(57)【要約】本発明は、ファイバレーザにより形成された結果として生じる溶接のプラズマの汚染を減少させる方法およびシステムである。本発明は、スペクトル干渉をなくす、溶接物質へ高密度ビームを加えるための最適の構成のファイバレーザを確立する。ビームは、溶接領域内に形成するプラズマの汚染を防ぐため、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの狭い帯域幅で、不活性遮蔽ガス、好ましくはアルゴンを使用した１つの作動可能な状況で、溶接領域周辺の交差流または制御された環境で適用される。方法は、ファイバレーザおよびカバーガス（複数可）の放射スペクトル、ならびに溶接物質に対する任意の特定の励起スペクトルを判断し、避けることで最適化される。システムは、単一のレーザ入力を使用することができ、または、接続手段および１つまたは複数のファイバレーザを選択するスイッチを使用することにより、接合された複数のレーザを使用することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム溶接システムであって、
選択された波長における狭い放射帯域幅のレーザ光の高密度ビームを加えるために最適の構成で位置付けられる作動可能なファイバレーザと、
溶接領域であって、
溶接される被加工物と、
作動使用の間、前記溶接がその中でなされる小溶融域と、
前記溶接を形成するためのチタニウムおよびチタニウム合金溶接物質のうちの１つと、をさらに備える溶接領域と、
前記溶接の間、前記溶接の汚染を防ぐ前記溶接領域内の不活性遮蔽ガスと、を備える、レーザビーム溶接システム。
【請求項２】
前記不活性遮蔽ガスが、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、およびネオンのうち１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記不活性遮蔽ガスがアルゴンを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記不活性遮蔽ガスがヘリウムを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記不活性遮蔽ガスが、第１のガスとしてアルゴンを含み、かつ、ヘリウム、クリプトン、およびネオンのうちの少なくとも１つから選択された第２のガスを含むガス混合物である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
レーザビーム溶接システムであって、
およそ１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの選択された波長で狭い放射帯域幅のレーザ光の高密度ビームを加えるための複数の作動可能なファイバレーザと、
溶接領域であって、
溶加物質なしで溶接される溶接物質を含むチタニウムと、
前記溶接がその中でなされる溶融域と、をさらに備える
溶接領域と、
前記溶接の汚染を防ぐように前記溶接領域内に加えられる不活性遮蔽ガスと、
前記複数のファイバレーザのそれぞれをプロセスファイバに接続する接続手段と、
前記複数のファイバレーザのうち１つを選択するスイッチング手段と、を備える、
レーザビーム溶接システム。
【請求項７】
前記不活性遮蔽ガスが、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、およびネオンのうち１つを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記不活性遮蔽ガスがアルゴンを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
レーザビーム溶接方法であって、
溶加物質なしである溶接物質へ、溶融域に狭い帯域幅でレーザ光の高密度ビームを加えるため、最適の構成で位置付けられた作動可能なファイバレーザを確立するステップと、
指定された遮蔽ガスに対するスペクトル線を確立するステップと、
前記レーザ光のビームの放射スペクトルを選択し、前記レーザ光のビームの前記放射スペクトルは前記遮蔽ガスの前記スペクトル線を避けるステップと、
前記溶接領域周辺で前記遮蔽ガスを使用して、前記溶接の汚染を防ぐステップと、
前記レーザ光のビームを前記溶接物質に加えて溶接領域内で溶接部を形成するステップと、を含む、
レーザビーム溶接方法。
【請求項１０】
前記溶接物質のイオンのスペクトルレベルを確立するステップと、
前記レーザ光のビームに対する放射スペクトルを選択するステップであって、前記レーザ光に対するビームの前記放射スペクトルが前記溶接物質の前記イオンの前記スペクトルレベルを避ける、ステップと、をさらに含む、
請求項９に記載のレーザビーム溶接方法。
【請求項１１】
前記溶接物質がチタニウムまたはチタニウム合金である、請求項９に記載のレーザビーム溶接方法。
【請求項１２】
前記遮蔽ガスがアルゴンまたはヘリウムである、請求項９に記載のレーザビーム溶接方法。
【請求項１３】
前記レーザ光のビームに対する放射スペクトルを選択する前記ステップが、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの帯域幅の前記レーザ光のビームを選択するステップを含み、
前記溶接物質がチタニウムまたはチタニウム合金である、
請求項１０に記載のレーザビーム溶接方法。
【請求項１４】
ファイバレーザを使用するレーザビーム溶接方法であって、
溶加金属なしである溶接物質へ、小溶融域にレーザ光のビームを加えるため、最適の構成の前記ファイバレーザを確立するステップと、
溶接領域内で溶接部を形成するために、前記レーザ光のビームを１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの帯域幅で、前記溶接物質に加えるステップと、
前記溶接の汚染を防ぐために、前記溶接領域周辺に遮蔽ガスを使用するステップと、を含む、
ファイバレーザを使用するレーザビーム溶接方法。
【請求項１５】
前記遮蔽ガスがアルゴンまたはヘリウムである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記加えるステップが、
前記高密度ビームの開口数を決定し維持するステップと、
１組のビーム発散特性を確立し維持するステップと、
最適焦点スポットサイズを計算するステップと、をさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記最適の構成が、ビーム伝送、開口数、スポットサイズ、空間的なプロファイル、一時的なプロファイル、パルス持続時間、パルス繰返し率、溶接スポットの重なり、溶接器具、および前記溶接の速度を含む群からの、１つまたは複数の特質から選択することにより決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガスがアルゴンであり、前記チタニウム溶接物質の厚さおよび前記スポットサイズが前記溶接の視覚的観点に最適化された、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザによるチタニウムまたはチタニウム合金の溶接、および不活性カバーガスの使用の方法およびシステムに関する。具体的には、本発明は、チタニウムまたはチタニウム合金被加工物に作用するファイバレーザの帯域幅を狭小化することによる溶接中の汚染の減少、ひいてはレーザビームとカバーガスとの間の光学相互作用の減少または除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ技術における最近の技術的発展は、レーザ溶接の能力を拡大した。さらに、これらの発展は、多くの点でレーザ溶接のコストダイナミクスを変えた。現在、新しくコンパクトで空冷式のパルスモードファイバレーザは、２０ｍｓまでのパルス持続時間および６ｋＷまでのピーク電力レベルで利用可能である。残念なことに、チタニウムまたはチタニウム合金および不活性カバーガスに関与する特殊用途の標準広帯域ファイバレーザの使用は意図しない結果につながり、溶接の質の低下が議論されるであろう。
【０００３】
一般に、レーザビーム溶接の主な利点は、部分へのより低熱の投入であり、溶接応力を最小化し、ひずみを減少させる。これは、高溶接速度で小溶融域を生成する高エネルギー密度のビームにより達成される。チタニウム材料は、溶加金属なしで、汚染を避ける効果的な遮蔽ガスを使用して溶接が可能である。またレーザ溶接は、高生産性で自動化が容易であり、製造コストの減少に役立つ利点を有する。これらの全ての利点により、医療装置製造のような分野においてレーザ溶接の使用が増加した。
【０００４】
チタニウムはすぐれた耐蝕性および生体適合性材質であり、医療装置産業におけるような精密または審美指向用途において広く使用される。しかし、チタニウムは酸素および窒素のような低密度元素と容易に反応することができ、溶接工程の間、空気、水分、および／または他のすすを形成する水素−炭素物質による汚染を避けるため溶接領域を不活性ガスで完全に遮蔽する必要がある。
【０００５】
レーザは、スポット、伝導、貫通およびハイブリッド溶接のような広範囲の溶接能力を提供する。レーザ溶接は、高溶接速度、短い溶接サイクル、低熱投入、低熱影響域および最低限のひずみのような多数の利点をもたらすので、実質的に全ての産業で実行される。
【０００６】
ファイバレーザは、アクティブゲイン媒体が（数ある中でも）通常エルビウムまたはイッテルビウムのような稀土類元素でドープされた光ファイバであるレーザである。
【０００７】
他の種類のレーザを上回るファイバレーザの利点としては、通常壁プラグの３０％を越える非常な高効率が挙げられる。さらに、ファイバレーザは比較可能なパワーのロッドまたはガスタイプのレーザに比較してコンパクトであることに注目すべきである。ファイバの導波性は光学経路の熱によるひずみをなくし、回折限界、高品質の光学ビームを生み出す。ファイバレーザも、高振動安定性を示し作動中のメンテナンスが不要である。
【０００８】
高いＣＷパワーに接続されたファイバレーザの良好なビーム品質は、深い貫通溶接ならびに低導通モード溶接を提供するが、すすの発生で問題を生じる可能性がある。これらのＣＷレーザの変調は、低熱投入用途に高いピークおよび低い平均パワーをともなうパルスレーザ能力を提供する。１０ｋｗまでの高出力レーザの高変調周波数は、パルス適用において非常に高い処理量をもたらす。ファイバの伝送は、従来の溶接ヘッド、ガルボヘッド、ロボットアー（ｒｏｂｏｔｉｃ  ａｒｅ）、および遠隔溶接システムに一体化する柔軟性を提供する。どのビーム伝送が採用されても、ファイバレーザは圧倒的な性能を提供する。
【０００９】
一般的なスポット溶接の適用は、カミソリ刃のような製品の高速溶接を提供するガルボベースのビーム伝送、およびファイバレーザのパルス能力を利用したＨＤＤ湾曲を含む。ファイバレーザは、非常に長い焦点距離で小さなスポットに焦点を合わせることが可能で、よってファイバレーザをともなう遠隔レーザ溶接能力は非常に強化されている。ほぼ１〜２メートル程度の大きな隔離の利点により、従来のロボットシステムを上回って作業エリアが多種多様に増える。そのようなファイバレーザを装備した遠隔溶接ステーションは、車体フレームの全体にわたるドアパネル溶接、スポットの複数溶接および重ね溶接を含む。
【００１０】
ファイバレーザのレーザビームの質（最小スポット直径に焦点を合わせる能力）は、他の固体高パワーレーザ（例えばＮｄ：ＹＡＧ）にまさる。またビームの質がより良好なので、被加工物に光学の焦点を合わせる隔離距離を伸ばして、いくつかの適用に対しては２から４フィートの間隔を達成することができる。これらは、溶接の適用をファイバレーザに移すいくつかの利点である。
【００１１】
図１Ａ、および図１Ｂを参照すると、わからなかったことは、標準ファイバレーザおよびＮｄ：ＹＡＧレーザで同一のレーザパラメータを使用して溶接されたチタニウムのサンプルが、溶接ファイバレーザ仕上げにおいて大幅に高いすす含有量を生じる理由である。図１Ａを参照すると、ファイバレーザで溶接されたサンプルは、結果としてより激しいプラズマの形成をもたらし、溶接物内に含まれた、および溶接部の縁部上の両方でより高いレベルのすすによって、溶接の質が劣っていることが、視覚的および化学的分析により確認された。このファイバレーザ溶接の残念なすすのレベルは、医療装置産業では受け入れることができず、以前はわかっていなかった。図１Ｂを参照すると、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザで溶接されたサンプルは、溶接物の縁部のみに最小量のすすを生じている。
【００１２】
従って、より高いプラズマ強度および結果として生じるプラズマの汚染物質含有量の影響を減らすよう、不活性ガスの存在下でチタニウムまたはチタニウム合金溶接に影響を及ぼすファイバレーザを利用する改善されたシステムおよび方法の必要が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つの態様は、溶接処理の間形成されるプラズマの汚染物質含有量を減らすよう、不活性ガスの存在下でチタニウムまたはチタニウム合金溶接に影響を及ぼすファイバレーザを利用する、改善されたシステムおよび方法の提供である。
【００１４】
本発明の別の態様は、選択された波長において狭い放射帯域幅を有し、レーザビームとカバーガスおよび溶接プラズマとの相互作用を減少させるファイバレーザの提供である。
【００１５】
本発明は、ファイバレーザにより製造された溶接物のプラズマの汚染を減少させるシステムおよび方法に関する。本発明は、高密度ビームを小溶融域内で溶接物質に加える最適の構成のファイバレーザを確立し、付加的に、正方形の一時的な形状を有するトップハットビーム形であることが好ましい。ファイバレーザからのビームは、選択された波長（１つの例として１０６４ｎｍ）において、狭い帯域幅（１つの例として＋／−０．５ｎｍ）で加えられる。汚染を防ぐために、不活性遮蔽ガスが、溶接領域周辺で交差流またはグローブボックス構成で使用される。不活性遮蔽ガスは、価格の制限を考えると、技術的に純粋なアルゴン、ヘリウム、ネオンまたはクリプトンであってもよく、または混合物であってもよい。この方法は、狭い帯域幅を維持する一方での、高密度ビームの開口数、１組のビーム発散特性、および最適の焦点スポットサイズの計算の維持により最適化される。システムは、単一のレーザ入力を使用することができ、または、接続手段または１つまたは複数のファイバレーザを選択するスイッチを利用することにより、接合された複数のレーザを利用することができる。
【００１６】
方法は、チタニウム、チタニウム合金、および任意選択的なニッケルまたは銅のような溶加金属を有しない金属溶接物質に対して、小溶融域内において、レーザ光の高密度ビームを加えるため、最適の構成のファイバレーザを確立することで始まる多数のステップを有する。レーザ光のビームは、狭い帯域幅で溶接物質に加えられ、溶接領域内に溶接部を形成する。本実施形態の用途に対する最適な狭い帯域幅は、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍであり、特に、アルゴンのスペクトル線１０５０．６５および１０６７．３６ｎｍ、ヘリウムのスペクトル線１０６６．７６ｎｍまたは１０８２．９１ｎｍを避ける。アルゴン、ヘリウム、クリプトンまたはネオンのような不活性遮蔽ガスは、溶接領域周辺の交差流またはグローブボックス構成に使用され、汚染を防ぐ。クリプトンは市販コストが高いため好ましくなく、ヘリウムも同様で、溶接後漏出検査を可能にするためのいくつかの用途において混合物として低量で使用される。両方のガスは、より高い伝導特性も有する。
【００１７】
本システムおよび方法は、任意選択的に、溶接の間、カバーガスのスペクトル線との相互作用を最小化し、金属溶接イオンのスペクトルとの相互作用を最小化する、特定の狭い帯域幅のファイバレーザの生成を含む。２つ以上のスペクトル線は、避ける必要がある場合がある。カバーガスとしてガス混合物が使用される、または金属合金が使用される場合には、いくつかのスペクトル線を避けなければならない。狭い帯域幅のファイバレーザとのスペクトル相互作用は、避けなければならない。
【００１８】
方法は、高密度ビームに適した開口数を決定し維持するステップと、１組のビーム発散特性を確立し維持するステップと、最適焦点スポットサイズを計算するステップと、をさらに含む。
【００１９】
小溶融域内でレーザ光の高密度ビームを加える最適の構成は、ビーム伝送、開口数、スポットサイズ、空間的なプロファイル、一時的なプロファイル、パルス持続時間、パルス繰返し率、溶接スポットの重なり、溶接器具、および溶接生成の速度を含むリストから、１つまたは複数の特性から選択することにより決定される。適切に適用されれば、最適化された構成は、明るく、輝きのある、酸化物がない、すすなし表面の仕上がりをもたらす。
【００２０】
本発明のレーザビーム溶接システムは、カバーガスとしてアルゴンを有する溶接領域へ、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの狭い帯域幅でレーザ光の高密度ビームを加える最適の構成で位置付けられる空冷式パルスモードファイバレーザを備える。溶接領域はさらに、溶接される被加工物と、前記溶接が中でなされる小溶融域と、被加工物に位置付けられた小溶融域内で溶接部を形成する溶接物質を備える。溶接物質は、チタニウム、チタニウム合金、または任意選択的に、溶加金属を含まない他の非鉄金属を含み、および溶接の仕上がりにおけるいかなる影響をも避けるために使用されるスポットサイズで、最適な厚さの材料に適用される。３００ミクロンの厚さを有するチタニウム材料で、６００ミクロンのスポットサイズを用いて実験がなされた。任意選択的に、工業品質のアルゴンまたはヘリウムのような不活性遮蔽ガスが、溶接の汚染を防ぐため溶接領域へ交差流で適用された。
【００２１】
このシステムは、単一のレーザ入力を利用することができ、または、接続手段により接合され、かつ１つまたは複数のファイバレーザを選択するスイッチを利用することにより、複数のレーザを利用することができる。
【００２２】
本発明の前述および他の態様、特徴、および利点は、後述の記載を添付の図と併せて読むことより明らかになるであろう。図内の同様の参照番号は同一の構成要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】Ａｒカバーガスおよび従来の広域放射帯域幅ファイバレーザ（１０７０ｎｍ＋／−１０ｎｍ）を用いたチタニウム溶接を示す図である。
【図１Ｂ】ＡｒカバーガスおよびＮｄ：ＹＡＧ固体レーザを用いたチタニウム溶接を示す図である。
【図２】アルゴンスペクトル線に関するファイバレーザおよびＮｄ：ＹＡＧレーザの例示的な放射スペクトルを示す図である。
【図３】ファイバレーザ溶接システムの構成要素のブロック図である。
【図４】複数のレーザがスイッチング機能をともなう結合メカニズムにより接合された、ファイバレーザ溶接システムの構成要素のブロック図である。
【図５】本発明の方法フローのフローチャートである。
【図６】アルゴンカバーガスを使用したチタニウムの例示的な溶接比較である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、添付の図に示される本発明のいくつかの実施形態を、詳細に参照する。可能な場合、同一または類似の参照番号を図および記載で同一または類似の部分またはステップを指すのに使用する。図は、簡略化された形である。
【００２５】
前述のように、アルゴン（Ａｒ）カバーガス内で溶接し、かつ１０６４ｎｍの固体Ｎｄ：ＹＡＧレーザを１０７０ｎｍの従来のファイバレーザに置き換え、他は全て類似の因子を用いる際、単純な置換の間に驚くべき高いすす発生がある。これは受け入れることが不可能で、本発明の開発の間、ファイバレーザで結果として生じるプラズマは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザで生じるより小さく強度が少ない白／黄スペクトル信号と比較されるとき、より大きく明るい白／青スペクトル信号を示したので、発明者はファイバレーザ物質の相互作用は根本的にＮｄ：ＹＡＧレーザ物質の相互作用と異なると判断した。
【００２６】
図２に移ると、この相互作用の判断が、ファイバレーザおよびＮｄ：ＹＡＧレーザの波長に対するアルゴンのスペクトル（吸収／輝線）のプロットにより支持された。これは、１０７０のファイバレーザスペクトルがＡｒ線に重なり、Ｎｄ：ＹＡＧスペクトル内に線がないことを示す。この状況を避けるため、１０６７．３６ｎｍのアルゴン線から離すために、中央波長を１０７０ｎｍから１０６４ｎｍに正確に移すように新しいファイバレーザが構築された。結果として、提案されたファイバレーザがプラズマの挙動、およびカバーガスとしてアルゴンを用いて溶接するときにＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して得た、最小すす発生レベルに合致することが可能であると判断された。よって、ファイバレーザ溶接の間、チタニウム溶接は、ファイバレーザ放射スペクトル、およびプラズマ域内のチタニウムのイオン化粒子とアルゴンの組み合わせに連係される。さらに、ファイバレーザ−チタニウム溶接相互作用は、代替的なガスまたは遮蔽の混合ガス、より低いパルスピーク電力レベルでのより長いパルス、ピーク電力レベルを減少させたより小さいスポットサイズの使用により、溶接プラズマの強度を限定するように、さらに最小化されてもよい。
【００２７】
図３に移ると、提案されたシステムがファイバレーザ溶接システム１０の構成要素のブロック図として示されている。ファイバレーザ２０は、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの狭い帯域幅で高密度ビーム２２を方向付ける。例示のＭ２＝３８のトップハットビームプロファイル伝搬を、ファイバレーザの出力で測定することができる。溶接は、１．２５ミリ秒のパルス持続時間を有する正方形の一時的な形状で実行されるが、他の持続時間を、溶接産業で必要とされる場合がある全ての範囲で使用してもよい。
【００２８】
ビーム２２は、チタニウムのような溶接物質２８が、被加工物２４の上で溶接部を形成することを可能にする小溶融域２６を有する溶接領域３０内へ方向付けられる。溶接部は、被加工物、またはレーザのいずれかが、または両方が、使用中に移動するのにともない、移動してもよい。
【００２９】
不活性アルゴン遮蔽ガスが、交差流領域３２に加えられ（または全ての構成要素を、制御された環境をともなうグローブボックス内に取り付けてもよい）、これは溶接の汚染を防ぐため、溶接領域３０内のカバーガスとしてはたらく。市販グレードの純度９９．９９６％のアルゴンが、最適に使用される。ガス遮蔽の流れ、方向、および角度は、明るく、輝きのある、酸化物がない表面の仕上がりのために最適化される。
【００３０】
図４に移ると、提案されたシステムが、図３のものと類似しているが、複数のパルスファイバレーザ６０ａ、６０ｂ、および６０ｃのうちの１つをカプラ６４を介して採用し、パス６２ａ、６２ｂ、および６２ｃを接続し１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍの狭い帯域幅で高密度ビーム６８を方向付ける、ファイバレーザ溶接システム５０の構成要素のブロック図として示されている。ビーム６８は、チタニウムのような溶接物質７４が被加工物７０の上に溶接部を形成することを可能にする小溶融域７２を有する溶接領域７６内へ方向付けられる。
【００３１】
不活性遮蔽ガス、好ましくはアルゴンが、交差流領域７８に加えられ（または全ての構成要素を制御された環境をともなうグローブボックス内に取り付けてもよい）、これは溶接の汚染を防ぐために、溶接領域７６内のカバーガスとしてはたらく。
【００３２】
図５に移ると、本発明の方法フローのフローチャートが示されている。フローは、ステップ１００で、空冷式パルスモードファイバレーザの選択で始まる。レーザは、ステップ１０２で、ビーム伝送、開口数、スポットサイズ、空間的なプロファイル、一時的なプロファイル、パルス持続時間、パルス繰返し率、溶接スポットの重なり、溶接器具、および溶接工程の速度、溶接物質、およびカバーガス構成を調整することにより、タスクのために「構成される」。「構成される」ステップ１０２は、システムおよび方法の特性を最適化するために理解されるであろうように、ステップ１０４、１０６、および１０８でともに調整されてもよいことが留意される。このステップでなされる設定は、使用中必要に応じてその後のステップで再調整することができる。
【００３３】
ステップ１０２からフローはステップ１０４へ進み、チタニウムのような溶接物質が被加工物上の適切な位置に取り付けられる。ステップ１０４は、ステップ１００および１０２の前に実施することができる。ステップの重要性は、レーザビームの生成前に実行されることにある。
【００３４】
図５で示されるように、方法フローはステップ１０４からステップ１０６へ進み、被加工物の小溶融域内の溶接物質の位置に基きビームの開口数が決定される。フローはそれから、ステップ１０６からステップ１０８へ進み、最大の最適化に到るために矢印で示されるように、ステップ１０２と関連して、ファイバレーザのビームの波長出力と、カバーガスまたはガスの組み合わせ、および任意選択的に溶接される非鉄合金の間の相互作用を避けるために、１組の「ビーム発散」特性が確立される。試験された実施形態はチタニウムを含んでいたが、システムおよび方法で他のものを使用してもよい。それからフローはステップ１１０へ進み、最適な焦点スポットサイズが決定され、ファイバレーザに入力される。
【００３５】
フローはステップ１１０からステップ１１２へ進み、ファイバレーザが狭い帯域幅内でビームを生成する。狭い帯域幅は、ここでは、溶接のプラズマが最適範囲外のとき形成するのが見られる汚染なしに形成することを可能にする、選択されたアルゴンカバーガスにより、１０６４ｎｍ＋／−０．５ｎｍと指定される。それから、ステップ１１４で、レーザビームは、溶接物質が被加工物上に位置付けられた小溶融域内に方向付けられる。ビームが溶接物質に作用すると、システムはステップ１１６で不活性ガスが溶融域周辺で交差流で加えられたかどうかを問い合わせる。問い合わせの応答が「はい」であれば、それからステップ１１８で、アルゴンのようなスペクトル干渉を避けるようシステムのために指定された不活性ガスが、中華鍋（ｗｏｋ）ゾーンにわたって交差流で加えられる（または全ての構成要素を制御された環境、例えばグローブボックス内に位置付けてもよい（後述のステップ１２０参照））。しかし、ステップ１１６で、問い合わせの応答が「いいえ」であれば、次いでフローはステップ１２０へ進み、全ての構成要素は制御された不活性ガス雰囲気内に位置付けられる。
【００３６】
ステップ１１８から、およびステップ１２０から、フローはステップ１２２へ進み、被加工物上に溶接部が形成される。溶接部が形成された後、方法は別の溶接が実行されるかどうかを問い合わせる。問い合わせの応答が「はい」であれば、次いでフローはステップ１０４に戻り、次の溶接形成のため適切な位置に溶接物質が位置付けられる。しかし、ステップ１２４で、問い合わせの応答が「いいえ」であれば、次いでフローはステップ１２６へ進み、処理は終了する。
【００３７】
次に、図６に移ると、１０７０ｎｍファイバレーザでのより強いプラズマの挙動およびより高いすす発生の根本原因は、レーザ波長出力および１０６７．３５ｎｍにおけるアルゴン吸収／輝線の間の相互作用によることを確認した溶接結果の例示的な表示である。結果として、発見および提案されたシステムおよび方法を用いて、改善された挙動は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザと類似の最小すす発生という結果をもたらす。すぐれた溶接は１０６４ｎｍにおける狭い帯域幅のファイバレーザであった。これは、レーザビーム、カバーガス、および溶接物質（チタニウム）間の付加的な相互作用を避けた。この方法ステップに従うと、他のカバーガスおよび溶接物質にも同一の利点が可能になる。
【００３８】
添付の図を参照して本発明の好ましい実施形態のうち少なくとも１つを記載したが、本発明はこれらの正確な実施形態に限定されず、種々の変更、改良および適合が、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、当業者によって本発明にもたらされる場合があることを理解すべきである。
【図１Ａ】
2013541420.tif 000003
【図１Ｂ】
2013541420.tif 000004
【図２】
2013541420.tif 000005
【図３】
2013541420.tif 000006
【図４】
2013541420.tif 000007
【図５】
2013541420.tif 000008
【国際調査報告】
2013541420.tif 000009
2013541420.tif 000010