レーザー溶接における隙間埋め
部品の公差を補正し、溶接プロセスを安定させる
量産工程では、高精度なレーザー加工が実際の部品と向き合います。接合ギャップ、部品の公差、クランプのずれ、あるいは変化するビード形状などが原因で、部品が理想的に密着しない場合があります。まさにその瞬間こそ、レーザー溶接プロセスが実際にどれほど安定しているかが問われるのです。
ギャップブリッジ機能付きレーザー溶接では、実際の接合状況が認識・評価され、プロセス制御に活用されます。アプリケーションに応じて、溶接ビードの追従、パス補正、適応型プロセスパラメータ、あるいは溶加材などが、異なるギャップ寸法を補正するのに役立ちます。
これにより、部品の準備が完璧でなかったり、プロセス進行中に公差が変動したりした場合でも、溶接ビードの品質を安定させることができます。
レーザー溶接において、隙間埋めがなぜ重要なのでしょうか？
レーザー溶接は、高いエネルギー密度と精密な熱入射を特徴とします。これにより、高速溶接、細い溶接ビード、および狭い熱影響域が実現されます。一方で、このプロセスは接合ギャップや位置ずれに対して非常に敏感です。
隙間が検出されない場合や、プロセス上確実に補正されない場合、接合不完全、溶込み不良、スパッタ、気孔、溶接ビードのずれ、あるいは手直しが必要になる可能性があります。 これは、薄板、アルミニウム部品、車体構造、バッテリーケース、および複雑なアセンブリにおいて特に重大な問題となります。
適応型ギャップ補正機能により、プロセスウィンドウが拡大され、自動化された生産ラインにおいて再現性の高い結果が得られます。
実際の接合状況を把握し、プロセスを調整する
重要なのは、プログラムされた軌道だけでなく、部品上の溶接部や隙間が実際にどの位置にあるかという点です。実際の接合状況が検出され、それを基に、レーザー軌道、送り速度、焦点位置、レーザー出力、その他のプロセスパラメータを的確に調整します。
追加の材料が必要な場合は、溶接ワイヤを使用して隙間を埋め、溶接ビードの体積を増やすことができます。適応型ワイヤ送給システムにより、必要に応じた材料の供給が可能になります。
その結果、より安定した溶接ビードが得られ、手直しが減り、量産におけるプロセスの信頼性が向上します。
補助ワイヤーの有無による隙間埋め
部品、材料、接合隙の幅に応じて、レーザー溶接プロセスは溶加材を使用する場合と使用しない場合の両方で設計可能です。
接合ギャップが狭い場合、実際のギャップ幅はカメラによって検出され、インテリジェントで適応性の高いプロセス制御に活用されます。2Dウォブルでは、レーザービームが接合部上で往復運動を行いながら、同時に溶接線に沿って前進します。 これにより、隙間端部の材料が的確に溶融され、溶加材を使用しなくても安定した溶接ビードを形成できるようになります。この最適化されたビーム運動は、プロセスウィンドウを拡大し、レーザー溶接におけるビームシェーピングの重要な要素となります。
接合ギャップが広い場合や変動する場合、溶加線によって接合部に追加の材料が供給されます。これにより、ギャップを補正し、溶接ビードの体積を増やし、より広いプロセスウィンドウを実現することができます。
ギャップブリッジの代表的なアプリケーション
ギャップ埋めは、高い品質要件と実際の部品公差が衝突する場合に特に重要となります。これには、量産における車体部品、バッテリーケース、アルミニウム構造体、ハンギングオンパーツ、軽量化部品、および複雑なアセンブリなどが含まれます。
特にe-モビリティや自動車の軽量化分野において、適応型ギャップ埋め込み技術は、製造公差をより適切に管理し、堅牢なレーザー溶接プロセスを実現するのに役立ちます。
詳細情報
溶接作業の内容に応じて、Precitecのさまざまなソリューションが活用されています。これには、光学式溶接ビード検出や溶接ビード追従から、適応型プロセス制御、さらには溶加材を用いたレーザー溶接までが含まれます。
WeldMaster Wire Select– 追加ワイヤを使用するアプリケーション向けに、光学式溶接ビード追跡と適応型ワイヤ供給を組み合わせています。
WeldMasterシステム– 溶接ビード追従、プロセス制御、および自動レーザー溶接プロセスをサポートします。
ScanWelder– 精密なビーム誘導により、迅速かつ柔軟な遠隔レーザー溶接を実現します。
ScanMaster Plus– スキャナー処理と高精度なビーム誘導、AIを活用した解析を組み合わせています。