JPS61232080A - レ−ザ溶接方法 - Google Patents
レ−ザ溶接方法Info
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- JPS61232080A JPS61232080A JP60073572A JP7357285A JPS61232080A JP S61232080 A JPS61232080 A JP S61232080A JP 60073572 A JP60073572 A JP 60073572A JP 7357285 A JP7357285 A JP 7357285A JP S61232080 A JPS61232080 A JP S61232080A
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- Japan
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- filler metal
- welding
- welded
- filler
- laser
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- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ溶接法の改良に関する。
金属材等の溶接方式としてレーザ溶接法が知らｎ、てお
り、この溶接法は、集光レンズやミラーで細く絞った高
エネルギー密度ビームを用いるため高速且つ精密な溶接
法として、その適用範囲が広まりつつある。
り、この溶接法は、集光レンズやミラーで細く絞った高
エネルギー密度ビームを用いるため高速且つ精密な溶接
法として、その適用範囲が広まりつつある。
レーザ溶接法では、比較的深い溶は込みが得られるため
、工開先において開先間隙を設けず開先面を密着した状
態で溶接することができ、このため一般には溶加材を用
いることな〈実施される。しかし実際の溶接では開先間
隙を十分小さく取ることが難しい場合があり、このよう
な場合に溶加材を用いないで溶接すると、開先間隙を通
り抜けるビーム量が多くなり、特に開先間隙が０．５閣
以上ではほとんどのレーザビームが通り抜けてしまい、
被溶接材が溶融され、なくなるという問題がある。した
がってこのような場合には第２図に示すようにフイラワ
イヤ等の溶加材（５）を、溶接進行方向におけるレーザ
ビーム照射点前方からレーザビーム（１）の照射点直下
に供給して加熱・溶融させ、開先間隙を溶融金属で充填
しつつ被溶接材（３）を溶接する方法が採られる。
、工開先において開先間隙を設けず開先面を密着した状
態で溶接することができ、このため一般には溶加材を用
いることな〈実施される。しかし実際の溶接では開先間
隙を十分小さく取ることが難しい場合があり、このよう
な場合に溶加材を用いないで溶接すると、開先間隙を通
り抜けるビーム量が多くなり、特に開先間隙が０．５閣
以上ではほとんどのレーザビームが通り抜けてしまい、
被溶接材が溶融され、なくなるという問題がある。した
がってこのような場合には第２図に示すようにフイラワ
イヤ等の溶加材（５）を、溶接進行方向におけるレーザ
ビーム照射点前方からレーザビーム（１）の照射点直下
に供給して加熱・溶融させ、開先間隙を溶融金属で充填
しつつ被溶接材（３）を溶接する方法が採られる。
しかしこのように溶加材を用いる方法では、溶加材の溶
融に多大なビームエネルギが費やされるため、被溶接材
の溶融が不十分になることがあり、またレーザビームに
より溶融する溶加材の溶滴は所定の高さ位置から溶接部
に落下し、加えて溶滴温度も不十分な場合があるため、
溶滴の被溶接材側への移行が十分でなく、これらが良好
なビード形状を安定して形成するための障害となってい
た。
融に多大なビームエネルギが費やされるため、被溶接材
の溶融が不十分になることがあり、またレーザビームに
より溶融する溶加材の溶滴は所定の高さ位置から溶接部
に落下し、加えて溶滴温度も不十分な場合があるため、
溶滴の被溶接材側への移行が十分でなく、これらが良好
なビード形状を安定して形成するための障害となってい
た。
本発明はこのような問題に鑑み、突合せ開先精度を緩和
しつつ安定且つ良好なレーザ溶接を行うことができる方
法を提供せんとするものであり、このため本発明は、溶
加材の先端側部分を被溶接材に接触させ、溶加材と被溶
接材の給電部間に通電させることにより溶加材を加熱し
つつ溶接を行うようにしたことをその基本的特徴とする
。 ・ 以下本発明の詳細な説明する。
しつつ安定且つ良好なレーザ溶接を行うことができる方
法を提供せんとするものであり、このため本発明は、溶
加材の先端側部分を被溶接材に接触させ、溶加材と被溶
接材の給電部間に通電させることにより溶加材を加熱し
つつ溶接を行うようにしたことをその基本的特徴とする
。 ・ 以下本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の基本構成を示すもので、（２）は溶融
金属、（４）はビーム孔である。本発明では、溶接進行
方向におけるレーザビーム照射点前方からレーザビーム
（１）の真下に溶加材（５）を供給しつつ溶接を行うに
当り、溶加材（５）の先端側部分を被溶接材（３）に接
触させ、溶加材（５）と被溶加材（３）の給電部間に通
電させることにより溶加材（５）を電気抵抗発熱させ、
溶接を行う。レーザビーム（１）はその焦点が被溶接材
（３）の表面近傍に設定さね５、通電加熱された溶加材
（５）及び被溶接材（３）に照射される。
金属、（４）はビーム孔である。本発明では、溶接進行
方向におけるレーザビーム照射点前方からレーザビーム
（１）の真下に溶加材（５）を供給しつつ溶接を行うに
当り、溶加材（５）の先端側部分を被溶接材（３）に接
触させ、溶加材（５）と被溶加材（３）の給電部間に通
電させることにより溶加材（５）を電気抵抗発熱させ、
溶接を行う。レーザビーム（１）はその焦点が被溶接材
（３）の表面近傍に設定さね５、通電加熱された溶加材
（５）及び被溶接材（３）に照射される。
溶加材（５）は耐熱ガイドチューブ（７）を通してレー
ザ照射点に送給され、その先端または先端近傍が被溶接
材（３）に接触せしめられる。溶加材（５）の適当な位
置には給電チップ（６）が接触し、この給電チップ（６
）を介して加熱用電源（８）により溶加材（５）と被溶
接材（３）との間に通電させ、溶加材自身の抵抗発熱に
より溶加材（５）を加熱する。溶加材（５）は、レーザ
照射により形成されたビーム孔（４）直前の被溶接材部
分に小面積で接触するため接触部分の抵抗が大きく。
ザ照射点に送給され、その先端または先端近傍が被溶接
材（３）に接触せしめられる。溶加材（５）の適当な位
置には給電チップ（６）が接触し、この給電チップ（６
）を介して加熱用電源（８）により溶加材（５）と被溶
接材（３）との間に通電させ、溶加材自身の抵抗発熱に
より溶加材（５）を加熱する。溶加材（５）は、レーザ
照射により形成されたビーム孔（４）直前の被溶接材部
分に小面積で接触するため接触部分の抵抗が大きく。
融点近くまで加熱若しくは一部溶融した状態になり、こ
の状態でビーム孔（４）まで突き出さｎレーザビーム（
１）の照射をうけることにより溶滴となって開先間隙を
埋める。このように溶加材（５）は溶融状態あるいは融
点近くの高温状態でレーザ照射さｎるため、レーザ吸収
率が高くその溶融に費やされ、るエネルギは少なくて済
む。また、溶加材（５）の溶滴温度が溶加材に通電しな
い場合に較べて高く、且つ溶加材（５）の溶融する位置
が被溶接材（３）の表面あるいは表面直下にあるため、
溶滴の被溶接材への移行が極めて円滑に行われる。また
溶加材（５）の溶融に費やされるレーザビームエネルギ
ーが少ないことから被溶接材（３］の溶融に必要なビー
ムエネルギーを十分に確保でき良好なビードを形成する
ことができる。
の状態でビーム孔（４）まで突き出さｎレーザビーム（
１）の照射をうけることにより溶滴となって開先間隙を
埋める。このように溶加材（５）は溶融状態あるいは融
点近くの高温状態でレーザ照射さｎるため、レーザ吸収
率が高くその溶融に費やされ、るエネルギは少なくて済
む。また、溶加材（５）の溶滴温度が溶加材に通電しな
い場合に較べて高く、且つ溶加材（５）の溶融する位置
が被溶接材（３）の表面あるいは表面直下にあるため、
溶滴の被溶接材への移行が極めて円滑に行われる。また
溶加材（５）の溶融に費やされるレーザビームエネルギ
ーが少ないことから被溶接材（３］の溶融に必要なビー
ムエネルギーを十分に確保でき良好なビードを形成する
ことができる。
また、本発明ではフイラワイヤに限らず帯状等の適宜な
形状の溶加材を使用することができる。
形状の溶加材を使用することができる。
なお、本発明では溶加材を用いるため溶接金属の成分調
整が可能であり、これにより例えば、溶接金属の機械的
特性或いは耐食性等の向上を図ったり、低合金鋼と高合
金鋼との溶接にみらｎるような異材継手において希釈率
低減による溶接継手の品質向上を図ることができる。ま
た本発明は、隅肉溶接或いは異なる板厚の突合せ溶接に
おける凹欠陥防止にも有効である。
整が可能であり、これにより例えば、溶接金属の機械的
特性或いは耐食性等の向上を図ったり、低合金鋼と高合
金鋼との溶接にみらｎるような異材継手において希釈率
低減による溶接継手の品質向上を図ることができる。ま
た本発明は、隅肉溶接或いは異なる板厚の突合せ溶接に
おける凹欠陥防止にも有効である。
第３図（ａ）及び（ｂ）は、 ５ＵＳ３Ｑ４ｆ７１４、
板厚６■、開先間隙０．８瓢の被溶接材を第１図に示す
本発明法及び第２図に示す従来法（非通電方式）でそわ
、ぞれレーザ溶接した場合の溶接ビード断面形状を示す
もので、その主な溶接条件は以下の通りである。
板厚６■、開先間隙０．８瓢の被溶接材を第１図に示す
本発明法及び第２図に示す従来法（非通電方式）でそわ
、ぞれレーザ溶接した場合の溶接ビード断面形状を示す
もので、その主な溶接条件は以下の通りである。
なお、非通電方式たる従来法においても溶加材を第１図
に示すと同様その先端側部分が被溶接材に接触するよう
な形で供給した。
に示すと同様その先端側部分が被溶接材に接触するよう
な形で供給した。
レーザ出カニ４．５ＫＷ
溶接速度： １ｍ／ｍｉｎ
溶 加 材＝１．２グ闘ワイヤ
溶加材送給量＝４００ｃｒＶ／ｍ１ｎ
通ｔ’ｍｉ：ｔｓｏＡ （本発明法）第３図中（ａ）
は本発明法によるビード形状、伽）は従来法によるビー
ド形状をそれぞれ示している。これによれば従来法によ
る溶接ビード（９）は、被溶接材（３）の表面側に片寄
る形で溶接金属が形成さワ１、このため余盛ビードが過
大である一方で、被溶接材の裏側には溶鋼が十分に廻ら
ず空洞が見られる。従来法では上記したような溶接条件
で良好な溶接ビードを得ることは難しく、良好なビード
を得るには溶接速度を５０ｃｙｙし’ｍｉｎに低下させ
フイラワイヤ供給量を２００ｃｆＩ／ｍｉｎに減少せざ
るを得なかった。こｎに対し、本発明法による溶接ビー
ド（９）は良好な形状が得らｎており、本発明法により
０．８ｍの開先間隙を有する継手の溶接も十分可能なこ
とが示されている。
は本発明法によるビード形状、伽）は従来法によるビー
ド形状をそれぞれ示している。これによれば従来法によ
る溶接ビード（９）は、被溶接材（３）の表面側に片寄
る形で溶接金属が形成さワ１、このため余盛ビードが過
大である一方で、被溶接材の裏側には溶鋼が十分に廻ら
ず空洞が見られる。従来法では上記したような溶接条件
で良好な溶接ビードを得ることは難しく、良好なビード
を得るには溶接速度を５０ｃｙｙし’ｍｉｎに低下させ
フイラワイヤ供給量を２００ｃｆＩ／ｍｉｎに減少せざ
るを得なかった。こｎに対し、本発明法による溶接ビー
ド（９）は良好な形状が得らｎており、本発明法により
０．８ｍの開先間隙を有する継手の溶接も十分可能なこ
とが示されている。
このように、溶加材通電の有無によって溶接ビード形状
が相違する理由の１つとして次のような点があげらｎる
。すなわち、溶加材非通電方式では、溶加材が高速で送
られるため、溶融している溶加材先端側からの熱伝導に
よる予熱作用はほとんど期待できず、ビーム照射部に突
入する溶加材の温度は室温に近い。このためレーザの吸
収率が低く、またフイラワイヤの場合には断面形状が丸
いため溶加材表面で反射するレーザビームも多く、レー
ザのエネルギー損失が多大となる。この結果レーザエネ
ルギーの多くは溶加材の溶融に費やされて被溶接材の溶
融が十分でなくなり、第３図（ｂ）に示されるようなビ
ード形状を呈するものと考えられる０こわ、に対し溶加
材通電加熱方式では、高温に加熱され、あるいは半溶融
状態にある溶加材にレーザビームが衝突するため、レー
ザエネルギーの損失は極めて小さく、このため第３図（
ａ）に示されるように被溶接材も十分溶融したものと考
えられる。
が相違する理由の１つとして次のような点があげらｎる
。すなわち、溶加材非通電方式では、溶加材が高速で送
られるため、溶融している溶加材先端側からの熱伝導に
よる予熱作用はほとんど期待できず、ビーム照射部に突
入する溶加材の温度は室温に近い。このためレーザの吸
収率が低く、またフイラワイヤの場合には断面形状が丸
いため溶加材表面で反射するレーザビームも多く、レー
ザのエネルギー損失が多大となる。この結果レーザエネ
ルギーの多くは溶加材の溶融に費やされて被溶接材の溶
融が十分でなくなり、第３図（ｂ）に示されるようなビ
ード形状を呈するものと考えられる０こわ、に対し溶加
材通電加熱方式では、高温に加熱され、あるいは半溶融
状態にある溶加材にレーザビームが衝突するため、レー
ザエネルギーの損失は極めて小さく、このため第３図（
ａ）に示されるように被溶接材も十分溶融したものと考
えられる。
第４図に、溶加材を供給せずに溶接した場合（図中（Ａ
））、溶加材を通電加熱して供給しつつ溶接した場合（
図中中））及び溶加材を非通電で供給しつつ溶接した場
合（図中（Ｃ））そｎぞれについての溶融効率を示す。
））、溶加材を通電加熱して供給しつつ溶接した場合（
図中中））及び溶加材を非通電で供給しつつ溶接した場
合（図中（Ｃ））そｎぞれについての溶融効率を示す。
なおこの場合の溶融効率は、便宜上（溶接金属の溶融に
必要なエネルギー）／（レーザビームの入射エネルギー
）で定義した。これによれば、開先間隙Ｏ■の場合、（
Ｂ）に示す溶加材通電方式（本発明方式）では溶加材の
通電エネルギーが付加されるため囚に示す溶加材フリー
の溶融効率よりも高い値が得らｎている。一方、（Ｃ）
に示す溶加材非通電方式ではレーザエネルギーの損失が
大きいため、溶加材フリーの溶融効率を下回っている。
必要なエネルギー）／（レーザビームの入射エネルギー
）で定義した。これによれば、開先間隙Ｏ■の場合、（
Ｂ）に示す溶加材通電方式（本発明方式）では溶加材の
通電エネルギーが付加されるため囚に示す溶加材フリー
の溶融効率よりも高い値が得らｎている。一方、（Ｃ）
に示す溶加材非通電方式ではレーザエネルギーの損失が
大きいため、溶加材フリーの溶融効率を下回っている。
（Ａ）に示す溶加材フリー溶接では、開先間隙が増加す
るにつｎ間隙を通り抜けるレーザビームが増大するため
溶融効率は著しく低下する。また溶加材通電方式と非通
電方式の溶融効率の差は、開先間隙が増加するにしたが
って一層拡大する。このことは、本発明法たる溶加材通
電方式が極めて効率的な溶接方法であることを示すもの
と言える。
るにつｎ間隙を通り抜けるレーザビームが増大するため
溶融効率は著しく低下する。また溶加材通電方式と非通
電方式の溶融効率の差は、開先間隙が増加するにしたが
って一層拡大する。このことは、本発明法たる溶加材通
電方式が極めて効率的な溶接方法であることを示すもの
と言える。
第５図は、上記３つの溶接方式において溶接速度１７７
Ｌ／ｍｉｎで溶接する場合における開先間隙の許容値を
示すもので、溶加材通電方式ではその許容値が大きく、
開先間ｆｌｉ １ ｍ強まで良好な溶接ビードを得られ
、ることか判る。
Ｌ／ｍｉｎで溶接する場合における開先間隙の許容値を
示すもので、溶加材通電方式ではその許容値が大きく、
開先間ｆｌｉ １ ｍ強まで良好な溶接ビードを得られ
、ることか判る。
なお、溶加材への通電電流はワイヤ径、材種及び溶接条
件によって適宜その適正値が選定され、るが、上述した
ような本発明方式の作用、効果はワイヤ径１．６ ｔｒ
ａのフイラワイヤでも確認さｎている。
件によって適宜その適正値が選定され、るが、上述した
ような本発明方式の作用、効果はワイヤ径１．６ ｔｒ
ａのフイラワイヤでも確認さｎている。
以上述べた本発明によｎば、レーザ溶接法の特黴である
高溶接速度を損うことなく開先精度を緩和し、安定且つ
良好なレーザ溶接を行うことができる。
高溶接速度を損うことなく開先精度を緩和し、安定且つ
良好なレーザ溶接を行うことができる。
第１図は本発明の基本構成を示す説明図である。第２図
は従来のレーザ溶接法を示す説明図である。第３図（ａ
）及び（ｂ）はそれぞｎ１本発明法及び従来法によって
得らｎ、た溶接ビード断面形状を示す説明図である。第
４図は本発明法、溶加材を用いない従来法、及び溶加材
非通電方式による従来法の各場合における開先間隙と溶
融効率との関係を示すものである。第５図は本発明法、
溶加材を用いない従来法、及び溶加材非通電方式による
従来法の各場合にあける被溶接材板厚と開先許容間隙量
との関係を示すものである。 図において、（１］はレーザビーム、（３）は被溶接材
、（５）は溶加材を各示す。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 仲 １） 清 相同
小 野 守 単用
小 菅 茂 鏡開
渡 邊 之代理人弁理士
吉 原 省 玉量 同 高
橋 清Ｉａ１図 第 ２ 図 第 ３ 図
は従来のレーザ溶接法を示す説明図である。第３図（ａ
）及び（ｂ）はそれぞｎ１本発明法及び従来法によって
得らｎ、た溶接ビード断面形状を示す説明図である。第
４図は本発明法、溶加材を用いない従来法、及び溶加材
非通電方式による従来法の各場合における開先間隙と溶
融効率との関係を示すものである。第５図は本発明法、
溶加材を用いない従来法、及び溶加材非通電方式による
従来法の各場合にあける被溶接材板厚と開先許容間隙量
との関係を示すものである。 図において、（１］はレーザビーム、（３）は被溶接材
、（５）は溶加材を各示す。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 仲 １） 清 相同
小 野 守 単用
小 菅 茂 鏡開
渡 邊 之代理人弁理士
吉 原 省 玉量 同 高
橋 清Ｉａ１図 第 ２ 図 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 溶接進行方向におけるレーザビーム照射点前方からレー
ザビーム溶接線上に溶加材を供給しつつ溶接を行う方法
において、溶加材の先端側部分を被溶接材に接触させ、 溶加材と被溶接材の給電部間に通電させることにより溶
加材を加熱しつつ溶接を行うことを特徴とするレーザ溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60073572A JPS61232080A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | レ−ザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60073572A JPS61232080A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | レ−ザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61232080A true JPS61232080A (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=13522126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60073572A Pending JPS61232080A (ja) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | レ−ザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61232080A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997043073A1 (fr) * | 1996-05-10 | 1997-11-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procede de soudage horizontal et appareillage de soudage |
| WO2003062605A1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | General Electric Company (A New York Corporation) | Method and apparatus for increasing welding rates for high aspect ratio welds |
| JP2010052007A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Jfe Steel Corp | レーザブレージング方法 |
| US7759604B2 (en) * | 2005-07-27 | 2010-07-20 | Leica Geosystems Ag | Method for high-precision fixing of a miniaturized component on a support plate |
| WO2010123035A1 (ja) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | ハイブリッド溶接方法及びハイブリッド溶接装置 |
| CN101941119A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-01-12 | 北京工业大学 | 一种激光填丝连接铝合金与钢的方法 |
| JP2011056556A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Mazda Motor Corp | レーザー溶接方法及びレーザー溶接装置 |
| JP2012030263A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Panasonic Corp | レーザ溶接方法とレーザ溶接装置 |
| JP2013018038A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Kobe Steel Ltd | 厚鋼材のレーザ溶接方法 |
| JP2018023989A (ja) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 株式会社今仙電機製作所 | 溶接構造体及び溶接構造体の作製方法 |
-
1985
- 1985-04-09 JP JP60073572A patent/JPS61232080A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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