レーザ溶接・肉盛り

レーザ溶接・肉盛り

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レーザ溶接

レーザ溶接は通常の溶接に比べて、熱影響の範囲が狭く、溶け込みが深い溶接方法です。
レーザ光の高いエネルギーで急速に溶融した鋼の一部が気化し、金属蒸気が発生します。
金属蒸気が噴き出す時の反作用で、溶融している部分の先端部を押し下げます。
この結果、キーホールと呼ばれる細長い円柱状の中空部が溶融金属内に形成されます。
このキーホール内面にレーザが照射されることで奥深くまで入熱でき、溶け込みが深くなります。

レーザ溶接の優位性

・熱による歪み・ヒケの影響が殆どない
・針の先端など微細な箇所の溶接が可能
・狭くて深い箇所の溶接が可能
・溶接前の予熱、溶接後の熱処理が不要
・修正工程、後加工が大幅に短縮できる

レーザ溶接の用途

用途 ・プラスチック成形、アルミダイカスト成形等各種金型
・成型各種工具の補修、設計変更
・電子部品技術への応用
・板金加工への応用、その他
レーザ溶接可能素材 スティール(HRC60まで)
・ステンレス
・鋳鋼
・アルミ
・チタン
・ニッケル
・銅
・銅合金(BeCu、CrCu等)
…その他金属に対応いたします。

レーザ溶接とTIG溶接の比較

レーザ光は高いエネルギー密度をもっているため、熱影響範囲が狭く、溶け込みが深い溶接が可能です。
一方、エネルギー密度の低いTIG溶接は熱伝導だけで溶融するために、深い溶け込みができません。

高いエネルギー密度
(熱影響範囲が狭い=理想的な溶接)

レーザ溶接 説明1


レーザ溶接

レーザ溶接 説明2

レーザ溶接はエネルギー密度が高く、母材を瞬時に溶融します。
熱が拡散しないので溶け込みが縦方向に深くなり、その結果、熱影響が少なくなり強固な溶接が可能になります。

低いエネルギー密度
(熱影響範囲が広い)

TIG溶接 説明1


TIG溶接

TIG溶接 説明2

TIG溶接はエネルギー密度が低く、母材を瞬間に溶融することができません。 このため、溶け込みが横方向に広がります。
溶け込みを深くするためには長い時間、熱を加える必要があり、 余分な熱が横方向に伝わり母材の熱影響(歪み・硬度変化)が大きくなります。

溶接棒の種類

溶接棒は、各溶接材料メーカーから殆どの種類を調達できます。
分類 材質 メイン溶接棒
軟鋼 SS材、SM材、SB材、SPCC材 等 Mold 90 等
炭素鋼 S10~58C、SK材(炭素工具鋼)、FC・FCD(鋳鉄)等 用途別に使い分け
低合金鋼 SCM材、SNCM材、SCr材、SNC材 等
(PX5、PXA30、HPM1・2・7・50、NAK55・80、PLAMAX 等)
Mold 90plus 等
熱間合金鋼 SKD61、SKD61(改)、SKD4~8 等
(DAC、ORVAR、DHA1、DH2F、KDA、FDAC 等)
Mold 55 等
冷間合金鋼 SKD11、SKD11(改)、SKD1~2、SKH(ハイス) 等
(DC11、DC53、SLD、SVERKER21、HPM31 等)
Mold 10 等
ステンレス マルテンサイト系 : SUS420J2(HPM38、STAVAX、S-STAR)
フェライト系 : SUS430、 オーステナイト系 : SUS304、316L
析出硬化系 : SUS630、二相系 : SUS329J3L
White11 等
用途別に使い分け
その他、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン等の溶接棒を取り揃えております。
各種溶接棒の詳細性能をまとめた「溶接棒テンプレート」をご希望の方はご連絡ください。
PDFにて送信いたします。


レーザー溶接の活用事例(金型修理・肉盛)

角出し肉盛
角出し肉盛_1
角出し肉盛_2
突起部の再生肉盛
突起部の再生肉盛_1
突起部の再生肉盛_2
鋼へ肉盛
突起部の再生肉盛_1
突起部の再生肉盛_2
金型修理・修正
金型修理・修正
1. 溝の底面の肉盛り
溝の底面の肉盛り
狭い溝またはリブの底面の肉盛りレーザ光かつ溶接ワイヤーが入れられる隙間があれば作業が可能
2. 溝の立ち面の肉盛り
溝の立ち面の肉盛り
狭い溝の立ち面の肉盛り緻密な溶接層はピンホールが少なく製品の修正に最適
3. 角出し
角出し
丸~曲線の形状を問わず角だし修正が可能
4. 異種金属溶接(角だし)銅合金+鉄系溶接
異種金属溶接
銅の入れ子、金型に異材としての鉄系の硬い肉盛りが可能
耐久性向上・硬度の硬化事例
5. 面盛り
面盛り
周辺に熱影響を抑えた面盛りが可能
レーザはヒケ・ブローホールが極めて少ない。
研磨後ピンホールの出現がないので金型意正面に適用可能
6. 形状造作(円筒)
形状造作
比較的、単純な形状は形状の復元が可能
但し、大きさに限度あり
7. 角出し(銅合金)銅合金+共材溶接
銅合金
銅、銅合金も肉盛り・角だしが可能
共材の銅合金の肉盛り事例
シボ面(意正面)の肉盛り
シボ面の肉盛り
通常溶接では、金型の意正面やシボ表面を修理することはほぼ不可能に近い
巣の発生、熱による面粗度の低下、歪、クラックなど後加工では対応できない問題が発生する。
熱影響が少なく、微細な肉盛り溶接が可能なレーザは金型の意正面の修正が可能。
金型製造工程や成形時のトラブルにも対応ができる。
溶接前 溶接前
シボ面に巣穴または打痕きずがあり製品に転写
溶接後 溶接後
欠損穴にそって少しづつレーザ溶接で埋める熱によるシボパターンの崩れを抑制できる
彫金後 彫金後
彫金による加工でシボパターンを再現する
最新レーザによる大容量肉盛溶接の金型加工
最新レーザ溶接機の導入で平均出力500W、ピークパワー15KWにパワーアップ。
従来機300W Φ0.8mmからΦ1.2mmに溶接棒の使用範囲拡大で、実質工数の大幅短縮しました。
500Wの高出力は、さらなる広範囲・大容量肉盛りが可能になりました。

500Wの高出力レーザ溶接機の出現で300W時のΦ0.8mmからΦ1.2mmの溶接棒に使用が可能です。
広範囲の肉盛り溶接の実質工数の大幅削減しました。
材質 製品 レーザ肉盛り溶接
FC250 FC250 FC250
プレス金型 設計変更
肉盛り範囲 150 × 150 × 6mm盛り
加工時間 22 H
溶接棒 Φ 1.2 mm
溶接棒 種類 ニッケル
出力(W) 15 KW
FCD600 FCD600 FCD600
プレス金型 設計変更
肉盛り範囲 20 × 350 × 1mm盛り
加工時間 7 H
溶接棒 Φ 1.2 mm
溶接棒 種類 ニッケル
出力(W) 15 KW
SKD11 SKD11 SKD11
プレス金型破損の復元
肉盛り範囲 15 × 350 × 8mm盛り
加工時間 13.5 H
溶接棒 Φ 1.2 mm
溶接棒 種類 Mold 10
出力(W) 15 KW
SS400 SS400 SS400
樹脂金型 設計変更
肉盛り範囲 100 × 100 × 150
加工時間 40 H
溶接棒 Φ 1.2 mm
溶接棒 種類 Mold 90+
出力(W) 15 KW



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