• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1983002414A1
    申请号:PCT/JP1983/000004
    申请日:1983-01-07
    公开日:1983-07-21
    发明作者:Steel Corporation Kawasaki
    申请人:Sasaki, Hiroaki；Nishiyama, Noboru；Kamada, Akio；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 レ ー ザ ビ、 一 を 用 た 溶接 法
    [0002] 技 術 分 野
    [0003] 太発明ば レ ーザ ビー ム を用 た溶接法に係 ] · 詳 し く は - 錙材等の被溶接材を突合わせ · 所定の間隙を設けた I 開先 等の貫通開先を形成 し の寅通開先を裏当金を用 ずに 集光レ ーザ ビ ー ム を用 て溶融溶接する 際に · ブ イ ラ ー ヮ ィ ャを用 · この フ ィ ラ ー ワ イ ヤの揷入点 と レ ーザ ビ ー ム の焦点 と 一致させて フ ィ ラ ー ワ イ ヤを溶融 して貫通開先を 溶接 し · 開先許容間隙の拡大をはかる と共に溶接速度を速 める ができ 2> レーザ ビ ー ム を用 た溶接法に係 2»
    [0004] 背 景 技 街
    [0005] —紋に レーザビ ー ムを用 ^溶接は高速 - 低入熱の高能 率溶接法である と云われて るが · 高 位置決め精度が要 求されるため - 開先間隙の許容値が極めて小さい β
    [0006] す： 5·わち - レーザビ ー ム を用 た溶接では レーザ ビ ー ム を レ ン ズ等の光学系に よ って集光 して エ ネ ル ギ ー密度を高 め れを熱潔 と して溶接を行 つて るため * 低入熱で その上 ビ 一 ド形状指数 （ 溶込み深さノビ ー ド巾 ） の大き 溶接 ビ ー ドを得る ができ る。 従って、 レ ーザ溶接は溶 一 ΟΜΓΙ vi o - 接入熱に よ る熱変形を き ら う 場合の接合 どに多 く 用 ら れ て る。 しか し · レーザ ビ ー ム を レ ン ズ どの光学系を 用 集光した集点を熱源 するため · 関先間隙の許容値が 極めて小さ く . ¾溶接材の開先加工及び突合わせ精度が高
    [0007] こ とが要求されている。
    [0008] 通常 開先間隙の許容量は板厚の 1 5 〜 2 0 %程度 と ' われて * 例えば- 鉄销プ ロ セ ス ラ イ ン で コ イ ル同士を 溶接する よ う に溶接線の長い場合では * 開先間隙を許容値 以下に維持する こ とは困難である。 ち ¾みに · 板厚 1 »の 冷延銷板接続時の溶接では * 開先間隙の許容値が約 0. 1 « 程度である。 しか し が ら 通常の シェア切新機を用 て
    [0009] 1 in以上の切新長で冷延銀板の切新を行 ぅ と * 切新線の 少： Sr く と も 一部がわん曲 しやす く 、 これを突合せで I 開先 を形 して も， 0- 2 «以上の閫隙を生ずる こ とがあって レ 一ザ溶接で接合する . その溶接ビ ー ドの一部に未溶着部 を生じ鏠手の健全性が損 われる。
    [0010] そのため . 開先間隙の許容値を増十目 的で種々 の手段が と られて るが何れの手段 も作業性の点で問題があるほか - その手段に よって開先間隙が拡大 し * かえって レーザ溶接 の特性が失 われ、 許容値 もそれほ ど改善され ¾ 。 例えば · 米国特許第 4 1 6 7 6 6 2 号明細睿には被溶接 材に レーザ ビ ー ムを指向させる と 同時に こ の レ ーザ ビ ーム に よ って作 られる ；. 例えば - 溶融部を含む熱影饗都 （ ^下 HAZと う。 ） と電極の ^でア ークを発生させて溶接する 方法が記载されて ¾。 十 *わち - 第 1 図に示十如 レ ー ザ （ 図示せず ） か ら発生 し ^ レーザ ビ ー ム 1 は レ ン ズ 2 を 介 して被溶接材 3 上の焦点 4 に集光し · 焦点 4 の と こ ろに HAZ を形成する β また · この ΗΑΖ と電極 5 と の間にはァ ー クを発生させ · 更に · 所望に応じて例えば駿素の如き 反 応ガス 6 は ノ ズル 7 か ら ジエ ツ ト状に焦点 4 に向けて ¾射 し被溶接材 3 を溶接する。 こ の方法では電極 5 と して T I G 溶接若 し く- は MI G溶接に属する も のを用 る こ と がで き - 熱涼と して レーザ ビ ー ム のほかにア ーク熱 * 更に · 所望に 応 じて酸素喷射等に よ ^反応熱が加わるため · 開先間隙の 許容値が拡大する。 しか し &が ら 、 この方法では · 溶接入 熱が必然的に増大 し * この結果 * 低入熱で溶接が可能と い う レーザ溶接本来の特性が失 ¾われ好ま し く 汔 。
    [0011] これに対 し * 第 2 図に示す如 く 一対の被溶接お 3 の間に 形成された V開先 8 を 出力 4 KW以上の大出力 レーザを用
    [0012] て多層盛 b 溶接する際に フ ィ ラ ー ワ イ ヤを使用十 ^ と と
    [0013] ΟΪ»1ΡΙ が提案されて る
    [0014] しか し の場合に溶接する 開先は V開先であって I 開 先の如 き 貫通開先で * く * しか も · フ ィ ワ イ ヤはあ
    [0015] ま で溶着金属成分の調整用 と L て供袷す のであって - の方法では フ ィ ラ 一 ワ イ ャ供絵を I 開先等の貫通開先の間 隙許容値の拡大手段と して利用する は全く 行 *わ て そこで、 本発明者等は上記欠点を解決するために錚材等 の被溶接材を突合わせて成る I 開先等の貫通闥免を レーザ 溶接する際にその貫通開先に フ ィ ラ ー ワ イ ヤを送給 して開 先間隙の許容値を拡大 しその適正条件について研究 した。 この結果》 この フ イ ラ 一ワ イ ヤの先嬸にパ ワ ー密度 5 X 1 0: ヮ ッ ト Z csi 上の レーザ ビ ー ム の焦点を - 先 は溶 融さ て溶滴が形成され * ¾かで も 、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ の送 給速度に よ って レ ーザビ ー ム に よ る ワ イ ヤ先嬙の溶滴移行 現象が異 る がわかった
    [0016] その一例をあげる 0. 9 郷径の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ に対 し て 2 KW の炭^ ガ ス レ ーザ光を焦点距鱸 7 5 «aの レ ン ズで 集光し · その と き に フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送給速度を変化させ る ィ ラ ー ヮ ィ ャ送給速度 0. 6 mノ分では巨大 溶滴
    [0017] OM I が ワ イ ヤ先端に形成される のに過 ぎ いが * フ ィ ラ ー ワ イ ャ送給速度 1. 4 m /分以上の如 く 高速送絵である と - ブ イ ラ — ヮ ィ ャ先端で溶滴が形成される と 同時に溶滴の飛散が 起こ る と う こ とが確認された。
    [0018] 术発明は - これらの知見事実に基づ て成立され走 も の であって * 具体的には * 鍋材等の被溶接材を突合わせて成 る I 開先等の貫通開先を裏金を用 ずに フ イ ラ 一 ワ イ ヤを 供給 して レ ーザ溶接する際に · その開先内に いて レーザ ビ ーム焦点 と フ イ ラ 一 ワ イ ヤの揷入位置 と が一致する よ う フ ィ ラ 一 ワ イ ャを揷入 して溶融 こ の先端に形成され る 溶滴を鬨先壁面に適正に移行させて開先間隙の許容値を改 善 した レーザ ビーム を用 た溶接法を提案する。
    [0019] 発 明 の 閱 示
    [0020] すをわち * 本発明の第 1 の特徴は一対の金属製被溶接材 の餹都を互 に突合わせて所定の間隙を設けた貫通開先に 裏当 Φを用 ずに レ 一ザピ ームを集光させて突合わせ溶融 溶接する方法である。 従って * 金属製被溶接材は低入熱の も とで高能率に溶接で き - と く に * 鉄銅処理 ラ イ ン におけ る鎩板 コ イ ル相互間の溶接に も適用でき る
    [0021] 本発明の第 2 の特徵は貫通開先の と こ ろに ブ イ ラ ー ワ イ
    [0022] Οί '.ΡΙ ャを送給 し、 この フ ィ ラ ー ワ イ ヤに パ ワ ー密度 5 X I 0s ヮ ッ ト crf Jii上の レーザ ビ ー ムを当てて溶融溶接する方法で ある。 従って · 貫通 1#先の間隙の許容値が大巾に拡大 · 改 善され · 鉄鋦処理 ラ イ ンの鏑板コ イ ル相互間の溶接に も容 ^に適用で き * 更に . 溶込み深さの狻少を と も ^ う こ と * く - 溶着金属の成分調整を行 ぅ こ とができ るため、 溶着 坌属に も ろ 金晨間化合物が生 じる金属材で も溶接でき る , 本発明の第 3 の特钹は貫通開先の fe 隙の許容値を贫属製 敎溶接材の板厚ゃ フ イ ラ一ワ イ ヤの直径と 関连 して適正に 定め * その許容値の範囲内に開先間隙をセ ッ ト して レーザ 溶接する方法である。 従って * 高 溶接速度の も とで健全
    [0023] 溶接 ビ 一 ドが容易に形成でき る。
    [0024] 図 面 の 簡 单 ¾r 説 明
    [0025] - 第 1 図は従来例に係る レーザ溶接装置の一例の一部を新 面で示す正面図であ 2»。
    [0026] 2 図は従来例に係る溶接開先の一例の断面図である。 m 3 図（a)は本発明に よつて鏔板媸都を突合わせて一層貫 通溶接する際の一例の正面図である。
    [0027] 第 3 図（b)は本発明に よって鋇板端都を突合わせて多層溶 接する際の一例の正面図である。
    [0028] REACT
    [0029] ΟΙνίΠ 4 図は第 3 図（a)の矢印 A — A方向か らの一部を新面で 示す側面図である。
    [0030] 第 5 図は本発明に ける開先間隙ブ イ ラ ー ワ イ ヤ ： らび に レ ーザ ビ ー ム焦点の相互関係位置の一例を示す説明図で ある。
    [0031] 第 6 図は本発明に： ^ける開先間隙 フ ィ ラ ー ワ イ.ャを ら びに レ ーザ ビ ー ム焦点. J 相互関係位置焦点の一例を示す説. 明図である。
    [0032] 7 図は本発明に いての フ ィ ラ ー ワ イ ャの直径 被溶 接お.の板厚 . 突合わせ貫通開先の最大許容間隙の相互関係 を示すグ ラ である。
    [0033] 第 8 図は本発明 に ての溶接速度 · 関先間隙： δτ らびに 溶接 ビ ー ド形成領域の相互関係を示すグ ラ フ である 。
    [0034] 発明を実施する 7¾：めの最良の形態
    [0035] まず * 第 3 図（a) ら.びに第 4 図に示十如 く * —対の鐄板 等の被溶接材 3 の端都を突合わせて例えば I ϋ先の如 き貫 通開先 1 0 を形成 し * 貫通開先 1 0 の と こ ろに フ ィ
    [0036] ィ ャ 9 を送給する。 この ブ イ ラ 一ワ イ ヤ 9 の先端には レ ザ ビ ム の焦点 を当てて溶融 し溶接する。 こ の焦点
    [0037] はパ ワ ー密度 5 X 1 05 ワ ッ ト Zcrf以 Jrの領域の と こ ろ OM I であって · この レーザ ビ ー ム に よって フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の 先媸は溶融されて溶滴が形成され その溶滴が被溶接材 3 間の開先 1 0 に移行 して溶接される。 ぉ · レーザビー ム 3 は従来例と 同様に レ ンズ系に よって集光される。 す ゎ ち - ；*：発明法は レ 一ザビ ー ム 1 の照射に よ って フ ィ ラ ー ヮ ィ ャ 9 の先嬙に形成された溶滴の移行現象を観察 し · それ に基づいて成立した も のであ る。 更に詳し く 説明する と 溶融された フ イ ラ 一ワ イ ヤに よって貫通開先 1 0 の間隙に ブ リ ッ ジが形成され - このブ リ ッ ジ都分を通 じて開先 1 0 の両側壁 1 2が溶融 し · この結果 * 溶接 ピ ー ドが形成され るのであって * 良好 溶接 ピ 一 ドの形成には開先間隙の範 囲 と ブ イ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径とが下記の如 く 一定の条件に 遍合する こ とが必要である。
    [0038] 第 1 に、 何んらの裏当金を用 で I 開先の如き貫通 開先 1 0 を突合わせ溶接をする場合に . その被溶接材 3 の 板厚がフ ィ ラ ーワ イ ヤ 9 の直径に满た と き には - その 開先 ； I 0 の閫隙は 0- 1 娜以上か ら フ イ ラ 一 ワ イ ヤ 9 の.直径 に相当する寸法ま での範囲にセ ッ トする。
    [0039] 第 2 に * 被溶接材 3 の板厚が フ ィ ラ 一 ワ イ ヤ 9 の直径を 越える如 く 厚 と き には - 開先 1 0 の間隙は 0. l a*お上か ら フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径の 2 倍の寸法ま での範囲に セ ッ する
    [0040] れ ら第 2 の何れ の場合に も · 溶接中 にノく ヮ ー密
    [0041] 5 X 105 ワ ク ト Zcrf以上の レ ーザ ビー ム つま ] レ ザ ビ ー ムの焦点のパ ワ ー密度が上記の通 ]) iC ¾ る よ う 集光 して - その焦点 を ブ イ ラ ー ワ イ ャ 9 の表面に当てて溶 接する
    [0042] この理由を説明する と 次の通 ]) であ ^
    [0043] 第 1 の場合と第 2 の場合の一都の と き は * 第 5 図に示す 如 く * フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径 ？ i に較べて開先 1 0 の間隙
    [0044] Gが小さ く セ ッ ト されて る の場合は - フ ィ ラ ー ワ イ ャ 9全体が開先 1 0 内に入る 1ϊ く . 両側の被溶接材 3 の表面上で プ ィ ワ イ ヤ 9 が保持されている状態にあつ て フ イ ラ一ワ イ ヤ 9 は直接闋先 1 0-に接鲑 している の 場合は被溶接材 3 の板厚 t が フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径に較 ベて小さ く と も大き.ぐと も - つま 被溶接お 3 の板厚に 拘わ らず · 焦点 1 1 が被溶接材 3 の表面レベ ルに保持され て ^る レ ーザ ビ ー ム 1 に よ j フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の先端に溶 滴が形成され . こ の溶液は開先 1 0 内に短絡移行ゃ ス ブ ラ ッ シュ移行に よって プ リ ッ ジを形成 し - 良好： δτ溶接 ビ ー ド が得 られる。
    [0045] これに対 し * 第 2 の場合の一都の ¾口 く ブ イ ラ一ワ イ ヤ 9 の直径《5 に較べて開先 1 0 の間隙 Gが大き く セ ッ ト されて ^場合は第 6 図に示十如 く · フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 は開先 1 0 内に入って開先 1 0 には直接接触 して * 。 従って · 被 溶接材 3 の板厚 t がブ イ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径 に較べて小 さ と き は * フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送狯速度が適正でフ ィ ラ ー ワ イ ヤ先端に溶^が形成され， その溶滴が短絡移行若し く は ス プ ラ ッ シュ移行 して も · これは開先内に ^て下都で 起る こ とに： Srつて開先の両倒壁 1 2 に溶滴が附着せず * 溶 接 ピ ー ドの形 が困難である。 これに反し 被溶接材 3 の 板厚 t がフ イ ラ一ワ イ ヤ 9 の直径 よ ] 大き と き に · 例 えば》 第 6 図に示す o く レーザビー ム 1 の焦点 1 1 が被溶 接材 3 の表面レベル と 同じ レベルに位置し こ の焦点 1 1 の と ころに ブ イ ラ 一ワ イ ヤ 9 が送耠される と * 溶滴が開先 の両側壁 1 2 に移行 してブ リ ッ ジが形成され ^。 要す^に * こ の場合は · 開先 1 0 の間隙 Gが フ イ ラ 一 ワ イ ヤ 9 の直径 ίί の 2 倍に達 して も 良好 ¾溶接 ピ ー ドが形成でき - 開先間 隙 Gの許容値は大巾に拡大若し く は改善され * レーザビ ー ムを用 る溶接法の適甩範囲を拡大でき る。 例えば · レーザ出力 2 K の レ ーザ ビ ー ム を用 て · 板 厚 & 5 »«の銷板の端都を突合わせてその I 開先を レ一ザ溶 接する場合に - 従来の如 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ送袷を行汔ゎ ¾■ > 開先間隙の許容値は 0. 2 5 m Z 程度であ · 全 溶込み溶接の最大速度は 0. 7 mノ分であるが · 発明法に つて フ ィ ラ ー ワ イ ヤを送給する 開先間隙の許容値は し 8 «ま で拡大 し * 全溶込み溶接の最大速度は T31ノ分 が得られ · 開先間隙の許容値が大巾に増加する と と も に こ の関先間隙の許容値の増加に よって溶接速—度が大巾に向上 して ^
    [0046] また - フ ィ ヮ ィ ャを送給 して レーザ溶接する場合に - 上記の如 開先間隙の許容値が被溶接材の板厚 · つま · フ ィ ラ ー ワ イ ャ直径に相当する値を境 と して急変する理由 を更に説明する と次の よ う に考え られ ·£。
    [0047] 開先間隙 Gを フ イ ラ一ワ イ ヤ の直径よ 1) 大き く セ ッ ト さ れて る と き には * 被溶接材の板厚が フ ィ ワ イ ヤ の直 径ょ 小さ く 薄 と · フ ィ ヮ ィ ャ先媸の溶滴の短絡移 行ある はスブ ラ ッ シュ移行が開先内の下都で起 こ * こ のため · 関先の両側壁に溶滴が附着しに く く ビ ー ド成形が 困難である。 これに対 し - 板厚が ブ イ ラ一ワ イ ヤ の直径 よ な 2
    [0048] i) 大き く ： δ: る と * この場合であって も 溶滴の開先の両側壁 への附着が容易に起とるため と考え られる。 こ の被溶接材 の板厚に よって急変する現象は · フ ィ ラ ー ワ イ ヤの直径に 依存せずに普辺的に 立する現象であって · 直径 0- 6 か ら 1. 6 «a 'の各フ ィ ラ ー ワ イ ャにつ て も共通 して確認されて る。 この点につ て更に詳細に調査した例 と して直径 0. 9 «の フ イ ラ一ワ イ ヤを送給する場合を例に と る と * 板厚 0.5 «の被溶接材を溶接する場合は * 閧先間隙の許容値は 1 « 程度であるが · 板厚 1 »の被溶接材を溶接する場合は * 開 先間隙の許容値は 1 か ら 1- 6 ««の如 く 大巾に拡大する。 従 つて 板厚と ブ イ ラ ー ワ イ ャ 直径がほぼ等 し 場合に開 先間隙の許容値を フ ィ ラ ーワ イ ャの直径程度に考えて溶接 するのが安全性の上か ら も妥当である β ¾ - 間隙の最小 値を 0. 1 » と規定 したのはそれ 下の藺隙だと · 積極的に 閬隙の調整が出来難 のに加え * 所要溶込桀さを与える溶 接速度が間滕 0. 1 «の場合に比べ低下するか らである。 ま it . 開先間隙の許容値の上限がフ イ ラ 一 ワ イ ヤ 9 の直径の 2 倍とするのは · フ イ ラ 一 ワ イ ヤ 9 の先媸に形成される溶 滴の 径がほぼブ イ ラ一ワ イ ヤ の直径の 2 倍程度であ ] - ス ブ ラ ッ シ ュ移行の寄与を含めてたかだか フ ィ ラ ー ワ イ ヤ の直径の 3 倍程度 と う 実験事実に 脚 して る。
    [0049] 更に . フ ィ ラ ー ワ イ ヤの直径をバ ラ メ ー タ と して被溶接 材の板厚と 開免間隙の許容値 との関係を求めた と こ ろ . 第 J 図の通 ί の闋係が得 られた β 第 7 図に て符号（a)は フ ィ ワ イ ヤ直径 0. 9 «» (b)は ブ イ ラ 一 ワ イ ヤ直径 0. 2 « の各場合を示し 第 7.図の結果か ら明 らか *通 ] · 板厚が 0. 2 «以上で * と被溶接材の溶接がむずか し こ と がわ かる。 板厚下限を 0. 2 « と したのは · 開先間隙 0. 1 ∞の塲
    [0050] ^に 0. 2 «J¾下の板厚にする と溶接が困難である に る
    [0051] ま た . フ イ ラ 一 ワ イ ヤを開先に揷入する場合 · 開先への 揷人点は レーザ ビ ー ム 焦点 致させ ^ こ と · ま ] · フ ィ ラ ー ワ イ ャの表面に レーザ ビ ー 焦点に く る よ ぅ 揷入 するのが好ま し 。 す *わち - 開先への揷入点を レーザビ ー ム焦点か ら しだ に離間 してい レ ザ ビ ム の パ ヮ ー密度が低下 して き · フ ィ ヮ ィ ャ表面で少
    [0052] も パ ワ ー密度 5 X 10s ワ ッ ト Zcsi程度が保持で き ず - ブ イ
    [0053] — ワ イ ヤ先^で所定の溶融が起 に く 。 その上に フ ィ ワ イ ャの择入点がレーザ ビ ー ム の焦点か ら僅かで も横 にずれる と * 本発明では開先間隙の許容値が拡大 して る ため - レ ーザビ ームが フ ィ ラ ー ワ イ ヤに当る こ と く ： R通 するか * フ ィ ラ ー ワ イ ヤに当って て も フ ィ ラ ー ワ イ ヤの 溶融が起 ] に く く - 溶接が困達と 5r る。
    [0054] ま た · レーザ ビ ー ム の焦点は開先上に て被溶接おの 表面の延長面に位置させるのが好ま し 。 十 わち · ^ 5 図 ^ らびに第 6 図に示す如 く J:記の第 1 らびに第 2 の鴒 合 *Cは開先 i 0 上.に いて両 の被溶接材 3 の表面の延長 面 · 換言する と · 被溶接材 3 の表面レ ベ ル と 同 じ レ ベ ル の と ころに レ ーザ ビ ー ム ； I の焦点 1 1 を位置させる。 この よ う にセッ トする と * 開先間隙の許容値 も改善され * 爱大溶 接速度も滅少す こ と * く * フ イ ラ 一 ワ イ ヤ送給の利点を 有効に生かすこ とができ る。 何故 らぱ · レ一ザ ビ ー ム の 焦点を被溶接物表面レベル と一致すゑ レベルか ら瞌すと · 所期の溶接速度に対応 した開先 ^隙の許容値は減少する と と も に最大溶接速度が滅じ · フ ィ ラ ー ワ イ ヤ送絵の利点が 大巾に失 われるかである。
    [0055] ま た * 以上の通 ] に溶接する際に · 被溶接材の板厚がフ ィ ラ ーワ イ ヤの直径 上の如 く 厚 場 ^には、 上記の如 く · ϋ先上 ic て レーザ ビ ー ム の焦点は ¾溶接材の表面 レベ ルに位置させる必要が ^ く 》 先間隙内にお て フ イ ラ 一
    [0056] ΟΜΡΙ s
    [0057] ヮ ィ ャの表面に レーザ ビ ー ム の焦点を当てて溶捧する こ t も でき - に の場合は . 裏当金を使用せずに良好 ^ 裏波 ビ ー ドが形成で き る多層盛 溶接に好適であ ^。
    [0058] す汔わち - 第 3 図（b)に示す如 く - 癸明 に よって ブ イ ラ 一ワ イ ヤ直径 上の厚さの被溶接材 3 を突会わせセ * その 間に間隙を残 して開先 1 0 を形成 し裏当金を用 ずに - そ の開先の間隙は フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 9 の直径か らその直径の 2 倍ま での範囲に セ ッ ト し の開先の間隙内に フ ィ ラ ー ヮ ィ ャ 9 を送袷 し - フ イ ラ 一ワ イ ヤ 9 の上面に レ ーザ ビ ーム 1 の焦点 · つま ] - パ ワ ー密度 5 X 105 ヮ ッ トノ cs∑以 Jrの ろを当てて溶融溶接する
    [0059] この溶接に て も · ϋ先 ^隙内-に て フ ィ ヮ ィ ャの先嬸が溶融 して溶滴が形成され - その溶滴が関先の両 側壁 1 2 に移行かつ附着 して所謂プ リ ッ ジが形成され ·- 一 雇 目の溶接 ビ一 ドが形成される の一厣 目形成に て 上記開先間隙の許容値の上限や - フ イ ラ 一ワ イ ヤ上面と レ 一ザビー ム焦点と の位置関係は重要であ · 間隙の上限を フ イ ラ 一 ワ イ ヤ直径の 2倍以下に規定する のは - 上記の
    [0060] ろ と同様に · フ イ ラ 一 ワ イ ヤ先端に形成される溶滴の直 径がほぼ フ ィ ラ ー ワ イ ャの直径の 2倍程度であ る に基
    [0061] ΟΜΡΙ づ く か らである
    [0062] ¾ * 一層 目形成以後 * つま ] » 2 雇 目以後は必ずし も 上記の条件に よ ら汔 く と も · フ ィ ワ イ ヤ： 6 溶融 しかつ 開先の一都が加熟される程度に溶接すれば蛊
    [0063] た · 上記の ろでは鏑板その他鋇材の溶接につ て 示したが · 鉄系材料一殺に適用でき るほか · レーザ溶接に 適する金属材料一般に適用でき-る
    [0064] 7)
    [0065] 次に、 実 '施 ^!につ て説明 する。
    [0066] 実施 】
    [0067] 2 KWの炭 ガ ス レ ーザ ビー ム を用 て板厚 】 卿の鉀扳を 突合わせた I 開先を直径 0. 9 径の フ イ ラ一ワ イ ヤーを送 給 して溶接 した。 こ の際、 レ ーザ ビー ム 焦点に フ ィ ラ ー ヮ ィ ャの禅人点 を 致させ、 I 開先上に て レーザ ビー ム 焦点 鋼板表面と 同 じ レ ベ ル位置さぜた。 この溶接時に、 フィ ラ ーワ イ ヤね 送給速度 ； L 4 m で送給 した ろ、 2 m^ ( 溶接速度で 0. 5 鹏の開先間隙 で欠陥 ¾ しに溶接 ができ β 比較のために、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤを用 ずに他の 条件は同一の も と で レ ーザ ^接 した と こ ろ、 開先間隙の値 は 0- 2 Μ»に と ど 、 本発明に よる と 開先間隙の許容値が 大巾 増大力 み られた
    [0068] 実施 ^ I 2
    [0069] 板厚 3. 5 «∞の鐄扳を用 て同様に I 開先を形成 し、 溶接 条件は 実施 1 と 同様 条件で貫通溶接を行 ¾つた。 こ の 溶接時に溶接速度 と 簡先間隙 と の関係を求めた と ころ、 第 8 図に示す通 の結杲が得 られた。 第 8 図に お て、 JP は ビー ド形成領域、 S tt フ ィ ラ ー ワ イ ヤ を用 な 場合の歲 大速度を示す 8 図に よ れぱ、 ¾先間隙の ^合は、 s
    [0070] フィ ラ ーワ イ ヤの便用に よって 溶接速度が大巾 に 低下する こと、 た、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ径の 2 倍を こえる 開先間隙で は ビー ド形成が良好で こ とがわかった》
    [0071] 実施 ^!j 3 ―
    [0072] 1. 5 KWの荧酸カ ス レーザ ビー ムを用 て扳厚 0. 5 raiの 板を低合金鋼の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 0. 9 職 ) を送給 して レーザ溶接 した《» この際、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送絵速度 1. 4 溶接速度 1. 2 m ^の と き に関先間隙の許容値は最大で l , «aであった β
    [0073] 実施判 4
    [0074] 1. 5KWの 炭酸カ ス レーザ ビー ム ！：用 て扳厚 4. 6 WIの錚 板を、 低合金錚の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 0. 9 簡 ） を送給 し てレーザ溶接 した の際のフ ィ ラ ー ワ イ ヤ 送給速度 1- 5 mZ分溶接速度を 0. 2 m ^と したと ころ、 開先間隙 2. 2 wiで も ^一 ド形 行 われたが、 やや形状不良と った。
    [0075] 実施 5
    [0076] 1. 5KWの 炭酸カ ス レーザ ビ ー ム を用 て扳厚 】 鹏 の 板 を ί¾合台鎮のフ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 a 9 ) を送給 してレ 一ザ溶接 した o この際の 7 イ ラ一ワ イ ヤの送給速度 1- 5 m^、 開先間隙 溶接速度 】 と して溶接を行 った と ろ 良好 ど ビー ドが得 られた
    [0077] 実施 ^ 6
    [0078] 5KWの炭酸ガ ス レ ーザ ビー ム を用 て板厚 5 観の錚板を β合金髒の フ イ ラ 一ワ イ ヤ （ 匿径 1· 6 «Β ) を送給 して レ ー ザ溶接 した。 この際に フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送給速度 2 m . 溶接速度 0. 2 mZ分と して溶接を行 った ろ、 黯先藺隙
    [0079] 3. 5 s∞で も 良好な ビー ドが得 られた
    [0080] 実施 ^ 1 7
    [0081] 2KWの炭酸 ガ ス レーザ ビ ー ム を用 て板厚 2 mmの錚板 を 高合金鉀のフ ィ ラ ー ヮ ィ ャ （ 匿径 0- 6 «a ) を送給 して溶接 した の際に、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送給速度 4 m ^、 溶接 速度 2 «メ分で歸先間隙 0. 3 の突合わせ溶接を行 ¾:つた こ ろ、 良好な ビー ドが得られ ^:。
    [0082] 実施 ^ 8
    [0083] の炭酸 カ ス レ ーザ ビー ム を用 て 板厚 2 ∞の髒板を 合金錚の フ イ ラ 一ワ イ ヤ （ 匿径 0. 6 ） を送給 して レ ー ザ溶接 した。 この際、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤの送給速度 4 mノ分、 雜先閫隙 1. 2 «aの条件で溶接 した と ころ、 溶接速度 4 0 m,分 で良好 ビー ドか祷 られた o
    [0084] 実施 」 9 CO
    [0085] 2KWの炭酸ガ ス レ ーザ ビ ー ム を用 て、 板厚 2 fl∞の錚板 を β合金鉀の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 0. 6 as ) を送給 してレ 一ザ溶接 した。 こ の際、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ送給速度 4 、 開先間隙 1- 5 の条件で溶接 した と ころ、. 溶接速度 3 0 cm,分 でかろ う じて ,先円 にブ リ ッ ジが出釆たが、 良好 ¾ ビー ド -、 形成に で致 ら かった。
    [0086] 実施 ^1 】 0
    [0087] 1- の 荧酸ガ ス レ ー ザ ビ ー ム を用 、 扳厚 4. 6 ∞πの SUS 4 3 0 鈉扳を 合金鐄の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 0. 9 龍 ) を 送袷 して開先間隙 1- 8 »と して裏当金を用 すに昙莰溶接 を行 つた。 この際、 フ イ ラ一 ワ イ ヤは ϋ先内に て 扱の裏面か ら 2 鸸の位置にセ ッ テ ィ ン グ し、 レ ーザ ビー ム 焦点を フ イ ラ 一ワ イ ヤ上面に 位置さ せて、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 送給速度 】 m ^、 溶接速度 2 0 cm分と した と こ ろ、 形状の よ 裏波が得 られ、 つづ て 向一条件で多 ¾盛 ¾■行 つた と ころ 3 ¾で溶接が完了 した。
    [0088] -実施 ^ I 1 1 レ ーザ出 力 5 0 0 Wの レ ーザ ビー ム を用 て 扳厚 0. 2 aa -の ^扳を 合金鎖のフ ィ ラ ー ヮ ィ ャ （ 2 a« £径 ) 迗給 して、 鹿先間隙 0- 】 ∞フ ィ ラ ー ワ イ ヤ送袷速度 5 m 、 溶
    [0089] ϊ RE A (2U
    [0090] 接速度 5 と こ ろ 良好な継手が
    [0091] 得られた。
    [0092] 実施 ^ 1 2
    [0093] レーザ出 力 5 0 0 Wの レ ーザ ビー ム を用 て 0. 】 5 OT厚 の銷扱 を β合金鎩のフ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 匿径 tt 2 觸 ） を送給 し、 こ の際、 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ送給速度 5 m^、 溶接速度 5 m ^と して溶接を行 ¾つた と ころ、 ビー ド形 が行 われ す、 溶接速度、 ワ イ ヤ送給速度レ ーザ出 力を 変えて も 溶接 ビー ドを得る こ とは 出采なかった。
    [0094] 実施 判.】 3
    [0095] 出力 5 0 0 Wの レ ーザ ビー ム を用 て 厚の鉀板を 0- ュ 合金鈉の フ ィ ラ ー ワ イ ヤ （ 直径 0. 1 織 ：） を送給 し て IS先間隙 0. 】 ∞で送給速度 1 0 m 、 溶接速度 5 my^.で 溶接を行 ^ ったが、 溶接不良.で あった。
    [0096] 産業上の利用可能注
    [0097] 上詳 し ぐ 説明 した通 ？ 、 ^発明は、 一対の金属被溶接 材の端部を互 に突合わせて放る ： ft通開先に裏当金を用 ずに集光 レ ーザ ビー ム を用 て溶融溶接する際に、 この Λ 通開先に フ イ ラ 一 ワ イ ヤ を送給 し、 しか も 、 こ の貫 ϋ ¾先 の間隙を O- J omか ら フ ィ ラ ー ワ イ ヤ の 直径の 2 倍 での 囲内に セッ ト して溶接する ので ある。 従って、 従来 ^の 如 く フ ィ ラ ー ヮ ィャ の送給を行なわ で レーザ溶接する 場合に鞍べる と、 発明 に よ る と 、 開先間隙の許容値は大 巾 に拡大、 改善でき 、 全溶込み溶接の最大速度 も 増太でき これに よつて治具コ ス ト の ί&滅溶接速度の増大が達成で き， 作棻能率が大巾に向上する。
    [0098] S ft こ の よ う に 発明に よって溶接する と、 （li比驟的 出力の小さ レーザ溶接接で厚 被溶接材の溶接が可 能で ある こ と、 {2)被溶接材への 人熱を押え られる ため、 熱影馨 郤が小さ ぐ 、 と ぐ に、 熱影罄部における結晶拉の粗大化が 好 し く 5Γ- ェラ イ ト 系ス テ ン レ ス ¾ どの厚物の溶接継 手に好適であ る こ と 、 （3)溶着金属にお て被溶接材か らの 稀釈を、 その入熱 と 同禄フ ィ ワ イ ヤか らの溶滴の温度 に よって制御 ffi来得る こ と ¾ どの効杲がある
    [0099] た、 の溶着金属に て稀釈率の制御が容易である ことか ら 通常 脆 金属間化合物をつ く る よ う ¾金属同 士の.溶接であって も、 適切な フ ィ ヮ ィ ャ組成 違ぶ とに よ 接がで き る
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲
    1 ) 一対の金属製被溶接材の端部を互 に突合わせて間隙 が設け られた貫通関先を形成 し、 この貫通開先を裏当金を 便用せずに集光レ ーザ ビーム を用 て溶融溶接する際に、 . この貫通開先に フ ィ ラ ー ワ イ ヤ を送絵する一方、 前記貫 通開先の間隙を 0. 1 ««から フ ィ ラ ー ワ イ ヤの 直径の 2 倍 >y 下の範囲内にセ ッ ト し、 この フ ィ ラ ーワ イ ヤ に レーザ ビー ムの焦点を当てて前記貫通開先に ¾つて溶接する こ と を特 徵とする レ ーザ ビーム を用 ： ^溶接法。
    2) 請求の範囲第 1 項に記載される レーザ ビー ム を用 た 溶接法に て、 前記レ ーザ ビーム焦点のパ ワ ー密度を
    5 X 】 0sヮ ッ ト 上に高め る こと を特徴とする レーザ ビ ー ムを用 た溶接 &。
    3 ) 請求の範囲第 1 項に記載される レ ーザ ビー ム 用い宂 溶接法にお て、 0. 2∞か ら前記フ ィ ラ ー ワ イ ヤ の直径に 等し 値 での板厚の金属製被溶接材の 3¾部 ¾：突合わせて 貫通開先を形成する と 共に、 この貫通開先の間隙は 0. 1 ∞ から前記フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 直径に等 し 値 での範囲内でセ' ッ ト し、 レーザビ ー ム の焦点は貫通 先に お て金属製 ¾ 溶接 の表面 レ ベ ル と 同一の レ ベ ル の位置に保ち、 こ の レ 一ザビ ーム焦点の と ころに前記 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ ¾择人する こと を特徵とする レ ーザ ビ ーム を用 た溶接 ¾。
    4) 請求の範囲第 】 項に記載さ れる レーザ ビーム を用 た 薛接法に て、 前記 フ イ ラ ー ヮ. ィ ャの匿径ょ 大き 値 の扳厚の金属製被溶接犲の端部 突合わせて貫通 蘭先を形 放する と共に、 この貫通開先の間隙は 0. 1 ∞か ら前記フ ィ ラー ワイ ヤ 直径の 2 倍 での値の範囲内でセ ッ ト し、 レ ー ザビ ームの焦点は貫通開先に て金属製被溶接おの表面 レ ベ ル と同一の レ ベ ルの位 に保ち、 こ の レ ーザ ビ ー ム の 焦点の.と ころ に前記 フ ィ ラ ー ワ イ ヤ 择人する こ と を特徴 とする レーザ ビー ム を用 7t溶接法
    5 ) 請求の範囲第 】 項に記載される レーザ ビ ー ム を用 た 溶接法にお て、 前記 フ ィ ラ ー ワ イ ヤの 直径 よ 13 大き 値 の扳厚の金属袈被溶接材の端部を突合わせて貫通 IS先 ¾形 する と共に、 こ の貫通開先の間滕は前記 フ ィ ィ ャ の 匿径か ら 匿径の 2 倍 での値の範¾円 でセ ッ ト し、 レ ー ザ ビ ー ム の焦点を貴逾雍先の閬隙 にお て前記 フ ィ ラ ー ワイ ャの上面に当てて溶 Sする こと を特铵と する レーザ ビ —ム を用 た溶接法
    CMH ー
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    CN102310289B|2015-10-07|混合激光弧焊接工艺和设备
    US9061374B2|2015-06-23|Laser/arc hybrid welding method and method for producing welded member using same
    EP2404695B1|2015-09-09|Methof of welding at least two workpieces by double hybrid laser arc welding
    EP0782489B1|1998-03-18|Verfahren zum verschweissen von werkstücken
    Bagger et al.2005|Review of laser hybrid welding
    EP0814936B1|2003-07-02|Method of high energy density radiation beam lap welding
    DE60100967T2|2004-08-12|Hybrides Schweissverfahren mit Laser und elektrischem Lichtbogen, insbesondere von PKW-Werkstücken und Röhren
    US7842900B2|2010-11-30|Process for joining using a laser beam
    CA2349080C|2010-05-18|Application of a hybrid arc/laser process to the welding of pipe
    US5539180A|1996-07-23|Method of laser beam welding galvanized steel sheets with an auxiliary gas containing oxygen
    Cao et al.2003|Research and progress in laser welding of wrought aluminum alloys. I. Laser welding processes
    EP1534460B2|2016-08-03|Laser welding with beam oscillation
    US5595670A|1997-01-21|Method of high speed high power welding
    EP0594210B2|2002-07-10|Method and apparatus for welding material by laser beam
    JP3159593B2|2001-04-23|レーザ加工方法及びその装置
    TW504424B|2002-10-01|Laser/arc hybrid welding process with appropriate gas mixture
    US8350185B2|2013-01-08|Laser welding method for steel sheet
    EP0933159B1|2003-02-26|Method for producing a welded steel pipe
    EP2246144B1|2015-02-25|A method of high-powered laser beam welding of articles using a metallic shim produding from the surfaces of the articles ; Assembly therefore
    JP3762676B2|2006-04-05|ワークの溶接方法
    CN100513039C|2009-07-15|合金法激光焊接方法及焊接接头
    CN102089114B|2015-07-22|镀锌钢板的激光搭接焊接方法
    US20050028897A1|2005-02-10|Process for avoiding cracking in welding
    CN100425384C|2008-10-15|一种大光斑激光与电弧复合热源连接异种金属的方法
    US4725708A|1988-02-16|Method for padding a copper type alloy material upon a base of aluminum type metal using laser beam oscillating transversely to its tracking direction
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    AU564693B2|1987-08-20|
    AU1102283A|1983-07-28|
    JPS6332554B2|1988-06-30|
    EP0098306A4|1984-06-19|
    JPS58119481A|1983-07-15|
    DE3366860D1|1986-11-20|
    EP0098306B1|1986-10-15|
    US4546230A|1985-10-08|
    EP0098306A1|1984-01-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1983-07-21| AK| Designated states|Designated state(s): AU US |
    1983-07-21| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB SE |
    1983-08-31| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1983900278 Country of ref document: EP |
    1984-01-18| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1983900278 Country of ref document: EP |
    1986-10-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1983900278 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP57001057A|JPS6332554B2|1982-01-08|1982-01-08||
    JP57/1057820108||1982-01-08||DE8383900278A| DE3366860D1|1982-01-08|1983-01-07|Welding method using laser beam|
    [返回顶部]