レーザー溶接出力と サイト要件 説明
レーザー出力は、プロセスにどれだけの光パワーが届くかを示します。しかし、必要なブレーカー、ケーブル、発電機、または作業場全体の負荷を示すものではありません。このガイドでは、プロセス電力と設備電力を区別し、レーザー溶接機の購入を実用的な現場準備計画へと導きます。
写真：クロルク、 ウィキメディア·コモンズ, CC BY-SA 3.0.サイトを計画する ネームプレートパッケージレーザーの出力ではなく、出力です。
1000W、1500W、2000Wといった定格出力は、レーザー出力を表しています。設置場所は、溶接機の実際の入力電圧、位相、周波数、定格電流、総接続負荷に加え、冷却、排気、ワイヤ送給、ガス処理、およびあらゆる自動化機能に対応できる必要があります。電気技師が分岐回路を選定する前に、正確な機種のマニュアルと銘板データを入手してください。
溶接電力から稼働中の現場まで
この手順は、設置前に購入者、設備エンジニア、安全責任者、電気技師が行うべき決定事項を順を追って示しています。
1台の機械には 二つの異なる権力に関する対話。
レーザー出力は溶接部へのエネルギー供給方法を決定する。電気入力は設備が供給しなければならない電力を決定する。これらは効率とシステム設計において関連しているが、決して互換性のあるものではない。
1000W、1500W、または2000Wのレーザー出力
これは、溶接プロセスにおいてレーザー光源から得られる出力です。この出力は、移動速度、吸収率、スポットサイズ、焦点位置、揺動パターン、接合部の密着性、シールド、ワイヤの添加量などと相互作用します。出力を増やすことでプロセスウィンドウは拡大しますが、必ずしもより良い溶接を保証するものではありません。
電圧、位相、電流、および総接続負荷
これは、電気系統が支えなければならない容量です。これには、機械内部の損失や補助機器の容量が含まれ、さらにチラー、排気装置、ワイヤフィーダー、ロボット、その他の機器が追加されると容量が増加します。正確な情報は、機器の銘板と設置マニュアルに記載されています。
あるメーカーの例として、IPG LightWELD XRのデータシートには、最大1500Wのレーザー出力が記載されており、その機種の電気要件として220V単相、24Aが規定されています。別の1500Wシステムでは、異なるアーキテクチャ、冷却方式、または地域的な入力が使用されている可能性があります。この例は違いを明確に示すものであり、すべての1500Wレーザー溶接機に当てはまる規則ではありません。
出力電力は、 ジョイント厚さだけではありません。
材料の厚さは重要ですが、電力決定における要素の一つに過ぎません。同じ厚さの部品でも、接合部の種類、隙間、位置、熱容量、必要な浸透深さが異なるため、異なる設定が必要になる場合があります。
まず、次の6つの質問から始めましょう。溶接する合金は何ですか？各部材の厚さはどれくらいですか？どのような接合部の形状と隙間を埋める必要がありますか？完全溶け込みが必要ですか？どのくらいの生産速度が期待されますか？プロセスは手作業、機械化、またはロボット化されていますか？
- 物質的な対応: 吸収率、熱伝導率、表面状態、合金の特性などが、使用可能な範囲に影響を与える。
- ビーム照射: 焦点、スポットサイズ、ビーム品質、および揺れは、同じ公称ワット数を再分配します。
- モーション： 移動速度は単位長さあたりのエネルギーを変化させるため、貫通深さ、ビード形状、および熱入力に影響を与える。
- 共同分野： クランプ、エッジの準備、そして再現性のある取り付けは、単にパワーを増やすことよりも重要になる場合がある。
- 品質目標: 目視による接合、構造的な貫通、漏れ防止、および疲労負荷には、それぞれ異なる検証が求められる。
| 決定変数 | 電力増加がもたらすかもしれない | 何が問題になるのか | 何を検証するか |
|---|---|---|---|
| 厚さ／熱容量 | より深い融合、またはより高速な移動速度をサポートします。 | 薄い縁の部分における焼き付き、過度のキーホール不安定性、または歪み。 | 断面形状、貫入度、および熱影響部。 |
| 反射性／導電性合金 | 光学システム全体が適切な状態になった際に、安定したプロセスを確立するのに役立ちます。 | 表面やプロセスが適切に制御されていない場合、後方反射、飛散、多孔性、または不安定な結合が生じる。 | 発生源の適合性、吸収戦略、プルーム挙動、および冶金学的欠陥。 |
| 隙間とフィット感 | 関節の準備不足だけでは、それを補うことはできません。 | アンダーカット、エッジのずれ、溶融不良、またはビード幅の不均一。 | ギャップ許容差、ウォブルパターン、フィラーワイヤ、および治具。 |
| 移動速度 | 浸透率が許容範囲内であれば、スループットをさらに増やす。 | 速度が安定エネルギー範囲を超えると、不完全な核融合が起こる。 | 溶接試験片を全生産速度範囲にわたって溶接する。 |
| フォーカス／スポット／ブレ | 電源のワット数を変えずに、電力密度とエネルギー分布を変更する。 | 貫通力の低下、過度の幅、または局所的な過熱。 | 焦点基準、作動距離、保護窓の状態、およびプログラムされたパターン。 |
単一のワット数/厚さのルールでは、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅の突き合わせ継手、重ね継手、すみ肉継手すべてに対応することはできません。サプライヤーの認定アプリケーションデータを参考に範囲を設定し、代表的な試験片と合否判定基準を用いて実際の部品を確認してください。
レーザー溶接機を製作する 敷地整備状況に関する概要説明。
最も近い状況を選択してください。このツールはブレーカーのサイズを決定したり、レーザー照射範囲を認証したりするものではありません。プロジェクトで優先すべき文書、ユーティリティ、およびエンジニアリングレビューを特定するものです。
施設の規模を決定する 完全に接続されたシステム。
溶接機キャビネットは負荷の一つにすぎません。信頼できる現場調査では、同時に使用されるすべての機器、設置方法、および電気保護に影響を与える条件がリストアップされます。
光源、制御装置、内部パワーエレクトロニクス、およびビーム伝送補助装置。
一体型ファン、または別体のチラー、ポンプ、および各種ヒーターオプション。
ファン、フィルター監視、点火制御、および外気導入の相互作用。
ワイヤフィーダー、ガス制御装置、吸引アーム、およびオプションの圧縮空気負荷装置。
ロボット、モーションコントローラー、PLC、工具、安全ガード、インターロックシステム。
照明、空調設備、監視システム、ネットワーク、安全リレー、および補助機器。
電気パッケージには何が含まれているべきか
供給業者に、該当機種と納入先国に対応したユーティリティマトリックスと設置マニュアルを請求してください。最低限、定格電圧許容値、位相、周波数、入力電流または入力電力、プラグ接続または直結接続方式、保護接地要件、および特別な電力品質制約事項が記載されている必要があります。
電気技師は次に、上流変圧器の容量、分岐回路の保護、ケーブルの種類と配線、地域の定格低減係数、絶縁、接地／ボンディング、該当する場合は残留電流保護、切断手段、および地域の規定に基づくロックアウト／タグアウト規定を確認します。
- 補助機器が溶接機の電源を共有するのか、それとも別の回路が必要なのかを確認してください。
- 始動電流を発生させる可能性のあるモーターまたはコンプレッサーを特定してください。
- 電圧安定性、位相不均衡、発電機との互換性を確認してください。
- オペレーターや対応者がアクセスできる場所に、遮断装置と緊急隔離装置の位置を特定してください。
単相電流は、入力電力を電圧と力率で割って算出されることが多く、三相電流は、入力電力を√3 × 線間電圧 × 力率で割って算出されるのが一般的です。これらは設計に役立つ関係式ですが、最終的な回路は、定格電流、効率、高調波、突入電流、デューティ比、および規格規則によって決定されます。光レーザー出力から設備電流を逆算しないでください。
冷却、遮蔽ガス、空気は プロセスの一部。
レーザー溶接機は、適切な電力を供給していても、冷却、ガス供給、または作業環境が検証済みの範囲外にある場合、不安定な溶接結果を生み出す可能性がある。
空気の流れと周囲の環境条件を予測可能な状態に保つ。
空冷方式では独立した水冷回路は不要になりますが、熱的な制約は解消されません。フィルターの埃詰まり、吸気口の閉塞、高温の排気の再循環、または周囲温度の上昇は、冷却マージンを低下させる可能性があります。
- 吸気系および排気系のクリアランスは、取扱説明書に記載されている値に従ってください。
- フィルターと熱交換器の表面を清潔に保ってください。
- 許容温度、湿度、高度、および使用状況を確認してください。
- 空冷式機械はすべて同じ連続運転能力を持っているとは限らないので注意してください。
チラーは重要な生産設備として扱ってください。
冷却能力、供給温度、流量、圧力、承認された作動油、水質、およびメンテナンス間隔を確認してください。冷却液の温度は、該当する露点マージンよりも高く保ち、低温の光学系や配管が結露面にならないようにしてください。
- 必ずOEMが指定する品質の液体と水を使用してください。
- ホースにねじれ、漏れ、接続不良がないか点検してください。
- 試運転中にチラーの警報装置とインターロックを確認してください。
- 移動式施設や寒冷地における凍結防止または保管手順を計画する。
接合部における純度、流量、および供給量を制御する。
ガスの選択と流量は、材料とプロセスによって異なります。被覆が不十分だと酸化や外観の不安定化を招く可能性があり、流量が過剰または乱流になると溶融池を乱し、室内の空気を遮蔽ゾーンに引き込む可能性があります。
- ボンベをしっかりと固定し、互換性のあるレギュレーターとホースを使用してください。
- ガス漏れ、パージ手順、ガス品質に関する文書を確認してください。
- 狭い空間や換気の悪い空間における酸素置換リスクを評価する。
- ノズル、スペーサー、流量を製造ジョイントで検証する。
選択したシステムが実際にそれを必要とするかどうかを確認してください。
一部の機械や統合セルは、光学部品の保護、バルブ、治具、または排煙処理に圧縮空気を使用します。そうでないものもあります。必要な場合、圧力、流量、乾燥度、油分含有量、およびろ過は信頼性に影響を与える可能性があります。
- 機械接続部での圧力と流量を尋ねてください。
- コンプレッサーの起動と同時負荷を考慮してください。
- 凝縮液、油、微粒子が精密部品に付着するのを防いでください。
- 保守手順には、隔離と安全な減圧を含めること。
煙を捉える 情報源で。
レーザー溶接では、母材、溶加材、めっき、塗料、油、その他の残留物から空気中に汚染物質が発生します。危険性は実際の材料によって異なります。ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼、コーティングされた部品、および未知の表面は、同じ抽出問題として扱うことはできません。
一般的な室内換気は環境条件の管理に役立ちますが、局所排気換気は、作業者の呼吸域を通過する前に煙を捕捉する必要があります。適切な産業衛生評価によって、捕捉方法、気流、ろ過、排気処理、給気、および曝露検証が決定されるべきです。
- 遮蔽ガスを乱すことなく噴煙を制御できる程度に、捕獲地点を噴煙の近くに設置してください。
- 汚染物質の種類と想定される負荷量に適した定格のフィルターを使用してください。
- フィルターの圧力監視、交換、および該当する場合は有害廃棄物の取り扱いに関する計画を立ててください。
- 排気システムにおける可燃性粉塵、火花、および火災リスクを評価する。
- 実際の部品の向きとオペレーターの動きを用いて、実際のキャプチャ性能をテストしてください。
「明るくきれいな溶接部は、露出が適切に制御されている証拠にはなりません。プルームを採取し、実際の材料について制御が検証されなければなりません。」
塗装、メッキ、亜鉛メッキ、または化学処理された部品は、その組成と分解による危険性が理解されるまで溶接しないでください。現場の危険性評価および適用される規制に基づき、取り外し、隔離、局所排気、呼吸保護具の使用、または別の作業計画が必要となる場合があります。
保護メガネは現場の安全計画ではありません。 工学的対策が最優先される。
高出力の産業用レーザー溶接機は、一般的にクラス4システムに分類されます。直接ビーム、鏡面反射、そして場合によっては拡散反射は、目や皮膚に危険を及ぼす可能性があります。また、溶接プロセスは、火災、ヒューム、ガス、電気的な危険を引き起こす可能性もあります。
運用開始前に、有能なレーザー安全監視担当者を任命し、該当する場合は公称危険区域を定義し、ビームおよび非ビームの危険を特定し、制御戦略を文書化すること。
可能な限り、検証済みの保護筐体またはセルを使用することをお勧めします。開放型の手持ち作業では、厳密に管理されたエリア、反射の管理、ビームの終端処理、およびアクセス制御が必要です。
危険性評価および適用される規格で要求されるインターロック、警告灯、可聴表示、キー制御、緊急停止装置、および操作許可を使用してください。
通常の溶接用カーテンは、自動的にレーザー遮蔽材となるわけではありません。カーテン、パネル、窓は、レーザーの波長、出力、照射時間、および予測されるビーム経路に対して適切な定格を備えている必要があります。
列車運転士、保守担当者、および管理区域に立ち入るすべての人。起動、通常使用、異常事態、緊急対応、点検、ロックアウト／タグアウトを含む。
工学的および管理的対策を講じた後、波長、光学的濃度、および曝露評価に基づいて眼鏡を選定する。また、火傷、高温金属、皮膚への曝露、および一般的な溶接作業における危険性についても考慮する。
可燃物を取り除くか保護し、火花や高温の金属を制御し、適切な消火設備を提供し、職場の規則で義務付けられている場合は許可証や火災監視規定を適用する。
セルを設計する 物質の流れと危険物の流れ。
コンパクトな設置面積は、作業者が制御装置を無効化することなく、部品の積み込み、抽出位置の調整、シリンダーの管理、機械のメンテナンス、そして安全な退出を行うことができる場合にのみ有効である。
入荷品、加工済み品、完成品を分けて保管する。
加工済みの接合部に、油、塗料、粉塵、混合合金などが再付着しないようにしてください。安定した作業支持、再現性のある治具、および制御対象ビーム領域を横切らない大型部品の搬送経路を確保してください。
通常の作業姿勢を保護する。
トーチケーブル、ワイヤフィーダー、抽出アーム、および操作部は、つまずき、引っ掛かり、または不自然な姿勢を強いられる危険が生じないように配置してください。作業者は、反射光が届きやすい場所に立たないでください。
信頼できるすべてのビーム経路を制御する。
部品形状のあらゆる範囲にわたって、直接光、鏡面反射光、散乱光の経路を評価します。公称接合線だけでなく、反射する工具、クランプ、壁、窓、開口部なども管理します。
煙の発生に合わせて抽出を行おう。
短く、保守しやすいダクト経路を設け、汚染物質が作業者の呼吸域を通過したり、ガスシールドを損なったりしないような給気経路を確保する。
整備許可を維持する。
固定ガードを移動したり、危険な一時的なアクセス経路を設けたりすることなく、フィルターへのアクセス、チラーの保守点検、保護窓の交換および検査を可能にする。
隔離と脱出の手段を常に明確にしておくこと。
出口、非常停止装置、遮断装置、消火設備、またはボンベ遮断装置を塞がないでください。状態表示は、人が管理区域に入る前に見えるようにしてください。
機械の試運転 制御されたゲートが6つ。
現場準備、安全性検証、プロセス検証は、一つのプロジェクトとして扱うべきです。機械は電源が入ったからといって、すぐに生産できる状態になるわけではありません。
申請証明
代表的な材料、厚み、接合図面、品質基準を送付してください。実際の試験片を用いて、機械の機種と加工範囲を確認してください。
文書凍結
機種固有の銘板、ユーティリティマトリックス、設置マニュアル、安全情報、接続図、およびレイアウト寸法を入手してください。
現場エンジニアリング
電気供給、冷却、ガス、排気、筐体、資材の流れ、保守点検のためのアクセスについて、資格のある現地の専門家と調整する。
始業前点検
設備、接地、ホース、フィルター、バリア、インターロック、警報システム、緊急停止装置、アクセス制御、および清掃状況を確認する。
受入溶接
規定された試験片を用いて、浸透度、多孔度、溶融度、ビード形状、歪み、および用途固有の機械的要件や漏れに関する要件を検査する。
製品版リリース
承認されたパラメータをロックし、権限のある担当者を訓練し、標準作業手順書（SOP）を発行し、検査頻度を設定し、予防保守とフィルター交換のスケジュールを設定します。
最終見積もりを依頼する前に収集すべき情報
完全な依頼書を提出することで、技術審査の時間が短縮され、溶接には適していても作業場に合わない機械を受け取る可能性が低くなります。
「電力不足」のような症状が出た場合は、まずサイトを確認してください。
溶接不良に関する苦情の多くは、工程、設備、またはメンテナンスの問題に起因しています。原因を特定する前にレーザー出力を上げると、欠陥が悪化する可能性があります。
| 観察された症状 | 考えられる原因は、サイトまたはユーティリティ関連です。 | 最初のチェック | しないでください |
|---|---|---|---|
| 迷惑なトリップまたはシャットダウン | 回路容量不足、同時補助負荷、電圧降下、接続不良、過熱、または保護アラーム。 | アラーム履歴を確認する。負荷時の供給量を測定する。銘板およびマニュアルと比較する。冷却装置とフィルターを点検する。 | 導体、機器保護、および根本原因を設計することなく、より大きなブレーカーを設置する。 |
| 勤務時間中に浸透度が変化する | 汚染された保護窓、焦点ずれ、過熱、不安定な電源電圧、ギャップまたはガス被覆の変化。 | 光学系と接合部の適合性を検査し、温度、アラーム、電力、速度を記録し、ガス供給を確認する。 | 盲目的に、より大きな力で補う。 |
| 多孔性または飛沫が増加する | 表面汚染、コーティング蒸気、遮蔽の乱れ、キーホールの不安定性、または抽出位置の不良。 | 表面処理、材料の種類、ガスの純度／流量、ノズル位置、および検証済みのプロセスウィンドウを確認してください。 | 表面が滑らかなトップビードは、内部品質が良好であることの証明であると仮定する。 |
| チラーまたは温度警報器 | 空気の流れが阻害されている、流体が間違っている、流量が低い、周囲温度が高い、熱交換器が汚れている、または凝縮制御エラーが発生している。 | メーカーの警報手順に従って、冷却水、フィルター、クリアランス、ホース、および環境制限を確認してください。 | 露点を確認せずに、温度インターロックをバイパスするか、冷却液の温度を下げる。 |
| 煙が捕獲ゾーンから漏れ出す | フードが遠すぎる、フィルターが詰まっている、空気の流れが不十分、横風が吹いている、または部品の向きが変わっている。 | フィルターの負荷とダクトを点検し、捕集位置を調整し、専門家による評価に基づいて気流と曝露状況を確認する。 | 室内の扇風機を増やして、煙が呼吸ゾーンを通過するようにしてください。 |
| インターロックはリセットされません | アクセスポイントの開放、安全回路の損傷、接点のずれ、キーの状態異常、またはリセットシーケンスの未完了。 | 文書化された診断手順に従い、安全チェーン全体を点検してください。 | 生産を継続するには、インターロックを解除するか、インターロックをバイパスしてください。 |
溶接と設置計画を合わせて検証する。
材料の種類、厚み、接合方法、生産目標、および利用可能な現場設備をOceanplayerにお送りください。弊社は、設置前に電気技師と安全担当者が必要とする溶接サンプルや機種固有の設備に関する質問への対応をいたします。
レーザー溶接関連のリソース
レーザー溶接の出力と設置場所の要件に関するよくある質問
レーザー溶接機にはどのような電源が必要ですか？
1500Wのレーザー溶接機は、壁のコンセントから1500Wしか消費しないのでしょうか？
レーザー出力だけでブレーカーを選ぶことはできますか？
携帯型レーザー溶接機はすべて三相電源が必要ですか？
レーザー溶接機を発電機で動かすことはできますか？
空冷式レーザー溶接機には冷却装置が必要ですか？
レーザー溶接にはどの程度の換気が必要ですか？
一般的な溶接用カーテンは、手持ち式レーザー溶接に十分でしょうか？
レーザー溶接用メガネは、保護ケースの代わりになりますか？
同じレーザー加工機で溶接と切断の両方が可能ですか？
安全性および設置に関するガイダンスを検証するために使用された情報源
このページは設置計画ガイドであり、電気設計、規制上の決定、または機器マニュアルの代替となるものではありません。適用される要件は、国、作業場所、および機器によって異なります。