JP2005199287A - 溶接ビード構造及び溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 へり溶接又は突合せ溶接をレーザビームを用いて行う溶接方法において、被溶接部6に対し、この被溶接部の延出方向に沿ってYAGレーザビーム11を照射しつつ、このYAGレーザビーム照射部12の後を一定間隔L1を置いて追うように半導体レーザビーム13を照射して行く。半導体レーザビーム幅方向寸法W2をYAGレーザビーム径寸法W1よりも大きく設定し、キーホール型の深溶込みビード31上に、この深溶込みビードよりも幅の広い熱伝導型の幅広ビード32が重ね合わされた溶接ビード構造33を被溶接部6の延出方向に沿って連続的に形成する。
【選択図】 図1
Description
そこで近年、特に厚板を突合せ溶接する方法として、レーザビームを用いると共にアークを用いる、複合溶接方法が提案された。これは、溶接線に沿って先行をレーザ、後行を消耗電極式アークとして溶接を行う方法である(例えば特許文献1参照)。
また、特許請求の範囲の請求項2に記載の発明によれば、へり溶接又は突合せ溶接をレーザビームを用いて行う溶接方法において、溶接強度及び溶接部の気密性共に高い溶接ビード構造が得られると共に、このような溶接ビード構造をもつへり溶接又は突合せ溶接を高速に実現できる。
図1は、本発明に係る溶接ビード構造及び溶接方法の一実施形態を説明するための斜視図である。
ここでは、本発明方法を、被溶接部材である燃料タンク1の上容器2及び下容器3のへり溶接に適用した場合について述べる。なお、上容器2及び下容器3は、防錆メッキ処理が施された軟鋼板から成形されたものである。
図1において、燃料タンク1の上容器2及び下容器3はそれぞれの側端縁に沿って相対向する板状部であるフランジ部4,5を備えており、これらフランジ部4,5は重ね合わされた状態で加圧、挟持されている。
ここで、上記半導体レーザビーム13のビーム幅方向寸法W2は、YAGレーザビーム径寸法W1よりも大きい値(W1<W2)に設定されている。YAGレーザビーム径寸法W1が、被溶接部6におけるフランジ部4,5相互間隙W3よりも大きいことは勿論である。
なお寸法W1,W2は、いずれも照射部12,14、つまり被溶接部6上における寸法である。
これは、図1に示すように、被溶接部6に対し、先行してYAGレーザビーム11を照射してキーホール型の深溶込みビード31を形成し、その後に、YAGレーザビーム径寸法W1よりも大きなビーム幅方向寸法W2を有する半導体レーザビーム13を照射し、深溶込みビード31よりも幅の広い熱伝導型の幅広ビード32を形成するからである。
したがって、深溶込みビード31の形成時に、そのビード31部分にタンク1内外方向(被溶接部6の深さ方向)に貫通する方向に、連続して、あるいは不連続に孔が生じた場合であっても、この孔に対する上記幅広ビード32の覆い形成によって、あるいは幅広ビード32の溶込みによって塞がれ、高い気密性が確保できる。
すなわちへり溶接において、溶接強度及び溶接部(溶接後の被溶接部6)の気密性共に高い溶接ビード構造33が得られ、溶接部において剥がれや液漏れを生じることのない、図3に示すような燃料タンク1を形成できる。なお、図3は燃料タンク1の一部が切り欠かかれて示されている。
また、共にレーザビーム11,13を用いる複合溶接であり、溶接ワイヤは用いないので、溶接ワイヤを用いることに起因した、溶接高速化に当たっての困難な問題は生じなく、溶接全体の高速化が可能となる。
半導体レーザビーム13単独の溶接では、被溶接部6、ここでは鋼板の溶融量が不足し、フランジ部4,5相互の間隙寸法が一定値を超えた場合に溶接が不可能になる。しかし、YAGレーザビーム11及び半導体レーザビーム13を用いた上述複合溶接によれば、まずYAGレーザビーム11が深溶込みビード31を形成し、フランジ部4,5相互の間隙を深溶込みビード31が埋める。これにより、その後に照射される半導体レーザビーム13がフランジ部4,5相互の間隙を抜けなくなり、したがって、鋼板(フランジ部4,5)へのレーザ吸収率が高くなり、熱伝導によって同鋼板の溶融量が増え、溶接が可能となる。このように、単独で半導体レーザビーム13を用いる場合に比べ、より効果的に不連続に発生した孔を塞ぎ、気密性を向上させることができるという利点がある。
また、後追いする半導体レーザビーム13により、溶接ビード構造33表面の凹凸が滑らかにされるので、溶接加工の外観品質が向上する。
YAGレーザビーム11及び半導体レーザビーム13の発振装置は、共に産業用として同等の高出力域のレーザ発振が可能であり、YAGレーザビーム11単体で溶接しようとしたときの生産性と比較して、同等又はそれ以上の生産性で、製品品質を向上させることができる。
YAGレーザビーム11単体でこれを高出力化し、フランジ部4,5相互の間隙寸法に対する裕度を向上させようとした場合に、キーホール型溶接による材料(ここでは鋼板)の蒸発が激しくなり、スパッタによるレーザビーム光学系の損傷割合を増大させる虞がある。しかし、YAGレーザビーム11は高出力化せず、それを半導体レーザビーム13で補うようにすることで、スパッタが少ない静かな溶接を施すことができ、レーザビーム光学系の損傷割合を小さくすることが可能となる。
更に、YAGレーザビーム11及び半導体レーザビーム13を用いた複合溶接によれば、シールドガスを特に必要としないという利点もある。
また溶接に当たっては、YAGレーザビーム11の照射を先行させ、その後に半導体レーザビーム13を照射させるようにすれば、被溶接部材(被溶接部6)を固定してレーザビーム11,13を移動させても、あるいはレーザビーム11,13を固定して被溶接部材を移動させてもよい。更には、被溶接部材及びレーザビーム11,13の両方を移動(ただし互い違いの方向に移動)させてもよい。
Claims (2)
- へり溶接又は突合せ溶接における溶接ビード構造において、
キーホール型の深溶込みビード上に、この深溶込みビードよりも幅の広い熱伝導型の幅広ビードが重ね合わされたことを特徴とする溶接ビード構造。 - へり溶接又は突合せ溶接をレーザビームを用いて行う溶接方法において、
被溶接部に対し、この被溶接部の延出方向に沿ってYAGレーザビームを照射しつつ、このYAGレーザビーム照射部の後を一定間隔置いて追うように、
ビーム幅方向寸法が前記YAGレーザビーム径寸法よりも大きく設定された半導体レーザビームを照射して行くことにより、
キーホール型の深溶込みビード上に、この深溶込みビードよりも幅の広い熱伝導型の幅広ビードが重ね合わされた溶接ビード構造を前記被溶接部の延出方向に沿って連続的に形成することを特徴とする溶接方法。
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