JPH0768397A - 減圧レーザ加工方法 - Google Patents
減圧レーザ加工方法Info
- Publication number
- JPH0768397A JPH0768397A JP5238727A JP23872793A JPH0768397A JP H0768397 A JPH0768397 A JP H0768397A JP 5238727 A JP5238727 A JP 5238727A JP 23872793 A JP23872793 A JP 23872793A JP H0768397 A JPH0768397 A JP H0768397A
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- Japan
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- pressure
- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性金属でも深溶込み性がよく、溶接部の欠
陥が少なく、加工速度が大きい減圧レーザ加工方法を提
供すること。 【構成】 レーザ加工において、レーザ照射部の雰囲気
を５０Ｔｏｒｒ以下に減圧するとともに、Ｈｅ，Ａｒな
どのシールドガス１２を供給することにより、減圧イナ
ートガス雰囲気として、レーザ加工を行うこと。
陥が少なく、加工速度が大きい減圧レーザ加工方法を提
供すること。 【構成】 レーザ加工において、レーザ照射部の雰囲気
を５０Ｔｏｒｒ以下に減圧するとともに、Ｈｅ，Ａｒな
どのシールドガス１２を供給することにより、減圧イナ
ートガス雰囲気として、レーザ加工を行うこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、減圧レーザ加工方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ溶接及び熱処理において
は、大気中もしくはシールドガス等の大気圧ガス環境下
で加工が行われている。
は、大気中もしくはシールドガス等の大気圧ガス環境下
で加工が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来方法には下記のような問題がある。 （１）大気中でのレーザ加工であるために、大きなレー
ザプラズマが溶接部，熱処理部直上に発生し、このプラ
ズマがレーザビームを屈折，吸収するので、加工部の溶
込み，入熱が制限され、深溶込み，溶接等が困難とな
る。 （２）レーザプラズマの形成が不安定なため、加工部の
品質が不安定となり、溶接部にはブローホールなどの欠
陥が発生しやすく、また熱処理には深さのばらつきが発
生しやすい。 （３）活性な金属などでは、レーザプラズマの不安定さ
によるシールドガスの乱れが生じ、溶融部が酸化し、施
工が不可能となる。 （４）これを解決する方法として、真空にした場合に、
レーザ光学部品に大気圧がかかり、施工条件の再現性が
困難であるとともに、真空引きのために多大の時間を要
し、電子ビーム加工に対してのメリットがなくなってし
まう。
うな従来方法には下記のような問題がある。 （１）大気中でのレーザ加工であるために、大きなレー
ザプラズマが溶接部，熱処理部直上に発生し、このプラ
ズマがレーザビームを屈折，吸収するので、加工部の溶
込み，入熱が制限され、深溶込み，溶接等が困難とな
る。 （２）レーザプラズマの形成が不安定なため、加工部の
品質が不安定となり、溶接部にはブローホールなどの欠
陥が発生しやすく、また熱処理には深さのばらつきが発
生しやすい。 （３）活性な金属などでは、レーザプラズマの不安定さ
によるシールドガスの乱れが生じ、溶融部が酸化し、施
工が不可能となる。 （４）これを解決する方法として、真空にした場合に、
レーザ光学部品に大気圧がかかり、施工条件の再現性が
困難であるとともに、真空引きのために多大の時間を要
し、電子ビーム加工に対してのメリットがなくなってし
まう。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、活性金属でも深溶込み性がよく、溶接部の欠
陥が少なく、加工速度が大きい減圧レーザ加工方法を提
供することを目的とする。
たもので、活性金属でも深溶込み性がよく、溶接部の欠
陥が少なく、加工速度が大きい減圧レーザ加工方法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、レ
ーザ加工において、レーザ照射部の雰囲気を５０Ｔｏｒ
ｒ以下に減圧するとともに、Ｈｅ，Ａｒなどのシールド
ガスを供給することにより、減圧イナートガス雰囲気と
して、レーザ加工を行うことを特徴とする。
ーザ加工において、レーザ照射部の雰囲気を５０Ｔｏｒ
ｒ以下に減圧するとともに、Ｈｅ，Ａｒなどのシールド
ガスを供給することにより、減圧イナートガス雰囲気と
して、レーザ加工を行うことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明では、レーザ加工の品質を劣化させるレ
ーザプラズマを加工に影響を与えないレベルまで低減す
るために、低圧シールドガス下でのレーザ加工を行う。
また、レーザガス圧の選定にあたっては、レーザビーム
は大気中でも伝送できるので電子ビーム伝送に求められ
る高真空を必要としないため、溶接においては溶込み特
性を安定して良くする低圧の値を選定するとともに、真
空ポンプもロータリポンプなどの真空ポンプで対応でき
る低圧の値とする。さらに、低圧のため被加工物によっ
ては不純物が混入する惧れがあるので、これに対する対
策として加工目的に対応したシールドガス（Ａｒ，Ｈ
ｅ，Ｎ2 など）の低圧雰囲気を形成する。このような本
発明方法によれば、レーザビームエネルギが消耗される
ことなく母材に入り、深溶込みの溶接部が得られる。ま
た、プラズマの縮小化により、レーザビームエネルギの
母材への入射量が一定となるため、溶込み深さも安定
し、欠陥のない溶接部が得られる。さらに、低圧のガス
シールドのため、溶接金属の酸化等の影響は小さく、特
に活性な金属であっても、低圧のイナートガス（不活性
ガス）を用いることによって、機械的性質など優れた溶
接部が得られる。
ーザプラズマを加工に影響を与えないレベルまで低減す
るために、低圧シールドガス下でのレーザ加工を行う。
また、レーザガス圧の選定にあたっては、レーザビーム
は大気中でも伝送できるので電子ビーム伝送に求められ
る高真空を必要としないため、溶接においては溶込み特
性を安定して良くする低圧の値を選定するとともに、真
空ポンプもロータリポンプなどの真空ポンプで対応でき
る低圧の値とする。さらに、低圧のため被加工物によっ
ては不純物が混入する惧れがあるので、これに対する対
策として加工目的に対応したシールドガス（Ａｒ，Ｈ
ｅ，Ｎ2 など）の低圧雰囲気を形成する。このような本
発明方法によれば、レーザビームエネルギが消耗される
ことなく母材に入り、深溶込みの溶接部が得られる。ま
た、プラズマの縮小化により、レーザビームエネルギの
母材への入射量が一定となるため、溶込み深さも安定
し、欠陥のない溶接部が得られる。さらに、低圧のガス
シールドのため、溶接金属の酸化等の影響は小さく、特
に活性な金属であっても、低圧のイナートガス（不活性
ガス）を用いることによって、機械的性質など優れた溶
接部が得られる。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその第１実施例を示す縦断面図、図２はその
第２実施例を示す縦断面図、図３は図１〜図２における
レーザ加工ヘッドを示し、同図（Ａ）は横断面図、同図
（Ｂ）は縦断面図、図４は図１〜図２によるレーザ加工
における雰囲気圧力とレーザプラズマの大きさとの関係
を示す線図、図５は図１〜図２によるレーザ加工におけ
る雰囲気圧力と溶込み深さとの関係を示す線図である。
と、図１はその第１実施例を示す縦断面図、図２はその
第２実施例を示す縦断面図、図３は図１〜図２における
レーザ加工ヘッドを示し、同図（Ａ）は横断面図、同図
（Ｂ）は縦断面図、図４は図１〜図２によるレーザ加工
における雰囲気圧力とレーザプラズマの大きさとの関係
を示す線図、図５は図１〜図２によるレーザ加工におけ
る雰囲気圧力と溶込み深さとの関係を示す線図である。
【０００８】まず、図１に示す第１実施例においては、
被加工物５は真空容器である減圧室６の加工テーブル７
上にセットされ、レーザ光１は減圧室６の頂板から入射
され、集束レンズ４で大気圧と遮断されている。減圧室
６はロータリポンプなどで５０Ｔｏｒｒ以下に減圧さ
れ、また不活性ガスを少量シールドガスとして流すこと
で、減圧室６内に低圧の不活性ガスの雰囲気を形成す
る。７はＸ，Ｙ及びＺ方向に移動可能の加工テーブルで
ある。
被加工物５は真空容器である減圧室６の加工テーブル７
上にセットされ、レーザ光１は減圧室６の頂板から入射
され、集束レンズ４で大気圧と遮断されている。減圧室
６はロータリポンプなどで５０Ｔｏｒｒ以下に減圧さ
れ、また不活性ガスを少量シールドガスとして流すこと
で、減圧室６内に低圧の不活性ガスの雰囲気を形成す
る。７はＸ，Ｙ及びＺ方向に移動可能の加工テーブルで
ある。
【０００９】次に、図２に示す第２実施例は、局部減圧
レーザ加工装置を示し、被加工物５は大気中に設置し、
そのレーザ加工部のみを局部的に減圧することで、被加
工物の形状による制約を少なくしている。レーザ加工ヘ
ッド３には真空排気配管１０と、シールドガス配管１１
がそれぞれ接続され、被加工物５との間はゴムなどのシ
ール材でシールされる。なお、レーザ加工ヘッド３は被
加工物５の表面に沿って移動可能であり、シール部は適
切な力で押しつけられ、移動中もシールを確保すること
ができる。また、大気（酸素，窒素）が混入しないよう
に、１段目シール部と２段目シール部の間は不活性ガス
でシールドされている。９は被加工物５の被加工部の下
面をシールするバックシールである。
レーザ加工装置を示し、被加工物５は大気中に設置し、
そのレーザ加工部のみを局部的に減圧することで、被加
工物の形状による制約を少なくしている。レーザ加工ヘ
ッド３には真空排気配管１０と、シールドガス配管１１
がそれぞれ接続され、被加工物５との間はゴムなどのシ
ール材でシールされる。なお、レーザ加工ヘッド３は被
加工物５の表面に沿って移動可能であり、シール部は適
切な力で押しつけられ、移動中もシールを確保すること
ができる。また、大気（酸素，窒素）が混入しないよう
に、１段目シール部と２段目シール部の間は不活性ガス
でシールドされている。９は被加工物５の被加工部の下
面をシールするバックシールである。
【００１０】上記第１，第２実施例によれば、図３
（Ａ），（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すように、被加工物
５にはレーザを照射した個所に溶込みが生ずるととも
に、溶込み部にはレーザプラズマ２が発生する。図４は
その際のレーザプラズマの大きさと雰囲気圧力との関係
を定性的に示し、図５はレーザ出力５Ｋｗでの雰囲気圧
力と溶込み深さ及びポロシティ発生状況を示している。
同図によれば、圧力が５０Ｔｏｒｒ以下では、大気圧時
に比較して溶込みで、１．５倍以上となり、ポロシティ
（溶接欠陥つまり気泡）の発生も抑えられることが示さ
れている。
（Ａ），（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すように、被加工物
５にはレーザを照射した個所に溶込みが生ずるととも
に、溶込み部にはレーザプラズマ２が発生する。図４は
その際のレーザプラズマの大きさと雰囲気圧力との関係
を定性的に示し、図５はレーザ出力５Ｋｗでの雰囲気圧
力と溶込み深さ及びポロシティ発生状況を示している。
同図によれば、圧力が５０Ｔｏｒｒ以下では、大気圧時
に比較して溶込みで、１．５倍以上となり、ポロシティ
（溶接欠陥つまり気泡）の発生も抑えられることが示さ
れている。
【００１１】
【発明の効果】このような減圧レーザ加工方法によれ
ば、下記の効果が奏せられる。 （１）レーザ溶接雰囲気の低圧下（約５０Ｔｏｒｒ）に
よりレーザ溶接直上部のプラズマ形成を抑え、レーザ溶
接溶込みを深くし、レーザ溶接部のポロシティなどの欠
陥が除去できる。 （２）レーザ溶接の大気中使用可能なメリットを生か
し、低圧下のレベルを５０Ｔｏｒｒ以下程度とし、ＥＢ
Ｗ（電子ビーム溶接）のように高真空１０-2〜１０-4Ｔ
ｏｒｒを得るための拡散ポンプ，クライオポンプなどの
設備，真空引きの時間及び被溶接部周りの制約を受ける
ことなしに、比較的簡単な設備で対応できるようにな
る。 （３）将来の大出力レーザ（１０Ｋｗ以上）溶接におい
ても、本発明方法によるレーザプラズマはレーザの出力
増大とともに大きくなるので、低圧ガスシールド方法が
有効である。
ば、下記の効果が奏せられる。 （１）レーザ溶接雰囲気の低圧下（約５０Ｔｏｒｒ）に
よりレーザ溶接直上部のプラズマ形成を抑え、レーザ溶
接溶込みを深くし、レーザ溶接部のポロシティなどの欠
陥が除去できる。 （２）レーザ溶接の大気中使用可能なメリットを生か
し、低圧下のレベルを５０Ｔｏｒｒ以下程度とし、ＥＢ
Ｗ（電子ビーム溶接）のように高真空１０-2〜１０-4Ｔ
ｏｒｒを得るための拡散ポンプ，クライオポンプなどの
設備，真空引きの時間及び被溶接部周りの制約を受ける
ことなしに、比較的簡単な設備で対応できるようにな
る。 （３）将来の大出力レーザ（１０Ｋｗ以上）溶接におい
ても、本発明方法によるレーザプラズマはレーザの出力
増大とともに大きくなるので、低圧ガスシールド方法が
有効である。
【００１２】要するに本発明によれば、レーザ加工にお
いて、レーザ照射部の雰囲気を５０Ｔｏｒｒ以下に減圧
するとともに、Ｈｅ，Ａｒなどのシールドガスを供給す
ることにより、減圧イナートガス雰囲気として、レーザ
加工を行うことにより、活性金属でも深溶込み性がよ
く、溶接部の欠陥が少なく、加工速度が大きい減圧レー
ザ加工方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なも
のである。
いて、レーザ照射部の雰囲気を５０Ｔｏｒｒ以下に減圧
するとともに、Ｈｅ，Ａｒなどのシールドガスを供給す
ることにより、減圧イナートガス雰囲気として、レーザ
加工を行うことにより、活性金属でも深溶込み性がよ
く、溶接部の欠陥が少なく、加工速度が大きい減圧レー
ザ加工方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なも
のである。
【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。
【図３】図１〜図２における加工機のレーザ加工ヘッド
を示し、同図（Ａ）は横断面図、同図（Ｂ）は縦断面
図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ部を示す拡大図であ
る。
を示し、同図（Ａ）は横断面図、同図（Ｂ）は縦断面
図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ部を示す拡大図であ
る。
【図４】図１〜図２によるレーザ加工での雰囲気圧力と
レーザプラズマの大きさとの関係を示す線図である。
レーザプラズマの大きさとの関係を示す線図である。
【図５】図１〜図２によるレーザ加工での雰囲気圧力と
溶込み深さとの関係を示す線図である。
溶込み深さとの関係を示す線図である。
１ レーザ光 ２ レーザプラズマ ３ レーザ加工ヘッド ４ 集束レンズ ５ 被加工物 ６ 減圧室 ７ 加工テーブル ８ シール材 ９ バックシール １０ 真空排気配管 １１ シールドガス配管 １２ シールドガス
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ加工において、レーザ照射部の雰
囲気を５０Ｔｏｒｒ以下に減圧するとともに、Ｈｅ，Ａ
ｒなどのシールドガスを供給することにより、減圧イナ
ートガス雰囲気として、レーザ加工を行うことを特徴と
する減圧レーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5238727A JPH0768397A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 減圧レーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5238727A JPH0768397A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 減圧レーザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0768397A true JPH0768397A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=17034365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5238727A Pending JPH0768397A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 減圧レーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768397A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09271979A (ja) * | 1996-04-09 | 1997-10-21 | Nec Corp | 局所真空式レーザ溶接機 |
| JP2011143416A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Ihi Corp | レーザ溶接方法 |
| CN103521920A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-22 | 江苏大学 | 一种无需吹送辅助气体的激光加工装置及方法 |
| JP2014128832A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-07-10 | Toshiba Corp | レーザー溶接装置およびレーザー溶接方法 |
| JP2014205148A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-30 | 株式会社東芝 | レーザー溶接装置およびレーザー溶接方法 |
| JP2015231629A (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | 株式会社Ihi | レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法 |
| DE102015118486A1 (de) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen unter Gasatmosphäre |
| CN107580534A (zh) * | 2015-04-08 | 2018-01-12 | 费尔索梅特有限及两合公司 | 用于真空激光焊接至少两部分式的工件的方法 |
| CN109014574A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-18 | 温州大学 | 智能激光焊接装置 |
| CN109483055A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种电芯连接片焊接机构及其焊接方法 |
| JP2023165251A (ja) * | 2022-05-02 | 2023-11-15 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 電池の製造方法 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP5238727A patent/JPH0768397A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09271979A (ja) * | 1996-04-09 | 1997-10-21 | Nec Corp | 局所真空式レーザ溶接機 |
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| DE102015118486A1 (de) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen unter Gasatmosphäre |
| DE102015118486B4 (de) * | 2015-10-29 | 2020-03-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen unter Gasatmosphäre |
| CN109014574A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-18 | 温州大学 | 智能激光焊接装置 |
| CN109483055A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种电芯连接片焊接机构及其焊接方法 |
| CN109483055B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-04-26 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种电芯连接片焊接机构及其焊接方法 |
| JP2023165251A (ja) * | 2022-05-02 | 2023-11-15 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 電池の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020123 |