JP2002035968A - 複合溶接方法 - Google Patents
複合溶接方法Info
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- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
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-
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- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被溶接物に高品質の溶接部を効率よく形成する
複合溶接方法を提供する。 【解決手段】本発明に係る複合溶接方法は、被溶接物１
７に溶接部を形成する際、レーザ光１２、アーク２０、
シールドガス１９に溶加棒１６を加えて溶融金属部１８
の流動性を促進する。
複合溶接方法を提供する。 【解決手段】本発明に係る複合溶接方法は、被溶接物１
７に溶接部を形成する際、レーザ光１２、アーク２０、
シールドガス１９に溶加棒１６を加えて溶融金属部１８
の流動性を促進する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに溶接施工
する際、レーザとアークとを組み合わせて溶接施工する
複合溶接方法に関する。
する際、レーザとアークとを組み合わせて溶接施工する
複合溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の溶接技術は、ワークの溶接部を高
品質に維持させるため、例えば特開平１０−２１６９７
２号公報に見られるように、レーザとアークとを組み合
わせた、複合溶接方法が開示されている。
品質に維持させるため、例えば特開平１０−２１６９７
２号公報に見られるように、レーザとアークとを組み合
わせた、複合溶接方法が開示されている。
【０００３】この複合溶接方法では、レーザによる深い
溶込みと、アークによる溶融金属が得られる優れた点を
巧みに組み合わせたもので、図１３に示すように、ＣＯ
２のレーザ光１を集光レンズ２を介して被溶接物（ワー
ク）３に照射する際、溶接方向ＡＲの前方からシールド
ガスノズル４を介してシールドガス５を照射し、また、
溶接方向ＡＲの後方から、例えばＭＩＧトーチ６を介し
てＭＩＧアークを形成し、このとき、図１４に示すよう
に、レーザ光１による溶込み深さ（キーホール）７が増
すとともに、被溶接物３とアーク電極８との溶融により
溶融金属部９が得られるようになっている。
溶込みと、アークによる溶融金属が得られる優れた点を
巧みに組み合わせたもので、図１３に示すように、ＣＯ
２のレーザ光１を集光レンズ２を介して被溶接物（ワー
ク）３に照射する際、溶接方向ＡＲの前方からシールド
ガスノズル４を介してシールドガス５を照射し、また、
溶接方向ＡＲの後方から、例えばＭＩＧトーチ６を介し
てＭＩＧアークを形成し、このとき、図１４に示すよう
に、レーザ光１による溶込み深さ（キーホール）７が増
すとともに、被溶接物３とアーク電極８との溶融により
溶融金属部９が得られるようになっている。
【０００４】このような溶込み深さの増加と溶融金属の
生成は、溶接部の品質を保証する点で、最近、注目され
ている。
生成は、溶接部の品質を保証する点で、最近、注目され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１３および図１４で
示した従来の複合溶接方法では、幾つかの問題があり、
その中でも欠陥部の発生がある。
示した従来の複合溶接方法では、幾つかの問題があり、
その中でも欠陥部の発生がある。
【０００６】レーザとアークとを組み合わせた複合溶接
方法は、例えばＭＩＧのアークの変動が大きいと、図１
４に示すように、凝固金属部１０にポロシティ１１が発
生したり、あるいは、溶融金属部９の凝固中にポロシテ
ィ１１やブローホール（図示せず）等の空孔欠陥が発生
し、品質保証に不安定性を欠く等の不具合、不都合が往
々にしてあった。
方法は、例えばＭＩＧのアークの変動が大きいと、図１
４に示すように、凝固金属部１０にポロシティ１１が発
生したり、あるいは、溶融金属部９の凝固中にポロシテ
ィ１１やブローホール（図示せず）等の空孔欠陥が発生
し、品質保証に不安定性を欠く等の不具合、不都合が往
々にしてあった。
【０００７】また、アークの変動が大きいと、溶融金属
部９の形成に安定性を欠き、上述の空孔欠陥の発生とと
もに、溶込み深さに対する溶込み量が不足し、高品質を
求める分野への適用ができなくなる等の問題があった。
部９の形成に安定性を欠き、上述の空孔欠陥の発生とと
もに、溶込み深さに対する溶込み量が不足し、高品質を
求める分野への適用ができなくなる等の問題があった。
【０００８】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、被溶接物に高品質の溶接部を効率よく形成
できる複合溶接方法を提供することを目的とする。
れたもので、被溶接物に高品質の溶接部を効率よく形成
できる複合溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複合溶接方
法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載し
たように、レーザにアークおよびシールドガスを組み合
わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法におい
て、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、
アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部
の流動性を促進する方法である。
法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載し
たように、レーザにアークおよびシールドガスを組み合
わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法におい
て、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、
アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部
の流動性を促進する方法である。
【００１０】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項２に記載したように、
溶加材は粉末状および棒状のうち、いずれか一方を選択
する方法である。
の目的を達成するために、請求項２に記載したように、
溶加材は粉末状および棒状のうち、いずれか一方を選択
する方法である。
【００１１】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項３に記載したように、
溶加材は、酸化物とハロゲン化物とを主成分として含む
方法である。
の目的を達成するために、請求項３に記載したように、
溶加材は、酸化物とハロゲン化物とを主成分として含む
方法である。
【００１２】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項４に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記レーザの照射方向から横断して
空気を供給する方法である。
の目的を達成するために、請求項４に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記レーザの照射方向から横断して
空気を供給する方法である。
【００１３】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項５に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記レーザの照射方向から横断して
空気を供給する一方、レーザの出口側に一つにまとめた
位置から上記シールドガスと上記溶加材とのそれぞれを
上記溶融金属部に供給する方法である。
の目的を達成するために、請求項５に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記レーザの照射方向から横断して
空気を供給する一方、レーザの出口側に一つにまとめた
位置から上記シールドガスと上記溶加材とのそれぞれを
上記溶融金属部に供給する方法である。
【００１４】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項６に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進する一方、上記被溶接部の裏ビート側に裏当板を設
け、この裏当板と上記被溶接物との間の隙間にシールド
ガスを充填する方法である。
の目的を達成するために、請求項６に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進する一方、上記被溶接部の裏ビート側に裏当板を設
け、この裏当板と上記被溶接物との間の隙間にシールド
ガスを充填する方法である。
【００１５】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項７に記載したように、
裏当板は、Ｃｕ材およびセラミックス材のうち、いずれ
か一方で選択する方法である。
の目的を達成するために、請求項７に記載したように、
裏当板は、Ｃｕ材およびセラミックス材のうち、いずれ
か一方で選択する方法である。
【００１６】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項８に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記溶加材を少なくとも二個所以上
から上記溶融金属部に供給する方法である。
の目的を達成するために、請求項８に記載したように、
レーザにアークおよびシールドガスを組み合わせて被溶
接物に溶接部を形成する複合溶接方法において、上記被
溶接物に溶接部を形成する際、上記レーザ、アークおよ
びシールドガスに溶加材を加えて溶融金属部の流動性を
促進するとともに、上記溶加材を少なくとも二個所以上
から上記溶融金属部に供給する方法である。
【００１７】また、本発明に係る複合溶接方法は、上述
の目的を達成するために、請求項９に記載したように、
アークは、ＭＩＧアークおよびＴＩＧアークのうち、い
ずれか一方を選択する方法である。
の目的を達成するために、請求項９に記載したように、
アークは、ＭＩＧアークおよびＴＩＧアークのうち、い
ずれか一方を選択する方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る複合溶接方法
の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説
明する。
の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説
明する。
【００１９】図１は、本発明に係る複合溶接方法に適用
する溶接装置を説明するために用いた概念図である。
する溶接装置を説明するために用いた概念図である。
【００２０】本実施形態に係る溶接装置は、ＣＯ２のレ
ーザ光１２を発振するレーザ発振器１３と、レーザ発振
器１３からのレーザ光１２を集光する集光光学系１４
と、シールドガスノズル１５に収容され、酸化物にハロ
ゲン化合物を含ませた溶加棒１６と、被溶接物１７の溶
融金属部１８をシールドするシールドガスノズル１５か
らのシールドガス１９と、アーク溶接電源（図示せず）
により被溶接物１７にアーク２０を形成する、例えばＭ
ＩＧトーチ２１とを備え、レーザ発振器１３から発振さ
れたレーザ光１２を、例えば放物面ミラー等の集光光学
系１４に集光し、被溶接物１７に照射するようになって
いる。
ーザ光１２を発振するレーザ発振器１３と、レーザ発振
器１３からのレーザ光１２を集光する集光光学系１４
と、シールドガスノズル１５に収容され、酸化物にハロ
ゲン化合物を含ませた溶加棒１６と、被溶接物１７の溶
融金属部１８をシールドするシールドガスノズル１５か
らのシールドガス１９と、アーク溶接電源（図示せず）
により被溶接物１７にアーク２０を形成する、例えばＭ
ＩＧトーチ２１とを備え、レーザ発振器１３から発振さ
れたレーザ光１２を、例えば放物面ミラー等の集光光学
系１４に集光し、被溶接物１７に照射するようになって
いる。
【００２１】その際、レーザ光１２の溶接方向ＡＲの前
方から被溶接物１７に溶加棒１６が供給され、その後方
からＭＩＧのアーク２０が被溶接物１７の溶融金属部１
８に形成される。
方から被溶接物１７に溶加棒１６が供給され、その後方
からＭＩＧのアーク２０が被溶接物１７の溶融金属部１
８に形成される。
【００２２】ＣＯ２レーザは、以下の溶接条件になって
いる。
いる。
【００２３】
【外１】
【００２４】なお、集光光学系１４は、ＺｎＳｅ製レン
ズでもよい。この場合、焦点距離は、５インチ〜１５イ
ンチ（１２．７センチメートルから３８．１センチメー
トル）である。また、ＣＯ２レーザに代えて大出力のＹ
ＡＧレーザでもよい。
ズでもよい。この場合、焦点距離は、５インチ〜１５イ
ンチ（１２．７センチメートルから３８．１センチメー
トル）である。また、ＣＯ２レーザに代えて大出力のＹ
ＡＧレーザでもよい。
【００２５】一方、溶加棒１６は、図２に示すように、
外側のシース部２２を、例えば、炭素鋼で作製するとと
もに、内部に粉末のフラックス２３が充填される。この
フラックス２３は、Ｔｉ酸化物：２０％、Ｓｉ酸化物：
１０％、フッ化物：１％以下の成分になっている。
外側のシース部２２を、例えば、炭素鋼で作製するとと
もに、内部に粉末のフラックス２３が充填される。この
フラックス２３は、Ｔｉ酸化物：２０％、Ｓｉ酸化物：
１０％、フッ化物：１％以下の成分になっている。
【００２６】また、ワイヤ径は、φ０．６ｍｍ〜１．６
ｍｍ、ワイヤ供給速度は、３００〜５０００ｍｍ／ｍｉ
ｎになっている。
ｍｍ、ワイヤ供給速度は、３００〜５０００ｍｍ／ｍｉ
ｎになっている。
【００２７】なお、ＭＩＧアークは、以下に示す設計条
件になっている。
件になっている。
【００２８】
【外２】
【００２９】また、レーザ光１２と溶加棒１６の設定角
度θは、θ＝２０°〜７０°であり、レーザ光１２とア
ーク２０の設定角度φは、φ＝１０°〜４５°に設定さ
れる。
度θは、θ＝２０°〜７０°であり、レーザ光１２とア
ーク２０の設定角度φは、φ＝１０°〜４５°に設定さ
れる。
【００３０】図３は、レーザとアーク、例えばＭＩＧア
ークとを組み合わせた複合溶接方法における溶融金属部
１８の挙動を、従来と本実施形態とを対比させて説明す
るために用いた概念図である。なお、図３中、（Ａ）
は、従来の溶融金属部１８の当初の挙動を示す概念図で
あり、（Ｂ）は、従来の溶融金属部１８の一定時間経過
後の挙動を示す概念図であり、（Ｃ）は、本実施形態に
おける溶融金属部１８の挙動を示す概念図である。
ークとを組み合わせた複合溶接方法における溶融金属部
１８の挙動を、従来と本実施形態とを対比させて説明す
るために用いた概念図である。なお、図３中、（Ａ）
は、従来の溶融金属部１８の当初の挙動を示す概念図で
あり、（Ｂ）は、従来の溶融金属部１８の一定時間経過
後の挙動を示す概念図であり、（Ｃ）は、本実施形態に
おける溶融金属部１８の挙動を示す概念図である。
【００３１】従来、レーザに例えばＭＩＧのアークを組
み合わせて溶接方向ＡＲに向って被溶接物１７に溶接施
工する場合、図３（Ａ）に示すように、レーザ光１２で
溶込み深さ（キーホール）２４を形成するとともに、Ｍ
ＩＧトーチ２１からアーク２０で溶融金属部１８を形成
していたが、図３の（Ｂ）に示すように、ＭＩＧトーチ
２１から被溶接物１７へのアーク２０の形成の不安定性
が要因で溶融金属部１８に隆起物Ｄが形成されて溶込み
深さ２４の幅が狭小になったり、溶融金属部１８にポロ
シティ２５が生成され、被溶接物１７の溶接部に品質保
証ができない場合があった。
み合わせて溶接方向ＡＲに向って被溶接物１７に溶接施
工する場合、図３（Ａ）に示すように、レーザ光１２で
溶込み深さ（キーホール）２４を形成するとともに、Ｍ
ＩＧトーチ２１からアーク２０で溶融金属部１８を形成
していたが、図３の（Ｂ）に示すように、ＭＩＧトーチ
２１から被溶接物１７へのアーク２０の形成の不安定性
が要因で溶融金属部１８に隆起物Ｄが形成されて溶込み
深さ２４の幅が狭小になったり、溶融金属部１８にポロ
シティ２５が生成され、被溶接物１７の溶接部に品質保
証ができない場合があった。
【００３２】しかし、本実施形態では、図３の（Ｃ）に
示すように、レーザ光１２にＭＩＧトーチ２１からのア
ーク２０および溶加棒１６を組み合わせたので、溶接方
向ＡＲに向って溶融金属部１８を形成する際、その流動
性が良好になり、溶込み深さ２４の適正幅が確保でき、
溶融金属部１８の形成中でもポロシティ２５等の欠陥の
生成が防止できた。
示すように、レーザ光１２にＭＩＧトーチ２１からのア
ーク２０および溶加棒１６を組み合わせたので、溶接方
向ＡＲに向って溶融金属部１８を形成する際、その流動
性が良好になり、溶込み深さ２４の適正幅が確保でき、
溶融金属部１８の形成中でもポロシティ２５等の欠陥の
生成が防止できた。
【００３３】また、溶加棒１６は、供給速度を０．３〜
５．０ｍ／ｍｉｎの範囲に設定すると、図４に示す実験
データから、溶接後の放射線透過試験で１級の高品質な
被溶接物１７の溶接部を形成できることがわかった。
５．０ｍ／ｍｉｎの範囲に設定すると、図４に示す実験
データから、溶接後の放射線透過試験で１級の高品質な
被溶接物１７の溶接部を形成できることがわかった。
【００３４】このように、本実施形態では、被溶接物１
７に溶接部を形成する際、レーザとアークとの複合溶接
に溶加棒１６を加えて、溶融金属部１８の流動性を良好
にしているので、溶込み深さ２４も十分に確保でき、ポ
ロシティ２５等の欠陥の発生も抑制でき、被溶接物１７
の溶接部を高品質に維持させることができる。
７に溶接部を形成する際、レーザとアークとの複合溶接
に溶加棒１６を加えて、溶融金属部１８の流動性を良好
にしているので、溶込み深さ２４も十分に確保でき、ポ
ロシティ２５等の欠陥の発生も抑制でき、被溶接物１７
の溶接部を高品質に維持させることができる。
【００３５】図５は、本発明に係る複合溶接方法の第２
実施形態を説明するために用いた概念図である。
実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００３６】本実施形態は、レーザ光１２と例えばＭＩ
Ｇトーチ２１からのアーク２０とを組み合わせて被溶接
物１７に溶接部を形成する際、溶加剤供給部２６から粉
末状の溶加剤２７を加えたものである。
Ｇトーチ２１からのアーク２０とを組み合わせて被溶接
物１７に溶接部を形成する際、溶加剤供給部２６から粉
末状の溶加剤２７を加えたものである。
【００３７】この粉末状の溶加剤２７は、第１実施形態
の溶加棒１６と同様に、Ｔｉ酸化物：２０％、Ｓｉ酸化
物：１０％、フッ化物：１％以下の成分になっている。
の溶加棒１６と同様に、Ｔｉ酸化物：２０％、Ｓｉ酸化
物：１０％、フッ化物：１％以下の成分になっている。
【００３８】また、溶加剤２７は、溶加剤供給部２６か
ら被溶接物１７の溶接部に投与する際、流れを良好にす
るために不活性ガス、具体的にはＡｒガスを使用し、以
下に示す溶接条件を設定している。
ら被溶接物１７の溶接部に投与する際、流れを良好にす
るために不活性ガス、具体的にはＡｒガスを使用し、以
下に示す溶接条件を設定している。
【００３９】
【外３】
【００４０】このように、本実施形態では、被溶接物１
７に溶接部を形成する際、レーザ１２とアーク２０との
複合溶接に粉末状の溶加剤２７を加えて溶融金属部１８
の流動性を良好にしているので、第１実施形態と同様
に、被溶接物１７の溶接部を高品質に維持させることが
できる。
７に溶接部を形成する際、レーザ１２とアーク２０との
複合溶接に粉末状の溶加剤２７を加えて溶融金属部１８
の流動性を良好にしているので、第１実施形態と同様
に、被溶接物１７の溶接部を高品質に維持させることが
できる。
【００４１】図６は、本発明に係る複合溶接方法の第３
実施形態を説明するために用いた概念図である。
実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００４２】本実施形態は、加工ヘッド２６から被溶接
物１７に向うレーザ光１２の横断方向から空気２７を供
給し、例えば、ＭＩＧトーチ２１から被溶接物１７に構
成されるアーク２０から発生する溶接ヒュームやスパッ
タを飛散させ、集光光学系（図示せず）の汚染を防止す
るとともに、シールドガスノズル１５からのシールドガ
ス１９を溶加棒１６とともにレーザ光１２の出口側で一
個所にまとめて配置し、溶融金属部１８に向って供給す
るものである。
物１７に向うレーザ光１２の横断方向から空気２７を供
給し、例えば、ＭＩＧトーチ２１から被溶接物１７に構
成されるアーク２０から発生する溶接ヒュームやスパッ
タを飛散させ、集光光学系（図示せず）の汚染を防止す
るとともに、シールドガスノズル１５からのシールドガ
ス１９を溶加棒１６とともにレーザ光１２の出口側で一
個所にまとめて配置し、溶融金属部１８に向って供給す
るものである。
【００４３】なお、スパッタやヒュームを飛散させる空
気２７の圧力は１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２に、シールドガ
ス１９はＨｅを用い、その使用量を２０〜２００リット
ル／ｍｉｎにそれぞれ設定されている。
気２７の圧力は１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２に、シールドガ
ス１９はＨｅを用い、その使用量を２０〜２００リット
ル／ｍｉｎにそれぞれ設定されている。
【００４４】このように、本実施形態は、ＭＩＧトーチ
２１から被溶接物１７に投射するアーク２０から発生す
る溶接ヒュームやスパッタを飛散させる空気２７をレー
ザ光１２の横断方向から供給するとともに、シールドガ
スノズル１５からのシールドガス１９を溶加棒１６とと
もにレーザ光１２の出口側で一個所にまとめて配置する
ので、集光光学系の汚染を防止することができ、長時間
溶接に耐える安定した溶融金属部１８を形成することが
できる。
２１から被溶接物１７に投射するアーク２０から発生す
る溶接ヒュームやスパッタを飛散させる空気２７をレー
ザ光１２の横断方向から供給するとともに、シールドガ
スノズル１５からのシールドガス１９を溶加棒１６とと
もにレーザ光１２の出口側で一個所にまとめて配置する
ので、集光光学系の汚染を防止することができ、長時間
溶接に耐える安定した溶融金属部１８を形成することが
できる。
【００４５】図７は、本発明に係る複合溶接方法の第４
実施形態を説明するために用いた概念図である。
実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００４６】本実施形態は、レーザ光１２で被溶接物１
７に溶融金属部１８を形成する際、被溶接物１７の裏ビ
ート側に、Ｃｕ材の冷却板およびアルミナ等セラミック
ス材の板等の裏当板２８を設置するとともに、裏当板２
８と被溶接物１７との間に１ｍｍ以上の隙間２９を設
け、この隙間２９にＡｒガス等の不活性のシールドガス
を充填し、溶融金属部１８の垂れ落ちを防止するもので
ある。シールドガスの供給量は５〜１００リットル／ｍ
ｉｎに設定されている。
７に溶融金属部１８を形成する際、被溶接物１７の裏ビ
ート側に、Ｃｕ材の冷却板およびアルミナ等セラミック
ス材の板等の裏当板２８を設置するとともに、裏当板２
８と被溶接物１７との間に１ｍｍ以上の隙間２９を設
け、この隙間２９にＡｒガス等の不活性のシールドガス
を充填し、溶融金属部１８の垂れ落ちを防止するもので
ある。シールドガスの供給量は５〜１００リットル／ｍ
ｉｎに設定されている。
【００４７】このように、本実施形態は、被溶接物１７
に溶融金属部１８を形成する際、被溶接物１７の裏ビー
ド側に裏当板２８を設けるとともに、裏当板２８と被溶
接物１７との間に形成した隙間２９にシールドガスを充
填させ溶融金属部１８の垂れ落ちを防止するので、溶融
金属部１８の安定したビードを形成することができる。
に溶融金属部１８を形成する際、被溶接物１７の裏ビー
ド側に裏当板２８を設けるとともに、裏当板２８と被溶
接物１７との間に形成した隙間２９にシールドガスを充
填させ溶融金属部１８の垂れ落ちを防止するので、溶融
金属部１８の安定したビードを形成することができる。
【００４８】図８は、本発明に係る複合溶接方法の第５
実施形態を説明するために用いた概念図である。
実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００４９】本実施形態は、レーザ光１２と例えばＭＩ
Ｇトーチ２１からのアーク２０とを組み合わせて被溶接
物１７に溶融金属部１８を形成する際、第１溶加棒３０
ａと第２溶加棒３０ｂとを使用したものである。
Ｇトーチ２１からのアーク２０とを組み合わせて被溶接
物１７に溶融金属部１８を形成する際、第１溶加棒３０
ａと第２溶加棒３０ｂとを使用したものである。
【００５０】第１溶加棒３０ａは、図２で示した第１実
施形態と同様に、外側のシース部２２を、例えば炭素鋼
で作製するとともに、内部に粉末のフラックス２３が充
填される。このフラックス２３は、Ｔｉ酸化物：２０
％、Ｓｉ酸化物：１０％、フッ化物：１％以下の成分に
なっている。
施形態と同様に、外側のシース部２２を、例えば炭素鋼
で作製するとともに、内部に粉末のフラックス２３が充
填される。このフラックス２３は、Ｔｉ酸化物：２０
％、Ｓｉ酸化物：１０％、フッ化物：１％以下の成分に
なっている。
【００５１】また、第２溶加棒３０ｂは、被溶接物１７
である母材の供材である。
である母材の供材である。
【００５２】また、第１溶加棒３０ａおよび第２溶加棒
３０ｂは、以下に示す供給量に設定されている。
３０ｂは、以下に示す供給量に設定されている。
【００５３】
【外４】
【００５４】このように、本実施形態は、レーザ光１２
の溶接方向ＡＲに向って被溶接物１７に溶融金属部１８
を形成する際、第１溶加棒３０ａと第２溶加棒３０ｂと
を用いて余盛りをより多くするので、溶融金属部１８の
内部欠陥の発生を阻止し、健全な溶接部を形成すること
ができる。
の溶接方向ＡＲに向って被溶接物１７に溶融金属部１８
を形成する際、第１溶加棒３０ａと第２溶加棒３０ｂと
を用いて余盛りをより多くするので、溶融金属部１８の
内部欠陥の発生を阻止し、健全な溶接部を形成すること
ができる。
【００５５】図９は、本発明に係る複合溶接方法の第６
実施形態を説明するために用いた概念図である。
実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００５６】本実施形態は、被溶接物１７に溶融金属部
１８を形成する際、レーザ光１２および溶加棒１６にＴ
ＩＧトーチ３１からのアーク３２を組み合わせたもので
ある。また、被溶接物１７は、ステンレス鋼が用いられ
る。
１８を形成する際、レーザ光１２および溶加棒１６にＴ
ＩＧトーチ３１からのアーク３２を組み合わせたもので
ある。また、被溶接物１７は、ステンレス鋼が用いられ
る。
【００５７】本実施形態は、ステンレス鋼製の被溶接物
１７に溶融金属部１８を形成する際、ＭＩＧトーチ２１
を用いると、溶融金属部１８の内部にプロシティ等の欠
陥発生があることを考慮したもので、ＴＩＧトーチ３１
からのアーク３２を用いて溶融金属部１８の内部欠陥の
発生を防止するものである。
１７に溶融金属部１８を形成する際、ＭＩＧトーチ２１
を用いると、溶融金属部１８の内部にプロシティ等の欠
陥発生があることを考慮したもので、ＴＩＧトーチ３１
からのアーク３２を用いて溶融金属部１８の内部欠陥の
発生を防止するものである。
【００５８】その際、ＴＩＧ溶接条件は、次のように設
定される。
定される。
【００５９】
【外５】
【００６０】このように、本実施形態は、被溶接物１７
に溶融金属部１８を形成する際、レーザ光１２および溶
加棒１６にＴＩＧトーチ３１からのアーク３２を組み合
わせたので、被溶接物１７がステンレス鋼でも、溶融金
属部１８の内部に欠陥が発生することがなく、健全な溶
接部を形成することができる。
に溶融金属部１８を形成する際、レーザ光１２および溶
加棒１６にＴＩＧトーチ３１からのアーク３２を組み合
わせたので、被溶接物１７がステンレス鋼でも、溶融金
属部１８の内部に欠陥が発生することがなく、健全な溶
接部を形成することができる。
【００６１】図１０は、本発明に係る複合溶接方法の第
７実施形態を説明するために用いた概念図である。
７実施形態を説明するために用いた概念図である。
【００６２】本実施形態は、被溶接物１７に溶融金属部
１８を形成する際、レーザ光１２に溶加棒１６を組み合
わせたものである。溶加棒１６は、第１実施形態に示し
たものと同一成分である。
１８を形成する際、レーザ光１２に溶加棒１６を組み合
わせたものである。溶加棒１６は、第１実施形態に示し
たものと同一成分である。
【００６３】このように、本実施形態は、被溶接物１７
に溶融金属部１８を形成する際、レーザ光１２に溶加棒
１６を組み合わせているので、非貫通溶接や板厚１０ｍ
ｍ以上の被溶接物１７にレーザ溶接する場合、溶融金属
部１８内のプロシティ等の欠陥発生を防止できる点で有
効である。
に溶融金属部１８を形成する際、レーザ光１２に溶加棒
１６を組み合わせているので、非貫通溶接や板厚１０ｍ
ｍ以上の被溶接物１７にレーザ溶接する場合、溶融金属
部１８内のプロシティ等の欠陥発生を防止できる点で有
効である。
【００６４】図１１は、本発明に係る複合溶接方法を、
例えば、変圧器の開閉器用圧力容器に適用する第１応用
例を説明するために用いた概念図である。
例えば、変圧器の開閉器用圧力容器に適用する第１応用
例を説明するために用いた概念図である。
【００６５】開閉器用の圧力容器３３は、消弧性ガスを
封入するとともに、固定アーク接触子、可動アーク接触
子等を収容し、送電線系統等に事故が発生したとき、可
動アーク接触子を固定アーク接触子から切り離し、電流
を逃がすもので、横長筒状の胴体３４にフランジ３５を
溶接接続している。
封入するとともに、固定アーク接触子、可動アーク接触
子等を収容し、送電線系統等に事故が発生したとき、可
動アーク接触子を固定アーク接触子から切り離し、電流
を逃がすもので、横長筒状の胴体３４にフランジ３５を
溶接接続している。
【００６６】本実施形態は、胴体３４にフランジ３５を
溶接接続する際、レーザ光１２に、例えばＭＩＧトーチ
（図示せず）からのアークと溶加棒（図示せず）および
シールドガスを組み合わせて溶融金属部１８を形成する
ものである。
溶接接続する際、レーザ光１２に、例えばＭＩＧトーチ
（図示せず）からのアークと溶加棒（図示せず）および
シールドガスを組み合わせて溶融金属部１８を形成する
ものである。
【００６７】このように、本実施形態は、変圧器開閉器
用の圧力容器３３の胴体３４にフランジ３５を溶接接続
させる際、レーザとアークとを組み合わせた複合溶接方
法を用いているので、健全な溶融金属部１８を形成する
ことができる。
用の圧力容器３３の胴体３４にフランジ３５を溶接接続
させる際、レーザとアークとを組み合わせた複合溶接方
法を用いているので、健全な溶融金属部１８を形成する
ことができる。
【００６８】なお、本実施形態は、変圧器開閉器用の溶
接施工に際し、本発明に係る複合溶接方法を適用するこ
とを示したが、この例に限らず、例えば図１２に示すよ
うに、蒸気タービンのタービンケーシング３６と水平継
手３７との間にすみ肉部３８を形成する際、レーザ光１
２にアーク、シールドガスおよび溶加材を組み合わせて
用いた本発明に係る複合溶接方法を適用してもよい。
接施工に際し、本発明に係る複合溶接方法を適用するこ
とを示したが、この例に限らず、例えば図１２に示すよ
うに、蒸気タービンのタービンケーシング３６と水平継
手３７との間にすみ肉部３８を形成する際、レーザ光１
２にアーク、シールドガスおよび溶加材を組み合わせて
用いた本発明に係る複合溶接方法を適用してもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る複合
溶接方法は、レーザにアークと溶加棒を組み合わせ、溶
融金属部の形成の際、ポロシティ等の欠陥部の発生を確
実に防止するので、被溶接物に健全な溶接部を形成する
ことができる。
溶接方法は、レーザにアークと溶加棒を組み合わせ、溶
融金属部の形成の際、ポロシティ等の欠陥部の発生を確
実に防止するので、被溶接物に健全な溶接部を形成する
ことができる。
【図１】本発明に係る複合溶接方法に適用する溶接位置
を説明するために用いた概念図。
を説明するために用いた概念図。
【図２】本発明に係る複合溶接方法に適用する溶加棒を
説明するために用いた概念図。
説明するために用いた概念図。
【図３】本発明に係る複合溶接方法における溶融金属部
の挙動を、従来と本発明とを対比させて説明するために
用いた概念図で、（Ａ）は従来の溶融金属部の当初の挙
動を示す概念図、（Ｂ）は従来の溶融金属部の後期の挙
動を示す概念図、（Ｃ）は本発明における溶融金属部の
挙動を示す概念図。
の挙動を、従来と本発明とを対比させて説明するために
用いた概念図で、（Ａ）は従来の溶融金属部の当初の挙
動を示す概念図、（Ｂ）は従来の溶融金属部の後期の挙
動を示す概念図、（Ｃ）は本発明における溶融金属部の
挙動を示す概念図。
【図４】本発明に係る複合溶接方法により得られた放射
線透過試験（級）と溶加棒供給量との関係を示すグラ
フ。
線透過試験（級）と溶加棒供給量との関係を示すグラ
フ。
【図５】本発明に係る複合溶接方法の第２実施形態を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図６】本発明に係る複合溶接方法の第３実施形態を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図７】本発明に係る複合溶接方法の第４実施形態を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図８】本発明に係る複合溶接方法の第５実施形態を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図９】本発明に係る複合溶接方法の第６実施形態を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図１０】本発明に係る複合溶接方法の第７実施形態を
説明するために用いた概念図。
説明するために用いた概念図。
【図１１】本発明に係る複合溶接方法の第１応用例を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図１２】本発明に係る複合溶接方法の第２応用例を説
明するために用いた概念図。
明するために用いた概念図。
【図１３】従来の複合溶接方法を説明するために用いた
概念図。
概念図。
【図１４】従来の複合溶接方法における溶融金属部に発
生する欠陥部を説明するために用いた概念図。
生する欠陥部を説明するために用いた概念図。
１ レーザ光 ２ 集光レンズ ３ 被溶接物 ４ シールドガスノズル ５ シールドガス ６ ＭＩＧトーチ ７ 溶込み深さ ８ アーク電極 ９ 溶融金属部 １０ 凝固金属部 １１ ポロシティ １２ レーザ光 １３ レーザ発振器 １４ 集光光学系 １５ シールドガスノズル １６ 溶加棒 １７ 被溶接物 １８ 溶融金属部 １９ シールドガス ２０ アーク ２１ ＭＩＧトーチ ２２ シース部 ２３ フラックス ２４ 溶込み深さ ２５ ポロシティ ２６ 加工ヘッド ２７ 空気 ２８ 裏当板 ２９ 隙間 ３０ａ 第１溶加棒 ３０ｂ 第２溶加棒 ３１ ＴＩＧトーチ ３２ アーク ３３ 圧力容器 ３４ 胴体 ３５ フランジ ３６ タービンケーシング ３７ 水平継手 ３８ すみ肉部
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 26/14 Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｚ (72)発明者 多紀 圭史 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 南 勝則 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB12 CA03 DA01 DC01 DC05 DD02 DD03 EA01 EA07 4E068 BA01 BA06 BC01 CG01 CH08 CJ01
Claims (9)
- 【請求項１】 レーザにアークおよびシールドガスを組
み合わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法に
おいて、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レー
ザ、アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金
属部の流動性を促進することを特徴とする複合溶接方
法。 - 【請求項２】 溶加材は粉末状および棒状のうち、いず
れか一方を選択することを特徴とする請求項１記載の複
合溶接方法。 - 【請求項３】 溶加材は、酸化物とハロゲン化物とを主
成分として含むことを特徴とする請求項１または２記載
の複合溶接方法。 - 【請求項４】 レーザにアークおよびシールドガスを組
み合わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法に
おいて、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レー
ザ、アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金
属部の流動性を促進するとともに、上記レーザの照射方
向から横断して空気を供給することを特徴とする複合溶
接方法。 - 【請求項５】 レーザにアークおよびシールドガスを組
み合わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法に
おいて、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レー
ザ、アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金
属部の流動性を促進するとともに、上記レーザの照射方
向から横断して空気を供給する一方、レーザの出口側に
一つにまとめた位置から上記シールドガスと上記溶加材
とのそれぞれを上記溶融金属部に供給することを特徴と
する複合溶接方法。 - 【請求項６】 レーザにアークおよびシールドガスを組
み合わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法に
おいて、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レー
ザ、アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金
属部の流動性を促進する一方、上記被溶接部の裏ビート
側に裏当板を設け、この裏当板と上記被溶接物との間の
隙間にシールドガスを充填することを特徴とする複合溶
接方法。 - 【請求項７】 裏当板は、Ｃｕ材およびセラミックス材
のうち、いずれか一方で選択することを特徴とする請求
項６記載の複合溶接方法。 - 【請求項８】 レーザにアークおよびシールドガスを組
み合わせて被溶接物に溶接部を形成する複合溶接方法に
おいて、上記被溶接物に溶接部を形成する際、上記レー
ザ、アークおよびシールドガスに溶加材を加えて溶融金
属部の流動性を促進するとともに、上記溶加材を少なく
とも二個所以上から上記溶融金属部に供給することを特
徴とする複合溶接方法。 - 【請求項９】 アークは、ＭＩＧアークおよびＴＩＧア
ークのうち、いずれか一方を選択することを特徴とする
請求項１，４，５，６または８のいずれか１項に記載の
複合溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232154A JP2002035968A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 複合溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232154A JP2002035968A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 複合溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002035968A true JP2002035968A (ja) | 2002-02-05 |
Family
ID=18724878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000232154A Pending JP2002035968A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 複合溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002035968A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008015727A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Ihi Corporation | Plaque de renfort de rigidité et procédé de production de celle-ci |
| WO2010021094A1 (ja) * | 2008-08-19 | 2010-02-25 | パナソニック株式会社 | 複合溶接方法および複合溶接装置 |
| JP2010064096A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | 複合溶接方法と複合溶接装置 |
| JP2010120037A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Ihi Corp | 裏当て部材及び溶接方法 |
| JP2010167483A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Kobe Steel Ltd | レーザ・アーク複合溶接法 |
| JP2011036883A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | Ｔ字継手の溶接方法及び装置 |
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| 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 |
| JP2013031884A (ja) * | 2012-11-19 | 2013-02-14 | Panasonic Corp | 複合溶接方法と複合溶接装置 |
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-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000232154A patent/JP2002035968A/ja active Pending
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