密閉型チタン合金レーザー溶接機
装置の技術的特徴
- この装置は、チタン合金の溶接時に発生する酸化および冷間割れ欠陥を抑制するために、密閉型グローブボックスとレーカス社製QCWパルスファイバーレーザーを一体化しています。ステンレス鋼304製のチャンバーの漏れ率は≤0.001vol%/hです。循環式精製システムにより、水分および酸素濃度を1ppm以下に維持します。窒素、アルゴン、またはヘリウムを充填して大気を遮断し、気孔や酸化のない溶接部を実現し、GJB548B-2005による漏れ検出基準を満たします。
- X/Y/Zガントリー軸と0~90°スイング可能なA軸を備えた5軸4連動CNCプラットフォームを搭載しており、平面および曲面への溶接が可能です。パルス波形および開始・終了時のエネルギーはプログラム設定できます。また、2つの真空加熱トランスファーチャンバーにより、最大200℃まで加熱乾燥を行い、湿度による溶接欠陥を防止します。
- 二重構造のレーザー遮蔽観察窓を備えた完全な安全連動保護。チャンバーまたはグローブポートが開いていると、レーザー出力が自動的にロックされます。赤色光位置決め機能付き20倍同軸CCDビジョンシステムにより、コンピューターによるティーチングおよび自動溶接パス生成が可能です。
- カスタムプロセス管理ソフトウェアにより、溶接データおよび雰囲気データを完全記録し、トレーサビリティを確保します。内蔵型排気浄化装置には0.3μmのHEPAフィルターを採用し、金属粉塵を除去。分解・メンテナンスが容易です。
主な機器構成
- レーザー発振器ユニット :RAYCUS社製QCWパルスファイバーレーザー。空冷一体型設計。平均出力150W、ピーク出力1500W、電光変換効率30%以上。専用パルス波形制御システムと連携。
- 光学溶接ユニット :焦点距離210mmの溶接ヘッド。医療用グレードの同軸CCDおよび赤色光アライメント機能を内蔵。標準QBHファイバーインターフェース対応。スポット径調整のため、交換可能なレンズを装備。
- 5軸CNCモーションシステム シンテック製6軸バスコントローラー。X/Y軸移動範囲:200×200mm、Z軸移動範囲:150mm、電動可変A軸スイング機構付き。機械式エラー防止機能を備えたクイックチェンジ治具。
- 密閉型グローブボックス本体 内腔寸法:1800×750×900mm、材質:3mm厚のSUS304ステンレス鋼。輸入品ブチルゴム手袋4本、および大・小サイズの真空加熱トランスファーチャンバーを装備。
- 雰囲気浄化・真空システム 輸入BASF社製脱酸素剤およびUOP社製水分吸収剤(全自動再生機能付)。エドワーズ社RV12真空ポンプ、多成分オンライン分析計、シーメンス社製バイリンガルPLCタッチパネルによる集中制御。
- 補助部品から構成される s&A社CWUL-05冷却装置、排煙装置、完全静電気対策モジュール、音響・光式異常警報装置。
主要な技術仕様
| カテゴリ | パラメータ項目 | 仕様 |
|---|---|---|
| レーザーパラメータ | レーザーモデル | レイカス社QCWパルスファイバーレーザー |
| レーザー波長 | 1070nm | |
| 平均出力 | 150W | |
| ピークパルスパワー | 1500W | |
| 最大単発パルスエネルギー | 15j | |
| 調整可能なパルス幅 | 0.2~50ms | |
| パルス周波数可変 | 0~300Hz | |
| 冷却モード | 強制空冷 | |
| 連続作動時間 | 24H | |
| グローブボックスチャンバーの仕様 | 内腔サイズ | 1800mm(長さ)×750mm(幅)×900mm(高さ) |
| チャンバープレート | 3mm厚のSUS304ステンレス鋼、内面鏡面仕上げ | |
| チャンバーの漏れ率 | ≤0.001vol%/h | |
| 動作圧力 | −10~+10mbar(12mbarを超えると自動的に圧力が逃げる) | |
| 内部の水素および酸素濃度 | <1PPM | |
| 大型トランスファーチャンバー | φ360×600mm、常温から200℃までの加熱可能 | |
| 小型トランスファーチャンバー | φ150×300mm、排気・ガス充填用手動バルブ | |
| 真空ポンプ | エドワーズ RV12、到達真空度 2×10⁻³mbar | |
| 操作用手袋 | 8インチブチルゴム製手袋 ×4、厚さ0.4mm | |
| モーションプラットフォーム仕様 | X/Y軸移動量 | 200mm×200mm |
| 旅行 | 150ミリメートル | |
| A軸旋回範囲 | 0~90°(電動可変) | |
| 単軸繰り返し位置決め精度 | ±0.01mm | |
| サーボ位置決め精度 | ±10μm | |
| CCD倍率 | 20× | |
| 溶接パス対応機能 | 3次元ドット溶接および連続シーム溶接 | |
| 機械の使用条件 | 入力電源 | 3相380V、定格電力5kW以上 |
| 床面積 | 2000mm×1200mm | |
| 周囲の湿度 | 75%以下(結露なし) | |
| 作業環境 | 粉塵のない環境。腐食性・可燃性/爆発性ガスの存在しない環境 | |
| 接地基準 | 独立した接地線を用い、接地抵抗は3Ω未満 |
適用範囲
本装置は、主にチタンおよびチタン合金の無酸素密閉溶接を目的として設計されており、ニッケル系合金、コバール合金、アルミニウム合金1~6シリーズ、ステンレス鋼など、酸化されやすい金属への対応も可能です。高純度・高気密性が求められる精密製造現場に適しています。
- 医療機器産業 チタン合金製ペースメーカー外装ケース、植込み型センサー、精密な最小侵襲用金属部品などの密閉パッケージング
- 航空宇宙用マイクロエレクトロニクス 気密性チタン合金製T/Rモジュール、マイクロ波RF部品、小型航空宇宙用真空配管、衛星電子機器用シーリングハウジングなど
- 新エネルギー・リチウムイオン電池産業 チタン合金製電流コレクター、真空電池ケース、異種金属製端子などの精密シーリング
- 研究室向け精密計測機器 チタン合金製真空チャンバー、高精度圧力センサー、特殊気密試験用部品
- 軍用精密部品 軍用GJB漏れ検出基準を満たすチタン合金製シールハウジングおよび小型耐圧溶接部品
単点パルス溶接、周辺連続シーリング溶接、オーバーラップ全溶透溶接、特殊形状カーブ溶接の4つの主流溶接プロセスに対応。熱影響部が極めて小さく、溶接後のワークピースは二次研磨を必要とせず、欠陥検出の合格率も高い。研究室での試作から、大量生産向け自動化工場での製造まで幅広く対応可能。
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