JP2001340981A - 適切なガス混合物を用いたレーザー／アークハイブリッド溶接方法 - Google Patents

適切なガス混合物を用いたレーザー／アークハイブリッド溶接方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な材料からなるワークピースを効果的に
溶接できる改善されたハイブリッド溶接方法を提供す
る。 【解決手段】 少なくとも１つのレーザービームと少な
くとも１つの電気アークとを用いて得られる少なくとも
１つの溶接継手を溶接すべきエッジ間に形成することに
よって、接合すべき１または複数の金属製ワークピース
を溶接する方法であって、継手の溶接中に、含有量が７
０体積％以上のアルゴンおよび／またはヘリウムと、含
有量が０ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から
選択される少なくとも１種の追加の化合物とからなるガ
ス混合物によって形成される少なくとも１種のシールド
雰囲気によって、前記溶接継手の少なくとも一部を含む
溶接ゾーンの少なくとも一部を、作業中にシールドする
ことを特徴とする溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド溶接
プロセス、レーザービームと電気アーク特にプラズマア
ークとを組み合わせレーザービームおよび／または電気
アークに対するアシストガスとして特定のガス混合物を
用いるハイブリッド溶接装置、およびパイプまたはテー
ラードブランクの溶接へのその応用に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー技術は周知であり、合金鋼また
は非合金鋼、被覆鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよ
びアルミニウム合金からなるワークピースのような種々
の金属材料の溶接、または種々の金属からなるパイプの
溶接に対して長年に渡って広く用いられている。
【０００３】一般に、パイプ溶接のためのレーザー溶接
装置は、パイプを供給し保持する手段の他に、コヒーレ
ントで単色性の高エネルギービームを生じる固体レーザ
ー発振器またはガスレーザー発振器と、偏向ミラーある
いは光ファイバーが設けられ溶接ヘッド（溶接すべきパ
イプと対向して配置される）にレーザービームを伝達可
能な光路とを備える。
【０００４】従来、溶接ヘッドはレンズまたは１もしく
は複数のフォーカシングミラーを備え、レーザービーム
を、溶接すべき材料の厚みおよび接合面の１または複数
の焦点上にフォーカスさせて、十分なパワー密度を局所
的に集中させ、溶接すべき材料を溶融する。接合面は、
溶接すべき金属製シートの長手方向のエッジとエッジと
を合わせてチューブを形成（すなわち「Ｏ」を形成）し
てパイプを作製することによって、または複数の金属製
ワークピース（例えばテーラードブランク）を互いに溶
接する場合には、接合するワークピースのエッジとエッ
ジとを合わせることによって得られる。
【０００５】通常、溶接ヘッドは、レーザービームと同
軸に配置されたガス送出ノズルを用いて溶接ガス（アシ
ストガスとも呼ばれる）を供給するガス供給装置を備え
ている。このガス供給装置は、実際のレーザー溶接ヘッ
ドの外側にある場合もある。
【０００６】他の解決策は、１または複数の電気アーク
を使用し、ガスをシールドガスまたは活性ガスとして用
いることによって、接合面の接合すべきエッジを溶融す
ることである。
【０００７】このような溶接プロセスも、製造業におい
ては普通に用いられている。これらのプロセスは、場合
に応じて、ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）プロセ
ス、ＭＩＧ（金属不活性ガス）プロセス、ＭＡＧ（金属
活性ガス）プロセス、あるいはプラズマアークプロセス
またはサブマージドアークプロセスである。
【０００８】このようなプロセスは、例えば以下の文献
に記載されている。EP-A-847831、US-A-4 673 121、EP-
A-136276、JP-A-58148096、JP-A-03198998、JP-A-03198
997、EP-A-896853、US-A-5192 016、US-A-4 738714、EP
-A-899052、JP-A-58l07294、EP-A-234623、US-A-1872 0
08、US-A-4396 920、US-A-3 13 284、US-A-4 811 888、
US-A-3931 489。
【０００９】しかし、レーザー溶接プロセスまたはアー
ク溶接プロセスには、それぞれ固有の欠点があり、この
欠点は、溶接されるのがパイプなのか、テーラードブラ
ンクなのか、またはその他の金属製ワークピースなのか
によって異なったりそうでなかったりする。
【００１０】たとえばパイプを製造する場合、製造プロ
セスには一般に、矩形状の金属製ストリップまたはシー
トからプレチューブを形成する段階と、それに続いてプ
レチューブを溶接して溶接されたパイプにする段階とが
含まれている。
【００１１】第１の手法においては、溶接を軸方向に行
う。すなわち、金属製ストリップを連続的にＵに形成し
た後、その長手方向の２つの平行なエッジを合わせてＯ
に形成し、未溶接のプレチューブを得る。次に、プレチ
ューブの突き合わせる２つのエッジを、溝を設けてまた
は設けずに、長手方向または軸方向に溶接して、軸方向
に溶接されたパイプ（図５に概略的に示す）を得る。
【００１２】第２の手法においては、溶接をヘリックス
状またはスパイラル状に行うことができる。この場合、
最初に金属製ストリップをスパイラル状に動かしてらせ
ん形にし、前記ストリップの長手方向の２つのエッジを
合わせるかまたは突き合わせて、スパイラル状またはヘ
リックス状の接合面にする。こうして、この場合も未溶
接のプレチューブを形成する。次に、このプレチューブ
にヘリックス状の溶接を施して、前記２つのエッジを接
合し、溶接されたパイプを得る。
【００１３】もちろん全ての場合において、プレチュー
ブと溶接ヘッドとを、一方が他方に対して相対的に変移
する動きをするように移動させる。すなわち、パイプを
静止させて溶接ヘッドを動かすか、またはその逆であ
る。
【００１４】溶接段階は、溶接すべきプレチューブの直
径および厚みに応じて、１または複数のパスで行っても
良く、１または複数の溶接プロセスを用いて行っても良
い。
【００１５】これらの作業は高速で行う。また成形プロ
セスを減速させずに望ましい溶込みが得られる溶接プロ
セス、すなわち、最高の生産性を維持できるかまたは最
大限可能な生産性をどんな場合でも維持できる望ましい
最低速度も得られる溶接プロセスを用いることが重要で
ある。
【００１６】工業的パイプ製造ラインでは、多陰極溶接
プロセスを用いることが非常に多い。このプロセスは一
般に、溶接接合面内に並べた複数のプラズマアークまた
はＴＩＧ電気アークを使用する。
【００１７】場合によっては、レーザー溶接を用いてパ
イプを溶接することもある。特に、多陰極プロセスと比
較して、レーザーを用いると速度を増加させることがで
きるが、精度を上げることが損なわれる。そのため、溶
接すべきエッジをより精度良く合わせること、および溶
接すべきエッジ間のギャップをより精度良く制御するこ
とが必要になる。これは、使用する道具という観点から
すると、非常に費用がかかるものとなる。
【００１８】類推によって、自動車工業用のようなテー
ラードブランクを溶接すべき場合にも、通常、鋼、亜鉛
メッキ鋼、またはアルミニウムからなり、厚みおよび／
またはグレードが異なる２つのシートまたはワークピー
スを接合する必要がある。
【００１９】使用する溶接方法および試料（preparatio
ns）に依存するが、溶接すべき継手は多くの場合、溶接
すべき各ワークピースの上面の高さに違いがあるため、
図１に示すように「段差」が生じるという特徴がある。
しかし、反対の状況に遭遇する可能性もある。すなわ
ち、テーラードブランクタイプの継ぎ目において上面は
揃っているが下面は同じ高さになく、そのため図２に見
られるように、溶接すべき継ぎ目の反対側に「段差」が
存在する。また、溶接すべき複数のワークピースが、厚
みは同じだが、グレードが互いに異なる場合もある。
【００２０】この種の溶接部（図１または図２）は、自
動車工業で多く見られる。自動車工業では、ワークピー
スは、溶接されるとすぐにプレスされて最終形状にされ
る。例としては、車体（たとえばドア、ルーフ、ボンネ
ット、またはトランク）の製造に使用される様々なワー
クピースである。これらのワークピースは、乗客室の構
造部材においても見られる。
【００２１】パイプまたはテーラードブランクを溶接す
るための周知のプロセスを改善することを目的として、
電気アークとレーザービーム、特にプラズマアークとレ
ーザービームとを組み合わせたハイブリッド溶接プロセ
スを用いてエッジを溶接することが提案されている。
【００２２】ハイブリッド溶接プロセスは、上述した用
途以外にも、他の多くのタイプの継ぎ目の溶接に適して
いる。そのため、たとえば図３に概略的に示した斜め溶
接またはかど溶接、および図４に示した重ね溶接にも利
用することもできる。
【００２３】いろいろなアーク／レーザー溶接プロセス
が、文献に記載されている。たとえば、EP-A-793558、E
P-A-782489、EP-A-800434、US-A-5 006 688、US-A-5 70
0 989、EP-A-844042、レーザーGTA「アルミニウム合金5
052の溶接」（T.P.DieboldおよびC.E.Albright著、1984
年、18-24ページ）、SU-A-1815085およびUS-A-4 68946
6、「プラズマアーク補強レーザー溶接」（R.P.Walduck
およびJ.Biffin著、172-176ページ、1994年）、または
「厚い軟鋼板のTIGまたはMIGアーク補強レーザー溶接」
（Joining and Materials、J.Matsuda他著、31-34ペー
ジ、1988年）である。
【００２４】一般にプラズマ／レーザー溶接プロセス、
またはより一般にアーク／レーザー溶接プロセスは、電
気アーク溶接とレーザービームとを組み合わせたハイブ
リッド溶接プロセスである。
【００２５】アーク／レーザープロセスでは、電極（消
耗性の場合もあるしそうでない場合もある）と溶接すべ
きワークピースとの間に電気アークを発生させ、強力な
レーザービーム（特にＹＡＧタイプレーザーまたはＣＯ
2タイプレーザー）をアークゾーンに、すなわちプレチ
ューブの一緒に溶接すべき部分のエッジ同士を合わせて
得られる接合面内またはその付近に、フォーカスさせ
る。
【００２６】このようなハイブリッドプロセスによっ
て、レーザー溶接単独またはアーク溶接もしくはプラズ
マ溶接単独と比較して、溶接速度を著しく改善すること
ができる。また、溶接前のエッジ位置決めの許容誤差
と、溶接すべきエッジ間に許されるクリアランスとを、
特にレーザービームの焦点サイズが小さいために溶接す
べき部分の高精度な位置決めが必要であるレーザー溶接
単独と比較して、かなり大きくすることができる。
【００２７】プラズマ／レーザープロセス、より一般に
はアーク／レーザープロセスを用いる場合、レーザービ
ームおよびそのフォーカシング装置と、好適な溶接電極
とを狭いスペースで組み合わせることができる溶接ヘッ
ドを用いる必要がある。
【００２８】種々のヘッド構成が上述した文献に記載さ
れており、要約すると以下のように述べることができ
る。すなわち、レーザービームと電気アークまたはプラ
ズマジェットとが同じ溶接ヘッドを用いて送出されるこ
とがあり、すなわちそれらは同じオリフィスを通って出
て行く。あるいは、それらは２つの別個の溶接ヘッドを
通って出て行き、すなわち一方のヘッドによってレーザ
ービームが送出され、他方のヘッドによって電気アーク
またはプラズマジェットが送出されて、２つは溶接ゾー
ンで一緒になる。
【００２９】アーク／レーザーハイブリッドプロセス
は、自動車工業用のテーラードブランクの溶接にあらゆ
る点で適していると評価されている。その理由は、この
プロセスによって、濡れが良好でアンダーカットの無い
溶接ビードを得ることができるからである。このこと
は、文献EP-A-782 489および「レーザープラスアークは
パワー」（Industrial Laser Solutions、1999年2月、
ページ28-30）に記載されている。
【００３０】一般に、溶接継手を形成する場合、レーザ
ービームをアシストし溶接ゾーンを外部の攻撃からシー
ルドするアシストガスと、電気アーク用のガス、特にプ
ラズマアークプロセスの場合にプラズマジェットのアー
クを生成する役目をするプラズマガスとを用いることが
不可欠である。
【００３１】しかし、その結果は、すなわち得られた溶
接部の質は、レーザービームアシストガスとして用いる
ガスおよびプラズマガスとして用いるガスに応じて、著
しく変化する場合があることが、実際には観察されてい
る。
【００３２】また、ガスと、ハイブリッドプロセスを用
いて溶接すべきワークピースとが不適合である可能性が
あるために、どんなガスをどんな方法で使用しても良い
というわけではない。特に、ＣＯ2またはＯ2を含有する
ガスを用いてアルミニウムを溶接することは、これらの
化合物によって、得られる溶接部の機械特性が著しく低
下しすなわち溶接が失敗する危険が増加する限り、行わ
ないことが通常推奨されている。
【００３３】同様に、酸素および二酸化炭素は、電気ア
ークの発生に用いるタングステン電極に損傷を与えない
ために、この電極に直接接触する状態にしてはいけない
ことが知られている。
【００３４】また、ＣＯ2系ガスと、ＣＯ2タイプのレー
ザーとを用いることは、ＣＯ2によってレーザービーム
のエネルギーが吸収される危険があるために、好ましく
ない。
【００３５】反対に、酸素が存在することは、鋼のよう
な特定の材料の溶接に対して有利となる場合がある。こ
れは、レーザー溶接プラズマまたは金属蒸気が、相互作
用ゾーン（もちろん電気アークを固定または閉じ込める
場所となる）に存在するのにも拘らず、特に相互作用ゾ
ーンに少量の酸素を導入して溜り表面に酸化物を形成
し、酸化物上に電気アークを捕えることによって電気ア
ークをさらに安定化することが、必要となる場合がある
からである。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】従って以上の所見か
ら、本発明の目的の１つは、様々な材料からなるワーク
ピースを効果的に溶接できるとともに、種々のガスまた
はガス混合物を思慮深く用いて上述した不適合性の問題
を回避し良質な溶接部を得ることができる、改善された
ハイブリッド溶接方法を提供することである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、少なく
とも１つのレーザービームと少なくとも１つの電気アー
クとを用いて得られる少なくとも１つの溶接継手を溶接
すべきエッジ間に形成することによって、接合すべき１
または複数の金属製ワークピースを溶接するハイブリッ
ドな方法であって、継手の溶接中に、前記溶接継手の少
なくとも一部を含む溶接ゾーンの少なくとも一部を、含
有量が７０体積％以上のアルゴンおよび／またはヘリウ
ムと、含有量が０ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、Ｃ
Ｏ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種の追加の化合物
とからなるガス混合物によって形成される少なくとも１
種のシールド雰囲気によって、作業中にシールドするこ
とを特徴とする溶接方法に関する。
【００３８】場合に応じて、本発明の溶接方法は、１ま
たは複数の以下の特徴を備えていても良い。
【００３９】Ｈ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少な
くとも１種の追加の化合物の含有量が、ゼロでなく２０
体積％以下、好ましくはゼロでなく１５体積％以下であ
る。
【００４０】シールド雰囲気が、含有量が７０体積％以
上のアルゴンと、含有量が０．１ないし３０体積％のＨ
2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種の追
加の化合物とからなるガス混合物によって形成され、好
ましくは、含有量が７０体積％以上のアルゴンと、０．
１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択さ
れる１種の追加の化合物とからなるガス混合物によって
形成される。
【００４１】シールド雰囲気が、含有量が７０体積％以
上のアルゴンと、０．１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、
ＣＯ2、Ｎ2から選択される複数種の追加の化合物とから
なるガス混合物によって形成され、好ましくは、アルゴ
ン、Ｏ2、ＣＯ2からなるガス混合物によって形成され
る。
【００４２】シールド雰囲気が、含有量が７０体積％以
上のヘリウムと、含有量が０．１ないし３０体積％のＨ
2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種の追
加の化合物とからなるガス混合物によって形成され、好
ましくは、含有量が７０体積％以上のヘリウムと、０．
１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択さ
れる１種の追加の化合物とからなるガス混合物によって
形成される。
【００４３】シールド雰囲気が、含有量が７０体積％以
上のヘリウムと、０．１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、
ＣＯ2、Ｎ2から選択される複数種の追加の化合物とから
なるガス混合物によって形成され、好ましくは、ヘリウ
ム、Ｏ2、ＣＯ2からなり、さらにＨ2を含み得るガス混
合物によって形成される。
【００４４】シールド雰囲気が、少なくとも７０体積％
のヘリウムおよびアルゴンと、０．１ないし３０体積％
のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種
の追加の化合物とからなるガス混合物によって形成さ
れ、好ましくは、０．１ないし６９．９体積％のヘリウ
ムと、０．１ないし６９．９体積％のアルゴンと、０．
１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択さ
れる少なくとも１種の追加の化合物とからなり、アルゴ
ンおよびヘリウムの含有量の合計が混合物全体の少なく
とも７０体積％のあるガス混合物によって形成される。
【００４５】溶接すべき１または複数のワークピース
が、被覆鋼または未被覆鋼、特に組立鋼（assembly ste
els）、ＨＬＥＳ鋼、炭素鋼、表面に亜鉛合金層を有す
る鋼、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム
合金、および高降伏点鋼から選択される金属または金属
合金からなる。
【００４６】シールド雰囲気が、少なくとも７０体積％
のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ないし３
０体積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくとも１
種の追加の化合物とからなるガス混合物によって形成さ
れ、溶接すべき１または複数のワークピースが、鋼、特
に炭素鋼からなる。
【００４７】シールド雰囲気が、少なくとも７０体積％
のヘリウムと、０．１ないし３０体積％の水素と、０な
いし２９．９体積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少
なくとも１種の追加の化合物とからなるガス混合物によ
って形成され、溶接すべき１または複数のワークピース
が、ステンレス鋼からなる。
【００４８】シールド雰囲気が、少なくとも９０体積％
のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし１０体積％
のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくとも１種の追加
の化合物とからなるガス混合物によって形成され、かつ
溶接すべき１または複数のワークピースがアルミニウム
からなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なくとも
９６体積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし
４体積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくとも１
種の追加の化合物とからなるガス混合物によって形成さ
れる。
【００４９】シールド雰囲気が、少なくとも８５体積％
のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし１５体積％
のＨ2とからなるガス混合物によって形成され、かつ溶
接すべき１または複数のワークピースがステンレス鋼か
らなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なくとも９
０体積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし１
０体積％のＨ2とからなるガス混合物によって形成され
る。
【００５０】シールド雰囲気が、少なくとも７０体積％
のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ないし３
０体積％のＮ2とからなるガス混合物によって形成さ
れ、かつ溶接すべき１または複数のワークピースが鋼か
らなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なくとも８
０体積％のヘリウムおよび／またはアルゴンからなり、
残りがＮ2であるガス混合物によって形成される。
【００５１】シールド雰囲気が、少なくとも８５体積％
のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ないし１
５体積％のＨ2およびＣＯ2とからなるガス混合物によっ
て形成され、溶接すべき１または複数のワークピースが
ステンレス鋼からなる。
【００５２】レーザービームが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー
またはＣＯ2レーザーによって放出される。
【００５３】電気アークがプラズマアークである。
【００５４】電気アークがプラズマアークトーチによっ
て送出され、好ましくは、レーザービームと前記アーク
とが単一の溶接ヘッドによって送出される。
【００５５】電極が消耗性または非消耗性である。
【００５６】また本発明は、車体部材の少なくとも一部
を構成することが意図された少なくとも１つのテーラー
ドブランクを溶接することへの上述の溶接方法の使用方
法に関する。
【００５７】さらに本発明は、厚さが異なる複数の金属
製ワークピース、特にテーラードブランクを溶接によっ
て接合することへの上述の溶接方法の使用方法に関す
る。
【００５８】他の態様においては、本発明は、厚さが同
じかまたは異なり、金属組成物または金属グレードが異
なる複数の金属製ワークピース、特にテーラードブラン
クを溶接によって接合することへの上述の溶接方法の使
用方法にも関する。
【００５９】さらに他の態様においては、本発明は、プ
レチューブの長手方向の２つのエッジを溶接によって接
合することへの上述の溶接方法の使用方法にも関する。
【００６０】本発明に係るハイブリッドプロセスの溶接
ヘッドは複数の形状が可能であり、ガスもしくはガス混
合物の供給手段は様々である。そのため、後述する本発
明に係るガス混合物とは、溶接すべき１または複数のシ
ートと、レーザーおよびアークとの間の相互作用ゾーン
で得られるガス混合物のことであり、ガス混合物の生成
方法には関係しない。
【００６１】
【実施例】以下の実施例に与えているのは、様々な混合
物の溶接に使用可能な本発明に係る種々のタイプのガス
混合物である。
【００６２】
【表１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接方法を説明するための概略図。
【図２】溶接方法を説明するための概略図。
【図３】溶接方法を説明するための概略図。
【図４】溶接方法を説明するための概略図。
【図５】溶接方法を説明するための概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 103:04 Ｂ２３Ｋ 103:04 103:10 103:10 (72)発明者 クリスティヤン・ボネ フランス国、95650 ピュイシュー−ポン トワーズ、リュ・ドゥ・ラ・マール 32 (72)発明者 フィリップ・ルフェブル フランス国、95310 サン・ウエン・ラモ ーヌ、リュ・ワルデック−ルソー ７ Ｆターム(参考） 4E001 BB12 CC04 4E068 BC01 CH08 CJ05 CJ06 DA14 DB01 DB04

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのレーザービームと少な
    くとも１つの電気アークとを用いて得られる少なくとも
    １つの溶接継手を溶接すべきエッジ間に形成することに
    よって、接合すべき１または複数の金属製ワークピース
    を溶接する方法であって、 継手の溶接中に、前記溶接継手の少なくとも一部を含む
    溶接ゾーンの少なくとも一部を、含有量が７０体積％以
    上のアルゴンおよび／またはヘリウムと、含有量が０な
    いし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される
    少なくとも１種の追加の化合物とからなるガス混合物に
    よって形成される少なくとも１種のシールド雰囲気によ
    って、作業中にシールドすることを特徴とする溶接方
    法。
  2. 【請求項２】 Ｈ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少
    なくとも１種の追加の化合物の含有量が、ゼロでなく２
    ０体積％以下、好ましくはゼロでなく１５体積％以下で
    あることを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
  3. 【請求項３】 シールド雰囲気が、含有量が７０体積％
    以上のアルゴンと、含有量が０．１ないし３０体積％の
    Ｈ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種の
    追加の化合物とからなるガス混合物によって形成され、
    好ましくは、含有量が７０体積％以上のアルゴンと、
    ０．１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選
    択される１種の追加の化合物とからなるガス混合物によ
    って形成されることを特徴とする請求項１または２記載
    の溶接方法。
  4. 【請求項４】 シールド雰囲気が、含有量が７０体積％
    以上のアルゴンと、０．１ないし３０体積％のＨ2、
    Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される複数種の追加の化合物
    とからなるガス混合物によって形成され、好ましくは、
    アルゴン、Ｏ2、ＣＯ2からなるガス混合物によって形成
    されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項
    記載の溶接方法。
  5. 【請求項５】 シールド雰囲気が、含有量が７０体積％
    以上のヘリウムと、含有量が０．１ないし３０体積％の
    Ｈ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１種の
    追加の化合物とからなるガス混合物によって形成され、
    好ましくは、含有量が７０体積％以上のヘリウムと、
    ０．１ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選
    択される１種の追加の化合物とからなるガス混合物によ
    って形成されることを特徴とする請求項１または２記載
    の溶接方法。
  6. 【請求項６】 シールド雰囲気が、含有量が７０体積％
    以上のヘリウムと、０．１ないし３０体積％のＨ2、
    Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される複数種の追加の化合物
    とからなるガス混合物によって形成され、好ましくは、
    ヘリウム、Ｏ2、ＣＯ2からなり、さらにＨ2を含み得る
    ガス混合物によって形成されることを特徴とする請求項
    １、２、５いずれか１項記載の溶接方法。
  7. 【請求項７】 シールド雰囲気が、少なくとも７０体積
    ％のヘリウムおよびアルゴンと、０．１ないし３０体積
    ％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択される少なくとも１
    種の追加の化合物とからなるガス混合物によって形成さ
    れ、好ましくは、０．１ないし６９．９体積％のヘリウ
    ムと、０．１ないし６９．９体積％のアルゴンと、０．
    １ないし３０体積％のＨ2、Ｏ2、ＣＯ2、Ｎ2から選択さ
    れる少なくとも１種の追加の化合物とからなり、アルゴ
    ンおよびヘリウムの含有量の合計が混合物全体の少なく
    とも７０体積％のあるガス混合物によって形成されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の溶
    接方法。
  8. 【請求項８】 溶接すべき１または複数のワークピース
    が、被覆鋼または未被覆鋼、特に組立鋼、ＨＬＥＳ鋼、
    炭素鋼、表面に亜鉛合金層を有する鋼、ステンレス鋼、
    アルミニウムまたはアルミニウム合金、および高降伏点
    鋼から選択される金属または金属合金からなることを特
    徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の溶接方
    法。
  9. 【請求項９】 シールド雰囲気が、少なくとも７０体積
    ％のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ないし
    ３０体積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくとも
    １種の追加の化合物とからなるガス混合物によって形成
    され、溶接すべき１または複数のワークピースが、鋼、
    特に炭素鋼からなることを特徴とする請求項１ないし８
    いずれか１項記載の溶接方法。
  10. 【請求項１０】 シールド雰囲気が、少なくとも７０体
    積％のヘリウムと、０．１ないし３０体積％の水素と、
    ０ないし２９．９体積％のＯ2およびＣＯ2から選択され
    る少なくとも１種の追加の化合物とからなるガス混合物
    によって形成され、溶接すべき１または複数のワークピ
    ースが、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項
    １ないし８いずれか１項記載の溶接方法。
  11. 【請求項１１】 シールド雰囲気が、少なくとも９０体
    積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし１０体
    積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくとも１種の
    追加の化合物とからなるガス混合物によって形成され、
    かつ溶接すべき１または複数のワークピースがアルミニ
    ウムからなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なく
    とも９６体積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１な
    いし４体積％のＯ2およびＣＯ2から選択される少なくと
    も１種の追加の化合物とからなるガス混合物によって形
    成されることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１
    項記載の溶接方法。
  12. 【請求項１２】 シールド雰囲気が、少なくとも８５体
    積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ないし１５体
    積％のＨ2とからなるガス混合物によって形成され、か
    つ溶接すべき１または複数のワークピースがステンレス
    鋼からなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なくと
    も９０体積％のヘリウムまたはアルゴンと、０．１ない
    し１０体積％のＨ2とからなるガス混合物によって形成
    されることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項
    記載の溶接方法。
  13. 【請求項１３】 シールド雰囲気が、少なくとも７０体
    積％のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ない
    し３０体積％のＮ2とからなるガス混合物によって形成
    され、かつ溶接すべき１または複数のワークピースが鋼
    からなり、好ましくは、シールド雰囲気が、少なくとも
    ８０体積％のヘリウムおよび／またはアルゴンからな
    り、残りがＮ2であるガス混合物によって形成されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の溶
    接方法。
  14. 【請求項１４】 シールド雰囲気が、少なくとも８５体
    積％のヘリウムおよび／またはアルゴンと、０．１ない
    し１５体積％のＨ2およびＣＯ2とからなるガス混合物に
    よって形成され、溶接すべき１または複数のワークピー
    スがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１な
    いし８いずれか１項記載の溶接方法。
  15. 【請求項１５】 レーザービームが、Ｎｄ：ＹＡＧレー
    ザーまたはＣＯ2レーザーによって放出され、および／
    または電気アークがプラズマアークであることを特徴と
    する請求項１ないし１４いずれか１項記載の溶接方法。
  16. 【請求項１６】 電気アークがプラズマアークトーチに
    よって送出され、好ましくは、レーザービームと前記ア
    ークとが単一の溶接ヘッドによって送出されることを特
    徴とする請求項１ないし１５いずれか１項記載の溶接方
    法。
  17. 【請求項１７】 電極が消耗性または非消耗性であるこ
    とを特徴とする請求項１ないし１６いずれか１項記載の
    溶接方法。
  18. 【請求項１８】 車体部材の少なくとも一部を構成する
    ことが意図された少なくとも１つのテーラードブランク
    を溶接することへの請求項１ないし１７いずれか１項記
    載の溶接方法の使用方法。
  19. 【請求項１９】 厚さが異なる複数の金属製ワークピー
    ス、特にテーラードブランクを溶接によって接合するこ
    とへの請求項１ないし１７いずれか１項記載の溶接方法
    の使用方法。
  20. 【請求項２０】 厚さが同じかまたは異なり、金属組成
    物または金属グレードが異なる複数の金属製ワークピー
    ス、特にテーラードブランクを溶接によって接合するこ
    とへの請求項１ないし１７いずれか１項記載の溶接方法
    の使用方法。
  21. 【請求項２１】 プレチューブの長手方向の２つのエッ
    ジを溶接によって接合することへの請求項１ないし１７
    いずれか１項記載の溶接方法の使用方法。
JP2001162391A 2000-05-31 2001-05-30 適切なガス混合物を用いたレーザー／アークハイブリッド溶接方法 Withdrawn JP2001340981A (ja)

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