JP2003154476A - レーザ溶接のガスシールド方法 - Google Patents
レーザ溶接のガスシールド方法Info
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- JP2003154476A JP2003154476A JP2001356103A JP2001356103A JP2003154476A JP 2003154476 A JP2003154476 A JP 2003154476A JP 2001356103 A JP2001356103 A JP 2001356103A JP 2001356103 A JP2001356103 A JP 2001356103A JP 2003154476 A JP2003154476 A JP 2003154476A
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Abstract
(57)【要約】
【課 題】 レーザ溶接におけるガスシールドを適正に
維持することにより、溶接金属中に酸素を効果的に添加
し、 溶接金属の靭性を改善することができるレーザ溶接
のガスシールド方法を提供する。 【解決手段】 レーザビームが照射される鋼板の照射部
にシールドガスを吹き付けるノズルの開口部が直径 1.5
〜８mmの範囲内を満足する円形であり、開口部の中心と
照射部の中心との距離が６〜30mmの範囲内を満足する位
置にノズルを配設し、シールドガスの噴射方向と鋼板の
表面とのなす角が30〜90°の範囲内を満足する方向から
シールドガスを照射部にノズルを介して吹き付け、シー
ルドガスの流量が開口部の１mm2 あたり 1.5〜６ liter
／分の範囲内を満足するレーザ溶接のガスシールド方法
である。
維持することにより、溶接金属中に酸素を効果的に添加
し、 溶接金属の靭性を改善することができるレーザ溶接
のガスシールド方法を提供する。 【解決手段】 レーザビームが照射される鋼板の照射部
にシールドガスを吹き付けるノズルの開口部が直径 1.5
〜８mmの範囲内を満足する円形であり、開口部の中心と
照射部の中心との距離が６〜30mmの範囲内を満足する位
置にノズルを配設し、シールドガスの噴射方向と鋼板の
表面とのなす角が30〜90°の範囲内を満足する方向から
シールドガスを照射部にノズルを介して吹き付け、シー
ルドガスの流量が開口部の１mm2 あたり 1.5〜６ liter
／分の範囲内を満足するレーザ溶接のガスシールド方法
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板のレーザ溶接
を行なう際のガスシールド方法に関し、 特に溶接金属の
組織をアシキュラーフェライトとすることによって靭性
を向上するガスシールド方法に関する。
を行なう際のガスシールド方法に関し、 特に溶接金属の
組織をアシキュラーフェライトとすることによって靭性
を向上するガスシールド方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ溶接は、高エネルギー密度のレー
ザビームを熱源とする溶接技術であり、 各種のアーク溶
接法（いわゆる溶融溶接法）に比べて、溶込みが深く、
溶融幅および熱影響部の小さい高品質の溶接継手が得ら
れるという利点がある。たとえば薄鋼板のレーザ溶接
は、高速で貫通溶接が可能であり、 しかも継手部の加工
性が優れているので、自動車の車体の製造工程でテーラ
ード・ブランク（すなわち複数のブランク材を接合した
後、一体の部品として成形する技術）の溶接等に広く用
いられている。
ザビームを熱源とする溶接技術であり、 各種のアーク溶
接法（いわゆる溶融溶接法）に比べて、溶込みが深く、
溶融幅および熱影響部の小さい高品質の溶接継手が得ら
れるという利点がある。たとえば薄鋼板のレーザ溶接
は、高速で貫通溶接が可能であり、 しかも継手部の加工
性が優れているので、自動車の車体の製造工程でテーラ
ード・ブランク（すなわち複数のブランク材を接合した
後、一体の部品として成形する技術）の溶接等に広く用
いられている。
【０００３】また厚鋼板のレーザ溶接は、近年のレーザ
ビーム発振装置の高出力化に伴い、板厚が25mmを超える
厚鋼板も開先加工を行なわず、しかも１パス貫通溶接が
可能となり、高品質かつ高能率の溶接技術として実用化
されつつある。しかしながら、これらのレーザ溶接の利
点は、 高エネルギー密度の熱源を用いて低入熱溶接を行
なうことによって得られるものである。したがって、溶
接金属の機械的特性の観点から考慮すると、低入熱溶接
に起因して靭性が劣化するという問題が生じる。 そこ
で、レーザ溶接における溶接金属の靭性の劣化を防止す
るために、種々の技術が提案されている。
ビーム発振装置の高出力化に伴い、板厚が25mmを超える
厚鋼板も開先加工を行なわず、しかも１パス貫通溶接が
可能となり、高品質かつ高能率の溶接技術として実用化
されつつある。しかしながら、これらのレーザ溶接の利
点は、 高エネルギー密度の熱源を用いて低入熱溶接を行
なうことによって得られるものである。したがって、溶
接金属の機械的特性の観点から考慮すると、低入熱溶接
に起因して靭性が劣化するという問題が生じる。 そこ
で、レーザ溶接における溶接金属の靭性の劣化を防止す
るために、種々の技術が提案されている。
【０００４】たとえば特開平10-146686 号公報には、薄
鋼板の軟質継手の製造方法が開示されている。この技術
は、 薄鋼板のレーザ溶接を行なうにあたって、酸素を含
む混合ガスを用いて溶接金属中に酸素を導入し、溶接金
属の硬化を抑制して、成形性を改善しようとするもので
ある。また特開平8-141763号公報には、レーザ溶接方法
が開示されている。この技術は、 Tiを含有する鋼板のレ
ーザ溶接を行なうにあたって、酸素ガスあるいは炭酸ガ
スを混合した雰囲気ガスによってレーザ溶接することに
より、溶接金属をアシキュラーフェライト主体の組織と
し、溶接金属の靭性を改善しようとするものである。
鋼板の軟質継手の製造方法が開示されている。この技術
は、 薄鋼板のレーザ溶接を行なうにあたって、酸素を含
む混合ガスを用いて溶接金属中に酸素を導入し、溶接金
属の硬化を抑制して、成形性を改善しようとするもので
ある。また特開平8-141763号公報には、レーザ溶接方法
が開示されている。この技術は、 Tiを含有する鋼板のレ
ーザ溶接を行なうにあたって、酸素ガスあるいは炭酸ガ
スを混合した雰囲気ガスによってレーザ溶接することに
より、溶接金属をアシキュラーフェライト主体の組織と
し、溶接金属の靭性を改善しようとするものである。
【０００５】特開2000-288754 号公報には、低温靭性に
優れたレーザビーム溶接方法および電子ビーム溶接方法
が開示されている。 この技術は、 レーザビーム溶接およ
び電子ビーム溶接の突合せ面に酸化スケールを付与して
溶接を行なうことによって溶接金属中に酸素を添加し、
鋼板中のTiと酸化物を形成させて、溶接金属をアシキュ
ラーフェライト主体の組織とし、靭性を改善しようとす
るものである。
優れたレーザビーム溶接方法および電子ビーム溶接方法
が開示されている。 この技術は、 レーザビーム溶接およ
び電子ビーム溶接の突合せ面に酸化スケールを付与して
溶接を行なうことによって溶接金属中に酸素を添加し、
鋼板中のTiと酸化物を形成させて、溶接金属をアシキュ
ラーフェライト主体の組織とし、靭性を改善しようとす
るものである。
【０００６】このようにレーザ溶接において、溶接金属
中に酸素を添加することによって溶接金属の軟化あるい
はミクロ組織の改善を図り、 優れた靭性を有する溶接継
手を得るために種々の試みがなされている。
中に酸素を添加することによって溶接金属の軟化あるい
はミクロ組織の改善を図り、 優れた靭性を有する溶接継
手を得るために種々の試みがなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10-146686 号公報あるいは特開平8-141763号公報に開示
された技術のように単にシールドガスの組成を調整する
のみでは、溶接金属中に酸素を添加する効果が十分に得
られず、その結果、溶接金属の靭性が改善されない場合
も生じる。
10-146686 号公報あるいは特開平8-141763号公報に開示
された技術のように単にシールドガスの組成を調整する
のみでは、溶接金属中に酸素を添加する効果が十分に得
られず、その結果、溶接金属の靭性が改善されない場合
も生じる。
【０００８】また特開2000-288754 号公報に開示された
技術では、突合せ面の酸化スケールの厚さを調整するの
が困難であるため、レーザビーム溶接に適用しても溶接
金属中に酸素を添加する効果が十分に得られず、その結
果、溶接金属の靭性が改善されない場合が生じる。そこ
で本発明は、これらの問題点を解消し、 レーザ溶接にお
けるガスシールド状態を適正に維持することにより、溶
接金属中に酸素を効果的に添加し、 溶接金属の靭性を改
善することができるレーザ溶接のガスシールド方法を提
供することを目的とする。
技術では、突合せ面の酸化スケールの厚さを調整するの
が困難であるため、レーザビーム溶接に適用しても溶接
金属中に酸素を添加する効果が十分に得られず、その結
果、溶接金属の靭性が改善されない場合が生じる。そこ
で本発明は、これらの問題点を解消し、 レーザ溶接にお
けるガスシールド状態を適正に維持することにより、溶
接金属中に酸素を効果的に添加し、 溶接金属の靭性を改
善することができるレーザ溶接のガスシールド方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザビーム
が照射される鋼板の照射部にシールドガスを吹き付ける
レーザ溶接のガスシールド方法において、シールドガス
としてＯ2 ：３〜30 vol％、ＣＯ2 ：５〜50 vol％また
はＯ2 ＋ＣＯ2 ：５〜50 vol％を含有し、残部がArおよ
び／またはHeからなる混合ガスを用い、シールドガスを
噴射するノズルの開口部が直径 1.5〜８mmの範囲内を満
足する円形であり、開口部の中心と照射部の中心との距
離が６〜30mmの範囲内を満足する位置にノズルを配設
し、シールドガスの噴射方向と鋼板の表面とのなす角が
30〜90°の範囲内を満足する方向からシールドガスを照
射部にノズルを介して吹き付け、シールドガスの流量が
開口部の１mm2 あたり 1.5〜６ liter／分の範囲内を満
足するレーザ溶接のガスシールド方法である。
が照射される鋼板の照射部にシールドガスを吹き付ける
レーザ溶接のガスシールド方法において、シールドガス
としてＯ2 ：３〜30 vol％、ＣＯ2 ：５〜50 vol％また
はＯ2 ＋ＣＯ2 ：５〜50 vol％を含有し、残部がArおよ
び／またはHeからなる混合ガスを用い、シールドガスを
噴射するノズルの開口部が直径 1.5〜８mmの範囲内を満
足する円形であり、開口部の中心と照射部の中心との距
離が６〜30mmの範囲内を満足する位置にノズルを配設
し、シールドガスの噴射方向と鋼板の表面とのなす角が
30〜90°の範囲内を満足する方向からシールドガスを照
射部にノズルを介して吹き付け、シールドガスの流量が
開口部の１mm2 あたり 1.5〜６ liter／分の範囲内を満
足するレーザ溶接のガスシールド方法である。
【００１０】前記した発明においては、第１の好適態様
として、レーザ照射を行なう表面へのシールドガスの吹
き付けに加え、シールドガスを鋼板の裏面の溶接部に吹
き付けることが好ましい。
として、レーザ照射を行なう表面へのシールドガスの吹
き付けに加え、シールドガスを鋼板の裏面の溶接部に吹
き付けることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用してレーザ
溶接を行なう状態の例を模式的に示す断面図である。 レ
ーザ溶接は鋼板２の接合部にレーザビーム１を照射し
て、鋼板２を溶接するものである。本発明において使用
するレーザ溶接装置は、特定の構成に限定せず、従来か
ら知られている装置を用いる。
溶接を行なう状態の例を模式的に示す断面図である。 レ
ーザ溶接は鋼板２の接合部にレーザビーム１を照射し
て、鋼板２を溶接するものである。本発明において使用
するレーザ溶接装置は、特定の構成に限定せず、従来か
ら知られている装置を用いる。
【００１２】レーザビーム１が照射される鋼板２表面の
部位４（以下、 照射部という）には、 ノズル５からシー
ルドガス７が吹き付けられており、 そのシールドガス７
を介して溶接金属３中に酸素を添加する。ノズル５の先
端部には、 シールドガス７を噴射する開口部６が設けら
れており、 シールドガス７を均一に吹き付けることを目
的として、 開口部６の形状は円形とする。さらに円形の
開口部６の直径が 1.5mm未満では、シールドガス７で照
射部４を十分に覆うことができない。その結果、 溶接金
属３中に添加する酸素量を増加するためには吹き付け圧
力を増大させなければならないので、溶接を行なうとき
にスパッタが飛散する原因になる。 一方、 ８mmを超える
と、溶接金属３中に酸素を添加するに必要なガス圧（す
なわち照射部４表面におけるガス圧）を確保するために
は大量のシールドガス７を吹き付けなければならないの
で、シールドガス７の消費量が増大する。したがって、
円形の開口部６の直径は 1.5〜８mmの範囲内を満足する
必要がある。
部位４（以下、 照射部という）には、 ノズル５からシー
ルドガス７が吹き付けられており、 そのシールドガス７
を介して溶接金属３中に酸素を添加する。ノズル５の先
端部には、 シールドガス７を噴射する開口部６が設けら
れており、 シールドガス７を均一に吹き付けることを目
的として、 開口部６の形状は円形とする。さらに円形の
開口部６の直径が 1.5mm未満では、シールドガス７で照
射部４を十分に覆うことができない。その結果、 溶接金
属３中に添加する酸素量を増加するためには吹き付け圧
力を増大させなければならないので、溶接を行なうとき
にスパッタが飛散する原因になる。 一方、 ８mmを超える
と、溶接金属３中に酸素を添加するに必要なガス圧（す
なわち照射部４表面におけるガス圧）を確保するために
は大量のシールドガス７を吹き付けなければならないの
で、シールドガス７の消費量が増大する。したがって、
円形の開口部６の直径は 1.5〜８mmの範囲内を満足する
必要がある。
【００１３】次に、開口部６の中心と照射部４の中心と
の距離をｄ（mm）とすると、距離ｄが６mm未満では、照
射部４表面のガス圧が上昇するので、シールドガス７の
流量を調整してもスパッタの発生を防止できない。一
方、 30mmを超えると、シールドガス７が周囲の空気を巻
き込むので、シールド効果が失われる。 したがって、距
離ｄは６〜30mmの範囲内を満足する必要がある。
の距離をｄ（mm）とすると、距離ｄが６mm未満では、照
射部４表面のガス圧が上昇するので、シールドガス７の
流量を調整してもスパッタの発生を防止できない。一
方、 30mmを超えると、シールドガス７が周囲の空気を巻
き込むので、シールド効果が失われる。 したがって、距
離ｄは６〜30mmの範囲内を満足する必要がある。
【００１４】シールドガス７の噴射方向と鋼板２表面と
のなす角をθ（°）とすると、角θが30°未満では、シ
ールドガス７で照射部４を十分に覆うことができないの
で、溶接金属３中に酸素を効果的に添加できない。一
方、 角θの上限値は90°である。したがって、角θは30
〜90°の範囲内を満足する必要がある。さらに、シール
ドガス７の流量が、開口部６の単位面積（すなわち１mm
2 ）あたり 1.5 liter／min 未満であると、照射部４表
面のガス圧が不足して、溶接金属３中に酸素を効果的に
添加できない。一方、 ６ liter／min を超えると、照射
部４表面が乱れて、スパッタが発生するばかりでなく、
ピット状の欠陥が発生したり、ハンピング状のビードが
発生する原因になる。したがって、シールドガス７の流
量は開口部６の１mm2 あたり 1.5〜６ liter／min の範
囲内を満足する必要がある。
のなす角をθ（°）とすると、角θが30°未満では、シ
ールドガス７で照射部４を十分に覆うことができないの
で、溶接金属３中に酸素を効果的に添加できない。一
方、 角θの上限値は90°である。したがって、角θは30
〜90°の範囲内を満足する必要がある。さらに、シール
ドガス７の流量が、開口部６の単位面積（すなわち１mm
2 ）あたり 1.5 liter／min 未満であると、照射部４表
面のガス圧が不足して、溶接金属３中に酸素を効果的に
添加できない。一方、 ６ liter／min を超えると、照射
部４表面が乱れて、スパッタが発生するばかりでなく、
ピット状の欠陥が発生したり、ハンピング状のビードが
発生する原因になる。したがって、シールドガス７の流
量は開口部６の１mm2 あたり 1.5〜６ liter／min の範
囲内を満足する必要がある。
【００１５】このようにしてシールドガス７を照射部４
に吹き付けることによって、溶接金属３中に酸素を添加
する。したがってシールドガス７は、酸素ガスあるいは
炭酸ガスを不活性ガスに混合した混合ガスを用いるのが
好ましい。 酸素ガス（すなわちＯ2 ）と不活性ガスとを
混合したシールドガス７を用いる場合は、 Ｏ2 の混合比
率が３ vol％未満では、溶接金属３中に酸素を効果的に
添加できない。一方、30 vol％を超えると、照射部４表
面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタが発生する
ばかりでなく、ピット状の欠陥が発生したり、酸化スケ
ールが発生する原因になる。したがって、Ｏ2 と不活性
ガスとを混合したシールドガス７を用いる場合には、 Ｏ
2 の混合比率は３〜30 vol％の範囲内を満足するのが好
ましい。
に吹き付けることによって、溶接金属３中に酸素を添加
する。したがってシールドガス７は、酸素ガスあるいは
炭酸ガスを不活性ガスに混合した混合ガスを用いるのが
好ましい。 酸素ガス（すなわちＯ2 ）と不活性ガスとを
混合したシールドガス７を用いる場合は、 Ｏ2 の混合比
率が３ vol％未満では、溶接金属３中に酸素を効果的に
添加できない。一方、30 vol％を超えると、照射部４表
面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタが発生する
ばかりでなく、ピット状の欠陥が発生したり、酸化スケ
ールが発生する原因になる。したがって、Ｏ2 と不活性
ガスとを混合したシールドガス７を用いる場合には、 Ｏ
2 の混合比率は３〜30 vol％の範囲内を満足するのが好
ましい。
【００１６】炭酸ガス（すなわちＣＯ2 ガス）と不活性
ガスとを混合したシールドガス７を用いる場合は、 ＣＯ
2 の混合比率が５ vol％未満では、溶接金属３中に酸素
を効果的に添加できない。一方、 50 vol％を超えると、
照射部４表面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタ
が発生するばかりでなく、ピット状の欠陥が発生した
り、酸化スケールが発生する原因になる。したがって、
ＣＯ2 と不活性ガスとを混合したシールドガス７を用い
る場合には、 ＣＯ2 の混合比率は５〜50 vol％の範囲内
を満足するのが好ましい。
ガスとを混合したシールドガス７を用いる場合は、 ＣＯ
2 の混合比率が５ vol％未満では、溶接金属３中に酸素
を効果的に添加できない。一方、 50 vol％を超えると、
照射部４表面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタ
が発生するばかりでなく、ピット状の欠陥が発生した
り、酸化スケールが発生する原因になる。したがって、
ＣＯ2 と不活性ガスとを混合したシールドガス７を用い
る場合には、 ＣＯ2 の混合比率は５〜50 vol％の範囲内
を満足するのが好ましい。
【００１７】酸素ガス，炭酸ガスおよび不活性ガスを混
合したシールドガス７を用いる場合は、 Ｏ2 とＣＯ2 の
混合比率が合計５ vol％未満では、溶接金属３中に酸素
を効果的に添加できない。一方、 50 vol％を超えると、
照射部４表面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタ
が発生するばかりでなく、ピット状の欠陥が発生した
り、酸化スケールが発生する原因になる。したがって、
Ｏ2 ，ＣＯ2 および不活性ガスを混合したシールドガス
７を用いる場合には、 Ｏ2 とＣＯ2 の混合比率が合計５
〜50 vol％の範囲内を満足するのが好ましい。
合したシールドガス７を用いる場合は、 Ｏ2 とＣＯ2 の
混合比率が合計５ vol％未満では、溶接金属３中に酸素
を効果的に添加できない。一方、 50 vol％を超えると、
照射部４表面で激しい酸化反応が起こるので、スパッタ
が発生するばかりでなく、ピット状の欠陥が発生した
り、酸化スケールが発生する原因になる。したがって、
Ｏ2 ，ＣＯ2 および不活性ガスを混合したシールドガス
７を用いる場合には、 Ｏ2 とＣＯ2 の混合比率が合計５
〜50 vol％の範囲内を満足するのが好ましい。
【００１８】またシールドガス７は、Ｏ2 あるいはＣＯ
2 を不活性ガスに混合した混合ガスを用いるのが好まし
い。ただしＮ2 は不活性ガスであるものの、溶接金属３
の酸化反応を阻害する可能性がある。したがって、Ｏ2
あるいはＣＯ2 と混合する不活性ガスは、ArまたはHeを
用いるのが一層好ましい。鋼板２の貫通溶接を行なう場
合は、鋼板２の裏面側も溶融する。そこで図２に示すよ
うに、鋼板２裏面の溶融した部位（以下、溶接部とい
う）にもシールドガス７を吹き付けるのが好ましい。 す
なわち鋼板２の裏面側に裏面用ノズル８を配設して、裏
面用シールドガス９を鋼板２裏面の溶接部に吹き付け
る。このとき、裏面用ノズル８の開口部の形状，開口部
の中心と溶接部の中心との距離，裏面用シールドガス９
の噴射方向と鋼板２の裏面とのなす角，裏面用シールド
ガス９の流量，裏面用シールドガス９の組成は、鋼板２
の表面側と同様に設定するのが好ましい。
2 を不活性ガスに混合した混合ガスを用いるのが好まし
い。ただしＮ2 は不活性ガスであるものの、溶接金属３
の酸化反応を阻害する可能性がある。したがって、Ｏ2
あるいはＣＯ2 と混合する不活性ガスは、ArまたはHeを
用いるのが一層好ましい。鋼板２の貫通溶接を行なう場
合は、鋼板２の裏面側も溶融する。そこで図２に示すよ
うに、鋼板２裏面の溶融した部位（以下、溶接部とい
う）にもシールドガス７を吹き付けるのが好ましい。 す
なわち鋼板２の裏面側に裏面用ノズル８を配設して、裏
面用シールドガス９を鋼板２裏面の溶接部に吹き付け
る。このとき、裏面用ノズル８の開口部の形状，開口部
の中心と溶接部の中心との距離，裏面用シールドガス９
の噴射方向と鋼板２の裏面とのなす角，裏面用シールド
ガス９の流量，裏面用シールドガス９の組成は、鋼板２
の表面側と同様に設定するのが好ましい。
【００１９】鋼板２の裏面側に裏面用ノズル８を配設す
るのが困難な場合は、図３に示すように、裏当て金10を
用いることもできる。すなわち鋼板２裏面と裏当て金10
との間に隙間を設けて、その隙間に裏面用シールドガス
９を充満させても同様の効果が得られる。このようにし
て本発明を適用して照射部４にシールドガス７を吹き付
けながらレーザ溶接を行なうことによって、溶接金属３
中に酸素を添加し、溶接金属３の組織をアシキュラーフ
ェライトとする。その結果、 溶接金属３の靭性が向上す
る。
るのが困難な場合は、図３に示すように、裏当て金10を
用いることもできる。すなわち鋼板２裏面と裏当て金10
との間に隙間を設けて、その隙間に裏面用シールドガス
９を充満させても同様の効果が得られる。このようにし
て本発明を適用して照射部４にシールドガス７を吹き付
けながらレーザ溶接を行なうことによって、溶接金属３
中に酸素を添加し、溶接金属３の組織をアシキュラーフ
ェライトとする。その結果、 溶接金属３の靭性が向上す
る。
【００２０】
【実施例】表１に示す成分の鋼板（ＪＩＳ規格 SM400相
当，板厚５mm）の突合せ継手の貫通溶接を、２種類のレ
ーザビーム（すなわちＣＯ2 ，Nd−ＹＡＧ）を用いて行
なった。 シールドガスは、図１に示すように、開口部６
の中心と照射部４の中心との距離をｄ（mm）とし、シー
ルドガス７の噴射方向と鋼板２表面とのなす角をθ
（°）として、距離ｄ（mm），角θ（°）および開口部
６の直径（mm）を種々に組み合わせて、照射部４に吹き
付けた。レーザ溶接の設定条件の組合せは、表２〜３に
示す通りである。
当，板厚５mm）の突合せ継手の貫通溶接を、２種類のレ
ーザビーム（すなわちＣＯ2 ，Nd−ＹＡＧ）を用いて行
なった。 シールドガスは、図１に示すように、開口部６
の中心と照射部４の中心との距離をｄ（mm）とし、シー
ルドガス７の噴射方向と鋼板２表面とのなす角をθ
（°）として、距離ｄ（mm），角θ（°）および開口部
６の直径（mm）を種々に組み合わせて、照射部４に吹き
付けた。レーザ溶接の設定条件の組合せは、表２〜３に
示す通りである。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】ただし、ＣＯ2 レーザ溶接においてＣＯ2
を含有するシールドガス７を用いると、シールドガス７
によるビーム吸収が生じて十分な溶け込みが得られなく
なる。そこでＣＯ2 レーザ溶接では、Ｏ2 をArやHeに混
合した混合ガスをシールドガス７として用いた。一方、 N
d−ＹＡＧレーザ溶接では、ＣＯ2 をArやHeに混合した
混合ガスをシールドガス７として用いた。
を含有するシールドガス７を用いると、シールドガス７
によるビーム吸収が生じて十分な溶け込みが得られなく
なる。そこでＣＯ2 レーザ溶接では、Ｏ2 をArやHeに混
合した混合ガスをシールドガス７として用いた。一方、 N
d−ＹＡＧレーザ溶接では、ＣＯ2 をArやHeに混合した
混合ガスをシールドガス７として用いた。
【００２５】溶接が終了した後、 溶接金属３から試料を
採取し、溶接金属３の酸素分析を行なった。 表１に示す
通り鋼板２のＯ含有量は、0.0030質量％であるから、溶
接金属３中に効果的に酸素を添加できた場合は、Ｏ含有
量が増加して0.0100質量％以上になっていると判断し、
Ｏ含有量が0.0100質量％以上の溶接金属３が得られたも
のを適合と判定した。その判定結果を表２〜３に併せて
示す。
採取し、溶接金属３の酸素分析を行なった。 表１に示す
通り鋼板２のＯ含有量は、0.0030質量％であるから、溶
接金属３中に効果的に酸素を添加できた場合は、Ｏ含有
量が増加して0.0100質量％以上になっていると判断し、
Ｏ含有量が0.0100質量％以上の溶接金属３が得られたも
のを適合と判定した。その判定結果を表２〜３に併せて
示す。
【００２６】表２に示した発明例１〜18は、本発明の範
囲内でガスシールドを行なったので、いずれの溶接金属
３においても顕著な欠陥は発生しなかった。しかも溶接
金属３中のＯ含有量が0.0100質量％以上になっており、
酸素が溶接金属３に効果的に添加されたことが分かる。
一方、 表３に示した比較例１は距離ｄが近すぎる例であ
り、比較例４は開口部６の直径が小さすぎる例であり、
比較例12は開口部６の単位面積（すなわち１mm 2 ）あた
りのシールドガス７流量が多すぎる例である。これらの
例では、溶接金属３表面が乱れて、溶接金属３にブロー
ホールやピット状の欠陥が多数発生した。
囲内でガスシールドを行なったので、いずれの溶接金属
３においても顕著な欠陥は発生しなかった。しかも溶接
金属３中のＯ含有量が0.0100質量％以上になっており、
酸素が溶接金属３に効果的に添加されたことが分かる。
一方、 表３に示した比較例１は距離ｄが近すぎる例であ
り、比較例４は開口部６の直径が小さすぎる例であり、
比較例12は開口部６の単位面積（すなわち１mm 2 ）あた
りのシールドガス７流量が多すぎる例である。これらの
例では、溶接金属３表面が乱れて、溶接金属３にブロー
ホールやピット状の欠陥が多数発生した。
【００２７】比較例２は距離ｄが遠すぎる例であり、比
較例３は角θが小さすぎる例であり、比較例５は開口部
６の直径が小さすぎる例であり、比較例７，８，13，14
はシールドガス７のＯ含有量が少なすぎる例であり、比
較例11はシールドガス７流量が少なすぎる例である。こ
れらの例では、溶接金属３中のＯ含有量が不十分であっ
た。
較例３は角θが小さすぎる例であり、比較例５は開口部
６の直径が小さすぎる例であり、比較例７，８，13，14
はシールドガス７のＯ含有量が少なすぎる例であり、比
較例11はシールドガス７流量が少なすぎる例である。こ
れらの例では、溶接金属３中のＯ含有量が不十分であっ
た。
【００２８】比較例６は、開口部６の直径を10mmとした
ので、シールドガス７流量が120liter／min であって
も、開口部６の単位面積（すなわち１mm2 ）あたりのシ
ールドガス７流量が小さくなる。その結果、 溶接金属３
中のＯ含有量が不十分であった。比較例９，10，15，16
は、シールドガス７のＯ含有量が多すぎる例である。こ
れらの例では、照射部４表面で激しい酸化反応が起こ
り、 スパッタが多量に発生した。その結果、 溶接を行な
うのが困難となった。
ので、シールドガス７流量が120liter／min であって
も、開口部６の単位面積（すなわち１mm2 ）あたりのシ
ールドガス７流量が小さくなる。その結果、 溶接金属３
中のＯ含有量が不十分であった。比較例９，10，15，16
は、シールドガス７のＯ含有量が多すぎる例である。こ
れらの例では、照射部４表面で激しい酸化反応が起こ
り、 スパッタが多量に発生した。その結果、 溶接を行な
うのが困難となった。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ溶接による溶接
金属中に酸素を効果的に添加できるので、溶接金属の靭
性を向上することが可能である。
金属中に酸素を効果的に添加できるので、溶接金属の靭
性を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してレーザ溶接を行なう状態の例
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明を適用してレーザ溶接を行なう状態の他
の例を模式的に示す断面図である。
の例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明を適用してレーザ溶接を行なう状態の他
の例を模式的に示す断面図である。
の例を模式的に示す断面図である。
１ レーザビーム
２ 鋼板
３ 溶接金属
４ 照射部
５ ノズル
６ 開口部
７ シールドガス
８ 裏面用ノズル
９ 裏面用シールドガス
10 裏当て金
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザビームが照射される鋼板の照射部
にシールドガスを吹き付けるレーザ溶接のガスシールド
方法において、前記シールドガスとしてＯ2：３〜30 vo
l％、ＣＯ2 ：５〜50 vol％またはＯ2 ＋ＣＯ2 ：５〜5
0 vol％を含有し、残部がArおよび／またはHeからなる
混合ガスを用い、前記シールドガスを噴射するノズルの
開口部が直径 1.5〜８mmの範囲内を満足する円形であ
り、前記開口部の中心と前記照射部の中心との距離が６
〜30mmの範囲内を満足する位置に前記ノズルを配設し、
前記シールドガスの噴射方向と前記鋼板の表面とのなす
角が30〜90°の範囲内を満足する方向から前記シールド
ガスを前記照射部に前記ノズルを介して吹き付け、前記
シールドガスの流量が前記開口部の１mm2 あたり 1.5〜
６ liter／分の範囲内を満足することを特徴とするレー
ザ溶接のガスシールド方法。 - 【請求項２】 前記シールドガスを前記鋼板の裏面の溶
接部に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザ溶接のガスシールド方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356103A JP2003154476A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | レーザ溶接のガスシールド方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356103A JP2003154476A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | レーザ溶接のガスシールド方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003154476A true JP2003154476A (ja) | 2003-05-27 |
Family
ID=19167688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356103A Pending JP2003154476A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | レーザ溶接のガスシールド方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003154476A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009039749A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| JPWO2007026493A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2009-03-05 | 大陽日酸株式会社 | ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いた溶接方法 |
| JP2010172941A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Hitachi Ltd | レーザ溶接装置 |
| KR101360593B1 (ko) * | 2011-12-13 | 2014-02-10 | 주식회사 포스코 | 가스 텅스텐 아크 용접방법 및 이에 의해 제조된 강재 |
| KR20160105899A (ko) * | 2014-04-04 | 2016-09-07 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 용접 구조체의 제조 방법 |
| DE102004023685B4 (de) | 2003-08-04 | 2023-11-16 | Bernd Hildebrandt | Verfahren und Vorrichtung zum Non-Vakuum-Elektronenstrahlschweißen von metallischen Werkstoffen |
-
2001
- 2001-11-21 JP JP2001356103A patent/JP2003154476A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004023685B4 (de) | 2003-08-04 | 2023-11-16 | Bernd Hildebrandt | Verfahren und Vorrichtung zum Non-Vakuum-Elektronenstrahlschweißen von metallischen Werkstoffen |
| JPWO2007026493A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2009-03-05 | 大陽日酸株式会社 | ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いた溶接方法 |
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| KR20160105899A (ko) * | 2014-04-04 | 2016-09-07 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 용접 구조체의 제조 방법 |
| KR101985582B1 (ko) * | 2014-04-04 | 2019-06-04 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 용접 구조체의 제조 방법 |
| US10427245B2 (en) | 2014-04-04 | 2019-10-01 | Nippon Steel Corporation | Production method for welded structure |
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