カトウ光研株式会社

溶接欠陥の原因を可視化

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溶接欠陥の原因は?

溶接欠陥とは、溶接中に発生した耐久性などに影響を及ぼす何らかの欠陥のことを指します。
溶接にはアーク溶接やレーザ-溶接など、熱源の種類や手法によりさまざまな種類があります。

シールドガスを用いるアーク溶接、熱源にレーザーを用いるレーザー溶接では、発生する溶接欠陥は異なってきます。
炭酸ガスやアルゴンガスを"シールドガス"とするミグ・マグ溶接、アルゴンガスやヘリウムガスを"シールドガス"とするティグ溶接は被膜効果が不足すると大気中にさらされた溶融金属が酸素、水素、窒素により酸化・窒化し、金属内部に「ブローホール」を発生させます。
溶融した材料内部に発生したガスが残留したまま凝固し、空洞ができたことが原因で耐久性を低下させてしまいます。

レーザー溶接はアーク溶接と異なり、電流や電圧などの悪影響が無く、局所加工や微細加工、異種金属接合にも適用できて時間的な効率の良さが挙げられます。
しかしながらアーク溶接同様に溶融金属内で発生したガスが原因で「ポロシティ」と呼ばれる気孔(=ブローホール)や「ピット」と呼ばれる間隙を溶接部に発生させてしまうことがあります。

耐久性を低下させる溶接欠陥以外にも、製造中に付着したスパッタやまき散らされたヒュームにより、製品を汚してしまったり、設備を破損してしまったりすることもあります。

様々な溶接欠陥に対して、発生するプロセスを可視化することで、その原因を無くして溶接のクオリティを高めることが可能になります。
カトウ光研では溶接プロセスの可視化技術を通して、生産現場に関わる様々な溶接欠陥を改善するご提案をさせて頂きます。 
溶接中の様子
溶接中
溶接中のシールドガスを可視化した様子
溶接中の"シールドガス"を可視化した様子

溶接欠陥の原因を"可視化(見える化)する技術"

溶接工程の可視化については、高温かつ激しい光を伴う現象をどのように可視化するかが肝要であり、当社では様々な可視化評価手法を用いてお客様のご要望にお応えしております。品質向上にあたり手探り状態でいろいろな検証実験をされているお客様に、溶接欠陥の原因追及に最適な解決策を独自の可視化と画像処理技術を用いてご提案します。
TIG溶接中におけるシールドガス挙動の可視化
(ShieldView Version3)
TIG溶接中のシールドガスを可視化しています。ハイスピードカメラ+画像処理でシールドガスを鮮明にとらえています。
ツインスポット溶接の可視化とリアルタイム溶接
溶接の溶融池を可視化しています。リアルタイムでビード幅、キーホール面積、キーホール位置ずれがわかります。

溶接欠陥の原因を可視化:シールドガスを可視化

溶接中のシールドガスを可視化できる世界唯一の技術。 > 溶接中シールドガス可視化システム「Shield View」 製品ページ
  • 溶接中シールドガス可視化システム Shield View
    溶接中シールドガス可視化システム
    「ShieldView」
  • 溶接可視化イメージ②
    シールドガス可視化イメージ①
  • 溶接可視化イメージ①
    シールドガス可視化イメージ②

Shield Viewによる「アーク溶接」の可視化評価

アーク溶接時における接合箇所の僅かな違いがもたらす溶接不具合の可視化検証
アーク溶接中のシールドガスを可視化しています。接合部の違いからシールド性が大きく変わります。シールドガスを可視化することで溶接不具合の検証ができます。
ShieldView開先隅肉溶接
開先隅肉溶接中のシールドガススパッタ飛散する様子を可視化しています。
アーク溶接を可視化評価できる項目
  • 外乱風の影響によるシールドガス乱れ評価
  • トーチとワーク距離の違いによるアーク発生時の乱れの変化
  • ワークとトーチの設置角度の違いによる評価
  • 最適なガス流量の見極め評価によるコスト削減
  • 周辺大気の巻き込みが起きないウィービング速度を見極め効率化

溶接欠陥の原因を可視化:溶融池やその周辺・凝固過程・溶接割れ工程

溶接可視化用レーザー光源とハイスピードカメラで可視化。アーク光を消して溶融部の様子を観察できます。
溶接可視化用レーザー光源

溶接可視化用レーザー光源

アーク溶接
アーク溶接中をハイスピードカメラで撮影しています。
プラズマ光を消して溶融部の様子を可視化したスーパースロー映像です。
レーザー溶接の可視化
レーザー溶接中の様子を溶接可視化用レーザー光源を照明として可視化しています。
可視化評価できる項目
  • アーク光・ヒュームを抑えて、溶融部とその周辺の変化をクリアに観察
  • 溶融池内のスラグ流動や溶融部・凝固部の境界が、鮮明に観察
  • レーザー溶断時の溶融金属(ドロス)がどのようにワークに付着するかプロセス中に検証

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