JP2007175775A - 連続製造工程のためのレーザー溶接方法、その装置、及びレーザー溶接用圧延板材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このレーザー溶接方法は、低温変態組織が発生する圧延材を相互に接触させる段階と、上記圧延材の接触部分に対してレーザー溶接して溶接部を形成する段階と、上記圧延材の溶接部に対して加圧機で強制圧下する段階と、を含む。
本発明によると、溶接部の硬化組織を低減でき、溶接部の溶接品質を安定的に提供できる。
【選択図】図3
Description
上記圧延材を溶接するレーザー溶接機と、
上記溶接機の前端で圧延材の溶接部を予熱する予熱機と、
上記溶接機の後端で圧延材の溶接部を後熱する後熱機及び上記後熱機の後端で圧延材の溶接部を強制圧下する圧下機から成る。最も好ましくは、上記レーザー溶接機と上記予熱機と上記後熱機そして上記圧下機が、全て一体になっていることである。
本発明において“低温変態組織が発生する圧延材”とは、レーザー溶接方法で相互接合させ溶接部を形成した後、冷却時に溶接部の組織が低温変態組織に相変態する圧延材を意味する。低温変態組織とは、マルテンサイトやベイナイトが含まれた組織を意味する。レーザー溶接後に低温変態組織が発生する圧延材には、高炭素鋼または高強度鋼素材がある。
この方法は、溶接部において殆どの溶融金属を形成する溶接材料を制御する方法である。溶接材料はフィラー供給機16から溶接部60へ供給され、基本的に炭素鋼と高靭性材料のNi合金が全て適用可能であるが、炭素鋼系列がより安定的に溶接品質を確保できるので好ましい。
本発明において溶接部の熱処理は、溶接接合部の亀裂を防ぐための溶接前に実施する予熱処理と、溶接後に溶接接合部の硬化現象を緩和させるために実施する後熱処理がある。
最初の概念は、AC1以下で比較的長時間維持して溶接部のマルテンサイト組織をテンパード(tempered)マルテンサイトに変化させ、延性を確保するテンパリング(Tempering)処理方法である。
本発明のように溶接部の高温領域を強制圧下すると、熱処理を適用した場合より硬度を著しく減少させることが出来る。
以下で説明する本発明の好ましい実施例は、硬化組織が発生する鋼種中の一つである高炭素鋼について説明するが、本発明の思想が高炭素鋼に限られるものと解釈されるのではないということは、本発明の趣旨から当然である。
Claims (18)
- 圧延材を連続製造工程のためにレーザー溶接する方法において、
低温変態組織が発生する圧延材を相互に接触させる段階と、
前記圧延材の接触部分に対してレーザー溶接して溶接部を形成する段階と、
前記圧延材の溶接部に対して加圧機で強制圧下する段階と、を含む連続製造工程のためのレーザー溶接方法。 - 前記強制圧下段階において前記圧延材の強制圧下は、前記溶接部の温度がAC1−AC3の範囲で行われることを特徴とする請求項1に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接部の強制圧下は、75MPa以下の加圧力で実施することを特徴とする請求項1に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接部の強制圧下は、強制圧下により溶接部の厚さ減少率が5.8%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接部の強制圧下は、前記圧延材の上下で平坦ロールを用いて実施することを特徴とする請求項1に記載の連続圧延のためのレーザー溶接方法。
- 前記低温変態組織が発生する圧延材は、Cの含量が0.5重量%以上の高炭素鋼、DP鋼、TRIP鋼、CP鋼から選択されることを特徴とする請求項1に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記高炭素鋼は、重量%としてC:0.5%以上、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.3〜0.6%、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Cu:0.5%以下、Ni:3%以下、Cr:0.05〜0.5%、Al:0.05%以下を含み、その他の不可避な不純物と残りのFeから成ることを特徴とする請求項6に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接段階では、C:0.1重量%以下、Cr:0−1.22重量%を含む炭素鋼またはC:0.1重量%以下、Cr:0−1.22重量%を含むNi合金から選択された溶接材料を使用して溶接することを特徴とする請求項1または請求項7に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接材料は、線材または粉末または薄膜の何れか一つの形態であることを特徴とする請求項8に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接段階の前に、前記圧延材の接触部分を600℃乃至800℃の範囲で予熱処理することを特徴とする請求項1または請求項7に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接段階の後に、前記溶接部を800乃至1100℃の範囲で加熱して後熱処理することを特徴とする請求項1に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記溶接段階の後に、前記溶接部を800乃至1100℃の範囲で加熱して後熱処理することを特徴とする請求項10に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記強制圧下は、75MPa以下の加圧力で前記溶接部の温度がAC1−AC3の範囲で行われることを特徴とする請求項12に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 前記連続製造工程は、酸洗いと冷延する工程(PCM、Pickling&Tandem Cold Rolling Mill)、酸洗いとオイル塗布する工程(POL、Pickling&Oiling Line)、焼き鈍しと酸洗いする工程(APL、Annealing&Pickling Line)、酸洗いする工程(PL、Pickling Line)、冷延する工程(TCM、Tandem Cold Rolling Mill)の何れか一つであることを特徴とする請求項1に記載の連続製造工程のためのレーザー溶接方法。
- 低温変態組織が発生する鋼種の圧延材に対して、連続圧延によって圧延材の溶接部と溶接部付近の圧延材との間の硬度のバラツキが90Hv以下となるレーザー溶接用圧延板材。
- 前記低温変態組織が発生する鋼種は、Cの含量が0.5重量%以上の高炭素鋼、DP鋼、TRIP鋼、CP鋼から選択されることを特徴とする請求項15に記載のレーザー溶接用圧延板材。
- 前記高炭素鋼は、重量%としてC:0.5%以上、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.3〜0.6%、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Cu:0.5%以下、Ni:3%以下、Cr:0.05〜0.5%、Al:0.05%以下を含み、その他の不可避な不純物と残りのFeから成ることを特徴とする請求項16に記載のレーザー溶接用圧延板材。
- 低温組織が発生する鋼種の圧延材をレーザー溶接する装置において、
前記圧延材を溶接するレーザー溶接機と、
前記溶接機の前端で圧延材の溶接部を予熱する予熱機と、
前記溶接機の後端で圧延材の溶接部を後熱する後熱機と、
前記後熱機の後端で圧延材の溶接部を強制圧下する圧下機と、から成る連続製造工程のためのレーザー溶接装置。
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