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» 2020年06月08日 09時00分 公開

金属加工技術:銅溶接をスパッタレスで、青と近赤外のハイブリッドレーザー技術を開発 (1/2)

古河電気工業は2020年6月5日、日亜化学工業と高出力青色レーザダイオードモジュールを共同開発し、高出力青色レーザー発振器と近赤外レーザーを組み合わせたハイブリッドレーザーによる溶接ソリューションを展開すると発表した。

[三島一孝,MONOist]

 古河電気工業は2020年6月5日、日亜化学工業と高出力青色レーザダイオードモジュールを共同開発し、高出力青色レーザー発振器と近赤外レーザーを組み合わせたハイブリッドレーザーによる溶接ソリューションを展開すると発表した。純銅の溶接加工において高い品質と加工速度を実現し、主に自動車の電動化に関連する企業をターゲットとする。

自動車の電動化をターゲットに銅溶接の品質を向上

 古河電気工業では以前からファイバーレーザー製品を展開しており、自動車の電動化や軽量化に貢献するさまざまな溶接技術を開発してきた。同社のファイバーレーザー技術の特徴が、高出力光源と高効率光部品におけるビームの能力と、ビームモード制御技術によるビーム品質の安定性で、高精度で高品質な溶接加工能力を提供してきた点にある。

 古河電気工業 研究開発本部 チームリーダーの行谷武氏は「特に自動車溶接に特化して取り組みを進めてきた。もともとのビームの能力に加え新たな制御技術を加えた世代を第2世代製品とすると、今回発表したハイブリッドレーザー技術は第3世代とも位置付けられる。従来は加工が難しかった純銅の溶接を高品位で加工速度などを維持した上で実現できる」と語る。

photo 古河電気工業の産業用レーザー加工ソリューションの展開(クリックで拡大)出典:古河電気工業

 新技術は、主に電動車でよく使われる銅の加工をターゲットとした溶接技術である。電動車におけるモーターやリチウムイオン電池、ハーネスやインバーターなどにおける、バスバー溶接やモーター巻き線溶接、電池箔切断や溶接などを対象とする。

photo 電動車で使用される銅製品と加工例(クリックで拡大)出典:古河電気工業

品質と速度を兼ね備えるハイブリッドレーザー技術

 アーク溶接など接触加工を行う溶接技術には、工具のアプローチに時間がかかる点、消耗品の交換やメンテナンスが必要な点などが課題としてあった。一方でレーザー溶接は、非接触加工であるため加工点を高速移動が可能な他、メンテナンスが接触溶接に比べて大幅に低減できる利点がある。

photo 接触溶接に対するレーザー溶接の利点(クリックで拡大)出典:古河電気工業

 しかし、銅の溶接をレーザーで行う場合は、従来の近赤外ファイバーレーザーでは安定した入熱ができずにブローホールができたり、スパッタが多く出たりするため、加工品質に問題を抱えていた。

 そこで銅の光吸収率が高い短波長領域の青色レーザーを組み合わせることで、加工能力と加工品質を両立させることを目指し、日亜化学工業と協業し、高出力青色レーザダイオードモジュールを共同開発した。日亜化学工業が持つ世界最高性能のGaN系レーザダイオードと古河電気工業が培ったモジュール組み立て技術を生かしたという。

photo レーザー溶接で銅を加工する際の課題。近赤外光領域では銅の光吸収率が低いため、熱拡散が早く安定した入熱ができない課題を抱えている。一方で青色レーザーなどの短波長領域は光吸収率が高い(クリックで拡大)出典:古河電気工業
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