JPH0569165A - レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法 - Google Patents
レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法Info
- Publication number
- JPH0569165A JPH0569165A JP3227323A JP22732391A JPH0569165A JP H0569165 A JPH0569165 A JP H0569165A JP 3227323 A JP3227323 A JP 3227323A JP 22732391 A JP22732391 A JP 22732391A JP H0569165 A JPH0569165 A JP H0569165A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- electrode
- tig
- laser beam
- hollow
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 溶加材の送給スペースを確保し溶接部の内部
欠陥の発生等を防止したレーザ光併用ＴＩＧ溶接方法。 【構成】 レーザ溶接側は、レーザ光２を伝送する光フ
ァイバー３、集光レンズ５、その前方に同軸で配された
中空電極１の中空部とから構成されている。ＴＩＧ溶接
側は中空電極１、電極取付ボデイ１６とから構成されて
いる。光ファイバーはファイバー保護管６で保護され、
レンズハウジング４に取付けられ、光ファイバーと集光
レンズとレンズハウジングとで照射部を形成し、電極取
付ボディに挿入することにより、２つの溶接手段を同一
軸で１系統化させた。電極取付ボデイは溶接電源７から
給電線９を通してくる電流を受電し、中空電極に至らし
めて電極１と溶接母材２３間にＴＩＧアーク２２を発生
させる。
欠陥の発生等を防止したレーザ光併用ＴＩＧ溶接方法。 【構成】 レーザ溶接側は、レーザ光２を伝送する光フ
ァイバー３、集光レンズ５、その前方に同軸で配された
中空電極１の中空部とから構成されている。ＴＩＧ溶接
側は中空電極１、電極取付ボデイ１６とから構成されて
いる。光ファイバーはファイバー保護管６で保護され、
レンズハウジング４に取付けられ、光ファイバーと集光
レンズとレンズハウジングとで照射部を形成し、電極取
付ボディに挿入することにより、２つの溶接手段を同一
軸で１系統化させた。電極取付ボデイは溶接電源７から
給電線９を通してくる電流を受電し、中空電極に至らし
めて電極１と溶接母材２３間にＴＩＧアーク２２を発生
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種溶接構造物の溶接
に供されるレーザ光併用ＴＩＧ溶接方法に関する。
に供されるレーザ光併用ＴＩＧ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光併用ＴＩＧ溶接（以降、ＴＩＧ
レーザ溶接と称する）としては、レーザ光２を集光レン
ズ５を介して集束し、溶接母材２３のＴＩＧ溶接で表面
を溶かした部分（溶融池）２４に照射して行う方法（図
５）や、集光レンズ５を介した集光レーザ光２を用いて
溶接母材２３に溶融池２４をつくり、これにＴＩＧアー
ク２２を付与する方法とが用いられている。（図６）図
中、８はアフターシールを行うためのガスシールドボッ
クスであり、２０B はそのシールドガスを、２１はＴＩ
Ｇのシールドカップを、２５は溶接方向をそれぞれ示
す。
レーザ溶接と称する）としては、レーザ光２を集光レン
ズ５を介して集束し、溶接母材２３のＴＩＧ溶接で表面
を溶かした部分（溶融池）２４に照射して行う方法（図
５）や、集光レンズ５を介した集光レーザ光２を用いて
溶接母材２３に溶融池２４をつくり、これにＴＩＧアー
ク２２を付与する方法とが用いられている。（図６）図
中、８はアフターシールを行うためのガスシールドボッ
クスであり、２０B はそのシールドガスを、２１はＴＩ
Ｇのシールドカップを、２５は溶接方向をそれぞれ示
す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＴＩＧレーザ溶
接方法の特徴は、レーザ溶接より広いＴＩＧ溶接のビー
ド幅を有し、且つＴＩＧ溶接より深いレーザ溶接の溶込
みを有することであり、厚板継手溶接等における溶着効
率を向上させる手法として採用されつつある。ところが
この方法には、レーザ光の光路およびＴＩＧトーチのス
ペースを確保すると、溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペ
ース確保が困難となる不具合があった。
接方法の特徴は、レーザ溶接より広いＴＩＧ溶接のビー
ド幅を有し、且つＴＩＧ溶接より深いレーザ溶接の溶込
みを有することであり、厚板継手溶接等における溶着効
率を向上させる手法として採用されつつある。ところが
この方法には、レーザ光の光路およびＴＩＧトーチのス
ペースを確保すると、溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペ
ース確保が困難となる不具合があった。
【０００４】また、レーザ溶接には溶込み先端部にポロ
シティ等を内在する特有な欠陥がある一方、ＴＩＧ溶接
にはアーク指向性を考慮して電極の先端を先細にしてあ
るため、大電流化にともなう過大なアーク力により溶融
池が乱れて内在欠陥の発生を招き易い欠陥があり、溶着
効率の向上を図ることも困難であった。本発明は上記状
況に鑑みなされたもので、溶加材の送給スペースを確保
すると共に溶接部の内在欠陥の発生等を防止したレーザ
光併用ＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。
シティ等を内在する特有な欠陥がある一方、ＴＩＧ溶接
にはアーク指向性を考慮して電極の先端を先細にしてあ
るため、大電流化にともなう過大なアーク力により溶融
池が乱れて内在欠陥の発生を招き易い欠陥があり、溶着
効率の向上を図ることも困難であった。本発明は上記状
況に鑑みなされたもので、溶加材の送給スペースを確保
すると共に溶接部の内在欠陥の発生等を防止したレーザ
光併用ＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明ではこの
課題を解決するために、ＴＩＧアークとレーザ光とを併
用して行う溶接方法であって、ＴＩＧ溶接用の中空電極
との間でアークを発生させて母材に溶融池を形成させる
と共に、前記中空電極の中空部を通して前記溶融池の表
面にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ光併用
ＴＩＧ溶接方法を提案するものである。
課題を解決するために、ＴＩＧアークとレーザ光とを併
用して行う溶接方法であって、ＴＩＧ溶接用の中空電極
との間でアークを発生させて母材に溶融池を形成させる
と共に、前記中空電極の中空部を通して前記溶融池の表
面にレーザ光を照射することを特徴とするレーザ光併用
ＴＩＧ溶接方法を提案するものである。
【０００６】
【作用】ＴＩＧアークとレーザ光とを同軸上に発生させ
ることにより溶加材の送給スペースが確保される一方、
大電流や高出力時において発生する内在欠陥もシールド
ガスと同種または異種の不活性ガス等のレンズ保護ガス
をコントロールすることによって広い範囲の溶接条件で
防止される。
ることにより溶加材の送給スペースが確保される一方、
大電流や高出力時において発生する内在欠陥もシールド
ガスと同種または異種の不活性ガス等のレンズ保護ガス
をコントロールすることによって広い範囲の溶接条件で
防止される。
【０００７】
【実施例】 以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。尚、実施例の説明に当たっては、前述し
た従来の部材と同一の部材に同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。
細に説明する。尚、実施例の説明に当たっては、前述し
た従来の部材と同一の部材に同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。
【０００８】図１には本発明の全体構成を要部断面によ
り示し、図２には本発明の主要部の拡大断面図である。
図３には大電流使用時に用いる中空電極１の形状を平面
視と半裁縦断面視により示し、図４には高速溶接に対応
するための中空電極１の形状を平面視と半裁縦断面視に
より示してある。
り示し、図２には本発明の主要部の拡大断面図である。
図３には大電流使用時に用いる中空電極１の形状を平面
視と半裁縦断面視により示し、図４には高速溶接に対応
するための中空電極１の形状を平面視と半裁縦断面視に
より示してある。
【０００９】本実施例では、図２に示すように、レーザ
溶接側は、レーザ光２を伝送する光ファイバー３、光フ
ァイバー３から射出されたレーザ光２を集光する集光レ
ンズ５、その前方に同軸で配された中空電極１の中空部
１ａとから構成されている。一方、ＴＩＧ溶接側は、中
空電極１、中空電極１が取付けられる電極取付ボディ１
６とから構成されている。
溶接側は、レーザ光２を伝送する光ファイバー３、光フ
ァイバー３から射出されたレーザ光２を集光する集光レ
ンズ５、その前方に同軸で配された中空電極１の中空部
１ａとから構成されている。一方、ＴＩＧ溶接側は、中
空電極１、中空電極１が取付けられる電極取付ボディ１
６とから構成されている。
【００１０】光ファイバー３は全体をファイバー保護管
６で保護されており、取付ネジによりレンズハウジング
４に取付けられる。射出側先端部はファイバ固定金具２
５により固定し、これを集光レンズ５を取付けたレンズ
ハウジング４の一端に挿入固定する。これにより光ファ
イバー３と集光レンズ５とレンズハウジング４からなる
照射部を形成し、中空電極１を取付けた電極取付ボディ
１６に挿入する。これにより２つの溶接手段を同一軸に
おいて１系統化させた。また、電極取付ボディ１６は溶
接電源７から給電線９を通して給電されてくる電流を受
電し、中空電極１に至らしめて電極１と溶接母材２３間
にＴＩＧアーク２２を発生させる経路となる。尚、給電
線９は、取付ネジ１０により電極取付ボディ１６に固定
される。
６で保護されており、取付ネジによりレンズハウジング
４に取付けられる。射出側先端部はファイバ固定金具２
５により固定し、これを集光レンズ５を取付けたレンズ
ハウジング４の一端に挿入固定する。これにより光ファ
イバー３と集光レンズ５とレンズハウジング４からなる
照射部を形成し、中空電極１を取付けた電極取付ボディ
１６に挿入する。これにより２つの溶接手段を同一軸に
おいて１系統化させた。また、電極取付ボディ１６は溶
接電源７から給電線９を通して給電されてくる電流を受
電し、中空電極１に至らしめて電極１と溶接母材２３間
にＴＩＧアーク２２を発生させる経路となる。尚、給電
線９は、取付ネジ１０により電極取付ボディ１６に固定
される。
【００１１】更に詳述すると、光ファイバー３と集光レ
ンズ５とレンズハウジング４からなるレーザ光照射部を
内蔵した電極取付ボディ１６は、その先端部がテーパー
形状となっており、上部に設けたネジ部により本体１１
に挿入締め付けられる。本体１１には、Ｏリング１２で
密閉を保たせ、冷却水供給口および排出口１５をもつ冷
却機構を有し、電極取付ボディ１６およびレンズハウジ
ング４を冷却水１９をもって冷却する。またレンズハウ
ジング４は、本体１１の上部において電極取付ボディ１
６のネジ部でボディ取付ネジ１８により固定させる。
ンズ５とレンズハウジング４からなるレーザ光照射部を
内蔵した電極取付ボディ１６は、その先端部がテーパー
形状となっており、上部に設けたネジ部により本体１１
に挿入締め付けられる。本体１１には、Ｏリング１２で
密閉を保たせ、冷却水供給口および排出口１５をもつ冷
却機構を有し、電極取付ボディ１６およびレンズハウジ
ング４を冷却水１９をもって冷却する。またレンズハウ
ジング４は、本体１１の上部において電極取付ボディ１
６のネジ部でボディ取付ネジ１８により固定させる。
【００１２】本体１１の下部には、シールドガス供給口
１５を備えたシールドボックス８にシールドガス２０A
を細流化しシールド効果を向上すべく焼結合金板１７を
取付けたシールド機構をネジにより固定させる。これら
を用い溶接母材２３にレーザ光２を照射し、中空電極１
にてＴＩＧアーク２２を発生させ、電極取付ボディ１６
に設けたレンズガス供給穴１４を介して供給するレンズ
ガス２０をコントロールすることにより健全で溶着効率
の高い安定した溶接を可能とし、溶接ワイヤ等の溶加材
の送給スペースの確保により適用範囲の向上をみた。
尚、本体１１、ファイバー保護管３、ボディ取付ネジ１
８、保護管取付ネジ２６は、絶縁性を考慮した材質とし
た。
１５を備えたシールドボックス８にシールドガス２０A
を細流化しシールド効果を向上すべく焼結合金板１７を
取付けたシールド機構をネジにより固定させる。これら
を用い溶接母材２３にレーザ光２を照射し、中空電極１
にてＴＩＧアーク２２を発生させ、電極取付ボディ１６
に設けたレンズガス供給穴１４を介して供給するレンズ
ガス２０をコントロールすることにより健全で溶着効率
の高い安定した溶接を可能とし、溶接ワイヤ等の溶加材
の送給スペースの確保により適用範囲の向上をみた。
尚、本体１１、ファイバー保護管３、ボディ取付ネジ１
８、保護管取付ネジ２６は、絶縁性を考慮した材質とし
た。
【００１３】本実施例では、レーザ光２の集束過程を中
空電極１の中空部１ａを介して行なわせると共に溶接母
材２３にＴＩＧアーク２２を発生させ、集束レーザ光２
を照射して同軸上においてＴＩＧレーザ溶接を成立させ
ることにより、溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペースを
確保することができた。また、中空電極１を用いてシー
ルドガス２０A と同種または、異種の不活性ガス等のレ
ンズ保護ガス２０をコントロールすることにより、大電
流や高出力時において発生する内在欠陥を広い範囲の溶
接条件で防止できるようになった。
空電極１の中空部１ａを介して行なわせると共に溶接母
材２３にＴＩＧアーク２２を発生させ、集束レーザ光２
を照射して同軸上においてＴＩＧレーザ溶接を成立させ
ることにより、溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペースを
確保することができた。また、中空電極１を用いてシー
ルドガス２０A と同種または、異種の不活性ガス等のレ
ンズ保護ガス２０をコントロールすることにより、大電
流や高出力時において発生する内在欠陥を広い範囲の溶
接条件で防止できるようになった。
【００１４】本実施例では、従来のＴＩＧレーザ溶接方
法で難を来たしていた溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペ
ースの確保は、ＴＩＧ用の電極に中空電極１を用い、こ
の中空電極１の中空部１ａに、レーザ光２の集束過程の
光路を設けるように、その上方同軸に集光レンズ５とレ
ーザ光２を伝送する光ファイバー３を配して、ＴＩＧ溶
接とレーザ溶接の２系統の溶接手段を同軸１系統にする
ことにより解決した。
法で難を来たしていた溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペ
ースの確保は、ＴＩＧ用の電極に中空電極１を用い、こ
の中空電極１の中空部１ａに、レーザ光２の集束過程の
光路を設けるように、その上方同軸に集光レンズ５とレ
ーザ光２を伝送する光ファイバー３を配して、ＴＩＧ溶
接とレーザ溶接の２系統の溶接手段を同軸１系統にする
ことにより解決した。
【００１５】また、ＴＩＧ溶接の大電流化による過大ア
ーク力がもたらす内在欠陥の発生は、中空電極１の中空
部１ａのレーザ光２の集束光路内（集光レンズ５から中
空電極先端部まで）に、主に集光レンズ保護のために用
いるレンズガス２０に集光レンズ５側を密閉し、中空電
極１の中空部１ａに開放して、レンズガス２０または、
それと異種の不活性ガス等を流し、これをコントロール
することにより中空電極１先端に発生させたアーク２２
の広がりをコントロールし、適正なアーク力をもってこ
れを防止する。またこのレンズガス２０のコントロール
をパルス的な強弱をつけることにより、溶融池２４を攪
拌し、レーザ溶接特有な溶込み先端部のポロシティ等の
内在欠陥を浮上、拡散させ発生を激減させることができ
る。
ーク力がもたらす内在欠陥の発生は、中空電極１の中空
部１ａのレーザ光２の集束光路内（集光レンズ５から中
空電極先端部まで）に、主に集光レンズ保護のために用
いるレンズガス２０に集光レンズ５側を密閉し、中空電
極１の中空部１ａに開放して、レンズガス２０または、
それと異種の不活性ガス等を流し、これをコントロール
することにより中空電極１先端に発生させたアーク２２
の広がりをコントロールし、適正なアーク力をもってこ
れを防止する。またこのレンズガス２０のコントロール
をパルス的な強弱をつけることにより、溶融池２４を攪
拌し、レーザ溶接特有な溶込み先端部のポロシティ等の
内在欠陥を浮上、拡散させ発生を激減させることができ
る。
【００１６】一方、溶接速度の高速化による溶着効率の
向上を図る場合は、ＴＩＧ溶接の陽極点が不安定になり
アーク２２の乱れが生じるいわゆるアークワンダリング
をレーザのプラズマにより安定させることができるが、
これに加え中空電極１の先端を斜めにカットし（図４に
示す。）先端部にアーク２２を集中させアークワンダリ
ング防止を行う。これら上述した手段をもって、溶接ワ
イヤ等の溶加材の送給スペースを確保し、健全で溶着効
率の高い安定した溶接が可能となった。
向上を図る場合は、ＴＩＧ溶接の陽極点が不安定になり
アーク２２の乱れが生じるいわゆるアークワンダリング
をレーザのプラズマにより安定させることができるが、
これに加え中空電極１の先端を斜めにカットし（図４に
示す。）先端部にアーク２２を集中させアークワンダリ
ング防止を行う。これら上述した手段をもって、溶接ワ
イヤ等の溶加材の送給スペースを確保し、健全で溶着効
率の高い安定した溶接が可能となった。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ＴＩＧレーザ溶接にお
いて溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペースを、レーザ溶
接とＴＩＧ溶接との２つの溶接手段を同軸上に配するこ
とにより確保できる。ＴＩＧ溶接の電極に中空電極を用
い、そのＴＩＧアークをレンズガスのコントロールによ
りアーク力を適正にし、大電流化による内在欠陥の発生
を防止できる。また、レンズガスのパルス化により溶融
池を攪拌して、レーザ溶接の溶込み底部に生じるポロシ
ティ等の欠陥を浮上、拡散させ健全性を向上させ、且つ
高速化による安定化を中空電極の先端形状を斜にするこ
とにより図れる等の効果を奏する。
いて溶接ワイヤ等の溶加材の送給スペースを、レーザ溶
接とＴＩＧ溶接との２つの溶接手段を同軸上に配するこ
とにより確保できる。ＴＩＧ溶接の電極に中空電極を用
い、そのＴＩＧアークをレンズガスのコントロールによ
りアーク力を適正にし、大電流化による内在欠陥の発生
を防止できる。また、レンズガスのパルス化により溶融
池を攪拌して、レーザ溶接の溶込み底部に生じるポロシ
ティ等の欠陥を浮上、拡散させ健全性を向上させ、且つ
高速化による安定化を中空電極の先端形状を斜にするこ
とにより図れる等の効果を奏する。
【図１】本発明に係る溶接方法の第１実施例の全体を示
す側面図。
す側面図。
【図２】第１実施例の溶接トーチ部を示す断面図。
【図３】第１実施例の中空電極を示す平面図および半裁
縦断面図。
縦断面図。
【図４】第２実施例の中空電極を示す平面図および半裁
縦断面図。
縦断面図。
【図５】従来の溶接方法の一例を示す説明図である。
【図６】従来の溶接方法の一例を示す説明図である。
１ 中空電極（電極） １ａ 中空部 ２ レーザ光 ３ 光ファイバー ４ レンズハウジング ５ 集光レンズ ６ ファイバー保護管 ７ 溶接電源 ８ シールドボックス ９ 給電線 １０ 取付ネジ １１ 本体 １２ Ｏリング １３ 冷却水口（給排） １４ レンズガス供給穴 １５ シールドガス供給口 １６ 電極取付ボディ １７ 焼結合金板 １８ ボディ取付ネジ １９ 冷却水 ２０ レンズガス ２０A シールドガス ２０B アフターシールドガス ２１ シールドカップ ２２ ＴＩＧアーク ２３ 溶接母材 ２４ 溶融池 ２５ 溶接方向
Claims (1)
- 【請求項１】 ＴＩＧアークとレーザ光とを併用して行
う溶接方法であって、ＴＩＧ溶接用の中空電極との間で
アークを発生させて母材に溶融池を形成させると共に、
前記中空電極の中空部を通して前記溶融池の表面にレー
ザ光を照射することを特徴とするレーザ光併用ＴＩＧ溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227323A JPH0569165A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227323A JPH0569165A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0569165A true JPH0569165A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16859011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227323A Withdrawn JPH0569165A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0569165A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09296280A (ja) * | 1996-04-30 | 1997-11-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属表面処理方法 |
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