JP2000000683A - Laser welding method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接方法に
関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser welding method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ溶接は、他の溶接方法と比較して
一般に高精度、高能率であって、船舶、鉄構、原動機、
プラント機器、各種機械等の広い産業分野においてこれ
らの製品を構成する部材の溶接技術として嘱望されてい
る。従って、レーザ溶接における精度、能率、品質等の
面での改善は、これらの広い産業分野において常に求め
られている。2. Description of the Related Art Laser welding generally has higher precision and efficiency than other welding methods, and is used for ships, steel structures, motors,
In a wide range of industrial fields such as plant equipment and various machines, it has been demanded as a welding technique for members constituting these products. Therefore, improvements in accuracy, efficiency, quality, and the like in laser welding are always required in these broad industrial fields.
【０００３】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の一般的
なレーザ溶接の例を示したもので、被溶接材１，１の突
き合わせ端面に形成したＩ形開先２に沿ってレーザ溶接
ヘッド（図示省略）を移動させつつ、このヘッドより出
射されるレーザビーム３をＩ形開先２の溶接線上に照射
する。このとき、被溶接材１，１の厚さが数十ｍｍであ
っても、レーザビーム３の高エネルギー密度によって、
１パス（１回の走査）で溶接が完了する。FIGS. 8 (A) and 8 (B) show examples of conventional general laser welding, and along an I-shaped groove 2 formed on the butted end surfaces of materials to be welded 1, 1. FIG. While moving a laser welding head (not shown), a laser beam 3 emitted from the head is irradiated onto the welding line of the I-shaped groove 2. At this time, even if the thickness of the workpieces 1 and 1 is several tens mm, the high energy density of the laser beam 3
Welding is completed in one pass (one scan).
【０００４】しかしながら、このようなレーザ溶接で
は、特に被溶接材１，１の厚さが大きくなるほど、図９
の溶接部断面に示すように、溶接金属層４中に溶接欠陥
となるブローホールＨ等のポロシティーが多数残存し、
溶接継手の不良ないし品質低下をきたすという問題があ
った。However, in such laser welding, as the thickness of the workpieces 1 and 1 increases, FIG.
As shown in the cross section of the welded portion, a large number of porosity such as blow holes H that become welding defects remain in the weld metal layer 4,
There is a problem that the welded joint is defective or the quality is deteriorated.
【０００５】このように溶接金属層４中に多数のポロシ
ティーが残存する主な原因は、図１０のに示すよう
に、レーザビーム３の照射点の直下に形成されるキーホ
ール５からシールドガスやアシストガスとして使用され
るガスの一部が溶接方向後方側の溶融金属部６内に入り
込んで気泡ｈとなり、この気泡ｈが浮力によって溶融金
属部６中を鉛直に上昇してゆくが、同図のに示すよう
に溶接の進行に伴って溶融金属部６が一定幅を保って前
方へ移行するため、上記気泡ｈが溶融金属部６の上部外
方へ抜け出る前に、その溶融金属部６が冷却・凝固して
しまい、同図のに示すように凝固した溶接金属層４に
閉じ込められてブローホールＨとして残存することによ
るものと考えられる。尚、図１０では、→→の順
に時間が経過するものとする。The main cause of the large number of porosity remaining in the weld metal layer 4 is that, as shown in FIG. 10, the shielding gas is generated from the keyhole 5 formed immediately below the irradiation point of the laser beam 3. A part of the gas used as the assist gas or gas enters the molten metal portion 6 on the rear side in the welding direction to form bubbles h, and the bubbles h rise vertically in the molten metal portion 6 by buoyancy. As shown in the figure, the molten metal portion 6 keeps a constant width and moves forward with the progress of welding. Therefore, before the bubble h escapes to the outside of the upper portion of the molten metal portion 6, the molten metal portion 6 Is cooled and solidified, and is considered to be confined in the solidified weld metal layer 4 and remain as blowholes H as shown in FIG. In FIG. 10, time elapses in the order of →→.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のように厚板のレ
ーザビーム溶接において溶接金属層にポロシティーを中
心とする溶接欠陥が多発するのは、溶融金属部に入り込
んだガスが気泡となり、その気泡が溶融金属部中を浮上
して外部へ抜け出るまでに溶融金属部が冷却・凝固して
しまうためだと考えられることから、ポロシティーの発
生を防止するためには、溶融金属部の冷却速度を遅くし
て、凝固までに要する時間を長くすることが効果的であ
るといえる。As described above, in laser beam welding of a thick plate, welding defects, mainly porosity, occur frequently in a weld metal layer because gas entering a molten metal portion becomes bubbles, It is thought that this is because the molten metal part cools and solidifies before the air bubbles float in the molten metal part and escape to the outside.To prevent porosity, the cooling rate of the molten metal part must be reduced. It can be said that it is effective to reduce the time to increase the time required for coagulation.
【０００７】従って、本発明は、溶融金属部の冷却速度
を遅くして凝固までに要する時間を長くすることによっ
て、ポロシティーの発生を効果的に防止ないし減少でき
るレーザ溶接方法を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention provides a laser welding method capable of effectively preventing or reducing the occurrence of porosity by slowing the cooling rate of a molten metal portion to increase the time required for solidification. Aim.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のレ
ーザ溶接方法は、例えば図１において、溶接用の主レー
ザビーム１１と加熱用の副レーザビーム１２との２つの
レーザビームを使用し、主レーザビーム１１を被溶接材
１の溶接線に沿って相対移動させつつ照射するととも
に、副レーザビーム１２は主レーザビーム１１の照射点
ａから溶接方向後方側又は前方側へ一定距離を隔てた地
点ｂを照射することを特徴としている。The laser welding method according to the first aspect of the present invention uses two laser beams, for example, a main laser beam 11 for welding and a sub-laser beam 12 for heating in FIG. The main laser beam 11 is irradiated while being relatively moved along the welding line of the material 1 to be welded, and the sub laser beam 12 is spaced apart from the irradiation point a of the main laser beam 11 by a certain distance toward the rear side or the front side in the welding direction. It is characterized by irradiating the point b.
【０００９】このレーザ溶接方法にあっては、図１から
分かるように、主レーザビーム１１によって通常のレー
ザ溶接を行いながら、副レーザビーム１２を主レーザビ
ーム１１の照射点ａから溶接方向後方側へ一定距離を隔
てた地点ｂを照射すると、この副レーザビーム１２の加
熱効果によって、主レーザビーム照射点ａの後方側の溶
融金属部６の溶接方向長さＬが、副レーザビーム１２を
使用しない場合と比較して大きくなる。このため当該溶
融金属部６の冷却速度が遅くなって、それが凝固するま
での時間が長くなり、従って溶融金属部６中に入り込ん
だガスの気泡は、この溶融金属部６が凝固するまでに外
部へ容易に抜け出ることができる。その結果、溶接金属
層４中のポロシティーを中心とする溶接欠陥が減少す
る。In this laser welding method, as can be seen from FIG. 1, while performing ordinary laser welding with the main laser beam 11, the auxiliary laser beam 12 is moved backward from the irradiation point a of the main laser beam 11 in the welding direction. When a point b at a predetermined distance is irradiated to the sub laser beam 12, the heating effect of the sub laser beam 12 causes the length L in the welding direction of the molten metal portion 6 behind the main laser beam irradiation point a to use the sub laser beam 12. It becomes larger than the case without. For this reason, the cooling rate of the molten metal part 6 becomes slow, and the time until it solidifies becomes long. Therefore, the gas bubbles that have entered the molten metal part 6 cause the gas bubbles to be solidified before the molten metal part 6 solidifies. You can easily get out. As a result, welding defects centering on porosity in the weld metal layer 4 are reduced.
【００１０】また、主レーザビーム１１によって通常の
レーザ溶接を行いながら、副レーザビーム１２を主レー
ザビーム１１に先行させて、この副レーザビーム１２が
主レーザビーム１１の照射点ａから溶接方向前方側へ一
定距離を隔てた地点ｂを照射するようにしてもよい。こ
の場合には、副レーザビーム１２の加熱効果により未溶
接部が予熱されるため、結果的に前記溶融金属部６の溶
接方向長さＬが大きくなって、副レーザビーム１２が主
レーザビーム照射点ａの溶接方向後方側を照射する場合
と同様の作用効果を生じる。While performing normal laser welding with the main laser beam 11, the sub-laser beam 12 precedes the main laser beam 11, and the sub-laser beam 12 is moved forward from the irradiation point a of the main laser beam 11 in the welding direction. The point b at a certain distance to the side may be irradiated. In this case, the unwelded portion is preheated by the heating effect of the sub-laser beam 12, so that the length L of the molten metal portion 6 in the welding direction becomes large, and the sub-laser beam 12 is irradiated with the main laser beam. The same operation and effect as in the case of irradiating the point a on the rear side in the welding direction are produced.
【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
レーザ溶接方法において、主レーザビーム１１と副レー
ザビーム１２との２つのレーザビームは、１台のレーザ
発振器から発振されたレーザビーム１０を分割・集光手
段（例えばＳ１）により２分割して集光することによっ
て得られるようにしたことを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the laser welding method according to the first aspect, the two laser beams of the main laser beam 11 and the sub-laser beam 12 are laser beams oscillated from one laser oscillator. It is characterized in that it is obtained by dividing and condensing 10 by a dividing / condensing means (for example, S1).
【００１２】溶接用の主レーザビーム１１と加熱用の副
レーザビーム１２との２つのレーザビームを使用するた
めには、それぞれ別個にレーザ発振器を準備して供用す
るようにしてもよいが、その場合には、２台のレーザ発
振器が必要となり、また２台の集光光学系が必要なこと
から、溶接ヘッド周辺の構造が非常に複雑となる等の問
題がある。然るに、請求項２に記載のように、１台のレ
ーザ発振器から発振されたレーザビーム１０を分割・集
光手段により２分割して集光することによって、主レー
ザビーム１１と副レーザビーム１２との２つのレーザビ
ームを得るようにすれば、１台のレーザ発振器で済むか
ら、設備が簡単で、その製作コストが安くつく上、操作
も簡便となる。In order to use two laser beams, ie, a main laser beam 11 for welding and a sub-laser beam 12 for heating, laser oscillators may be separately prepared and used. In this case, two laser oscillators are required, and two light-condensing optical systems are required. Therefore, there is a problem that the structure around the welding head becomes very complicated. However, as described in claim 2, the laser beam 10 oscillated from one laser oscillator is split into two by a splitting / focusing unit and focused, so that the main laser beam 11 and the sub-laser beam 12 are separated. If two laser beams are obtained, only one laser oscillator is required, so that the equipment is simple, the manufacturing cost is low, and the operation is simple.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るレーザ溶接
方法の実施例を図１〜図７を参照して説明する。図１
は、被溶接材１，１の突き合わせ端面に形成したＩ形開
先２に沿ってレーザ溶接を行っている状態を示してい
る。このレーザ溶接にあたっては、１台のレーザ発振器
（図示せず）から発振された原レーザビーム１０を分割
・集光手段Ｓ１により２分割して集光することによって
得られる溶接用の主レーザビーム１１と加熱用の副レー
ザビーム１２との２つのレーザビームを使用する。この
図１に示す分割・集光手段Ｓ１は、分割集光光学系とし
ての分割放物面鏡又は分割凹面鏡１３からなるもので、
１台のレーザ発振器から発振された大口径の原レーザビ
ーム１０を分割放物面鏡又は分割凹面鏡１３により分割
・集光して、溶接用の主レーザビーム１１と加熱用の副
レーザビーム１２と形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser welding method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG.
Shows a state where laser welding is performed along the I-shaped groove 2 formed on the butted end surfaces of the workpieces 1 and 1. In this laser welding, a main laser beam 11 for welding obtained by converging an original laser beam 10 oscillated from one laser oscillator (not shown) into two parts by a dividing / condensing means S1. And two auxiliary laser beams 12 for heating. The splitting / light collecting means S1 shown in FIG. 1 is composed of a split parabolic mirror or a split concave mirror 13 as a split light collecting optical system.
A large-diameter original laser beam 10 oscillated from one laser oscillator is split and condensed by a split parabolic mirror or split concave mirror 13 to form a main laser beam 11 for welding and a sub-laser beam 12 for heating. Form.
【００１４】しかして、図１に示すように、主レーザビ
ーム１１を被溶接材１，１の溶接線に沿って相対移動さ
せつつ照射し、副レーザビーム１２は主レーザビーム１
１の照射点ａから溶接方向後方側へ一定距離を隔てた地
点ｂを照射しながら、レーザビーム溶接を行う。その溶
接方向を図中の矢印Ｐで示す。このレーザ溶接に際し
て、図示は省略するが、両レーザビーム１１，１２はレ
ーザ溶接ヘッドから出射させるようにし、そしてこのヘ
ッドを、定位置に固定した被溶接材１の溶接線に沿って
一定速度で移動させるようにする。尚、レーザ溶接ヘッ
ド側を定位置に固定して、被溶接材１側を移動させるよ
うにしてもよい。As shown in FIG. 1, the main laser beam 11 is irradiated while being relatively moved along the welding line of the workpieces 1 and 1, and the sub-laser beam 12 is irradiated with the main laser beam 1
Laser beam welding is performed while irradiating a point b at a certain distance from the irradiation point a of 1 in the welding direction rearward. The welding direction is indicated by an arrow P in the figure. In this laser welding, although not shown, both laser beams 11 and 12 are emitted from a laser welding head, and this head is moved at a constant speed along a welding line of the workpiece 1 fixed at a fixed position. Make it move. The laser welding head side may be fixed at a fixed position and the workpiece 1 side may be moved.
【００１５】このレーザビーム溶接方法において、主レ
ーザビーム１１は、母材、即ち被溶接材１，１を溶接す
るために適切な照射条件を有するものとし、また副レー
ザビーム１２は溶融金属部６を適度に加熱するに足る照
射条件を有するものとする。しかして、主レーザビーム
１１によって通常のレーザ溶接を行いながら、副レーザ
ビーム１２を主レーザビーム１１の照射点ａから溶接方
向後方側へ一定距離を隔てた地点ｂを照射することによ
って分散加熱すると、副レーザビーム１２の加熱効果に
よって、図１に示すように主レーザビーム照射点の後方
側の溶融金属部６の溶接方向長さＬは、従来方法を示す
図１０と比較して明らかなように可なり大きくなり、こ
れがために当該溶融金属部６の冷却速度が遅くなって、
それが凝固するまでの時間が長くなる。従って、溶融金
属部６中に入り込んだガスの気泡は、この溶融金属部６
が凝固するまでに外部へ容易に抜け出すことができ、溶
融金属部６内にはほとんど残留することがない。その結
果、溶接金属層４中のポロシティーを中心とする溶接欠
陥が減少される。In this laser beam welding method, the main laser beam 11 has appropriate irradiation conditions for welding the base material, that is, the materials 1 to be welded, and the sub-laser beam 12 has the molten metal portion 6. Have sufficient irradiation conditions to appropriately heat them. Thus, while performing normal laser welding with the main laser beam 11, the auxiliary laser beam 12 is dispersed and heated by irradiating a point b at a predetermined distance from the irradiation point a of the main laser beam 11 to the rear side in the welding direction. Due to the heating effect of the sub-laser beam 12, the length L in the welding direction of the molten metal portion 6 behind the irradiation point of the main laser beam as shown in FIG. And the cooling rate of the molten metal part 6 is reduced,
It takes longer to solidify. Therefore, gas bubbles that have entered the molten metal portion 6 are
Can easily escape to the outside before solidification, and hardly remains in the molten metal portion 6. As a result, welding defects centered on porosity in the weld metal layer 4 are reduced.
【００１６】図２〜図５には、原レーザビーム１０を分
割・集光して主レーザビーム１１と副レーザビーム１２
を得るための前記分割・集光手段Ｓ１以外の種々の分割
・集光手段Ｓ２〜Ｓ５を示している。図２に示す分割・
集光手段Ｓ２は、原レーザビーム１０を集光する放物面
鏡又は凹面鏡１４と、これによって集光されたレーザビ
ーム１０′を２分割し更に集光して最終的に主レーザビ
ーム１１及び副レーザビーム１２を形成する分割平面鏡
１５とからなるものである。図３に示す分割・集光手段
Ｓ３は、原レーザビーム１０を２分割する分割平面鏡１
６と、これにより２分割されたレーザビーム１０1 ，１
０2 を集光して主レーザビーム１１及び副レーザビーム
１２を形成する放物面鏡又は凹面鏡１７とからなる。FIGS. 2 to 5 show that the original laser beam 10 is divided and condensed into a main laser beam 11 and a sub laser beam 12.
There are shown various dividing / condensing means S2 to S5 other than the dividing / condensing means S1 for obtaining. The division shown in FIG.
The condensing means S2 is a parabolic mirror or a concave mirror 14 for condensing the original laser beam 10, and the laser beam 10 'condensed thereby is divided into two parts, which are further condensed and finally the main laser beam 11 and And a split plane mirror 15 for forming the sub laser beam 12. The splitting / condensing means S3 shown in FIG. 3 is a split plane mirror 1 for splitting the original laser beam 10 into two.
6 and the laser beam 10 1 , 1
A parabolic mirror or a concave mirror 17 for converging O 2 to form a main laser beam 11 and a sub laser beam 12.
【００１７】図４に示す分割・集光手段Ｓ４は、原レー
ザビーム１０の一部を反射し、その残部を透過する半透
過平面鏡１８と、この半透過平面鏡１８を透過したレー
ザビーム１０ｂを反射させて分割する平面鏡１９と、上
記半透過平面鏡１８で反射して分割されたレーザビーム
１０ａ及び上記平面鏡１９で反射して分割されたレーザ
ビーム１０ｂをそれぞれ集光して主レーザビーム１１及
び副レーザビーム１２を形成する放物面鏡又は凹面鏡２
０とからなるものである。尚、図４において、半透過平
面鏡１８の傾斜角θと平面鏡１９の傾斜角θ′との間に
若干の差を設けてレーザビーム１０ａ，１０ｂが平行と
ならないようにする。また、図５に示す分割・集光手段
Ｓ５は、原レーザビーム１０を２分割する分割平面鏡２
１と、これにより２分割されたレーザビーム１０1 ，１
０2 を集光して主レーザビーム１１及び副レーザビーム
１２を形成する凸レンズ２２とからなる。The splitting / condensing means S4 shown in FIG. 4 reflects a part of the original laser beam 10 and transmits the rest, and reflects a semi-transmissive plane mirror 18 and a laser beam 10b transmitted through the semi-transmissive plane mirror 18. And a laser beam 10a reflected and divided by the semi-transmissive plane mirror 18 and a laser beam 10b reflected and divided by the plane mirror 19 to be condensed to form a main laser beam 11 and a sub-laser. Parabolic or concave mirror 2 forming beam 12
0. In FIG. 4, a slight difference is provided between the inclination angle θ of the transflective plane mirror 18 and the inclination angle θ ′ of the plane mirror 19 so that the laser beams 10a and 10b are not parallel. The splitting / focusing means S5 shown in FIG. 5 is a split plane mirror 2 for splitting the original laser beam 10 into two.
1 and the laser beam 10 1 , 1 divided by this
A convex lens 22 for converging O 2 to form a main laser beam 11 and a sub laser beam 12.
【００１８】何れにしても、各種反射光学系、透過光学
系の組み合わせによる原レーザビームの分割手段、並び
に集光手段を適宜に組み合わせることによって、同等の
作用効果が得られるならば、図１〜図５に例示した分割
・集光手段Ｓ１〜Ｓ５以外の分割・集光手段を採用でき
ることは言うまでもない。In any case, if the same operation and effect can be obtained by appropriately combining the original laser beam splitting means and the condensing means by combining various reflection optical systems and transmission optical systems, FIGS. It goes without saying that division / condensing means other than the dividing / condensing means S1 to S5 illustrated in FIG. 5 can be employed.
【００１９】次に、上述したような種々の分割・集光手
段Ｓ１〜Ｓ５によって得られる溶接用主レーザビーム１
１と溶接部加熱用副レーザビーム１２の集光点ａ，ｂ間
の距離、両レーザビーム１１，１２の両光軸の交わる角
度、両レーザビーム１１，１２の出力の比率の調整が、
その溶接欠陥の減少に及ぼす効果に大きく影響すること
から、これらの調整方法について説明する。Next, the main laser beam 1 for welding obtained by the various splitting / condensing means S1 to S5 as described above.
Adjustment of the distance between 1 and the focal points a and b of the welding portion heating auxiliary laser beam 12, the angle at which both optical axes of both laser beams 11 and 12 intersect, and the ratio of the output of both laser beams 11 and 12 are performed.
These adjustment methods will be described because they greatly affect the effect on the reduction of welding defects.
【００２０】先に示した実施例の分割・集光手段Ｓ１〜
Ｓ５のうち、例えば図３に示す分割・集光手段Ｓ３を採
用する場合を例にとれば、主レーザビーム１１と副レー
ザビーム１２との集光点ａ，ｂ間の距離の調節、及び両
レーザビーム１１，１２の両光軸の交わる角度の調節
は、図６に示すように、分割平面鏡１６の折れ曲げ角α
が可変となる構造とすることによって可能となる。即
ち、この場合、分割平面鏡１６の一方の平面鏡１６ａと
他方の平面鏡１６ｂとがその境界線（折れ曲げ線）２３
を介して折曲可能で、その折れ曲げ角αを自在に変更で
きるような構造とすればよい。また、主レーザビーム１
１と副レーザビーム１２との出力の比率については、同
じく分割平面鏡１６の場合であれば、図７に示すよう
に、原レーザビーム１０の分割平面鏡１６への投影にお
いて、分割平面鏡１６の境界線２３で分割される面積Ｘ
及びＹ（但し、Ｘ＋Ｙ＝一定）が可変となる構造、即ち
分割平面鏡１６が所定の折れ曲げ角度を保持した状態で
図７の左右方向に移動可能な構造とすることによって、
その比率の調節が可能となる。The splitting / condensing means S1 to S1 of the embodiment shown above.
In S5, for example, when the splitting / condensing means S3 shown in FIG. 3 is adopted, the distance between the converging points a and b of the main laser beam 11 and the sub-laser beam 12 is adjusted, and both are adjusted. The angle at which the two optical axes of the laser beams 11 and 12 intersect is adjusted as shown in FIG.
Is made possible by making the structure variable. That is, in this case, one plane mirror 16a and the other plane mirror 16b of the divided plane mirror 16 are separated from each other by a boundary line (bent line) 23.
And a structure that can freely change the bending angle α. The main laser beam 1
Regarding the ratio of the output of the sub-laser beam 1 to the output of the sub-laser beam 12, in the case of the split plane mirror 16 as well, as shown in FIG. Area X divided by 23
And Y (however, X + Y = constant) can be changed, that is, the split plane mirror 16 can move in the left-right direction in FIG. 7 while maintaining a predetermined bending angle.
The ratio can be adjusted.
【００２１】以上は、図３に示す分割・集光手段Ｓ３の
場合における両レーザビーム１１，１２の集光点ａ，ｂ
間の距離、両光軸の交わる角度、及び出力の比率のそれ
ぞれの調整方法について図６及び図７を参照して説明し
たが、これは一例であって、この調整方法以外でも、採
用する分割・集光手段に応じた所望の調整方法が可能で
ある。The above description is based on the focus points a and b of the two laser beams 11 and 12 in the case of the splitting and focusing means S3 shown in FIG.
The respective adjustment methods of the distance between the optical axes, the angle at which the two optical axes intersect, and the output ratio have been described with reference to FIGS. 6 and 7. However, this is only an example, A desired adjustment method according to the light condensing means is possible.
【００２２】以上説明した実施形態のレーザ溶接方法
は、図１に示すように、溶接用の主レーザビーム１１を
先行させ、溶接部加熱用の副レーザビーム１２を後行さ
せて溶接を行う場合であるが、これとは逆に、溶接部加
熱用の副レーザビーム１２を先行させ、溶接用の主レー
ザビーム１１を後行させ、副レーザビーム１２によって
溶接部を予熱しながら溶接を進行させるようにしてもよ
い。このレーザ溶接方法においては、副レーザビーム１
２の加熱効果により未溶接部が予熱されるため、結果的
に、図１に示す溶融金属部６の溶接方向長さＬが大きく
なって、副レーザビーム１２が主レーザビーム１１の照
射点ａの溶接方向後方側を照射する場合と同様の作用効
果を奏することができる。In the laser welding method according to the embodiment described above, as shown in FIG. 1, welding is performed with the main laser beam 11 for welding preceding and the sub-laser beam 12 for heating the welded portion following. On the contrary, the welding is advanced while the welding laser beam is preheated by the auxiliary laser beam 12, the welding main laser beam 11 is advanced, and the welding laser beam is preheated by the auxiliary laser beam 12. You may do so. In this laser welding method, the auxiliary laser beam 1
2, the unheated portion is preheated, and as a result, the length L of the molten metal portion 6 in the welding direction shown in FIG. The same operation and effect as in the case of irradiating the rear side in the welding direction can be obtained.
【００２３】また、上述した実施形態では、１台のレー
ザ発振器から発振された原レーザビーム１０を分割・集
光手段により２分割して集光することによって、溶接用
の主レーザビーム１１と溶接部加熱用の副レーザビーム
１２との２つのレーザビームを得るレーザ溶接方法につ
いて説明したが、主レーザビーム１１と副レーザビーム
１２との２つのレーザビームを得るためには、それぞれ
別個にレーザ発振器を設けて、各レーザ発振器からそれ
ぞれレーザビームを得るようにしてもよい。Also, in the above-described embodiment, the original laser beam 10 oscillated from one laser oscillator is divided into two parts by the dividing / condensing means and condensed, so that the main laser beam 11 for welding is welded to the main laser beam 11 for welding. Although the laser welding method for obtaining two laser beams with the sub-laser beam 12 for part heating has been described, in order to obtain the two laser beams of the main laser beam 11 and the sub-laser beam 12, the laser oscillators are separately provided. And a laser beam may be obtained from each laser oscillator.
【００２４】[0024]
【発明の効果】請求項１に係る発明のレーザ溶接方法に
よれば、溶接用の主レーザビームを被溶接材の溶接線に
沿って相対移動させつつ照射し、加熱用の副レーザビー
ムを主レーザビーム照射点からその後方側又は前方側へ
一定距離隔てた地点を照射することによって、溶融金属
部の溶接方向長さが、副レーザビームを使用しない場合
と比較して長くなり、それによって溶融金属部部が凝固
するまでの時間が長くなるから、溶融金属部中に入り込
んだガスを主成分とするポロシティーが外部へ放出され
易くなり、その結果溶接金属層中に残留するポロシティ
ーが減少して、溶接欠陥の発生を効果的に防止ないし減
少させ、溶接部の品質向上を期することができる。According to the laser welding method according to the first aspect of the present invention, the main laser beam for welding is irradiated while being relatively moved along the welding line of the material to be welded, and the auxiliary laser beam for heating is mainly used. By irradiating a point at a certain distance behind or forward from the laser beam irradiation point, the welding direction length of the molten metal part becomes longer compared to the case where the auxiliary laser beam is not used. Since the time until the metal part solidifies becomes longer, the porosity mainly composed of the gas that has entered the molten metal part is easily released to the outside, and as a result, the porosity remaining in the weld metal layer is reduced. As a result, the occurrence of welding defects can be effectively prevented or reduced, and the quality of the welded portion can be improved.
【００２５】請求項２に記載のように、主レーザビーム
と副レーザビームとの２つのレーザビームを、１台のレ
ーザ発振器から発振されたレーザビームを分割・集光手
段により２分割して集光することによって得るようにす
れば、１台のレーザ発振器で済むから、設備が簡単で、
その製作コストが安くつく上、操作も簡便となる。According to a second aspect of the present invention, two laser beams, a main laser beam and a sub-laser beam, are collected by splitting a laser beam oscillated from one laser oscillator into two by a splitting / focusing means. If it is obtained by light, only one laser oscillator is needed, so the equipment is simple,
The production cost is low and the operation is simple.
【図１】 本発明に係るレーザ溶接方法の一実施例を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a laser welding method according to the present invention.
【図２】 分割・集光手段の他の例を示す説明図面であ
る。FIG. 2 is an explanatory drawing showing another example of the dividing / light collecting means.
【図３】 分割・集光手段の更に他の例を示す説明図面
である。FIG. 3 is an explanatory drawing showing still another example of the dividing / light collecting means.
【図４】 分割・集光手段の更に他の例を示す説明図面
である。FIG. 4 is an explanatory drawing showing still another example of the dividing / light collecting means.
【図５】 分割・集光手段の更に他の例を示す説明図面
である。FIG. 5 is an explanatory drawing showing still another example of the dividing / light collecting means.
【図６】 図３に示す分割・集光手段の一部拡大図であ
る。FIG. 6 is a partially enlarged view of the dividing / light collecting means shown in FIG.
【図７】 図６に示す分割平面鏡の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the split plane mirror shown in FIG.
【図８】 （Ａ）は突き合わせ開先に沿って溶接を行っ
ている従来のレーザ溶接方法を示す縦断面図、（Ｂ）は
その横断面図である。8A is a longitudinal sectional view showing a conventional laser welding method in which welding is performed along a butt groove, and FIG. 8B is a transverse sectional view thereof.
【図９】 従来のレーザ溶接方法による溶接部の状態を
示す横断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state of a welded portion by a conventional laser welding method.
【図１０】 〜は従来のレーザ溶接方法による溶接
状態を経時的に示す説明図である。[Fig. 10] is an explanatory diagram showing a welding state by a conventional laser welding method with time.
１ 被溶接材 ２ 開先 ４ 溶接金属層 ５ キーホール ６ 溶融金属部 Ｌ 溶融金属部の溶接方向長さ １０ 原レーザビーム １１ 主レーザビーム ａ 主レーザビームの照射点 １２ 副レーザビーム ｂ 副レーザビームの照射点 Ｓ１ 分割・集光手段 １３ 分割放物面鏡又は分割凹面鏡 Ｓ２ 分割・集光手段 １４ 放物面鏡又は凹面鏡 １５ 分割平面鏡 Ｓ３ 分割・集光手段 １６ 分割平面鏡 １７ 放物面鏡又は凹面鏡 Ｓ４ 分割・集光手段 １８ 半透過平面鏡 １９ 平面鏡 ２０ 放物面鏡又は凹面鏡 Ｓ５ 分割・集光手段 ２１ 分割平面鏡 ２２ 凸レンズ Reference Signs List 1 welded material 2 groove 4 weld metal layer 5 keyhole 6 molten metal part L length of molten metal part in welding direction 10 original laser beam 11 main laser beam a irradiation point of main laser beam 12 auxiliary laser beam b auxiliary laser beam Irradiation point S1 Dividing / focusing means 13 Dividing parabolic mirror or concave concave mirror S2 Dividing / focusing means 14 Parabolic mirror or concave mirror 15 Dividing plane mirror S3 Dividing / focusing means 16 Dividing plane mirror 17 Parabolic mirror or concave mirror S4 Dividing / focusing means 18 Semi-transmissive plane mirror 19 Plane mirror 20 Parabolic mirror or concave mirror S5 Dividing / focusing means 21 Divided plane mirror 22 Convex lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 直晃 兵庫県尼崎市道意町７丁目１番８ 財団法 人近畿高エネルギー加工技術研究所内 (72)発明者 鷹石 純 兵庫県尼崎市道意町７丁目１番８ 財団法 人近畿高エネルギー加工技術研究所内 (72)発明者 松下 宏 兵庫県尼崎市道意町７丁目１番８ 財団法 人近畿高エネルギー加工技術研究所内 (72)発明者 松縄 朗 兵庫県宝塚市中山五月台５丁目９番14号 (72)発明者 阿部 信行 京都府京田辺市花住坂３丁目16番５号 Ｆターム(参考） 4E068 AA05 AH00 BA00 CD02 CD04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naoaki Fukuda 7-18-8 Doimachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside the Kinki High Energy Processing Technology Research Institute (72) Inventor Jun Takaishi Amagasaki City Road, Hyogo Prefecture 7-18 Ishimachi Foundation Kinki High Energy Processing Technology Research Institute (72) Inventor Hiroshi Matsushita 7-18 Doimachi Amagasaki City, Hyogo Prefecture Kinki High Energy Processing Technology Research Institute (72) Invention Person Akira Matsuwana 5-9-114 Nakayama Maydai, Takarazuka-shi, Hyogo (72) Inventor Nobuyuki Abe 3-16-5 Hanazumi-zaka, Kyotanabe-shi, Kyoto F term (reference) 4E068 AA05 AH00 BA00 CD02 CD04
Claims (2)
ーザビームとの２つのレーザビームを使用し、主レーザ
ビームを被溶接材の溶接線に沿って相対移動させつつ照
射するとともに、副レーザビームは主レーザビームの照
射点から溶接方向後方側又は前方側へ一定距離を隔てた
地点を照射することを特徴とするレーザ溶接方法。A laser beam is irradiated while relatively moving along a welding line of a material to be welded using two laser beams, a main laser beam for welding and a sub-laser beam for heating. A laser welding method, wherein a laser beam is applied to a point at a predetermined distance from the irradiation point of the main laser beam to the rear side or the front side in the welding direction, at a distance.
つのレーザビームは、１台のレーザ発振器から発振され
たレーザビームを分割・集光手段により２分割して集光
することによって得られるようにしたことを特徴とする
請求項１に記載のレーザ溶接方法。2. A laser beam comprising a main laser beam and a sub-laser beam.
2. The laser welding according to claim 1, wherein one laser beam is obtained by converging a laser beam oscillated from one laser oscillator into two parts by a dividing / condensing means. Method.
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| JP10165612A JP2000000683A (en) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Laser welding method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000000683A true JP2000000683A (en) | 2000-01-07 |
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- 1998-06-12 JP JP10165612A patent/JP2000000683A/en not_active Withdrawn
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