JP2001276969A

JP2001276969A - 継手の溶接方法

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Publication number: JP2001276969A
Application number: JP2000094112A
Authority: JP
Inventors: Kenji Saito; 賢司斎藤; Yasuo Murai; 康生村井; Hiroyuki Takeda; 裕之武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3907373B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行
うに際し、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生
することなく健全な溶接部を得ることができ、被溶接部
材間にＧａｐが存在する場合においても健全な溶接をし
得、また、溶接後の変形量が小さく、高い継手強度を確
保し得るようにする。【解決手段】構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接
を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて
溶接を行う継手の溶接方法であって、この溶接の条件
を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜
６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面
上でのアーク／レーザ間距離Ｄ：２〜１５ｍｍとするこ
とを特徴とする継手の溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継手の溶接方法に
関する技術分野に属し、より詳細には、構造物のＴ継
手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接と
レーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法に
関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】図１に従来のＴ継手を示す。この場合、
図１に示す如く、垂直の鋼板１と水平の鋼板２とは垂直
に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられてお
り、鋼板１の先端面1aは鋼板２の表面に当接している。

【０００３】図１に示す如く組み立てられたＴ継手にす
み肉溶接を行うに際し、アーク溶接により、通常は部分
溶込み溶接が行われる。

【０００４】また、従来の溶接方法として、図１に示す
Ｔ継手に対して、レーザ溶接によりすみ肉溶接を行う方
法も考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
アーク溶接による継手の溶接方法及びレーザ溶接による
継手の溶接方法には、種々の問題点がある。この詳細
を、以下説明する。

【０００６】アーク溶接単独で継手の溶接を行う場合、
図２(a) に示す如く、深い溶込み量が期待できないた
め、鋼板１と鋼板２の当接面に未溶融部分が大きく残
り、継手の強度不足になる可能性があるため、所要強度
を脚長で確保する必要がある。

【０００７】しかしながら、このように脚長により所要
強度を確保する場合、溶接金属の断面積が大きくなるこ
とから、溶接後の収縮量が大きくなり、従って溶接変形
量が大きくなってしまう。

【０００８】また、高能率で溶接を行う場合には、溶接
速度は速い方がよいが、アーク溶接においては、１〜
１．５ｍ／min 以上の速度で溶接を行うと、アークが安
定しなくなり、ハンピングが発生するために、高速溶接
には適していない。なお、ハンピングとは、高速溶接を
行った場合にビードのなじみが悪くなり、ある速度以上
では数珠玉状の溶接ビードとなり、溶接不能となる現象
のことと一般的にはいわれている。

【０００９】一方、レーザ溶接単独で継手の溶接を行う
場合、数ｍ／min 程度の高速で溶接を行ってもハンピン
グを発生することなく、健全な溶接部を得ることができ
る。また、図２(b) に示す如く、レーザ溶接による溶接
金属の断面積は、アーク溶接によるものと比較して非常
に小さいため、溶接後の変形量も小さい。

【００１０】しかしながら、レーザ溶接においては、通
常フィラーワイヤを供給せずに溶接が行われ、この場合
にはアーク溶接の場合のような大きな脚長を確保できな
いだけでなく、アンダーカットを生じる場合がある。ま
た、フィラーワイヤを供給しながら溶接を行う場合にお
いても、フィラーワイヤからの溶融金属の供給によって
多少の余盛りを形成することができるが、フィラーワイ
ヤの供給量には限界があることから、アーク溶接並みの
大きな脚長を確保することはできない。

【００１１】そこで、レーザ溶接を行う場合には、深い
溶込み深さを利用して有効のど厚を大きくすることによ
り、強度を確保することが試みられる。しかし、例えば
図１に示す如きＴ継手に対してレーザ溶接を行う場合に
は、レーザ溶接装置の加工ヘッドが被溶接材の鋼板２に
接触してしまうため、鋼板１の先端面１ａに平行な方向
からレーザを入射することができず、溶込み深さが深く
なっても、図２(b) に示す如く、鋼板１の先端面１ａと
鋼板２の表面の当接面を有効的に溶融することができな
い。

【００１２】また、レーザ溶接においては、溶接しよう
とする２つの部材間にＧａｐ（ギャップ）が存在する場
合には途端に健全な溶接が行えなくなるという短所があ
る。即ち、例えば図１に示すようなＴ継手に対して溶接
を行う場合に、鋼板１の先端面１ａと鋼板２の表面の間
にＧａｐがあり、両者間が空いていた場合には、健全な
溶接を行うことができないという問題点がある。

【００１３】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は、構造物のＴ継手、重ね
継手にすみ肉溶接を行うに際し、高速で溶接を行う場合
でもハンピングを発生することなく健全な溶接部を得る
ことができ、被溶接部材間にＧａｐが存在する場合にお
いても健全な溶接を行うことができ、また、溶接後の変
形量が小さく、高い継手強度を確保することができる継
手の溶接方法を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る継手の溶接方法は、請求項１〜２記
載の継手の溶接方法としており、それは次のような構成
としたものである。

【００１５】即ち、請求項１記載の継手の溶接方法は、
構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、
アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手
の溶接方法であって、この溶接の条件を、レーザ出力：
１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速
度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レ
ーザ間距離：２〜１５ｍｍとすることを特徴とする継手
の溶接方法である（第１発明）。

【００１６】請求項２記載の継手の溶接方法は、前記ア
ーク溶接が消耗式電極を用いた溶接方法である請求項１
記載の継手の溶接方法である（第２発明）。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば次のような形態
で実施する。構造物のＴ継手または重ね継手にすみ肉溶
接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させ
て溶接を行う。このとき、溶接の条件を、レーザ出力：
１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速
度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レ
ーザ間距離：２〜１５ｍｍとする。このような形態で本
発明が実施される。

【００１８】以下、本発明について主にその作用効果を
説明する。

【００１９】本発明に係る継手の溶接方法は、前記の如
く、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際
し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う
継手の溶接方法であって、この溶接の条件を、レーザ出
力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶
接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク
／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとするようにしており、
これにより、前記従来のアーク溶接による継手の溶接方
法及びレーザ溶接による継手の溶接方法が有する問題点
を解消し得、前記本発明の目的を達成し得るものである
（第１発明）。この詳細を、以下説明する。

【００２０】アーク溶接単独で継手の溶接を行う場合の
問題点としては、溶接変形が大きくなってしまうこと、
即ち、所要の高い継手強度を大きな脚長により確保した
場合には溶接変形量が大きくなること（換言すれば、脚
長を小さくして溶接変形を抑制しようとすると、所要の
高い継手強度が得られないこと）、及び、高速で溶接を
行った場合にはハンピングが発生することが挙げられ
る。

【００２１】ところが、アーク溶接にレーザ溶接を複合
させた場合、即ち、アーク溶接とレーザ溶接とを複合さ
せて継手の溶接を行う場合には、ハンピングが発生し難
くなり、アーク溶接単独ではハンピングが発生して健全
な溶接が行えなくなる数ｍ／min 程度（１〜１．５ｍ／
min 以上）の溶接速度においても、ハンピングを発生す
ることなく健全な溶接を行うことができる。

【００２２】これは、アーク溶接単独で高速溶接を行っ
た場合にハンピングが発生する要因として、溶接線方向
の温度勾配が急になること、溶融金属の流れが後方の一
方向になること、及び、ビード幅に対して溶着金属量が
不足すること等が挙げられるが、アーク溶接にレーザ溶
接を複合することにより、これらの要因が解消あるいは
この程度が軽減されるからである。

【００２３】即ち、溶接線方向の温度勾配については、
アーク溶接にレーザ溶接を複合することにより、熱源が
２つになるために、溶接線方向の温度勾配が緩やかにな
る。溶融金属の流れについては、レーザにより生成した
キーホールを避けるように流れる等の作用が生じ、一方
向流ではなくなる。また、ビード幅に対する溶着金属量
については、レーザ溶接を複合することにより、アーク
の陰極点がレーザに引っ張られてアークの広がりを抑え
ることができ、このためビード幅が狭くなり、これによ
ってビード幅に対する溶着金属量が適正量となるため、
ハンピングが発生し難くなる。これらによって、高速で
溶接を行う場合でもハンピングを発生することなく健全
な溶接を行うことができるのである。

【００２４】また、アーク溶接とレーザ溶接とを複合さ
せて継手の溶接を行う場合には、溶接後の変形量を小さ
く抑えることができる。即ち、アーク溶接にレーザ溶接
を複合させると、有効溶込み深さによって強度を確保す
ることができるため、同一の強度を得るのに必要な脚長
が、アーク溶接単独の場合と比較して小さくなる。従っ
て、同程度の強度の継手をアーク溶接単独および複合溶
接（アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う
溶接）により作製した場合には、溶接後の変形量は複合
溶接による場合の方が小さく抑えることができる。

【００２５】レーザ溶接単独で継手の溶接を行う場合の
問題点としては、アンダーカットを生じ易いこと、フィ
ラーワイヤを用いた場合でも大きな脚長を確保し難いこ
と、健全な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲が極
めて狭い（許容上限値が著しく小さい）ことが挙げられ
る。

【００２６】ところが、レーザ溶接にアーク溶接を複合
させた場合、即ち、アーク溶接とレーザ溶接とを複合さ
せて継手の溶接を行う場合には、これらの問題点を解消
することができる。

【００２７】即ち、アーク溶接のワイヤによる溶融金属
の供給があるため、アーク溶接の溶接条件を適正な値に
調整し設定することにより、アンダーカットを防止する
と共に、大きな脚長を確保することができる。

【００２８】また、Ｇａｐが存在する場合においても、
アーク溶接での溶融金属によりＧａｐを補填することが
できるため、Ｇａｐ量の許容上限値が大きく、アーク溶
接単独の場合と同程度のＧａｐ量の許容範囲で健全な溶
接を行うことができる。

【００２９】従って、本発明に係る継手の溶接方法によ
れば、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに
際し、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生する
ことなく健全な溶接部を得ることができ、被溶接部材間
にＧａｐが存在する場合においても健全な溶接を行うこ
とができ、また、溶接後の変形量が小さく、高い継手強
度を確保することができるようになる。

【００３０】より具体的には、本発明に係る継手の溶接
方法によれば、レーザ溶接の長所でありアーク溶接の短
所である高速での溶接性（ハンピングを発生することな
く健全な溶接を行い得る溶接速度の程度）および溶接変
形特性（溶接変形の起こり難さ、即ち、小ささの程度）
については、レーザ溶接単独の場合とほぼ同程度の性質
を示すことができると共に、レーザ溶接の短所でありア
ーク溶接の長所である継手強度およびＧａｐ感受性（健
全な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲、即ち、Ｇ
ａｐ量の許容上限値）については、アーク溶接単独の場
合と同程度の性質を示すことができる。

【００３１】本発明に係る継手の溶接方法での溶接条件
についての数値限定理由を、以下説明する。

【００３２】レーザ出力：１ｋＷ未満の場合、アーク溶
接とレーザ溶接とを複合させて溶接することの効果が希
薄になったり、所要の溶込み深さが得られなくなる場合
がある。一方、レーザ出力：５０ｋＷ超の場合、出力過
多となり、抜け落ちが生じることが懸念される。よっ
て、レーザ出力：１〜５０ｋＷとする必要がある。

【００３３】アーク電流：１００Ａ未満の場合、高速度
で溶接を行った場合に所要の脚長が得られなくなった
り、健全な溶接が行えなくなる場合がある。一方、アー
ク電流：６００Ａ超の場合、入熱過多または溶着過多と
なる。よって、アーク電流：１００〜６００Ａとする必
要がある。

【００３４】溶接速度：１ｍ／min 未満の場合、高能率
溶接の効果が希薄になる。一方、溶接速度：１０ｍ／mi
n 超の場合、アークが安定しなくなる。よって、溶接速
度：１〜１０ｍ／min とする必要がある。

【００３５】継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離
（以下、アーク／レーザ間距離Ｄという）が２ｍｍ未満
の場合、アークとレーザが干渉し、健全な溶接を行うこ
とができなくなる。一方、アーク／レーザ間距離Ｄが１
５ｍｍ超の場合、アークとレーザの相互作用が希薄にな
るか又は無くなり、アークとレーザの相互作用が不充分
となり、前述の本発明の場合の如き作用効果が得られな
くなる。よって、アーク／レーザ間距離Ｄ：２〜１５ｍ
ｍとする必要がある。

【００３６】尚、アーク／レーザ間距離Ｄ（継手部材表
面上でのアーク／レーザ間距離）とは、継手部材表面上
でのアークとレーザとの間の距離、即ち、アークが継手
部材表面に当たる位置とレーザが継手部材表面に当たる
位置との間の距離のことである。このアーク／レーザ間
距離Ｄは、これを図により模式的に示すと、例えば図３
に示す如きＤである。

【００３７】アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶
接を行う継手の溶接方法は、アーク溶接とレーザ溶接と
の複合溶接による継手の溶接方法ということができる。
この複合溶接はレーザ溶接とアーク溶接とを同時にある
いはほぼ同時に行う溶接のことである。

【００３８】以下、本発明の実施の形態と作用効果につ
いて、図面を用い、より具体的に説明する。

【００３９】図４にＴ継手の例を示す。図４の(a) は斜
視図であり、図４の(b) は正面図である。図４に示す如
く、板状部材３の端面３ａは板状部材４の表面に当接さ
れており、溶接は板状部材３の端面３ａの端辺３ｂ及び
３ｃに沿って行われる。

【００４０】かかる継手に対して、アーク溶接、レーザ
溶接、アーク溶接とレーザ溶接との複合溶接（アーク溶
接とレーザ溶接とを複合させた溶接）を行うと、溶接ビ
ードの断面はアーク溶接の場合には図５の(a) 、レーザ
溶接の場合には図５の(b) 、アーク溶接とレーザ溶接と
の複合溶接の場合には図５の(c) に示す如きものとな
る。このとき、レーザ溶接の場合、及び、アーク溶接と
レーザ溶接との複合溶接の場合は、溶接速度：数ｍ／mi
n 程度の高速溶接を行ったが、アーク溶接の場合は高速
溶接を行うとハンピングを発生して健全なビードが形成
されないために数十ｃｍ／min 程度の溶接速度で溶接を
行った。

【００４１】アーク溶接の場合は、高速溶接が行えない
ために能率的でないだけでなく、図５の(a) に示す如く
溶接ビードの断面積が他の方法（レーザ溶接や複合溶
接）による場合と比較して大きいため、図５の(a) の矢
印に示す方向への変形量が大きくなる。

【００４２】レーザ溶接の場合は、図５の(b) に示す如
く、溶込み方向が２つの部材の当接面と一致しないた
め、溶込み深さを深くしても、有効のど厚の増加にはつ
ながらず、従って、高い継手強度が得られない。また、
レーザ溶接においては、２つの部材間にＧａｐが生じて
存在する場合には、健全な溶接ビードを形成することが
できない。

【００４３】これに対し、アーク溶接とレーザ溶接とを
複合させて溶接を行った場合は、図５の(c) に示す如
く、健全な溶接ビードが形成される。即ち、レーザ溶接
の場合と同様の高速度で溶接を行った場合でも、健全な
溶接ビードが形成される。

【００４４】また、この複合溶接の場合は、溶接後の変
形量も、アーク溶接の場合と比較して極めて小さくする
ことができる。

【００４５】更に、この複合溶接の場合は、レーザ溶接
の場合と同程度の溶込み深さが得られるだけでなく、余
盛りによって適正脚長を形成することも可能であるた
め、有効のど厚を大きくすることができ、このため高い
継手強度を確保することができる。

【００４６】尚、以上は本発明の実施の形態と作用効果
としてＴ継手に対してすみ肉溶接する場合について具体
的に示したものであるが、重ね継手に対してすみ肉溶接
する場合についても上記作用効果と同様の作用効果を得
ることができる。

【００４７】前述の如くアーク溶接とレーザ溶接とを複
合させて溶接を行うに際し、アーク溶接の種類について
は特には限定されず、種々のアーク溶接によることがで
きるが、消耗式電極を用いる方法が好ましい（第２発
明）。これは、非消耗式電極による方法では、ワイヤの
供給なしで溶接を行う場合はもちろんのこと、フィラー
ワイヤを供給しながら溶接を行った場合においても、本
発明による溶接方法で必要な溶着金属量を得ることがで
きないケースも考えられるためである。

【００４８】本発明において、被溶接部材としてはその
材質は特には限定されず、種々のものを用いることがで
き、例えば、炭素鋼等の鋼類、Al合金、Ti合金等を用い
ることができる。

【００４９】被溶接部材の大きさについては特には限定
されない。また、形状についても特には限定されず、断
面が図５に例示する如き長方形のものの他、断面が台形
状のもの等を用いることができる。

【００５０】

【実施例】種々の溶接条件で継手の溶接を実施し、各種
評価試験を行った。その溶接方法及び試験結果につい
て、以下説明する。尚、この溶接の中、アーク溶接とレ
ーザ溶接とを複合させて溶接を行う場合の溶接を実施例
とし、アーク溶接単独で溶接を行う場合の溶接及びレー
ザ溶接単独で溶接を行う場合の溶接を比較例とした。従
って、比較例は当然に本発明の実施例に該当しないもの
であるが、実施例は全てが本発明の実施例に該当すると
は限らず、実施例の中には、本発明に係る溶接方法の要
件の１以上を満たさず、本発明の実施例に該当しないも
のもある。本発明の実施例という場合、それは必ず本発
明に係る溶接方法の要件を満たす場合の溶接に該当する
ものである。

【００５１】〔実施例及び比較例−Ａ群（ハンピングに
関する調査試験）〕実施例及び比較例の溶接を行い、ハ
ンピング発生の有無について調査した。この詳細及び調
査結果を、以下説明する。尚、この実施例の中には本発
明の実施例に該当しないものもある。

【００５２】図６に実施例及び比較例に用いた重ね継手
の形状を示す。この重ね継手は、板厚：４ｍｍの板状部
材６と板厚：４ｍｍの板状部材７とを図６に示す如く重
ねて組み立てたものである。

【００５３】上記重ね継手に対し、板状部材６の端面６
ａに沿ってすみ肉溶接を行った。このとき、アーク溶接
は、Ａｒ＋２０％ＣＯ₂ガス（ＣＯ₂ガス含有量：２０
体積％のＡｒとＣＯ₂の混合ガス）をシールドガスとし
て用いたＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦのワイヤ
を用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用いた。表１
に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示す。尚、
レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとした。

【００５４】上記すみ肉溶接に際し、ハンピング発生の
有無を調べた。その結果を、前記溶接条件の詳細と共に
表１に示す。尚、表１の試験結果の欄において、○はハ
ンピングを発生せずに、健全な溶接を行うことができた
もの、×はハンピングを発生して、健全な溶接を行うこ
とができなかったものを示すものである。

【００５５】表１に示すように、実施例のＮｏ．１〜５
（本発明の実施例）の場合、及び、比較例のＮｏ．１１
〜１５（レーザ溶接単独）の場合、いずれの溶接速度に
おいてもハンピングを発生することなく、健全な溶接を
行うことができた。尚、実施例Ｎｏ．１〜５の場合は本
発明に係る溶接方法の要件を満たすもの（本発明の実施
例）である。

【００５６】しかしながら、比較例Ｎｏ．６〜１０（ア
ーク溶接単独）の場合、１．５ｍ／min 以下の溶接速度
においてはハンピングを発生して、健全な溶接を行うこ
とができなかった。

【００５７】また、実施例Ｎｏ．１６の場合、アーク／
レーザ間距離Ｄの値が本発明でのアーク／レーザ間距離
Ｄ：２〜１５ｍｍの下限値よりも小さいため、アークと
レーザが干渉してしまい、健全な溶接ビードを得ること
ができなかった。また、実施例Ｎｏ．１７の場合、アー
ク／レーザ間距離Ｄの値が本発明でのアーク／レーザ間
距離Ｄの上限値よりも大きいため、ハンピングを発生し
て、健全な溶接を行うことができなかった。

【００５８】実施例Ｎｏ．１８の場合、レーザ出力が本
発明でのレーザ出力：１〜５０ｋＷの下限値よりも小さ
いため、ハンピングを発生して、健全な溶接を行うこと
ができなかった。

【００５９】実施例Ｎｏ．１９の場合、アーク電流が本
発明でのアーク電流：１００〜６００Ａよりも小さいた
め、健全な溶接を行うことができなかった。

【００６０】尚、溶接後の継手強度について調べたとこ
ろ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度
を有することが確認された。

【００６１】〔実施例及び比較例−Ｂ群（溶接変形量測
定試験）〕実施例及び比較例の溶接を行い、溶接変形量
の測定試験を行った。この詳細及び調査結果を、以下説
明する。

【００６２】図７に実施例及び比較例に用いたＴ継手の
形状を示す。このＴ継手は、板厚：６ｍｍの板状部材８
と板厚：６ｍｍの板状部材９とを図７に示す如く組み立
てたものである。尚、図７に示す板状部材の寸法の単位
はｍｍである。

【００６３】上記Ｔ継手に対し、板状部材８の端面８ａ
に沿ってすみ肉溶接を行った。このとき、アーク溶接
は、Ａｒ＋２０％ＣＯ₂ガス（ＣＯ₂ガス含有量：２０
体積％のＡｒとＣＯ₂の混合ガス）をシールドガスとし
て用いたＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦのワイヤ
を用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用いた。表２
に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示す。尚、
レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとした。

【００６４】上記すみ肉溶接の後、溶接変形量の測定を
行った。即ち、図８に示す如く、溶接後の板状部材９の
両端辺の水平面からの距離Ａ及びＢを測定し、この距離
Ａと距離Ｂとの和を求め、これを溶接変形量として求め
た。この結果を、前記溶接条件の詳細と共に表２に示
す。

【００６５】表２に示すように、比較例Ｎｏ．２２（レ
ーザ溶接単独）の場合、溶接変形量は大きいが、これに
対し、実施例Ｎｏ．２０（本発明の実施例）の場合、及
び、比較例Ｎｏ．２２（アーク溶接単独）の場合は、溶
接変形量が極めて小さい。即ち、実施例Ｎｏ．２０は本
発明に係る溶接方法の要件を満たすもの（本発明の実施
例）であり、この場合は比較例Ｎｏ．２２（レーザ溶接
単独）の場合とほぼ同程度の溶接変形量に抑えることが
でき、これに対して比較例Ｎｏ．２２（アーク溶接単
独）の場合は溶接変形量が極めて大きい。

【００６６】尚、溶接後の継手強度について調べたとこ
ろ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度
を有することが確認された。

【００６７】〔実施例及び比較例−Ｃ群（Ｇａｐ感受性
測定試験）〕実施例及び比較例の溶接を行い、Ｇａｐ感
受性の測定試験を行った。この詳細及び調査結果を、以
下説明する。

【００６８】図７に実施例及び比較例に用いたＴ継手の
形状を示す。このＴ継手の板状部材８と板状部材９の当
接面のＧａｐ量（両部材間の隙間の距離）を種々変化さ
せ、板状部材８の端面８ａに沿ってすみ肉溶接を行っ
た。このとき、アーク溶接は、シールドガス：Ａｒ＋２
０％ＣＯ₂ガスのＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦ
のワイヤを用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用い
た。表３に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示
す。尚、レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとし
た。

【００６９】上記すみ肉溶接の際およびその後、溶接の
状況および溶接ビード等を観察して溶接の健全性を評価
した。この結果を、前記溶接条件の詳細と共に表３に示
す。尚、表３の試験結果の欄において、○は健全な溶接
を行うことができたもの、×は健全な溶接を行うことが
できなかったものを示すものである。

【００７０】表３に示す如く、比較例Ｎｏ．２７〜３０
（レーザ溶接単独）の場合、Ｇａｐ量（Ｇａｐの大き
さ）：０ｍｍ、０．５ｍｍのとき、健全な溶接を行うこ
とができ、健全な溶接ビードが得られたが、Ｇａｐ量が
１ｍｍ以上になると健全な溶接ビードが得られなかっ
た。これに対し、実施例Ｎｏ．２３〜２６（本発明の実
施例）の場合は、Ｇａｐ量：０ｍｍ、０．５ｍｍのとき
も、Ｇａｐ量：１．０ｍｍ、１．５ｍｍのときも、健全
な溶接を行うことができ、健全な溶接ビードが得られ
た。即ち、実施例Ｎｏ．２３〜２６は本発明に係る溶接
方法の要件を満たすもの（本発明の実施例）であり、こ
の場合はいずれも、レーザ溶接単独では健全な溶接を行
うことができなかったＧａｐ量においても、健全な溶接
ビードを得ることができた。

【００７１】尚、溶接後の継手強度について調べたとこ
ろ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度
を有することが確認された。

【００７２】〔実施例及び比較例−Ｄ群（疲労強度測定
試験）〕実施例及び比較例の溶接を行い、疲労強度測定
試験を行った。この詳細及び試験結果を、以下説明す
る。

【００７３】図９に、疲労強度測定試験に用いたＴ継手
の形状及びサイズを示す。これは、板厚：１２ｍｍの板
状部材１０と板状部材１１とによりＴ継手に組み立てた
後、溶接を行い、図９に示す形状に加工したものであ
る。

【００７４】疲労強度測定試験は、上記図９に示すＴ継
手に対し図９にて矢印で示すような方向に１２０ＭＰａ
の応力（繰り返し応力）を掛け、破断までの繰り返し回
数を測定することにより行った。そして、判定基準は、
破断までの繰り返し回数（破断繰り返し回数）が２×１
０⁶以上であったものを合格（○）とし、２×１０⁶未
満のものを不合格（×）とした。

【００７５】上記疲労強度測定試験の結果を、Ｔ継手の
溶接方法と共に表４に示す。尚、表４の判定の欄におい
て、○は破断繰り返し回数が２×１０⁶以上であり、合
格であったもの、×は破断繰り返し回数が２×１０⁶未
満であり、不合格であったものを示すものである。溶接
方法の欄において、複合溶接は本発明の実施例に係る溶
接方法に該当するものであり、レーザ溶接及びアーク溶
接は比較例に該当するものである。

【００７６】表４に示すように、比較例Ｎｏ．３２（溶
接方法：レーザ溶接単独）の場合、破断繰り返し回数が
２×１０⁶未満であり、判定基準未満の繰り返し回数で
破断に至り、不合格となったが、実施例Ｎｏ．３１（溶
接方法：複合溶接：本発明の実施例に係る溶接方法）の
場合、及び、比較例Ｎｏ．３３（溶接方法：アーク溶接
単独）の場合は、破断繰り返し回数が２×１０⁶以上で
あり、判定基準以上の繰り返し回数が得られた。

【００７７】

【表１】

【００７８】

【表２】

【００７９】

【表３】

【００８０】

【表４】

【００８１】

【発明の効果】本発明に係る継手の溶接方法によれば、
構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、
高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生することな
く健全な溶接部を得ることができ、被溶接部材間に比較
的大きなＧａｐが存在する場合においても健全な溶接を
行うことができ（健全な溶接を行い得るＧａｐ量の許容
範囲が広く）、また、溶接後の変形量が小さく、高い継
手強度を確保することができるようになる。

【００８２】より具体的には、本発明に係る継手の溶接
方法によれば、レーザ溶接の長所でありアーク溶接の短
所である高速での溶接性（ハンピングを発生することな
く健全な溶接を行い得る溶接速度の程度）および溶接変
形特性（溶接変形の起こり難さ、即ち、小ささの程度）
については、レーザ溶接単独の場合とほぼ同程度の性質
を示すことができ、また、レーザ溶接の短所でありアー
ク溶接の長所である継手強度およびＧａｐ感受性（健全
な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲、即ち、Ｇａ
ｐ量の許容上限値）については、アーク溶接単独の場合
と同程度の性質を示すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ継手の概要を示す正面図である。

【図２】従来の溶接方法でＴ継手の溶接を行った場合
の溶接ビードの断面の概要を示す正面断面図であって、
図２の(a) は前記溶接をアーク溶接により行った場合の
もの、図２の(b) は前記溶接をレーザ溶接により行った
場合のものである。

【図３】アーク／レーザ間距離Ｄの概要を示す模式図
である。

【図４】本発明の実施の形態に係るＴ継手の概要を示
す図であって、図４の(a) は斜視図、図４の(b) は正面
図である。

【図５】Ｔ継手の溶接を行った場合の溶接ビードの断
面の概要を示す正面断面図であって、図５の(a) は前記
溶接をアーク溶接により行った場合のもの、図２の(b)
は前記溶接をレーザ溶接により行った場合のもの、図５
の(c) は前記溶接をアーク溶接とレーザ溶接との複合溶
接により行った場合のものである。

【図６】実施例に係る重ね継手の概要を示す斜視図で
ある。

【図７】実施例に係るＴ継手の概要を示す図であっ
て、図７の(a) は斜視図、図７の(b) は正面図である。

【図８】Ｔ継手の溶接後の変形状況の概要を示す正面
断面図である。

【図９】実施例に係るＴ継手の概要を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

１--鋼板、１ａ--鋼板１の先端面、２--鋼板、３--板状
部材、３ａ--板状部材３の端面、３ｂ，３ｃ--板状部材
３の端辺、４--板状部材、６--板状部材、６ａ--板状部
材６の端面、７--板状部材、８--板状部材、８ａ--板状
部材８の端面、９--板状部材、１０--板状部材、１１--
板状部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田裕之兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 BB12 DA05 EA01 EA03 4E068 BC00 BC01 BF00 4E081 CA09 CA19 DA10 DA12 DA48 DA56

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接
を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて
溶接を行う継手の溶接方法であって、この溶接の条件
を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜
６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面
上でのアーク／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとすること
を特徴とする継手の溶接方法。
【請求項２】前記アーク溶接が、消耗式電極を用いた
溶接方法である請求項１記載の継手の溶接方法。