プラズマチャージセンサによるCO_2レーザー加工のインプロセスモニタリング

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本研究では、CO_2レーザー加工におけるインプロセスモニタリング技術を開発することを目的として、レーザーを照射することにより材料表面に誘起するプラズマの電荷量をセンサにより測定し、その変位量と加工性状との関係を求めた。またプラズマの発光強度及び音響強度ついてもあわせて測定し検討した。溶接性状は、レーザーパワー、テーブル移動速度、焦点位置などを変えることにより変化させた。レーザー誘起プラズマの状態はシールドガスの種類により大きく変化した。Arシールドガスの場合は大きく成長するのに対して、Heシールドガスの場合にはその成長は小さなものであった。またプラズマ発生電位もこの状況に対応して、Arシールドガスの場合は振幅が大きくなり、Heシールドガスの場合には振幅が小さくなった。またArシールドガスの場合、発生電位の平均値よりは振幅で評価した方が、ビ-ド幅や溶け込み深さなどの溶接性状との相関が良かった。発光強度及び音響強度の時間変動を周波数解析することにより、溶接速度が速くなり溶け込み深さが浅くなるほど高い周波数帯にピークが移動することが明らかになった。プラズマ発生電位、発光強度及び音響強度の時間変動をあわせて測定することにより、それぞれ単独で測定する場合よりも、溶接性状に対してより詳細な情報を得ることができた。