電化

電化とは、石炭や石油などの化石燃料を使ったエネルギー源を、電気を使ったエネルギー源に置き換えていくことです。

化石燃料を使用する技術を電気エネルギーに置き換えることで、炭素や温室効果ガスの排出を削減することができます。

また、世界が二酸化炭素排出量の削減に取り組む中、電気自動車が登場した自動車業界に始まり、産業プロセス、鉄道、建設、航空宇宙など、あらゆる分野で電化が進むと予想されています。

また、風力、太陽光、バイオマス、水力などの再生可能エネルギーによる発電が増加し、化石燃料よりも安価に入手できるようになることにより、発電のクリーン化が進むと予想されています。

英国は2035年までに、国内の電力の100%を再生可能エネルギーでまかなうことを想定しています(世界の他の国々は50%強にとどまっています)。

自動車分野

自動車業界では電動化が急速に進んでおり、すでに電気自動車が市場に出回っています。

2030年までにガソリン車やディーゼル車の新車販売を禁止するなどの政府の規制や、機器のコストダウン、技術の向上により、この分野での電動化は進む一方です。

わずか8年後には、欧州の自動車の50%以上が電気自動車になると報告されています。

自動車の電動化とは、従来のエネルギー源で動作する部品を電気で動作する部品に置き換えることで、自動車の動力源を電気にすることです。これにはバッテリーパック、モーター、補機、充電システムなどが含まれます。

 

電化

各メーカーは急速充電技術やバッテリー交換システムなどですでに進歩を遂げており、改良は急速に進んでいます。

バッテリーセルが増えるほど車両の質量が増えるため、バッテリーパックのサイズと質量は設計に大きく影響します。質量が増加すると、車両の移動に必要なエネルギーが増え、ハンドリングや加速、ブレーキなどの操縦性に影響を及ぼします。

小型車・大型車の電動化の普及は、経済的・技術的に多くの課題を抱えています。多くのメーカーが電気自動車を販売していますが、充電インフラや価格など、普及にはまだいくつかの障壁があります。これは主にバッテリーのコストによるものですが、革新的な溶接ソリューションにより、これらを削減することができます。

電化
CVEの専門知識

CVEは、独立した研究・技術機関であるTWIと協力し、電動化への移行をサポートする部品の電子ビーム溶接の実現可能性を調査しています。

電子ビーム溶接は、バッテリーユニットの溶接に最適です。

自動車用エンジンでは、200万個のバッテリーユニットが必要とされ、1ユニット当り1万個の溶接が必要と予想されるため、電子ビーム溶接は、メーカーが需要に応えるための優れたソリューションとなります。

詳細な情報をお求めの場合は、ぜひご連絡ください。当社は60年にわたりターンキーソリューションを提供してきたプロセスノウハウを持ち、お客さまのアプリケーションに最適なソリューションを提供しています。

電化
センサーおよびエレクトロニクス

電子ビーム溶接の利点の1つは、タングステン不活性ガスを用いたTIG溶接などの他の溶接プロセスと比較して、入熱が比較的低いことです。融合領域の形状は電子ビームの高速偏向を利用して変更または最適化することができます。密閉性を高めるために比較的小さくすることができ、より構造的な用途においては必要であれば深くすることができます。

このプロセスは、酸化を防ぐために真空中で行われ、低入熱のため、繊細な電子機器を損傷するリスクを最小限に抑えることができます。

半導体

電子ビーム溶接は、高品質で欠陥のない溶接が要求される半導体産業において多くの部品の接合に使用されています。

溶接部の気孔率を低くすることは、使用中に高い清浄度を維持するために不可欠です。また、電子ビーム溶接は入熱が少ないため、溶接部の歪みが少なく、溶接後の機械加工を軽減します。

 

センサーおよびエレクトロニクス
再生可能エネルギー分野

再生可能エネルギーとは、太陽光、風力、地熱など、再生可能なエネルギー源から生み出される持続可能なエネルギーのことです。再生可能エネルギーは世界の電力の26%を占め、2024年には30%に達すると予想されており、急成長している産業です。

洋上風力発電

すべての洋上風力発電構造物には、高い生産性の溶接加工と高度の信頼性が求められます。洋上風力発電機には、モノパイル、サクションアンカー、フランジなどの構造物が多数あります。

電子ビーム溶接は、生産性や溶接品質の向上につながり、真空中での溶接は、酸化を防ぎ、余熱の必要がないなど、理想的な溶接環境を生み出すことができます。

 

再生可能エネルギー分野

CVEは、最新のハイテク溶接技術「Ebflow」を採用し、風力発電機の基礎部分の製作時間とコストを最大25%削減しました。

CVEは、北海にある世界最大の洋上風力発電所の設置コストを劇的に削減するInnovate UKの助成金を獲得したコンソーシアムの一員です。この風力発電所が完成すると、英国の電力需要の約5%に相当する450万戸以上の家庭で毎年使用される電力に相当する電力を発電することができます。

再生可能エネルギー分野
防衛分野

防衛分野ではその用途に高品質な結果が求められるため、電子ビーム溶接が溶接プロセスとして確立されました。小型から大型、単純なものから複雑なものまで、さまざまな部品がCVE電子ビーム溶接機を使って溶接されています。

アルミニウム合金

高強度アルミニウム合金は、ミサイルケース、発射装置、徹甲弾部品などで一般的に電子ビーム溶接されており、場合によっては、溶接工程で使用するワイヤ供給システムによって機械的特性が修正されることもあります。

 

防衛分野
チタン合金

電子ビーム溶接による高精度で欠陥のない溶接は、推進燃料タンクや航空エンジンのローターなど、防衛分野のチタン合金の接合に利用されています。航空エンジン部品の修理でも、接合方法には通常電子ビームが使用されています。

防衛分野
小型部品

電子ビーム溶接で接合された小型部品の例として、防衛分野では変換器、リレー、アネロイドカプセルなどがあります。

防衛分野
原子力分野

原子力産業における電子ビーム溶接の用途は通常、動力用圧力容器、小型モジュール炉 (SMR)およびマイクロモジュール炉 (MMR)の製造、ならびに関連する圧力保持部品および構造部品など、多岐にわたっています。

厚物原子力部品の電子ビーム溶接

原子力産業では、厚肉部品の溶接は様々な工程で行われますが、時間がかかり、製造コストが大幅に増加します。当社では長年にわたり、原子力産業全体でより広く使用できる適切なプロセスの開発を目標としてきました。原子力発電分野での生産活動はさほどでないとはいえ、安全のために不可欠な部品であるため高品質なソリューションが求められています。

 

原子力分野

一般に、圧力容器などの厚肉部品の溶接は、複数の溶接パスを必要とするアーク溶接技術で行われ、各段階の間でNDE(非破壊検査)や、水素割れのリスクを減らすための部品の予熱が行われてきました。

原子力分野

近年のEbflowを用いた電子ビーム溶接技術の発展により、厚肉の大径管を高速かつ1回で歪みを抑えて溶接することが可能になりました。Ebflowはまた、各段階の間でのNDEを不要とし、原子力圧力容器の製造における時間とコストの大幅な削減となります。さらに、EBプロセスは真空環境で行われるため、予熱のステップを省くことができ、水素脆化のリスクを回避できます。

原子力分野

他の溶接プロセスと比較して、原子力産業における電子ビーム溶接の使用には多くの利点があります。一度の溶接で全厚みを溶接するため、接合速度が速く、厚物加工のコストと時間を大幅に削減することができます。

原子力分野
自動車分野

自動車産業では、ガソリン車、ハイブリッド車、電気自動車のターボチャージャー、ギア、コンバーター、シャント抵抗など、電子ビーム溶接が広く採用されています。

ターボチャージャーの電子ビーム溶接

現代の乗用車や商用車のディーゼルエンジンのほとんどにはターボチャージャーが搭載されており、現在、世界中で何百万台という車両が燃費向上、性能向上、排出ガス削減の恩恵を受けています。

ターボチャージャーの心臓部には、高速回転するインペラーシャフトアセンブリがあります。排気ガスによってシャフトは燃料と空気をエンジンに強制的に戻します。

 

自動車分野

電子ビーム溶接はインコネルの鋳造ホイールと炭素鋼シャフトを接合します。電子ビームは細かく絞られた電子の流れで、2つの金属表面を一緒に溶かし、溶け込みの深さ、狭い融合領域(HAZ)、母材に近い強度という特徴を持つ優れた溶接を実現します。真空環境下での溶接は、クリーンで純粋なプロセスを保証します。

自動車分野

電子ビーム溶接はインコネルの鋳造ホイールと炭素鋼シャフトを接合します。電子ビームは細かく絞られた電子の流れで、2つの金属表面を一緒に溶かし、溶け込みの深さ、狭い融合領域(HAZ)、母材に近い強度という特徴を持つ優れた溶接を実現します。真空環境下での溶接は、クリーンで純粋なプロセスを保証します。

自動車分野
航空宇宙分野

電子ビーム溶接は、クリティカルで完全無欠の溶接を必要とする航空宇宙産業に理想的です。高出力密度の電子ビームにより、歪みの少ない完全性の高い細い溶接部を形成します。電子ビーム溶接は、チタン合金、アルミニウム合金、耐熱合金、高強度合金など、航空エンジンに多く使用される幅広い材料の溶接を行うことができ、このような特性を高度に重要な部品の製造にうまく適用して厳しい固有の安全要件を満たすことができます。

航空宇宙用の電子ビーム溶接機は一般的に、大型のワークチャンバーと高電圧 (150kV) で高出力(最大30kW)の電子銃を備えています。ワークチャンバーには、コンピューターとCNC制御による高精度なワークピースマニピュレーターが設置され、航空宇宙産業で求められる品質と精度を実現します。

フロントベアリングハウジングの電子ビーム溶接

この非常に複雑なアセンブリは、複数の比較的単純な部品から構成されています。この種の製品に問題なく採用できる溶接工程は他にあまりなく、このような部品は、連続した作業中に直線溶接、円周溶接、遊星溶接を必要とします。

航空宇宙分野
コンプレッサーローターの電子ビーム溶接

この主要な回転部品には、901ニッケルでの高度な溶接が要求されます。電子ビーム溶接によって重量、材料、加工費が削減できます。

航空宇宙分野
ステーターブレードの電子ビーム溶接

電子ビーム溶接で多数のブレードを接合することで、精密で再現性の高い溶接を実現します。チタンは、酸化を避けるために真空中で溶接するため、電子ビーム溶接のプロセスに完全に適しています。

 

航空宇宙分野

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