JP2005095929A - 突き合わせ溶接方法 - Google Patents
突き合わせ溶接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005095929A JP2005095929A JP2003332751A JP2003332751A JP2005095929A JP 2005095929 A JP2005095929 A JP 2005095929A JP 2003332751 A JP2003332751 A JP 2003332751A JP 2003332751 A JP2003332751 A JP 2003332751A JP 2005095929 A JP2005095929 A JP 2005095929A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- butt
- butt welding
- surface side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
【解決手段】 レーザ発振器から連続的に発せられるレーザビームを所定の時間の間だけ前記突き合わせ部の一方の面側に照射する第一の工程と、これに続く所定の時間の間だけ、前記レーザビームを前記突き合わせ部の他方の面側に照射する第二の工程と、前記第一の工程と第二の工程とを繰り返す工程とを有する。さらに、前記第一の工程におけるレーザビームの一方の面側の照射位置に対して、前記第二の工程におけるレーザビームの他方の面側の照射位置を、溶接方向に沿って所定の距離だけ離す。
【選択図】 図1
Description
たとえば、管の突き合わせ溶接において、レーザ発振器からのレーザビームをハーフミラーで内側用と外側用の2方向に分配し、それぞれを集光ミーラーで集光して同時に突き合わせ部の同じ位置に照射する技術が開示されている。このとき、管の内側および外側の溶融池は管の厚み中央部で合体するから、全板厚にわたる溶接を実現している(例えば、特許文献1参照)。
さらに、管の突き合わせ溶接において、レーザ発振器からのレーザ光を分光手段によって分光し、それぞれをレーザ導光ファイバケーブルによって突き合わせ部の内周面および外周面に照射する技術が開示されている。このとき、内周面および外周面の照射位置をずらし、先行して厚み方向の途中にまで形成されるキーホールに、追従して厚み方向の途中にまで形成されるキーホールが連通するから、気孔が形成されるという不具合が生じないとされている(例えば、特許文献2参照)。
また、YAGレーザのようなレーザ導光ファイバケーブルによって伝送可能なレーザを使用して装置を小型にしようとする場合、YAGレーザが炭酸ガスレーザに較べて出力が低いため、突き合わせ溶接される管は、その厚さが比較的薄いものに限定されていた。
レーザ発振器から連続的に発せられるレーザビームを所定の時間の間だけ前記突き合わせ部の一方の面側に照射する第一の工程と、
これに続く所定の時間の間だけ、前記レーザビームを前記突き合わせ部の他方の面側に照射する第二の工程と、
前記第一の工程と第二の工程とを繰り返す工程とを有することを特徴とする。
ことを特徴とする。
(i)端面が相互に突き合わされた一対の材料の一方の面および他方の面のそれぞれに、出力100%のレーザビームが交互に照射されるから、それぞれの面からの溶け込み深さが確保される。よって、レーザ発振器の出力を高めることなく、突き合わせ溶接可能な材料の厚さを略2倍に拡大することが可能になる。また、YAGレーザのようなレーザ導光ファイバケーブルによって伝送可能なレーザを使用して装置を小型にしても、所定の厚さの材料を突き合わせ溶接することが可能になる。
さらに、溶融池への入熱が間欠的になって冷却効果が得られ、歪みを抑制することや溶接部強度の低下を防ぐことができる。
また、一方の面側に向かうレーザビームの照射位置と他方に面側に向かうレーザビームの照射位置とが同一線上にないから、仮に一方の面側からの照射によるキーホール内のガス圧等によって他方の面側に形成された溶融池からスパッタが飛散したとしても、該スパッタが他方の面側に向かうレーザノズルに衝突ないし付着することがないため、該レーザノズルの損傷が防止される。
図1は本発明の実施形態1に係る突き合わせ溶接方法を説明するための突き合わせ溶接状況を模式的に示す断面図であって、パイプラインにおける鋼管同士の突き合わせ溶接状況を示している。
図1において、パイプライン等において先行して敷設されている既設管1に、新設管2が突き合わせ溶接されている。
(クランプ装置)
また、 既設管1と新設管2の端面には、あらかじめ開先が加工され、相互に当接または所定の隙間を設けて突き合わされている。
(内面レーザトーチ)
(外面レーザトーチ)
ている。
(レーザビーム)
一方、切換器8において、一定時間の間だけ内面側に切替られたレーザビームは内面光ファイバケーブル74に導かれて内面レーザトーチ4に伝送され、さらに、内面用ノズル41を経由して突き合わせ部の内面側に照射される。
(突き合わせ溶接方法−1)
図2において、横軸は時間、縦軸のプラス方向(上方向)は外面側に照射されるレーザビームの出力、縦軸のマイナス方向(下方向)は内面側に照射されるレーザビームの出力であって、実線が本発明を、破線が比較のための従来技術を示している。
このとき、各時間帯において照射されるレーザビームの出力は、レーザ発振器6から発したレーザビームの出力に同じである。一方、比較のために記載した従来技術(破線にて表示する)では、レーザ発振器から発したレーザビームが内外面用に分光されているから、それぞれ照射されるレーザビームの出力はレーザ発振器から発したレーザビームの出力の略半分に減少している。
さらに、溶融池への入熱が間欠的になって冷却効果が得られ、歪みを抑制することや溶接部強度の低下を防ぐことができる。
以上は鋼管の突き合わせ溶接を例に説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、鋼板の突き合わせ溶接に適用できるものである。さらに、溶接される材料は鉄鋼材料やステンレス鋼に限定するものはなく、アルミニウム等の軽金属であってもよい。
また、レーザ発振器の形式は限定するものではなく、光ファイバー等のフレキシブルな導波路を用いるレーザ、例えば、YAGレーザやLD、出力の低いCO2レーザ等何れであってもよい。特に、大出力が期待できないYAGレーザを用いる場合であっても、所定の厚さの材料を突き合わせ溶接することが可能になる。
図3の(a)において、鋼管100の外面から外面レーザビーム30が所定の時間の間だけ照射されている。この間に外面レーザビーム30の焦点は位置Aから位置Bに移動している。
そして、外面レーザビーム30は位置Bに焦点があるとき、外面レーザビーム30Bの周囲にはキーホール131Bが生じ、キーホール131Bの溶接前方(図中、左側)に比較的薄い層状の溶融層132Bが、溶接後方(図中、右側)に比較的広い範囲に溶融池133Bが形成されている。
なお、位置Bと位置Cとは半径方向で同一位相にあるから、キーホール141Cは溶融状態にある溶融池133Bの内部に形成されることになる。
そして、内面レーザビーム40は位置Dに焦点があるとき、内面レーザビーム40Dの周囲にはキーホール141Dが生じ、キーホール141Dの溶接前方(図中、左側)に比較的薄い層状の溶融層142D、溶接後方(図中、右側)に比較的広い範囲に溶融池143D形成されている。したがって、内面側の溶融池243Dは外面側からの溶融池133Bと合体して溶融、凝固することになる。
なお、キーホール141Dは外面からの溶融層132Bの溶接前方にあるから、未溶解の鋼管100内に形成されている。
なお、外面レーザビーム30および内面レーザビーム40のそれぞれの照射時間や、溶接速度は適宜選定自在であるから、図示する溶融池の重なり状況は該選定内容に伴って変化するものである。
たとえば、それぞれの照射時間が短い場合(溶接速度が遅い場合に同じ)には、外面側からの溶融池133Bが溶融している間(凝固する前)に外面側からの溶融池133Fが形成される。
さらに、それぞれの照射時間が極めて短い場合には、外面側からのキーホール131Fが内面からの溶融層142D内、さらに、外面側からのキーホール132B内に形成されることになる。
一方、それぞれの照射時間が長い場合(溶接速度が速い場合に同じ)には、外面側からの溶融池133Bが凝固した後に外面側からの溶融池133Fが形成されることになる。
(実施例1)
レーザ溶接仕様:YAGレーザ発振器:最大出力4KW
ビーム品質:25mm・mrad.
光ファイバー:コアー直径0.6mm、
シールドガス:Ar
突き合せ溶接試料:SUS304鋼管:外径508mm×板厚6.0mm
開先:内外端面に2mmV開先
加工試験条件:溶接速度:1.0m/分
外面照射時間:0.12秒
内面照射時間:0.12秒
出力:3KW(内面および外面とも)
溶接パス:内面および外面とも各1パス
添加ワイヤー:有り(SUSワイヤー、ワイヤー直径1.2mm)
ワイヤー添加速度:外面;1.1m/分、内面;1.0m/分
試験回数:5回
上記5回の試験のいずれにおいても、溶接欠陥は認められず、所望の溶接品質が得られた。すなわち、外面側と内面側とにそれぞれ交互にレーザビームを照射することによって、低い出力でありながら、全板厚にわたる良好な溶け込みが得られている。
[実施形態2]
(突き合わせ溶接方法−2)
図4において、外面レーザトーチ3と内面レーザトーチ4とが同一半径方向になく、外面レーザトーチ3が内面レーザトーチ4に対して円周方向で所定の角度先行している。すなわち、外面側が先行して溶接され、これに追従するように内面側が遅れて溶接される。
図5の(a)において、鋼管200の外面側において、外面レーザビーム30Bの周囲にはキーホール131Bが生じ、キーホール131Bの溶接前方(図中、左側)に比較的薄い層状の溶融層132Bが、溶接後方(図中、右側)に比較的広い範囲に溶融池133Bが形成されている。
なお、位置Bと位置Cとは溶接方向(円周方向に同じ)でずれているから、キーホール141Cは溶融池133Bの溶接後方部に形成されることになる。すなわち、それぞれの照射時間、該ずれの大きさ、および溶接速度によって、キーホール141Cは溶融状態または凝固している溶融池133B内に形成されたり、溶融池133Bから外れた溶接後方に形成されることになる。
そして、内面レーザビーム40は位置Dに焦点があるとき、内面レーザビーム40Dの周囲にはキーホール241Dが生じ、キーホール241Dの溶接前方(図中、左側)に比較的薄い層状の溶融層242D、溶接後方(図中、右側)に比較的広い範囲に溶融池243D形成されている。したがって、内面側の溶融池243Dは外面側からの溶融池233Bと合体して溶融、凝固することになる。
なお、キーホール241Dは外面からの溶融池233B内に形成されている。したがって、それぞれの照射時間、外面レーザビーム30と内面レーザビーム40との溶接方向のずれの大きさ、および溶接速度によって、キーホール241Dは溶融状態または凝固している溶融池233B内に形成されることになる。
このとき、内外面からのそれぞれの照射時間が短い場合(溶接速度が遅い場合に同じ)には、外面側からの溶融池233Bが溶融している間(凝固する前)に外面側からの溶融池233Fが形成される。
さらに、それぞれの照射時間が極めて短い場合には、外面側からのキーホール231Bが外面からの溶融層232B内に形成されることになる。
一方、内面からの溶融池243Dは外面からの溶融池233Bの溶接方向の後方に位置しているため、外面側からの溶融池233Fが内面からの溶融池243Dに合体することがない。
そして、内面レーザビーム40は位置Hに焦点があるとき、前記(c)と同様に、キーホール241H、溶融層242H、溶融池243H形成されている。
このとき、内面側の溶融池243Hは外面側からの溶融池233Fおよび溶融池233B、さらに、内面側からの溶融池243Dに合体して溶融、凝固することになる。
なお、キーホール241Dは外面からの溶融池233F内に形成されている。したがって、それぞれの照射時間、外面レーザビーム30と内面レーザビーム40との溶接方向のずれの大きさ、および溶接速度によって、キーホール241Dは溶融状態または凝固している溶融池233B内に形成されることになる。
このとき、内外面からのそれぞれの照射時間が短い場合(溶接速度が遅い場合に同じ)には、外面側からの溶融池233Bが溶融している間(凝固する前)に内面側からの溶融池243Hが形成される。
さらに、それぞれの照射時間が極めて短い場合には、内面側からのキーホール241Hが内面からの溶融層242D内に形成されることになる。
さらに、外面レーザビーム30と内面レーザビーム40とが同一線上で対向して照射されないから、外面レーザトーチ3および内面レーザトーチがスパッタ等の飛散によって損傷することがない。
(実施例2)
レーザ溶接仕様:YAGレーザ発振器:最大出力4KW
ビーム品質:25mm・mrad.
光ファイバー:コアー直径0.6mm、
シールドガス:Ar
外面側の照射位置と内面側の照射位置との溶接方向のずれ量(距離):5mm
突き合せ溶接試料:SUS304鋼管:外径508mm×板厚6.0mm
開先:I開先
加工試験条件:溶接速度:1.0m/分
外面照射時間:0.12秒
内面照射時間:0.10秒
出力:2.5KW(内面および外面とも)
溶接パス:内面および外面とも各1パス
添加ワイヤー:無し
試験回数:5回
前記実施例1が外面レーザトーチと内面レーザトーチとが何れも管の半径方向の同一線上で対向していたのに対し、実施例2では、外面レーザトーチと内面レーザトーチとが何れも管の半径方向を向いているものの、同一線上で対向していない。このため、何れのレーザトーチにもスパッタ等の衝突は付着がなく、照射性能が劣化することがなかった。また、低い出力でありながら、全板厚にわたる良好な溶け込みが得られ、溶接欠陥ない所定の溶接品質を満足するものであった。
4 内面レーザトーチ 5 内面クランプ装置 6 レーザ発振器
7 光ファイバケーブル 8 ビーム切替器 9 レーザ発振器
30 外面レーザビーム 30B 外面レーザビーム 31 外面用ノズル
32 外面レーザトーチ回転装置 35 外面ガイドレール
40 内面レーザビーム 41 内面用ノズル
42 内面レーザトーチ回転装置 51 クランプヘッド 52 クランプヘッド
73 外面光ファイバケーブル 74 内面光ファイバケーブル
100 鋼管 131B キーホール 132B 溶融層 133B 溶融池
200 鋼管 241D キーホール 242D 溶融層 243D 溶融池
Claims (3)
- 端面が相互に突き合わされた一対の材料を突き合わせ溶接する突き合わせ溶接方法であって、
レーザ発振器から連続的に発せられるレーザビームを所定の時間の間だけ前記突き合わせ部の一方の面側に照射する第一の工程と、
これに続く所定の時間の間だけ、前記レーザビームを前記突き合わせ部の他方の面側に照射する第二の工程と、
前記第一の工程と第二の工程とを繰り返す工程と
を有することを特徴とする突き合わせ溶接方法。 - 前記第一の工程におけるレーザビームの照射時間と、前記第二の工程におけるレーザビームの照射時間とを、それぞれ独立もしくは一元的に設定することを特徴とする請求項1記載の突き合わせ溶接方法。
- 前記第一の工程におけるレーザビームの一方の面側の照射位置に対して、前記第二の工程におけるレーザビームの他方の面側の照射位置を、溶接方向に沿って所定の距離だけ離すことを特徴とする請求項1または2記載の突き合わせ溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003332751A JP4174765B2 (ja) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | 突き合わせ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003332751A JP4174765B2 (ja) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | 突き合わせ溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005095929A true JP2005095929A (ja) | 2005-04-14 |
JP4174765B2 JP4174765B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=34460962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003332751A Expired - Fee Related JP4174765B2 (ja) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | 突き合わせ溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4174765B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008277272A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-11-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグの製造方法 |
US10859769B2 (en) | 2018-09-06 | 2020-12-08 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Compact photonic devices |
US11565345B2 (en) | 2016-11-22 | 2023-01-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser processing device and laser processing method |
-
2003
- 2003-09-25 JP JP2003332751A patent/JP4174765B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008277272A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-11-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグの製造方法 |
JP2011044440A (ja) * | 2007-04-03 | 2011-03-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグの製造方法 |
JP4674696B2 (ja) * | 2007-04-03 | 2011-04-20 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグの製造方法 |
US8399799B2 (en) | 2007-04-03 | 2013-03-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for manufacturing spark plug |
US11565345B2 (en) | 2016-11-22 | 2023-01-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser processing device and laser processing method |
US10859769B2 (en) | 2018-09-06 | 2020-12-08 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Compact photonic devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4174765B2 (ja) | 2008-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5496152B2 (ja) | T型継手のレーザ溶接とアーク溶接の複合溶接方法 | |
JP5294573B2 (ja) | レーザとアークの複合溶接装置及び方法 | |
JP3762676B2 (ja) | ワークの溶接方法 | |
US8546720B2 (en) | Hybrid welding apparatus and system and method of welding | |
US7154065B2 (en) | Laser-hybrid welding with beam oscillation | |
JP5869972B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接法 | |
JP5601003B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接方法、及び突き合わせ溶接用金属板の開先 | |
CN104551403A (zh) | 一种厚板窄间隙激光扫描填丝焊接方法 | |
JP5495118B2 (ja) | 亜鉛めっき鋼板のレーザ重ね溶接方法 | |
JP5318543B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接法 | |
JPH09201687A (ja) | 狭開先レーザ溶接方法 | |
JP2011230158A (ja) | 亜鉛めっき鋼板のレーザ重ね溶接方法 | |
JP5812527B2 (ja) | ホットワイヤレーザ溶接方法と装置 | |
JP2009178761A (ja) | T型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物 | |
JP2016078075A (ja) | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 | |
JP4797659B2 (ja) | レーザー溶接方法 | |
US20080206586A1 (en) | Penetration welding method of t-type joint and penetration welding structure of t-type joint | |
JP2017124422A (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接方法 | |
JP5600838B2 (ja) | レーザ溶接方法 | |
JP2014079783A (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接方法、ハイブリッド溶接用ヘッド、及びハイブリッド溶接装置 | |
JP2010167483A (ja) | レーザ・アーク複合溶接法 | |
JP2012223799A (ja) | 溶接継手の製造方法 | |
JP4174765B2 (ja) | 突き合わせ溶接方法 | |
JP2002346777A (ja) | レーザ・アーク併用溶接方法 | |
JP2007090397A (ja) | 重ね隅肉溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050926 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080306 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080520 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080703 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080807 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |