レーザー溶接のスパッタを減らす考え方

スパッタはなぜ発生するのか

スパッタは、溶けた金属の粒が溶融池の外へ飛び散る現象です。レーザー溶接では、光が当たった部分の金属が急激に蒸発し、その勢いで溶融池が乱れると粒が飛び出します。アーク溶接に比べて少ない傾向がありますが、発生しないわけではありません。

スパッタが製品に付くと、外観を損ねるだけでなく、取り除く手間が増えます。また、飛んだ粒が保護ガラスに付着すると、光がさえぎられて加工が不安定になり、さらにスパッタが増えるという悪循環に入ることがあります。

このため、スパッタは「見た目の問題」として片付けず、加工の状態を知らせる合図として受け止めることが大切です。以前より増えたと感じたら、何かが変わっていると考えて原因を探します。

主な原因を切り分ける

スパッタが増えたときは、次の点を順番に確かめます。

• 素材の表面に油・さび・水分・めっきが残っていないか
• 継手のすき間が大きすぎないか、ばらついていないか
• 出力に対して速度が遅すぎ、入熱が過大になっていないか
• 焦点位置がずれていないか
• シールドガスの流れが乱れていないか
• 保護ガラスが汚れていないか

原因が一つとは限らない点にも注意が必要です。たとえば、素材の汚れと継手のすき間が重なると、それぞれが小さな要因でも、結果として大きな乱れになります。思い込みで決め付けず、事実を一つずつ確かめていきます。

とくに素材の表面の状態は影響が大きく、同じ条件でも材料のロットが変わると出方が変わります。前処理の基本は溶接前処理の重要性で解説しています。

現場でできる対策

対策は、一度に複数を変えず、一つずつ確かめるのが近道です。

1. 溶接する部分を脱脂し、さびや酸化膜を取り除く
2. 継手のすき間を治具で安定させる
3. 出力と速度の釣り合いを端材で見直す
4. 揺動の幅や周波数を調整できる機種では、設定を試す
5. 保護ガラスを点検し、汚れていれば取扱説明書の手順で清掃または交換する

治具の状態も見直します。治具にスパッタが積み重なると、素材が正しい位置に収まらなくなり、すき間のばらつきを招きます。治具の清掃を日常の点検に組み入れておくと、品質が安定しやすくなります。

付いてしまったスパッタと周辺の保護

製品に付いたスパッタは、後から取り除くよりも付かないようにするほうが効率的です。溶接部の周辺を覆う、治具に付着しにくい工夫をするなどの方法があります。スパッタ付着防止剤を使う場合は、塗装などの後工程に影響しないか確かめ、SDSに従って扱います。

取り除く作業が必要な場合は、製品の表面を傷付けない方法を選びます。意匠面では、たがねや研磨で付いた跡が新たな不良になることがあります。どの程度まで許容されるのかを、あらかじめ基準として決めておきます。

溶接の用途別の考え方は溶接のソリューションをご覧ください。原因が分からない場合は、素材と状況を整理したうえで機械のメーカーに相談するのが確実です。