銅の物理的特性により、伝導性を持つ。

銅粉のクラッディング

青色レーザーは銅粉のスチール製の原料へのクラッディングでとりわけ良質な結果を出す。青色レーザー光線のその高い吸収率で初めて銅粉の銅基盤への直接的なクラッディングが可能になった。


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