板金加工：電子ビーム溶接について
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「電子ビーム溶接」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
電子ビーム溶接は、レーザ溶接の約10倍、アーク溶接の約5000倍の高エネルギー密度により、加工を可能としています。また、焦点深度も深い事から溶接においても深い溶込みを得る事ができます。但し、電子ビーム溶接は真空中で溶接を行う必要が有るため、加工室内を真空にする為の準備時間が必要な事と、被加工品の大きさについても制約が発生します。
電子ビーム溶接の特徴とレーザ溶接の特徴を踏まえながら説明をしていきたいと思います。
下図は、電子ビーム溶接機の構造と熱電子の放出から溶接までのステップを示しています。下図では示していませんが、電子ビームを作るための電源や加工室内を真空にするためのポンプ類は合わせて必要となります。電源から高出力を供給することでカソード（フィラメントとも呼びます）が加熱され電子が放出されます。カソードとアノードの間で加速電圧を印可することで熱電子が加速されます。電子ビーム溶接機における電子銃に該当するのがカソードからアノードまでの構成部品を示します。
加速された熱電子は、レンズコイル（収束コイルとも呼びます）の磁力線によりビームの焦点距離に制御されます。また、レンズコイルの直下にある偏向コイルは、磁束密度を変化させることにより限られた範囲では有りますが、電子ビームの照射位置の制御を行う事ができます。また、レーザ溶接でもガルバノスキャナーヘッド行っているレーザ光のウォブルコントロールも、偏向コイルの制御により行う事ができます。レンズコイルによる焦点距離、偏向コイルによる照射位置、それぞれの制御をされた電子ビームは被加工材（ワーク）衝突します。すると電子ビームの持つ運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーによりワークは溶融し溶接が行われます。
レーザ溶接ではレーザ光を励起し増幅する事で高いエネルギーのビームを作り、ワークにレーザ光を照射する事で、吸収・溶融が行われ溶接が出来ます。溶融するための媒体が、電子ビーム、レーザ光で異なりますが照射され溶融しキーホールが形成される事で接合される形態は近似していると考えます。
電子ビーム溶接の特徴に上げられるのが深い溶込みです。下図は出力を一定として、加工環境の真空度合いを変えた時の溶込み深さを示しています。高真空状態(左側)では溶込み深さは約60㎜近くまで入りますが、低真空、低気圧、大気圧(1.0×10⁵Pa)になると約12㎜程度になります。電子銃は、1.3×10⁻³Pa以上の高真空中で作動します。このため加工雰囲気も高真空である方が相性が良く、低真空から大気圧に近くなるにつれ、電子銃から発射された電子ビームは空気中の分子と衝突しエネルギーを奪われたり、方向が変ったりするため必要なエネルギーがワークまで届かない事になり、これにより溶込み深さが変化します。
電子ビーム溶接のメリットは先にも述べましたように、深い溶込みと、エネルギー変換効率が約85%と非常に高い事にあります。また、設備の高出力化が早期から行われ40㎾級以上の設備も多く存在します。一般的にファイバーレーザ溶接機のエネルギー変換効率が30～40％と言われていますので、消費電力の押えた溶接が可能であると言えます。また、電子銃を固定し、加工台車を移動させて加工するものが大半ですが、中には電子銃を自在に稼働させて溶接を行う設備も開発が行われ日々進歩している様です。
一方、電子ビーム溶接のデメリットは、真空下で加工する必要が有るため、真空室を設ける必要が有ります。このため、加工するワークのサイズが制約されることと、加工室を真空にする為の時間が必要となります。このため大量生産品では無く、多品種少量で高付加価値な物や、比較的小さな部品で一度に大量の部品を加工室に投入し溶接を行うものが対象となると考えます。
また、加工するワークについても、磁性を持った部品の加工では電子ビームが偏向されるため加工が出来ない事も有るためワークの材質への配慮も必要となります。
電子ビーム溶接とレーザ溶接では一長一短が有りますので、設計される部品の品質要求や精度、生産性を考慮し選定する必要が有ると考えます。
今回は、板金加工における電子ビーム溶接について解説しました。
弊社では電子ビーム溶接設備は保有しておらず、社内での実施はできません。電子ビーム溶接の特性やメリットを踏まえつつ、弊社ではレーザ溶接やTIG溶接など、同等の品質を実現できる代替工法を提案しています。
また、当サイトでは、この他にも板金加工に関するコラムを掲載しております。ぜひご覧ください。
>>コラム一覧はこちら
当社は、設計提案から完成品組立までを一貫対応するOEM生産体制、独自技術によるコストダウン提案、さらに大手企業との信頼に基づく実績と、高品質な量産体制など他にはない強みを多数保有しております。
>>当社が選ばれる理由はこちら
板金加工のことなら、金属塑性加工のプロフェッショナルである髙橋金属にお任せください。
>>ご相談・お問い合わせはこちら
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「電子ビーム溶接」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「レーザ溶接の現象・特徴・応用と今後の展望」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「ファイバーレーザの発振方法、設備構成」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「レーザ溶接」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工の溶接に含まれる「高エネルギービーム溶接」の概要についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「スタッド溶接」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「溶接条件の具体的な設定」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「ガスシールドアーク溶接」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「ＴＩＧ溶接」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「被覆アーク溶接」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「アーク溶接」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工に関する4つの接合法（溶接・液相・固相・機械的接合）について紹介しています。
本記事では、板金加工における「曲げ加工」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「曲げ加工」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「レーザタレパン複合機」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「レーザ切断」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、板金加工における「外形加工専用機」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、「板金加工における部品展開」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、「板金加工(工場板金)の全体像」についてご紹介しています。ぜひご覧ください。
今回は、プレス加工：冷間鍛造(後編) 複合押出し、密閉鍛造について紹介しています。ぜひご覧ください。
本記事では、プレス加工：冷間鍛造(前編) 型鍛造、前方押出し加工について紹介している記事になります。ぜひご覧ください。
本記事では、プレス加工：圧縮加工(冷間鍛造‐据え込み、修正仕上げ打ち加工)の特徴について紹介している記事になります。ぜひ最後までご覧ください！
本記事では、プレス加工：圧縮加工(冷間鍛造‐コイニング・ポンチング・刻印加工)の特徴について紹介している記事になります。ぜひ最後までご覧ください！
本記事では、成形加工(縁曲げ(フランジ成形、カール成形)、口絞り成形、矯正及び型打ち)の特徴について紹介している記事になります。ぜひ最後までご覧ください！
本記事では、成形加工(エンボス加工、バルジ張出し加工、つば出し加工)の特徴について紹介している記事になります。ぜひ最後までご覧ください！
本記事では、張出し加工と絞り加工の違いについて説明をしています。 是非、ご確認ください。
本記事では、角絞り加工時に起こる引けの抑制方法について、説明しています。是非、ご確認ください。
本記事では、深絞り加工の基礎についてご説明しています。深絞りの定義や知っておくべき数値、絞り加工油や絞り金型について解説していますので、ご確認ください。
本記事では、絞り加工のトラブル事例、割れ不良・絞りキズ・底部変形について説明しています。是非ご確認ください。
本記事では、絞り金型と絞り加工のトラブル事例について詳しく解説しています。是非ご確認ください。
本記事では、プレスの絞り加工について、プレス加工のプロフェッショナルが解説いたします。
本記事では、プレス曲げ加工の一つであるカール曲げ加工（カーリング）の種類と加工工程について、プレス加工のプロフェッショナルが徹底解説いたします。
本記事では、曲げ加工において大きな問題となるスプリングバックの原因と対策、そして曲げ加工の種類について、プレス加工のプロフェッショナルが徹底解説いたします。
プレス加工は、目的とする製品形状や品質によって分類することができ、その数は数十種類とも言われています。これらは、パンチとダイで素材を分離するせん断加工と、板材を目的の形状に変形させる塑性加工という2つに大別されます。本コラムでは、せん断加工をさらに細かく分類した8種類の加工法についてご紹介します。
精密せん断加工（英：Precision Shearing）とは、トラブルの元となるダレ・破断面・バリといった断面形状を可能な限り無くし、綺麗な切断面を得るためのプレス工法になります。本コラムでは、4つの精密せん断加工についてご紹介したうえで、その中でもファインブランキング加工と対向ダイスせん断法について深く掘り下げて解説いたします。
本記事では、パイプ加工の中でも難易度が高いとされる3次元曲げと端末加工技術について、パイプ加工のプロフェッショナルが詳しく解説いたします。
プレス加工の一つ、シェービング加工をご存じでしょうか？シェービング加工は、通常のプレス加工では得られないせん断面を得ることができる工法です。本記事では、シェービング加工と板厚の全面にせん断面を得るための加工ポイントについて、プレス加工のプロフェッショナルが徹底解説いたします。
当記事では、プレス加工の”縁切り型”について詳しく解説しております。縁切り型の特徴や種類、構造について詳しくご紹介しておりますので、ぜひご覧ください。
当記事では、プレス加工の”分断型”について詳しく解説しております。分断型を使った分断加工のポイントや加工事例についてもご紹介しておりますので、ぜひご覧ください。
当社の高度コア技術である型内ネジ転造加工技術と加工事例についてご紹介しています。生産中の動画もご確認頂けますので、是非ご覧ください！
当記事では、切り込み型について説明しています。ルーバー加工やランスロット加工についても併せて説明していますので、是非ご確認ください。
金属の溶接方法には、アーク溶接やレーザ溶接など、様々な種類が存在します。各種溶接にはメリットやデメリットがありますが、それらを把握することで、適切な溶接方法を選定でき、高品質化及び最適コストの実現が可能となります。 ここでは、様々な溶接方法のメリットとデメリットをご説明させて頂きます！
当コラムでは、QCD全ての面でメリットを提供するネットシェイプとニアネットシェイプを、実現するための理想的な加工法をご説明します。 ぜひご一読ください！
当記事では、穴抜き型についてご説明させて頂きます。
金属塑性加工.comを運営する高橋金属では、11軸・9軸・8軸の多軸溶接ロボットを保有し、大物溶接品の溶接に対応しています。また、大物製品の組立まで対応できるOEM生産体制を構築しています。大物製品のOEM委託先をお探し中の皆様、お気軽に当社に御相談ください。
当技術コラムでは、せん断加工の中で基本的な加工である打抜き加工に使用される、打抜き金型ついてご説明します。
プレス加工の分類において、「素材の分離」に属する、せん断加工を行うための切断金型についてご説明します。
今回の技術コラムでは、プレス金型の設計に焦点を当て紹介をしていきたいと思います。
金属における加工方法の一つである鏡面加工について説明します。金属塑性加工.comの視点で、詳しく解説いたしますので、参考にして頂けますと幸いです。
金属における加工方法の一つである塑性加工について説明します。金属塑性加工.comの視点で、詳しく解説いたします。
溶接方法の中でもメリットが多いとされるロボットによるファイバーレーザ溶接の課題やデメリットについてご説明します。課題を解決する当社のコア技術についてもご説明しますので、是非ご確認ください。
理想的な工法とされるネットシェイプ・ニアネットシェイプを可能とする塑性流動成型加工の一種である冷間鍛造加工についてご説明させて頂きます。
トランスファープレス加工をはじめ、プレス加工工法についてご説明します。当社の独自ラインである、3連トランスファーダンデムラインについてもご紹介しますので、是非参考にしてください。
プレスFEM解析技術、溶接熱歪解析技術を持つ当社が、CAE解析についてご説明させて頂きます。合わせて、FEM解析やFVM解析、当社のコア技術についてもご紹介します。
当社の表面処理鋼板材接合技術を用いることで、メッキを剥がさずにZAM材を溶接することが可能となります。
アーク溶接における溶接欠陥の発生原因を紹介します。
板金加工：レーザ溶接の歴史 各種発振方法について
板金加工：曲げ加工に必要な荷重計算
板金加工：ファイバーレーザの発振方法とレーザ溶接の設備構成
板金加工： 曲げ加工の3つの工法
板金加工：レーザ溶接の現象・特徴・応用と今後の展望
金属塑性加工.comを運営する高橋金属は、設計から金属加工、そして完成品組立まで一貫した生産が可能な、国内有数の企業です。培ってきたノウハウや研究開発により生み出した独自技術を用いて、皆様に最大限のメリットを提供します。
