JP2002144063A - Lap welding method of thin steel plate, and welded thin steel plate - Google Patents

Lap welding method of thin steel plate, and welded thin steel plate

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JP2002144063A JP2000339287A JP2000339287A JP2002144063A JP 2002144063 A JP2002144063 A JP 2002144063A JP 2000339287 A JP2000339287 A JP 2000339287A JP 2000339287 A JP2000339287 A JP 2000339287A JP 2002144063 A JP2002144063 A JP 2002144063A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lap welding method capable of obtaining sufficient joint strength at high speed by increasing the allowable space in the lap welding of thin steel plates having a space or of a structure formed thereof, and realizing appropriate bead width. SOLUTION: When performing gas metal arc welding after irradiating YAG laser beam at parts to be welded in the lap welding of the thin steel plates, the output of the laser beam, the arc current and the welding speed are adjusted so that the width W of the weld bead satisfies the condition of the formula (1). W>TS×t/(1.9×Hv) (1), where W (mm) is width of weld bead (the bead width between two plates), Hv is the Vickers hardness, t (mm) is thickness of the thin steel plate with smaller value of TS×t out of the two thin steel plates to be lap-welded), and TS (MPa) is tensile strength of the thin steel plate with smaller value of TS×t out of the two thin steel plates to be lap- welded).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄鋼板或いは薄鋼
板によって形成された構造物の重ね溶接に用いられる溶
接方法及びその方法により得られた溶接結合薄鋼板に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding method used for lap welding of a thin steel sheet or a structure formed by the thin steel sheet, and a welded thin steel sheet obtained by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄鋼板にて形成された構造物の接合に
は、従来主に電気抵抗スポット溶接法やアーク溶接法が
用いられているが、近年レーザー溶接法が採用されるよ
うになってきた。これは、レーザー溶接を採用した場合
には、片側からの溶接で済むとともに、ビード幅が狭い
ために従来工法である抵抗スポット溶接やアーク溶接に
比べて接合部の設計自由度が大きく、溶接継手としての
幅を狭くすることが可能となる等の利点を有するためで
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric resistance spot welding method and an arc welding method have been mainly used for joining a structure formed of a thin steel sheet, but in recent years, a laser welding method has been adopted. Was. This is because when laser welding is used, welding from one side is sufficient, and the bead width is narrow, so the degree of freedom in design of the joint is greater than that of the conventional methods such as resistance spot welding and arc welding. This is because there is an advantage that it is possible to reduce the width of the substrate.

【0003】レーザー光は、非常に強い集光性があり、
エネルギー密度の極めて高い集中熱源となるので、溶接
に適用すれば、溶け込み深さが深く、高速溶接を行なう
ことができる。
[0003] Laser light has a very strong light-collecting property,
Since it is a concentrated heat source with an extremely high energy density, if it is applied to welding, the penetration depth is deep and high-speed welding can be performed.

【0004】しかしながら、レーザー溶接法には以下の
課題を有している。レーザー溶接ではレーザー光の集光
性がよいという特長の裏返しとして、被溶接物の重ね合
わせ品質を厳格に管理する必要がある。重ね継手では、
上下の被溶接物間の隙間の許容量は上部側被溶接物の板
厚の30%程度であり、これを越えると溶融部が上部被
溶接物から溶け落ちて、重ね継手の強度が低下する。以
上のような条件を満たすために、重ね継手の上側もしく
は上下両側から被溶接物に加圧力を加えて重ね継手の隙
間の寸法を矯正しつつレーザー溶接を施すようにする方
法が、特開昭59-179284号公報および特開平4-258391号
公報に開示されている。
However, the laser welding method has the following problems. In laser welding, as a reversal of the feature of good laser light focusing, it is necessary to strictly control the superposition quality of the workpiece. For lap joints,
The allowable amount of the gap between the upper and lower workpieces is about 30% of the plate thickness of the upper workpiece, and if it exceeds this, the molten portion melts down from the upper workpiece and the strength of the lap joint decreases. . In order to satisfy the above conditions, a method of applying laser pressure from above or from both the upper and lower sides of the lap joint to correct the dimension of the gap of the lap joint while performing laser welding is disclosed in These are disclosed in JP-A-59-179284 and JP-A-4-258391.

【0005】一方、薄鋼板閉断面構造物の溶接では上下
両側から加圧力を付与することができないため、片側か
らのみ加圧する方法が特開平8-90264号公報に開示され
ている。薄鋼板閉断面構造物の剛性が高い場合には、加
圧力を増加に伴って板間の隙間が減少するのに対して、
薄鋼板閉断面構造物の剛性が低い場合には、ある値以上
に加圧力が大きくなると継手全体の変形が大きくなり、
逆に隙間が大きくなるという問題点を有している。そこ
で、加圧変位や加圧力をオンライン制御する方法を提案
している。
On the other hand, in the welding of a thin steel sheet closed-section structure, since a pressing force cannot be applied from both the upper and lower sides, a method of applying pressure from only one side is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-90264. When the rigidity of the thin steel plate closed section structure is high, the gap between the plates decreases with the increase of the pressing force,
If the rigidity of the thin steel plate closed section structure is low, the deformation of the entire joint will increase if the pressing force increases beyond a certain value,
On the contrary, there is a problem that the gap becomes large. Therefore, a method for online control of the pressing displacement and the pressing force has been proposed.

【0006】以上のように,薄鋼板にて形成された構造
物をレーザーで溶接する場合には、被溶接物間の隙間を
厳格に管理するために厳格に加圧して、溶接する必要が
ある。しかし、薄鋼板構造物の形状が複雑な場合や板厚
構成が多岐にわたる場合には、高精度の加圧制御が困難
となり、継手強度が低下することが考えられる。また、
薄鋼板閉断面構造物の溶接では、片側溶接が可能なアー
ク溶接法が使われる場合がある。アーク溶接法として、
従来から汎用されているものとして、ティグ溶接、プラ
ズマ溶接およびガスメタルアーク溶接が知られている。
ティグ溶接は、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で、
タングステン電極と母材間にアークを発生させて溶接す
る方法である。プラズマ溶接は、溶接トーチ内の2電極
間に通電してアークを発生させ、その周囲にアルゴンと
水素とを混合した作動ガスを送り込むと、作動ガスはア
ークの熱で電離してイオンと電子が混在したガス体であ
るプラズマとなり、このプラズマの熟で溶接する方法で
ある。ティグ溶接およびプラズマ溶接は、非消耗電極方
式溶接法と呼ばれている。一方、ガスメタルアーク溶接
は、アルゴンなどの不活性ガスや炭酸ガスおよびこれら
の混合ガス雰囲気中で、連続的に溶接用ワイヤを供結し
ながら、溶接用ワイヤと母材間にアークを発生させて両
者を溶融させて溶接する方法であり、消耗電極方式溶接
法と呼ばれている。
As described above, when a structure formed of a thin steel plate is welded by a laser, it is necessary to perform welding under strict pressure in order to strictly manage the gap between the objects to be welded. . However, when the shape of the thin steel plate structure is complicated or when the thickness of the steel plate structure is various, high-precision pressure control becomes difficult, and the joint strength may be reduced. Also,
In the welding of a thin steel sheet closed-section structure, an arc welding method capable of one-side welding may be used. As an arc welding method,
Conventionally, TIG welding, plasma welding, and gas metal arc welding are widely used.
TIG welding is performed in an inert gas atmosphere such as argon.
In this method, an arc is generated between a tungsten electrode and a base material to perform welding. In plasma welding, an electric current is applied between two electrodes in a welding torch to generate an arc, and a working gas, which is a mixture of argon and hydrogen, is sent around the arc. When the working gas is ionized by the heat of the arc, ions and electrons are generated. This is a method of forming a plasma which is a mixed gas body, and welding when the plasma is mature. TIG welding and plasma welding are called non-consumable electrode welding methods. On the other hand, in gas metal arc welding, an arc is generated between the welding wire and the base metal while continuously supplying the welding wire in an atmosphere of an inert gas such as argon, carbon dioxide, or a mixture of these gases. This is a method in which the two are melted and welded together, and is called a consumable electrode type welding method.

【0007】これらのアーク溶接法では、レーザー溶接
法に比べて熱源の収束性が劣ることや溶接速度が遅いた
めに、薄鋼板構造物に対して溶接入熱が過大であり溶け
落ち欠陥が発生しやすく、継手強度を低下させるという
課題を有する。
[0007] In these arc welding methods, since the convergence of the heat source is inferior to the laser welding method and the welding speed is low, welding heat input to the thin steel plate structure is excessive and burn-through defects occur. And has the problem of reducing joint strength.

【0008】一方、薄鋼板溶接への適用例は無いが、レ
ーザーとアークとを同時に照射して溶接する方法が提案
されている。
On the other hand, although there is no example of application to thin steel sheet welding, a method of simultaneously irradiating a laser and an arc to perform welding has been proposed.

【0009】レーザー溶接とアーク溶接を複合させた場
合の溶け込み量は、単純に両溶接法の溶け込み量の和よ
りも大きくなる。これはレーザー照射によって、溶接部
にキーホールが形成されるため、アークの加熱が鋼材の
表面からだけではなく、キーホール内部からも行われる
ためであると考えられている。加えて、アークによって
鋼材表面が加熱されるために、レーザーエネルギーの鋼
材への吸収率が向上するためと指摘されている。
The amount of penetration when laser welding and arc welding are combined is simply larger than the sum of the penetrations of both welding methods. It is considered that this is because the laser irradiation forms a keyhole in the welded portion, so that the arc is heated not only from the surface of the steel material but also from inside the keyhole. In addition, it is pointed out that since the steel material surface is heated by the arc, the absorption rate of laser energy into the steel material is improved.

【0010】この溶接方法は、例えば、特開昭62-26386
9号公報、特許登録1798896号公報、特開平9-122950号公
報および特開平10-272578号公報において開示されてい
る。ここで共通していることは、レーザーとティグアー
クとを複合化していることである。特開平10-216979号
公報には、レーザーとプラズマを複合化した溶接方法が
開示されている。
This welding method is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-26386.
No. 9, Japanese Patent No. 1798896, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-122950 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-272578. What is common here is that the laser and the TIG arc are combined. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-216979 discloses a welding method in which laser and plasma are combined.

【0011】しかし、ここで開示されている溶接技術
は、薄鋼板間に隙間を有する薄板構造物の重ねおよび隅
肉溶接には適さない。すなわち、レーザーとティグアー
ク或いはプラズマを複合化することにより、溶接速度の
高速化を図ることができるが、ティグアーク或いはプラ
ズマ溶接法はいずれも非消耗電極方式溶接法であるた
め、重ね継手における上下被溶接物間の隙間の許容量の
増加には寄与せず、溶け落ち欠陥に起因して継手強度の
低下をきたすという課題は解決できない。
However, the welding technique disclosed herein is not suitable for lapping and fillet welding of thin plate structures having a gap between thin steel plates. That is, by combining laser and TIG arc or plasma, the welding speed can be increased. However, since both TIG arc and plasma welding methods are non-consumable electrode type welding methods, the upper and lower welded portions of the lap joint are welded. This does not contribute to an increase in the allowable amount of the gap between the objects, and cannot solve the problem that the joint strength is reduced due to the burn-through defect.

【0012】レーザー溶接とガスメタルアーク溶接とを
複合化した溶接法については、IIWDoc.XII-1565-99等に
研究例が記載されている。ここでの研究例は、厚鋼板お
よびアルミニウム合金の溶接事例が示されている。前者
の厚鋼板の溶接に関して、開先形状をV開先からY開先
にすることにより溶接生産性が向上することや、アーク
溶接の後熱サイクルによりレーザー溶接金属が焼きなま
されて靭性向上が図れると指摘されている。一方、後者
では、アルミニウム合金薄板の突合せ溶接の研究事例が
示されている。ここでは、アルミニウム合金はレーザー
光に対して反射率が高いため、レーザーの溶接効率が低
い。そこで、アーク熱源でアルミニウム合金を加熱して
レーザー光の吸収率を高めることで、高能率の溶接が可
能となると指摘されている。
Research examples of a welding method in which laser welding and gas metal arc welding are combined are described in IIWDoc. XII-1565-99 and the like. The research examples here show welding cases of thick steel plates and aluminum alloys. Regarding the former thick steel plate welding, the welding productivity is improved by changing the groove shape from the V groove to the Y groove, and the laser weld metal is annealed by the heat cycle after arc welding to improve the toughness. It is pointed out that this can be achieved. On the other hand, in the latter case, a research case of butt welding of aluminum alloy sheets is shown. Here, since the aluminum alloy has a high reflectance with respect to laser light, the laser welding efficiency is low. Therefore, it has been pointed out that high-efficiency welding can be performed by heating an aluminum alloy with an arc heat source to increase the absorption rate of laser light.

【0013】しかし、これらの研究事例においても、薄
鋼板構造物の重ね溶接における、被溶接物間の隙間の許
容量の増加には寄与せず、溶け落ち欠陥に起因して継手
強度が低下をきたすという課題は解決できない。
[0013] However, even in these research cases, it does not contribute to the increase in the allowable amount of the gap between the objects to be welded in the lap welding of the thin steel plate structure, and the joint strength decreases due to the burn-through defect. The challenge of coming cannot be solved.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、薄鋼板或いはそれによって形成された構造物の重ね
溶接において、以下の課題があった。
In the above-mentioned prior art, there are the following problems in lap welding of a thin steel plate or a structure formed by the same.

【0015】レーザー溶接では被溶接物間の隙間許容量
が小さく、隙間が許容量を超えた場合に上側の被溶接物
が溶け落ちるという課題がある。また、溶接ビード幅が
狭いため被溶接材の板厚が厚いあるいは強度が高い場合
には溶接部の強度が母材のそれを下回り、十分な継手強
度を確保できない問題がある。この課題を解決するため
にはビード幅を広くしてやればよいが、これを実現する
適当な溶接技術がなかった。すなわち、レーザー溶接で
はビード幅を広げるためにレーザパワーを増加あるいは
溶接速度を低下させてもレーザー光線は金属薄板を貫通
してしまいビード幅を大幅に広げることはできない。
In laser welding, there is a problem that the allowable gap between the objects to be welded is small, and when the gap exceeds the allowable amount, the upper object to be welded is melted off. In addition, when the thickness of the material to be welded is large or the strength is high due to the narrow weld bead width, the strength of the welded portion is lower than that of the base material, and there is a problem that sufficient joint strength cannot be secured. To solve this problem, the bead width may be increased, but there has been no suitable welding technique to achieve this. That is, in laser welding, even if the laser power is increased or the welding speed is reduced in order to increase the bead width, the laser beam penetrates the thin metal plate and the bead width cannot be greatly increased.

【0016】各種のアーク溶接では、薄鋼板構造物を対
象にした場合には溶接入熱が過大であり上下側の被溶接
物が溶け落ちるという課題がある。さらには、アーク溶
接法では溶接速度を上げるとビードがハンピングする、
アークが維持できなくなるなどそれぞれのパラメータを
独立に変えうる範囲が狭く、溶接入熱をコントロールす
ることが難しい。このため、薄鋼板の突合せ溶接におい
て板厚に応じた適正なビード幅の溶接部を得ることがむ
ずかしい。
In various types of arc welding, when a thin steel plate structure is targeted, there is a problem that the heat input to welding is excessive and the upper and lower workpieces are melted off. Furthermore, in the arc welding method, when the welding speed is increased, the beads hang,
The range in which each parameter can be changed independently, such as the inability to maintain an arc, is narrow, making it difficult to control welding heat input. For this reason, it is difficult to obtain a weld having an appropriate bead width according to the sheet thickness in butt welding of thin steel sheets.

【0017】レーザーとティグアーク或いはプラズマを
複合溶接法では、溶接用ワイヤを添加する溶接法でない
ため、レーザー溶接と同様に上側の非溶接物が溶け落ち
るという課題を解決できない。
In a combined welding method using a laser and a TIG arc or a plasma, since the welding method is not a welding method in which a welding wire is added, it is not possible to solve the problem that the non-welded material on the upper side is burnt off similarly to the laser welding.

【0018】溶接用ワイヤを添加する溶接法としては、
レーザー溶接とガスメタルアーク溶接とを複合化した溶
接法があるが、隙間を有する薄鋼板構造物の重ね溶接を
対象とした溶接技術は存在しない。
As a welding method for adding a welding wire,
There is a welding method in which laser welding and gas metal arc welding are combined, but there is no welding technique for lap welding of a thin steel plate structure having a gap.

【0019】本発明は、レーザー溶接とガスメタルアー
ク溶接を複合化する際にその溶接ビードの幅を特定条件
を満足するように設定することにより、隙間を有する薄
鋼板或いはそれによって形成された構造物の重ね溶接に
おいて隙間許容量を増大し,ビード幅を適正化すること
により十分な継手強度が得られ、かつ高速溶接をおこな
うことができる、重ね溶接法及び溶接結合薄鋼板を提供
することである。
According to the present invention, when combining laser welding and gas metal arc welding, the width of the weld bead is set so as to satisfy a specific condition, thereby providing a thin steel plate having a gap or a structure formed by the same. By providing a lap welding method and a weld-bonded thin steel sheet that can provide sufficient joint strength by increasing the clearance allowance and optimizing the bead width in lap welding of objects, and can perform high-speed welding. is there.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、薄鋼板の
重ね溶接において溶接予定個所にYAGレーザーを照射
する工程と、この照射工程の後にガスメタルアーク溶接
を行なう工程を備え、前記レーザー照射工程及びアーク
溶接工程において溶接ビードの幅Wが以下の式(1)の
条件を満足するようにレーザー出力、アーク電流、溶接
速度を調節した薄鋼板の重ね溶接方法。 W>TS×t/(1.9×Hv) (1) ただし、W(mm):溶接ビード幅(2枚の板の間にお
けるビード幅)、Hv:溶接金属のビッカース硬さ、t
(mm):板厚(重ね溶接される2枚の薄鋼板のうちT
s×tの値の小さい側)、TS(MPa):引張強さ
(重ね溶接される2枚の薄鋼板のうちTS×tの値の小
さい側)である。第2の発明は、YAGレーザーを照射
する工程においてレーザーの狙い位置が、ガスメタルア
ーク溶接の狙い位置よりも0mm以上、8mm以下の範
囲であることを特徴とする第1の発明に記載する薄鋼板
の重ね溶接方法。第3の発明は、ガスメタルアーク溶接
工程において、溶接ワイヤ材料の化学成分が質量%で
C:0.0010〜0.030%、Si:0.02〜
1.50%、Mn:0.02〜1.50%を満たす範囲
で含有し、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物か
らなる成分を有することを特徴とする第1または第2の
発明に記載の重ね溶接方法。第4の発明は、厚さ0.3
mm以上、6mm以下の薄鋼板を第1〜第3の発明のい
ずれかに方法で重ね溶接して製造された溶接結合薄鋼
板。第5の発明は、第1〜第3の発明のいずれかの重ね
溶接方法で使用される化学成分が質量%でC:0.00
10〜0.030%、Si:0.02〜1.50%、M
n:0.02〜1.50%を満たす範囲で含有し、残部
が実質的にFeおよび不可避的不純物からなる成分を有
する溶接ワイヤ材料である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser welding method comprising the steps of irradiating a YAG laser to a portion to be welded in lap welding of a thin steel sheet, and performing gas metal arc welding after the irradiating step. A lap welding method for a thin steel sheet in which a laser output, an arc current and a welding speed are adjusted so that a width W of a weld bead satisfies the condition of the following equation (1) in an irradiation step and an arc welding step. W> TS × t / (1.9 × Hv) (1) where W (mm): weld bead width (bead width between two plates), Hv: Vickers hardness of weld metal, t
(Mm): Plate thickness (T of two thin steel plates to be lap welded)
TS (MPa): Tensile strength (side of two thin steel plates to be lap welded, where TS × t is small). According to a second aspect of the present invention, in the step of irradiating the YAG laser, a target position of the laser is in a range of 0 mm or more and 8 mm or less than a target position of the gas metal arc welding. Lap welding method for steel sheets. According to a third invention, in the gas metal arc welding process, the chemical composition of the welding wire material is C: 0.0010 to 0.030% by mass, Si: 0.02 to 100% by mass.
The first or second invention is characterized in that the first or second invention contains 1.50% and Mn in a range satisfying 0.02 to 1.50%, and the balance substantially includes a component composed of Fe and unavoidable impurities. The lap welding method described. The fourth invention has a thickness of 0.3
A welded steel sheet manufactured by lap welding a steel sheet having a thickness of not less than 6 mm and not more than 6 mm according to any one of the first to third inventions. According to a fifth aspect, in the lap welding method according to any one of the first to third aspects, the chemical component is C: 0.00 in mass%.
10 to 0.030%, Si: 0.02 to 1.50%, M
n: a welding wire material containing 0.02 to 1.50% in a range that satisfies 0.02 to 1.50%, with the balance being substantially composed of Fe and unavoidable impurities.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明に適用できる薄鋼板の適用
板厚範囲は、溶接入熱、溶接速度等の溶接条件に依存す
るが、一般的には、0.3mm以上、6mm以下であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The thickness range of a thin steel sheet applicable to the present invention depends on welding conditions such as welding heat input and welding speed, but is generally 0.3 mm or more and 6 mm or less. .

【0022】この薄鋼板を金型或いはロール等で成形し
た複数の部材を溶接する場合には、薄鋼板成形品はスプ
リングバックにより重ね部或いは重ね隅肉部に隙間を生
じているから、溶融金属を供給しながら溶接する必要が
ある。本発明者らは、レーザー溶接とガスメタルアーク
溶接を複合化した溶接方法に関して、溶接の高速化や溶
接精度が大幅に緩和する技術を見出した。
When welding a plurality of members formed by molding the thin steel plate with a mold or a roll or the like, since the thin steel product has a gap in the overlapped portion or the fillet portion due to springback, the molten metal is formed. It is necessary to weld while supplying. The present inventors have found a technique for speeding up welding and greatly reducing welding accuracy in a welding method in which laser welding and gas metal arc welding are combined.

【0023】第1の発明によると、レーザー溶接と溶接
用ワイヤを供給するガスメタルアーク溶接とを複合化し
た溶接法(レーザー溶接後にガスメタルアーク溶接する
溶接法)により、隙間を有する薄鋼板成形品を溶け落ち
等の溶接欠陥なしで溶接することができる。
According to the first aspect of the invention, a thin steel sheet having a gap is formed by a welding method in which laser welding and gas metal arc welding for supplying a welding wire are combined (a welding method in which gas metal arc welding is performed after laser welding). The product can be welded without welding defects such as burn-through.

【0024】すなわち、ガスメタルアーク溶接単独で
は、溶接速度は最大2m/min程度であり、薄鋼板構
造物を溶接する場合には、溶接入熱が過大となり溶け落
ち欠陥を生じやすい。
That is, in gas metal arc welding alone, the welding speed is about 2 m / min at the maximum, and when welding a thin steel plate structure, the welding heat input becomes excessive and burn-through defects tend to occur.

【0025】これに対し、本発明では、レーザー照射後
ガスメタルアーク溶接を行っている。このことにより、
レーザーを照射された鋼材は、溶融・蒸発して、その一
部が電離してプラズマとなる。この高温領域は、レーザ
ー照射により金属蒸気密度および金属イオン密度が高い
ことに加えて、鋼材からの熱電子放出エネルギー或いは
鋼材への熱電子吸収エネルギーも大幅に低下するため、
ここにアークを照射すれば容易にアークの陽極点或いは
陰極点になりやすく、アークの発生・維持が安定化し、
アークが集中するようになる。またYAGレーザーはア
ークにより発生するプラズマに吸収されないのでアーク
中に照射することができる。しかし炭酸ガスレーザはア
ークにより発生するプラズマに吸収されるので、レーザ
ー照射位置をアーク溶接位置から離さなければならずレ
ーザーとアークの複合効果が得られない。
On the other hand, in the present invention, gas metal arc welding is performed after laser irradiation. This allows
The steel material irradiated with the laser melts and evaporates, and a part thereof is ionized to become plasma. In this high temperature region, in addition to the high metal vapor density and metal ion density due to laser irradiation, thermionic emission energy from steel material or thermionic absorption energy into steel material also significantly decreases,
If the arc is irradiated here, it will easily become the anode or cathode point of the arc, stabilizing the generation and maintenance of the arc,
Arcs are concentrated. Further, since the YAG laser is not absorbed by the plasma generated by the arc, it can be irradiated during the arc. However, since the carbon dioxide gas laser is absorbed by the plasma generated by the arc, the laser irradiation position must be separated from the arc welding position, and the combined effect of the laser and the arc cannot be obtained.

【0026】したがって、本発明によれば、レーザー溶
接と複合化することによりガスメタルアークは安定化
し、溶接速度が6m/min超えでも溶接可能となる。
このように、高速溶接を可能となるため、溶接入熱はガ
スメタルアーク単独溶接に比べて30%以下となり、溶
け落ち欠陥を生じなくなる。くわえて、ガスメタルアー
ク溶接では溶接用ワイヤを溶融して、薄鋼板構造物の隙
間を埋めながら溶接が行われるため、隙間許容量を大幅
に増加させることができる。
Therefore, according to the present invention, by combining with laser welding, the gas metal arc is stabilized, and welding can be performed even at a welding speed exceeding 6 m / min.
As described above, since high-speed welding is enabled, welding heat input is 30% or less as compared with gas metal arc alone welding, and burn-through defects do not occur. In addition, in gas metal arc welding, welding is performed while melting a welding wire to fill a gap in a thin steel plate structure, so that the allowable gap can be greatly increased.

【0027】そして本発明では、適正な溶接ビード幅W
を式(1)となるように規定している。
In the present invention, the proper welding bead width W
Is defined so as to satisfy the expression (1).

【0028】 W>TS×t/(1.9×Hv) (1) ただし、W(mm):溶接ビード幅(2枚の板の間にお
けるビード幅)、Hv:溶接金属のビッカース硬さ、t
(mm):板厚(垂ね溶接される2枚の薄鋼板のうちT
S×tの値の小さい側)、TS(MPa):引張強さ
(重ね溶接される2枚の薄鋼板のうちTS×tの値の小
さい側)である。
W> TS × t / (1.9 × Hv) (1) where W (mm): weld bead width (bead width between two plates), Hv: Vickers hardness of weld metal, t
(Mm): Thickness (T of two thin steel plates to be vertically welded)
The side with the smaller value of S × t), TS (MPa): the tensile strength (the side with the smaller value of TS × t of the two thin steel plates to be lap welded).

【0029】従来法であるレーザーによる重ね溶接では
ビード幅は板厚によらずほぼ一定であり、2枚の重ね溶
接される鋼板の板厚に応じて適正なビード幅にすること
が困難である。これに対して本発明の方法によれば、レ
ーザー溶接とアーク溶接を複合していることによりアー
クが安定化し、アーク電流や溶接速度のとりうる範囲が
広く、溶接入熱の調節が容易にできる。このことによ
り、被溶接材の板厚、強度に応じた適正な溶接ビード幅
を得ることができる。
In the conventional lap welding using a laser, the bead width is almost constant irrespective of the plate thickness, and it is difficult to make an appropriate bead width according to the plate thickness of two steel plates to be lap welded. . On the other hand, according to the method of the present invention, by combining laser welding and arc welding, the arc is stabilized, the range in which the arc current and the welding speed can be taken is wide, and the adjustment of welding heat input can be easily performed. . This makes it possible to obtain an appropriate welding bead width according to the thickness and strength of the material to be welded.

【0030】ビード幅を2枚の鋼板の間のビード幅によ
り式(1)のように規定した。この理由を図を用いて説
明する。図1に2枚の薄鋼板を重ね溶接する場合の溶接
部断面を示す。図1に示す量ね溶接継手の単位幅あたり
の溶接金属の引張り強さTw(N/mm)は溶接金属の
ビッカース硬さHvと2枚の鋼板の間のビード幅W(m
m)により以下のように表される。 Tw=1.9×Hv×W 母材の単位幅あたりの引張り強さTB(N/mm)は材
料の引張り強さTS(MPa)と板厚t(mm)とから
以下のように表される。 TB=TS×t 溶接金属の強度が母材の強度を超えて、継手が母材で破
断するようにするには 1.9×Hv×W>TS×t すなわち、W>TS×t/(1.9×Hv)を満足すれ
ばよい。なお溶接金属の硬さHvは溶接条件や母材およ
び溶接ワイヤの組成に依存するため、実測して溶接ビー
ド幅Wを決定すればよい。
The bead width is defined by the bead width between two steel plates as in the following equation (1). The reason will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of a welded portion when two thin steel plates are overlap-welded. The tensile strength Tw (N / mm) of the weld metal per unit width of the welded joint shown in FIG. 1 is determined by the Vickers hardness Hv of the weld metal and the bead width W (m) between the two steel plates.
m) is expressed as follows. Tw = 1.9 × Hv × W The tensile strength TB (N / mm) per unit width of the base material is expressed as follows from the tensile strength TS (MPa) of the material and the plate thickness t (mm). You. TB = TS × t In order for the strength of the weld metal to exceed the strength of the base material and cause the joint to break at the base material, 1.9 × Hv × W> TS × t, ie, W> TS × t / ( 1.9 × Hv). Since the hardness Hv of the weld metal depends on the welding conditions and the compositions of the base metal and the welding wire, the weld bead width W may be determined by actual measurement.

【0031】ここで、ガスメタルアーク溶接装置は、薄
鋼板の溶接を対象とするため、溶接用ワイヤは直径1.
2mm以下の細径ワイヤを用いるのが望ましい。シール
ドガスには、アークの安定性と溶接金属の酸化防止とを
同時に達成するために、アルゴンガス等の不活ガスを用
いることが望ましいが、アルゴンガス中に炭酸ガスを1
0〜100%の範囲で混合させたガスおよびアルゴンガ
ス中に水素ガス或いはヘリウムガスを2〜20%の範囲
で混合させたガスを用いることもできる。
Since the gas metal arc welding apparatus is intended for welding thin steel sheets, the welding wire has a diameter of 1.
It is desirable to use a small diameter wire of 2 mm or less. It is desirable to use an inert gas such as an argon gas as the shielding gas in order to simultaneously achieve the stability of the arc and the oxidation prevention of the weld metal.
A gas in which hydrogen gas or helium gas is mixed in a range of 2 to 20% in a gas mixed in a range of 0 to 100% and an argon gas can also be used.

【0032】また本発明では、レーザー光軸に対して,
ガスメタルアークトーチの照射角度を5度以上、50度
以下に設定するのが好ましい。
In the present invention, the laser beam axis is
It is preferable to set the irradiation angle of the gas metal arc torch to 5 degrees or more and 50 degrees or less.

【0033】レーザー光軸に対して、ガスメタルアーク
トーチの照射角度を5度未満に設定すると、レーザー溶
接により形成される蒸発孔をガスメタルアーク溶接によ
り供給される溶融金属が潰すため、溶け込み深さが減少
すると同時に、その溶融金属にレーザーが照射されてス
パッタの発生が誘発され、溶接継手品質を低下させると
いう問題を生じる。
When the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to less than 5 degrees with respect to the laser optical axis, the molten metal supplied by the gas metal arc welding crushes the evaporation holes formed by the laser welding. At the same time, the molten metal is irradiated with a laser to induce the generation of spatter, which causes a problem of deteriorating the quality of the welded joint.

【0034】一方、レーザー光舳に対して、ガスメタル
アークトーチの照射角度を50度越えに設定すると、レ
ーザー照射によりレーザー光軸と同軸方向に形成される
蒸発孔に対して、ガスメタルアーク溶接からの溶融金属
の供給角度が急峻になるため、レーザー溶接部に安定に
溶融金属を供給できず、ブローホールやハンピンングビ
ード等の溶接欠陥が発生しやすい。このような理由か
ら、ガスメタルアークトーチの照射角度を5度〜50度
とするのがよい。
On the other hand, when the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to be more than 50 degrees with respect to the laser beam bow, the vapor metal holes formed coaxially with the laser beam axis by the laser irradiation are subjected to gas metal arc welding. Since the supply angle of the molten metal from the metal becomes steep, the molten metal cannot be supplied stably to the laser welded portion, and welding defects such as blow holes and humping beads are likely to occur. For this reason, the irradiation angle of the gas metal arc torch is preferably set to 5 to 50 degrees.

【0035】光学系には、変向用反射ミラーと数枚の正
負の集束レンズを組み合わせた光学系を備えるものが好
ましいが、レンズ系を用いずに凹面饒と凸面鏡の組み合
わせだけでレーザー光を集束するようにしてもよい。
The optical system preferably has an optical system in which a reflecting mirror for deflection and several positive and negative focusing lenses are combined, but the laser light is emitted only by a combination of a concave mirror and a convex mirror without using a lens system. You may make it converge.

【0036】次に第2の発明によると、レーザーの狙い
位置は、溶接線方向に対して、ガスメタルアーク溶接の
狙い位置よりも0〜8mm先行するように設定されてい
る。
Next, according to the second aspect of the present invention, the target position of the laser is set to be ahead of the target position of gas metal arc welding by 0 to 8 mm with respect to the welding line direction.

【0037】レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶
接の狙い位置の距離が、8mmを越えて設定された場合
には、両者の距離が離れすぎているため、レーザー照射
によるアークの安定化および集中効果が期待できなくな
る。また、レーザーの狙い位置が、溶接線方向に対して
垂直方向に、ガスメタルアーク溶接の狙い位置がずれた
場合でも、プラスマイナス2mm以内に設定されていれ
ば、レーザー照射によるアークの安定化および集中効果
が認められ、好適である。
When the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to be more than 8 mm, the distance between the two is too large, and the stabilization of the arc and the concentration effect by the laser irradiation are performed. Cannot be expected. In addition, even if the aiming position of the laser is shifted in the direction perpendicular to the welding line direction, the aiming position of the gas metal arc welding is shifted within ± 2 mm if the aiming position of the gas metal arc welding is set within ± 2 mm. A concentration effect is recognized, which is preferable.

【0038】第3の発明では、本発明の重ね溶接を行う
際に、溶接ワイヤ材料の化学成分を質量%でC:0.0
010〜0.030%、Si:0.02〜1.50m
%、Mn:0.02〜1.50%、残部が実質的に鉄お
よび不可避的不純物からなると規定している。本発明の
方法では溶接入熱が少ないため溶接金属は急速冷却され
硬化する。溶接部が硬化すると結合部材の成型性が低下
する。このため上記のように溶接ワイヤの成分を規定し
た。以下にそれぞれの成分をこのように規定した理由に
ついて述べる。
In the third invention, when performing the lap welding according to the present invention, the chemical composition of the welding wire material is expressed as C: 0.0 in mass%.
010-0.030%, Si: 0.02-1.50m
%, Mn: 0.02 to 1.50%, with the balance being substantially composed of iron and inevitable impurities. In the method of the present invention, since the welding heat input is small, the weld metal is rapidly cooled and hardened. When the weld is hardened, the formability of the joining member decreases. Therefore, the components of the welding wire are specified as described above. The reason for defining each component in this manner will be described below.

【0039】C:0.0010〜0.030% Cは鋼の焼入れ性を高め、溶接金属の硬化をもたらす元
素である。このため0.030%以下とする。しかし、
C濃度をあまり低くしすぎると粒界強度が低下して2次
加工割れが生じやすくなるため0.0010%以上とす
る。
C: 0.0010 to 0.030% C is an element which enhances the hardenability of steel and hardens the weld metal. Therefore, the content is set to 0.030% or less. But,
If the C concentration is too low, the grain boundary strength decreases and secondary processing cracks easily occur.

【0040】Si:0.02〜1.50% Siは脱酸元素として添加するほか、鋼を固溶強化する
ため用いられる。溶接中に酸素が空気中またはシールド
ガスから溶接金属に混入し、鋼中のCと反応してCOと
なりブローホールの原因となるのを防止するためSiは
0.02%以上添加する。しかしながら過剰の添加は鋼
の焼入れ性を高め溶接金属の硬化をもたらすため1.5
0%以下とする。
Si: 0.02 to 1.50% Si is used as a deoxidizing element and is also used for solid solution strengthening of steel. Si is added at 0.02% or more in order to prevent oxygen from being mixed into the weld metal from air or a shielding gas during welding and reacting with C in steel to become CO and cause blowholes. However, excessive addition increases the hardenability of the steel and causes the weld metal to harden,
0% or less.

【0041】Mn:0.02〜1.50% Mnも脱酸元素として添加するほか、鋼を固溶強化する
ため用いられる。溶接金属の脱酸のため0.02%以上
添加するが、過剰の添加鋼の焼入れ性を高め溶接金属の
硬化をもたらすため1.50%以下とする。
Mn: 0.02 to 1.50% Mn is also added as a deoxidizing element and is used for solid solution strengthening of steel. 0.02% or more is added for the deoxidation of the weld metal, but it is made 1.50% or less in order to enhance the hardenability of the excessively added steel and bring about the hardening of the weld metal.

【0042】さらに残部は実質的に鉄および不可避的不
純物からなるが、本発明の作用効果を妨げない範囲で不
可避的不純物以外の微量元素を含んでもよい。第4の発
明は、本発明の重ね溶接で得られた溶接結合薄鋼板であ
る。また、第5の発明は、本発明の重ね溶接で用いる溶
接ワイヤ材料である。
The balance substantially consists of iron and unavoidable impurities, but may contain trace elements other than the unavoidable impurities as long as the effects of the present invention are not impaired. A fourth invention is a welded thin steel plate obtained by lap welding of the present invention. A fifth invention is a welding wire material used in the lap welding of the present invention.

【0043】[0043]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を例示的に詳し
く説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail by way of example.

【0044】[実施例1]上側と下側の板厚がそれぞ
れ、0.8mmと1.2mmの薄鋼板の重ね溶接を行っ
た。薄鋼板はいずれも450MPa級冷延鋼板である。
機械的性質を表1に示す。重ね継手として、上下鋼板の
隙間を、0.25mmから2.0mmまで変えた試験片
を準備した。溶接は、YAGレーザー溶接法のみ、ガス
メタルアーク溶接法のみ、およびYAGレーザー溶接と
ガスメタルアーク溶接を複合化した本発明溶接法で行っ
た。各溶接法の溶接条件を表2に示す。またガスメタル
アーク溶接のみ、及びYAGレーザー溶接とガスメタル
アーク溶接を複合化した本発明方法のガスメタルアーク
溶接では直径0.8mmの溶接ワイヤを用いた。この溶
接ワイヤーの組成を表3に示す。
Example 1 Thin steel plates having upper and lower plate thicknesses of 0.8 mm and 1.2 mm, respectively, were subjected to lap welding. Each of the thin steel sheets is a 450 MPa class cold rolled steel sheet.
Table 1 shows the mechanical properties. As a lap joint, a test piece in which the gap between the upper and lower steel plates was changed from 0.25 mm to 2.0 mm was prepared. Welding was performed using only the YAG laser welding method, only the gas metal arc welding method, and the welding method of the present invention in which YAG laser welding and gas metal arc welding were combined. Table 2 shows the welding conditions of each welding method. Further, in the gas metal arc welding of the method of the present invention in which the gas metal arc welding alone and the YAG laser welding and the gas metal arc welding were combined, a welding wire having a diameter of 0.8 mm was used. Table 3 shows the composition of the welding wire.

【0045】表4(及び表4続き)に、試験結果を示
す。溶接試験の評価は、以下のように行った。溶け落ち
がなく、継手強度が十分な溶接部が得られた場合を
「〇」とした。これに加えてスパッタ付着がなく、ハン
ピングによるビード幅のばらつきがほとんどなく、均一
なビードが形成された場合を「◎」とした。また、溶け
落ちは生じないが溶け込み深さの僅かな低下などにより
溶接継手品質が若干低下する場合を「△」、溶接部が溶
け落ちた場合を「×」とした。また、上側と下側の鋼板
がつながらない場合も、継手強度がゼロのため、「×」
とした。特に、ガスメタルアーク溶接法では、溶接速度
が高速化するとアークが不安定となり溶接部が形成でき
なくなる。この場合も「×」とした。
Table 4 (and the continuation of Table 4) shows the test results. The evaluation of the welding test was performed as follows. A case where there was no burn-through and a welded part with sufficient joint strength was obtained was rated "〇". In addition, "◎" indicates that a uniform bead was formed without sputter adhesion, with little variation in bead width due to humping, and with a uniform bead. In addition, “△” indicates that the quality of the welded joint is slightly reduced due to a slight decrease in the penetration depth but no penetration occurs, and “×” indicates that the welded part has burned off. Also, when the upper and lower steel plates are not connected, the joint strength is zero, so "×"
And In particular, in the gas metal arc welding method, when the welding speed is increased, the arc becomes unstable and a welded portion cannot be formed. Also in this case, "x" was set.

【0046】YAGレーザー溶接法では、溶接速度が
0.5m/minと遅い場合には、鋼板隙間の許容量は
0.5mmであるが、1.0m/min以上の溶接速度
では、鋼板隙間の許容量は0.25mmと狭くなる。こ
れは、YAGレーザーでは溶接幅が約1mmと狭いた
め、溶融金属量が少なく、高々0.5mmの鋼板隙間が
あっても上側と下側の鋼板とがつながらないためであ
る。
In the YAG laser welding method, when the welding speed is as low as 0.5 m / min, the allowable amount of the steel plate gap is 0.5 mm. The permissible amount becomes as narrow as 0.25 mm. This is because the welding width of the YAG laser is as narrow as about 1 mm, the amount of molten metal is small, and even if there is a steel sheet gap of at most 0.5 mm, the upper and lower steel sheets are not connected.

【0047】ガスメタルアーク溶接法では、溶接速度が
0.5m/minと遅い場合には、溶接入熱が過大とな
るため溶け落ちる。溶接速度が1.0m/minでは、
溶接入熱が適正であり、鋼板隙間が0.75mmまでは
健全な溶接部がえられるが、鋼板隙間が0.75mmを
越えると、上側の鋼板に溶け落ちが生じ、上下の鋼板が
つながらない。溶接速度が1.0m/minを越えると
アークが不安定となり健全な溶接部が形成できなくな
る。
In the gas metal arc welding method, when the welding speed is as low as 0.5 m / min, the welding heat input becomes excessive, so that the welding is performed. At a welding speed of 1.0 m / min,
The welding heat input is appropriate, and a sound weld is obtained up to a gap of 0.75 mm. However, if the gap of the steel sheet exceeds 0.75 mm, the upper steel sheet is burnt off and the upper and lower steel sheets are not connected. If the welding speed exceeds 1.0 m / min, the arc becomes unstable and a sound weld cannot be formed.

【0048】本発明法のレーザー・アーク複合溶接法で
は、溶接速度が0.5m/minと低速の場合において
も、アークがレーザー照射部に集中し、溶接部幅はガス
メタルアーク溶接法に比較して約50%と細くなるた
め、溶け落ちは生じない。また、鋼板隙間の許容量は
2.0mm越えとなる。さらに、アークはレーザー照射
により安定するため、溶接速度が1.0m/min以上
の場合でも、溶け落ちのない健全な溶接部が得られ、鋼
板隙間の許容量は2.0mm越えである。
In the laser-arc combined welding method of the present invention, even when the welding speed is as low as 0.5 m / min, the arc concentrates on the laser-irradiated portion, and the width of the welded portion is smaller than that of the gas metal arc welding method. Therefore, no burn-through occurs. Further, the allowable amount of the steel plate gap exceeds 2.0 mm. Furthermore, since the arc is stabilized by laser irradiation, a sound weld without burn-through can be obtained even when the welding speed is 1.0 m / min or more, and the allowable amount of the steel plate gap is over 2.0 mm.

【0049】鋼板隙間1.0mm以下の場合には、ビー
ド幅のばらつきがほとんどなく、均一なビードが形成さ
れている。鋼板隙間が1.0mm越えで2.0mm以下
の場合には、溶け込み深さがややばらつくが、溶け込み
深さの減少はない。鋼板隙間が2.0mmの場合には、
溶け込み深さがやや減少する。したがって、本発明法
は、溶接の高速化と溶接精度の大幅な緩和が同時に達成
できる。
When the gap between the steel sheets is 1.0 mm or less, there is almost no variation in the bead width, and a uniform bead is formed. When the gap between the steel sheets exceeds 1.0 mm and is equal to or less than 2.0 mm, the penetration depth varies slightly, but the penetration depth does not decrease. When the steel plate gap is 2.0 mm,
The penetration depth is slightly reduced. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to simultaneously increase the speed of welding and significantly reduce welding accuracy.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】[0054]

【表5】 [Table 5]

【0055】[実施例2]レーザー光軸に対するガスメ
タルアークトーチの照射角度の溶接部品質に及ぼす影響
を調査した。溶接実験では、上側と下側の板厚がそれぞ
れ1.2mmと1.6mmで、0.5mmの隙間を有す
る重ね試験片を用いて、YAGレーザー溶接とガスメタ
ルアーク溶接を複合化した本発明溶接法で行った。溶接
条件は、レーザー光軸に対するガスメタルアークトーチ
の照射角度を5度から70度まで変化させた。その他の
条件は、表2に示す条件と同じである。また、溶接継手
部の品質評価は、実施例1で実施した評価方法と同様の
方法で行った。また鋼板はいずれも実施例1で用いたの
と同様の450MPa級冷延鋼板である。
Example 2 The effect of the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis on the quality of the weld was investigated. In the welding experiment, the present invention combines YAG laser welding and gas metal arc welding using lap specimens having upper and lower plate thicknesses of 1.2 mm and 1.6 mm, respectively, and a gap of 0.5 mm. The welding was performed. The welding conditions were such that the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis was changed from 5 degrees to 70 degrees. Other conditions are the same as those shown in Table 2. The quality evaluation of the welded joint was performed in the same manner as the evaluation method performed in Example 1. Each of the steel sheets is a 450 MPa class cold-rolled steel sheet similar to that used in Example 1.

【0056】表5に、溶接試験結果を示す。レーザー光
軸に対して、ガスメタルアークトーチの照射角度が5度
未満の場合においては、スパッタの発生が多く溶け込み
深さが若干低下した。一方、レーザー光軸に対して、ガ
スメタルアークトーチの照射角度を50度越えに設定す
ると、レーザー溶接部にガスメタルアーク溶接からの溶
融金属の供給安定にやや劣り、ハンピングビードとなっ
ている。したがって、好ましくは、レーザー光軸に対し
て、ガスメタルアークトーチの照射角度を、5度以上、
50度以下に設定することにより、健全な溶接部が確実
に得られることがわかる。さらに、レーザー光軸に対し
てガスメタルアークの照射角度を、10度以上、30度
以下に設定すると、スパッタの付着が大幅に減少して、
ハンピングによるビード幅のばらつきもほとんどなくな
るため、レーザー光軸に対してガスメタルアークトーチ
の照射角度を10度以上、30度以下に設定することが
より好ましい。
Table 5 shows the results of the welding test. When the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis was less than 5 degrees, the occurrence of spatter was large and the penetration depth was slightly reduced. On the other hand, when the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to be more than 50 degrees with respect to the laser optical axis, the supply of molten metal from the gas metal arc welding to the laser welded portion is slightly inferior, resulting in a hump bead. . Therefore, preferably, the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis is 5 degrees or more,
It can be seen that by setting the angle to 50 degrees or less, a sound weld can be reliably obtained. Further, when the irradiation angle of the gas metal arc with respect to the laser optical axis is set to be not less than 10 degrees and not more than 30 degrees, the adhesion of spatter is greatly reduced,
Since there is almost no variation in bead width due to humping, it is more preferable to set the irradiation angle of the gas metal arc torch to 10 degrees or more and 30 degrees or less with respect to the laser optical axis.

【0057】[0057]

【表6】 [Table 6]

【0058】[実施例3]レーザーの狙い位置とガスメ
タルアーク溶接の狙い位置の溶接部品質に及ぼす影響を
調査した。溶接実験では、上側と下側の板厚がそれぞれ
1.2mmと1.6mmで、0.5mmの隙間を有する
重ね試験片を用いて、YAGレーザー溶接とガスメタル
アーク溶接を複合化した本発明溶接法で行った。溶接条
件は、レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶接の狙
い位置を、0mmから12mmまで変化させた。その他
の条件は、表2に示す条件と同じである。また、溶接継
手都の品質評価は、実施例1で実施した評価方法と同様
の方法で行った。また鋼板はいずれも実施例1で用いた
のと同様の450MPa級冷延鋼板である。表6に溶接
試験結果を示す。
Example 3 The influence of the target position of the laser and the target position of gas metal arc welding on the weld quality was investigated. In the welding experiment, the present invention combines YAG laser welding and gas metal arc welding using lap specimens having upper and lower plate thicknesses of 1.2 mm and 1.6 mm, respectively, and a gap of 0.5 mm. The welding was performed. The welding conditions varied the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding from 0 mm to 12 mm. Other conditions are the same as those shown in Table 2. The quality evaluation of the welded joint was performed by the same method as the evaluation method performed in Example 1. Each of the steel sheets is a 450 MPa class cold-rolled steel sheet similar to that used in Example 1. Table 6 shows the results of the welding test.

【0059】レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶
接の狙い位置の距離が8mmを越えて設定された場合に
は、両者の距離が離れすぎているため、レーザー照射に
よるアークの安定化および集中効果が低下して、溶けこ
み深さが僅かに減少している。したがって、レーザーの
狙い位置とガスメタルアーク溶接の狙い位置の距離を健
全な溶接部が確実に得られる0mm以上、8mm以下、
より好ましくは6mm以下に設定することが望ましい。
When the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to be more than 8 mm, the distance between the two is too large, so that the stabilization and concentration effect of the arc by the laser irradiation are reduced. And the penetration depth is slightly reduced. Therefore, the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to 0 mm or more and 8 mm or less, which can reliably obtain a healthy weld.
More preferably, it is desirable to set it to 6 mm or less.

【0060】レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶
接の狙い位置の距離を0mm以上、2mm以下に設定す
ると、レーザー照射部によるアークの安定と集中効果が
より顕在化するため、溶け込み深さの均一性が高まり、
スパッタの発生も抑えられるため、レーザーの狙い位置
とガスメタルアーク溶接の狙い位置の距離を0mm以
上、2mm以下に設定するのがより好ましい。
When the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to 0 mm or more and 2 mm or less, the effect of the laser irradiation part on the stability and concentration of the arc becomes more apparent, so that the penetration depth becomes uniform. Increase,
Since the occurrence of spatter can also be suppressed, it is more preferable to set the distance between the target position of the laser and the target position of gas metal arc welding to be 0 mm or more and 2 mm or less.

【0061】[0061]

【表7】 [Table 7]

【0062】[実施例4]薄鋼板の重ね溶接を本発明の
レーザー・アーク接合溶接溶接法および比較としてレー
ザー溶接(単独)、ガスメタルアーク溶接(単独)によ
り作成した。
Example 4 Lap welding of thin steel sheets was performed by the laser-arc joining welding method of the present invention and, for comparison, laser welding (single) and gas metal arc welding (single).

【0063】溶接に用いた鋼板は厚み1.6mmの59
0MPa級熱延鋼板である。表7に化学成分、概械的特
性を示す。
The steel plate used for welding is a 1.6 mm thick 59 steel plate.
It is a 0 MPa class hot rolled steel sheet. Table 7 shows the chemical components and general mechanical properties.

【0064】[0064]

【表8】 [Table 8]

【0065】溶接条件を表8に示す。Table 8 shows the welding conditions.

【0066】[0066]

【表9】 [Table 9]

【0067】またガスメタルアークに用いた溶接ワイヤ
の組成を表9に示す。
Table 9 shows the composition of the welding wire used for the gas metal arc.

【0068】[0068]

【表10】 [Table 10]

【0069】図2に重ね溶接継手の評価に用いた、せん
断引張り試験片の形状を示す。幅10mmの鋼板を重ね
合わせて、引張り方向に垂直に溶接ビードを置いてい
る。
FIG. 2 shows the shape of the shear tensile test piece used for evaluation of the lap welded joint. A steel bead having a width of 10 mm is overlapped, and a weld bead is placed perpendicular to the tensile direction.

【0070】表10に重ね溶接継手の評価結果を示す。
レーザ(単独)溶接の場合にはビード幅が狭いため、溶
接部の強度は母材を下回り、継手はいずれも溶接部で破
断している。またガスメタルアーク溶接(単独)ではビ
ード幅が広くなるため溶接部の強度は高くなるが、入熱
が過大であり熱影響部が軟化するため継手の強度は母材
の強度から本来得られるせん断引張り強さ(約9800
N)を大きく下回っている。またガスメタルアーク溶接
では入熱を下げるために溶接速度を上げると、ビードが
ハンピングしてビードが安定して形成できなくなる。
Table 10 shows the evaluation results of the lap welded joint.
In the case of laser (single) welding, since the bead width is narrow, the strength of the welded portion is lower than that of the base material, and all joints are broken at the welded portion. In gas metal arc welding (alone), the bead width increases and the weld strength increases, but the heat input is excessive and the heat-affected zone softens. Tensile strength (about 9800
N). In gas metal arc welding, if the welding speed is increased in order to reduce the heat input, the beads hum and the beads cannot be formed stably.

【0071】これに対し、レーザー・アーク複合溶接法
ではレーザー出力、アーク電流、溶接速度を調整して適
正なビード幅および入熱をとることができる。このため
熱影響部の軟化はまったく生じておらず、ビード幅Wを
本発明の範囲(W>TS・t/1.9Hv)に設定した
場合には、継手は母材で破断し、母材の本来の強度が得
られている。
On the other hand, in the laser-arc combined welding method, an appropriate bead width and heat input can be obtained by adjusting the laser output, arc current, and welding speed. For this reason, no softening of the heat-affected zone has occurred, and when the bead width W is set within the range of the present invention (W> TS · t / 1.9 Hv), the joint breaks at the base material, Of the original strength.

【0072】また、この表から、本願発明の溶接方法は
レーザー(単独)、ガスメタルアーク(単独)と比較し
て高い溶接速度が得られることが明らかである。
From this table, it is apparent that the welding method of the present invention can obtain a higher welding speed than the laser (single) and the gas metal arc (single).

【0073】[0073]

【表11】 [Table 11]

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、レーザー溶接とガ
スメタルアーク溶接とを複合化する際に、溶接ビード幅
を薄鋼板の引張り強さ、板厚、溶接金属のビッカース硬
さにおうじて調節する本発明のレーザー・アーク複合溶
接方法によれば以下のような効果を奏する。
As described above, when laser welding and gas metal arc welding are combined, the weld bead width is adjusted according to the tensile strength of the thin steel plate, the plate thickness, and the Vickers hardness of the weld metal. According to the laser-arc combined welding method of the present invention, the following effects can be obtained.

【0075】(1)レーザー単体およびアーク単体での
溶接に比較して、重ね溶接の許容隙間量が、大幅に拡大
できる。
(1) The allowable gap amount of the lap welding can be greatly increased as compared with the welding with the laser alone and the arc alone.

【0076】(2)アーク単体溶接に比べて大帽に高速
化でき、レーザー溶接並みの高速度溶接が可能である。
(2) The speed of the hat can be increased as compared with single arc welding, and high-speed welding comparable to laser welding can be performed.

【0077】(3)入熱を抑えて適正なビード幅を得る
ことができるので十分な継手強度が得られる。
(3) Sufficient joint strength can be obtained because an appropriate bead width can be obtained by suppressing heat input.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】重ね溶接継手の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a lap welding joint.

【図2】重ね溶接継手のせん断引張り強さ試験片の説明
図。
FIG. 2 is an explanatory view of a shear tensile strength test piece of a lap welded joint.

───────────────────────────────────────────────────── 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 35/30 320 B23K 35/30 320A // B23K 103:04 103:04 (72)発明者 吉武 明英 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 細谷 佳弘 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4E068 AJ04 BC01 CA02 CA09 DA14 DB01 4E081 AA13 AA14 BA36 CA07 DA06──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B23K 35/30 320 B23K 35/30 320A // B23K 103: 04 103: 04 (72) Inventor Akihide Yoshitake 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Hosoya 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. F-term (reference) 4E068 AJ04 BC01 CA02 CA09 DA14 DB01 4E081 AA13 AA14 BA36 CA07 DA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 薄鋼板の重ね溶接において溶接予定個所
にYAGレーザーを照射する工程と、この照射工程の後
にガスメタルアーク溶接を行なう工程を備え、前記レー
ザー照射工程及びアーク溶接工程において溶接ビードの
幅Wが以下の式(1)の条件を満足するようにレーザー
出力、アーク電流、溶接速度を調節した薄鋼板の重ね溶
接方法。 W>TS×t/(1.9×Hv) (1) ただし、W(mm):溶接ビード幅(2枚の板の間にお
けるビード幅)、Hv:溶接金属のビッカース硬さ、t
(mm):板厚(重ね溶接される2枚の薄鋼板のうちT
s×tの値の小さい側)、TS(MPa):引張強さ
(重ね溶接される2枚の薄鋼板のうちTS×tの値の小
さい側)である。
A step of irradiating a YAG laser to a portion to be welded in lap welding of a thin steel sheet; and a step of performing gas metal arc welding after the irradiation step, wherein a welding bead is formed in the laser irradiation step and the arc welding step. A lap welding method for a thin steel sheet in which a laser output, an arc current and a welding speed are adjusted so that the width W satisfies the condition of the following equation (1). W> TS × t / (1.9 × Hv) (1) where W (mm): weld bead width (bead width between two plates), Hv: Vickers hardness of weld metal, t
(Mm): Plate thickness (T of two thin steel plates to be lap welded)
TS (MPa): Tensile strength (side of two thin steel plates to be lap welded, where TS × t is small).
【請求項2】 YAGレーザーを照射する工程におい
て、レーザーの狙い位置が、ガスメタルアーク溶接の狙
い位置よりも0mm以上、8mm以下の範囲であること
を特徴とする請求項1に記載する薄鋼板の重ね溶接方
法。
2. The thin steel sheet according to claim 1, wherein, in the step of irradiating the YAG laser, a target position of the laser is in a range of 0 mm or more and 8 mm or less than a target position of gas metal arc welding. Lap welding method.
【請求項3】 ガスメタルアーク溶接工程において、溶
接ワイヤ材料の化学成分が質量%でC:0.0010〜
0.030%、Si:0.02〜1.50%、Mn:
0.02〜1.50%を満たす範囲で含有し、残部が実
質的にFeおよび不可避的不純物からなる成分を有する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の重ね
溶接方法。
3. In the gas metal arc welding process, the chemical composition of the welding wire material is C: 0.0010 to 10% by mass.
0.030%, Si: 0.02 to 1.50%, Mn:
The lap welding method according to claim 1, wherein the lap welding method includes a content in a range satisfying 0.02 to 1.50%, and a balance substantially including a component composed of Fe and unavoidable impurities.
【請求項4】 厚さ0.3mm以上、6mm以下の薄鋼
板を請求項1〜3のいずれかに方法で重ね溶接して製造
された溶接結合薄鋼板。
4. A welded steel sheet produced by lap welding thin steel sheets having a thickness of 0.3 mm or more and 6 mm or less according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかの重ね溶接方法
で使用される化学成分が質量%でC:0.0010〜
0.030%、Si:0.02〜1.50%、Mn:
0.02〜1.50%を満たす範囲で含有し、残部が実
質的にFeおよび不可避的不純物からなる成分を有する
溶接ワイヤ材料。
5. The chemical composition used in the lap welding method according to claim 1, wherein C is 0.0010 to 10% by mass.
0.030%, Si: 0.02 to 1.50%, Mn:
A welding wire material containing 0.02 to 1.50% in a range that satisfies 0.02 to 1.50%, with the balance being substantially composed of Fe and unavoidable impurities.
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