JP2009248104A - Weld bead shaping method - Google Patents

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Kotaro Inose
幸太郎 猪瀬
Tomohiro Sugino
友洋 杉野
Katsura Owaki
桂 大脇
Junko Kanbayashi
順子 神林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a weld bead shaping method having a wide application area and excellent workability. <P>SOLUTION: In the weld bead shaping method, a weld bead is flattened by irradiating it with a laser beam for fusing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接ビード整形方法に関する。   The present invention relates to a weld bead shaping method.

周知のように、アーク溶接やレーザ溶接等の溶接接合では、溶接線に沿って溶接ビード(溶融金属が固化して形成された溶接跡)が形成される。この溶接ビードの形状(表面形状)は、溶接品質を示すものとして一般に知られており、下記特許文献1ではすみ肉溶接で形成された凸凹状の溶接ビードを平坦に整形することにより、応力集中によるすみ肉ビードの疲労強度の低下を抑制することが開示されている。また、この特許文献1には、溶接ビードを平坦に整形する具体的な方法として、肉もり材をすみ肉ビードの表面に押し付けて相対移動させることにより摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって肉もり材及びすみ肉ビードの一部を溶融させることによってすみ肉ビードの表面を平坦化することが開示されている。
特開2002−263836号公報
As is well known, in welding joining such as arc welding or laser welding, a weld bead (a weld mark formed by solidification of molten metal) is formed along the weld line. The shape (surface shape) of this weld bead is generally known as indicating welding quality. In Patent Document 1, the uneven concentration of the weld bead formed by fillet welding is flattened to obtain stress concentration. It is disclosed that the reduction of the fatigue strength of fillet beads due to the above is suppressed. Further, in Patent Document 1, as a specific method of shaping the weld bead flat, frictional heat is generated by pressing and moving the fillet material against the surface of the fillet bead. It is disclosed that the surface of the fillet bead is planarized by melting a portion of the braid and fillet bead.
JP 2002-263836 A

しかしながら、上記従来の整形方法は、すみ肉ビードが形成された部材(母材)をスライド台上に固定し、このスライド台を加圧シリンダを用いて円筒状の肉もり材に押圧させ、さらに肉もり材を回転させつつ部材(母材)を移動させるので、適用できる部材がかなり制限される。すなわち、部品の溶接部のようにスライド台上に載置・固定することが可能な部材には適用可能であるが、建造物のような固定構造体はスライド台上に載置・固定することが実質的にできないので、上記従来の整形方法は、固定構造体の溶接部には実質的に適用できない。   However, in the above conventional shaping method, a member (base material) on which a fillet bead is formed is fixed on a slide base, and this slide base is pressed against a cylindrical meat filling material using a pressure cylinder. Since the member (base material) is moved while rotating the meat material, the applicable members are considerably limited. In other words, it can be applied to a member that can be placed and fixed on a slide table such as a welded part of a component, but a fixed structure such as a building must be mounted and fixed on a slide table. Therefore, the conventional shaping method cannot be substantially applied to the welded portion of the fixed structure.

また、上記従来の整形方法は、摩擦熱によって肉もり材及びすみ肉ビードの一部を溶融させるものなので、すみ肉ビードが形成された部材に肉もり材を比較的大きな荷重で押圧させる必要があり、よってこのような比較的大きな荷重に耐え得る機械的強度を有する部材にしか適用できないという問題点もある。   Further, since the conventional shaping method is to melt part of the fillet material and fillet bead by frictional heat, it is necessary to press the fillet material on the member on which the fillet bead is formed with a relatively large load. Therefore, there is also a problem that it can be applied only to a member having mechanical strength that can withstand such a relatively large load.

さらに、上記従来の整形方法は、肉もり材が押圧された状態ですみ肉ビードが形成された部材を移動させるものなので、肉もり材と部材との位置関係を十分に調整する必要があり、よって整形の作業性が悪いという問題点もある。   Furthermore, since the conventional shaping method moves the member on which the fillet bead is formed in a state where the meat filling material is pressed, it is necessary to sufficiently adjust the positional relationship between the meat filling material and the member, Therefore, there is a problem that the workability of shaping is poor.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、適用範囲の広く、また作業性の良い溶接ビード整形方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a weld bead shaping method having a wide application range and good workability.

上記目的を達成するために、本発明では、第1の解決手段として、レーザ光を溶接ビードに照射して溶融させることにより平坦化する、という手段を採用する。
第2の解決手段として、上記第1の手段において、レーザ光のスポット径を溶接ビードの幅に設定する、という手段を採用する。
第3の解決手段として、上記第1または第2の手段において、レーザ溶接されたT型継ぎ手の溶接ビードに適用する、という手段を採用する。
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means, means for flattening is performed by irradiating a welding bead with a laser beam and melting it.
As a second solving means, a means is adopted in which the spot diameter of the laser beam is set to the width of the weld bead in the first means.
As a third solving means, a means is adopted in which the first or second means is applied to a weld bead of a T-joint that is laser-welded.

本発明によれば、レーザ光を溶接ビードに照射して溶融させることにより平坦化するので、従来技術のように溶接ビードが形成された部材を固定・移動させる特別な機構を必要とせず、よって幅広い溶接部に適用することが可能である。
特に、建造物の溶接部の場合には、従来技術のようなスライド台上に載置・固定することが実質的に不可能であるが、本発明によれば、溶接部をスライド台上に載置・固定する必要がないので、建造物の溶接部にも十分に適用可能である。
また、線状に延在する溶接ビードを整形する場合に、レーザ光の照射位置を溶接ビードに沿って移動させれば良いので、極めて作業性が良い。
According to the present invention, since the laser beam is irradiated to the weld bead and melted, the surface is flattened, so that there is no need for a special mechanism for fixing and moving the member on which the weld bead is formed as in the prior art. It can be applied to a wide range of welds.
In particular, in the case of a welded part of a building, it is practically impossible to place and fix it on a slide base as in the prior art, but according to the present invention, the welded part is placed on a slide base. Since it is not necessary to mount and fix, it can be applied to welded parts of buildings.
Moreover, when shaping the welding bead extending linearly, the work position is extremely good because the irradiation position of the laser beam may be moved along the welding bead.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る溶接ビード整形方法を示す模式図である。この図は、平板な基材にリブがレーザ溶接装置によってすみ肉溶接されたT型継ぎ手Wの溶接ビード(すみ肉ビードB2)を整形対照とする場合を示している。このT型継ぎ手Wは、リブのすみ肉ビードB1側からリブと基材との突合せ部にレーザ光Rを照射することにより溶接接合されたものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a weld bead shaping method according to the present embodiment. This figure shows a case where a welding bead (filled bead B2) of a T-shaped joint W in which a rib is fillet welded to a flat base material by a laser welding apparatus is used as a shaping control. This T-shaped joint W is welded and joined by irradiating a laser beam R from the fillet bead B1 side of the rib to the butted portion of the rib and the base material.

このように形成されたT型継ぎ手Wでは、レーザ光Rの照射側とは反対側のすみ肉ビードB2は、図示するように中央近傍が盛り上がった形状となる。このようなすみ肉ビードB2における盛り上がり部は、T型継ぎ手Wの疲労強度が低下するので好ましくなく、整形することにより一点鎖線で示すように平坦化する必要がある。   In the T-shaped joint W formed in this way, the fillet bead B2 on the side opposite to the side irradiated with the laser light R has a shape in which the vicinity of the center is raised as shown in the figure. Such a raised portion in the fillet bead B2 is not preferable because the fatigue strength of the T-shaped joint W is lowered, and it is necessary to flatten it by shaping as shown by a one-dot chain line.

本溶接ビード整形方法では、このようなすみ肉ビードB2に対して、レーザ発振器1で発射された高エネルギーのレーザ光Rを適当な光伝送路を介してレーザ照射装置2に供給し、該レーザ照射装置2から整形用のレーザ光Rを照射する。レーザ発振器1は、上記レーザ溶接装置で使用されている炭酸ガスレーザあるいはYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザである。また、レーザ照射装置2は、光伝送路を介してレーザ発振器1から入射されたレーザ光Rを所定のスポット径に絞ってすみ肉ビードB2に照射する。   In the present weld bead shaping method, high-energy laser light R emitted from the laser oscillator 1 is supplied to the laser irradiation device 2 via the appropriate optical transmission path for the fillet bead B2, and the laser A laser beam R for shaping is irradiated from the irradiation device 2. The laser oscillator 1 is a carbon dioxide gas laser or a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser used in the laser welding apparatus. In addition, the laser irradiation device 2 irradiates the fillet bead B2 with the laser beam R incident from the laser oscillator 1 through the optical transmission path being narrowed to a predetermined spot diameter.

図2は、図1における上側からT型継ぎ手Wを見た模式図であるが、上記レーザ照射装置2は、直線状に延在するすみ肉ビードB2と平行な方向に移動自在に構成されている。このようなレーザ照射装置2は、T型継ぎ手Wの一端(図2における下端)から他端(上端)に一定の移動速度で移動しつつすみ肉ビードB2にレーザ光Rを照射する。   FIG. 2 is a schematic view of the T-shaped joint W as viewed from the upper side in FIG. 1. The laser irradiation device 2 is configured to be movable in a direction parallel to the fillet bead B2 extending linearly. Yes. Such a laser irradiation apparatus 2 irradiates the fillet bead B2 with the laser beam R while moving at a constant moving speed from one end (the lower end in FIG. 2) to the other end (the upper end) of the T-shaped joint W.

また、上記スポット径は、すみ肉ビードB2の幅、つまり寸法Tに合せて設定されている。これによって本実施形態では、すみ肉ビードB2の延在方向に直交する断面においてすみ肉ビードB2の略全表面を溶融することができる。   The spot diameter is set in accordance with the width of the fillet bead B2, that is, the dimension T. Thereby, in this embodiment, substantially the entire surface of fillet bead B2 can be melted in a cross section orthogonal to the extending direction of fillet bead B2.

次に、本溶接ビード整形方法の具体的な手順について、図1、図2を参照して詳しく説明する。
最初に整形準備を行うが、当該整形準備工程では、レーザ照射装置2をT型継ぎ手Wの一端(図2の下端)に初期設定し、この状態でレーザ光Rの光軸及びスポット径をすみ肉ビードB2の方向及び寸法Tに設定する。このような整形準備工程は、作業員がT型継ぎ手Wとレーザ照射装置2との位置関係とを考慮して手作業で行う。なお、この整形準備工程では、光軸及びスポット径を調整する必要からすみ肉ビードB2にレーザ光Rを照射するが、この際のレーザ光Rはすみ肉ビードB2を溶融し得ない準備用の低エネルギ光である。
Next, a specific procedure of the present weld bead shaping method will be described in detail with reference to FIGS.
Initially, shaping preparation is performed. In the shaping preparation step, the laser irradiation device 2 is initially set at one end (the lower end in FIG. 2) of the T-shaped joint W, and in this state, the optical axis and the spot diameter of the laser light R are finished. Set the direction and dimension T of the meat bead B2. Such a shaping preparation step is performed manually by an operator in consideration of the positional relationship between the T-shaped joint W and the laser irradiation device 2. In this shaping preparation step, the fillet bead B2 is irradiated with the laser beam R because it is necessary to adjust the optical axis and the spot diameter, but the laser beam R at this time is a low energy for preparation that cannot melt the fillet bead B2. Light.

そして、このような整形準備工程が完了すると、作業員がレーザ照射装置2に整形開始指令を入力することにより、すみ肉ビードB2へのレーザ光Rの本照射とすみ肉ビードB2の延在方向に沿った一定の移動速度での移動とが開始される。   When the shaping preparation process is completed, the operator inputs a shaping start command to the laser irradiation device 2 so that the main irradiation of the laser beam R to the fillet bead B2 and the extending direction of the fillet bead B2 are performed. The movement at a constant movement speed along the line is started.

ここで、本照射におけるレーザ光Rのエネルギは一定なので、上記移動速度は、すみ肉ビードB2への入熱量、つまりすみ肉ビードB2の溶融深さを規定する。このすみ肉ビードB2の溶融深さはT型継ぎ手Wの材料に応じて異なるので、作業員は、上記整形開始指令を入力する際に、T型継ぎ手Wの材料に応じて異なる移動速度を指定することにより、肉ビードB2の溶融深さを所望する深さに調節する。   Here, since the energy of the laser beam R in the main irradiation is constant, the moving speed defines the amount of heat input to the fillet bead B2, that is, the melting depth of the fillet bead B2. Since the melt depth of the fillet bead B2 differs depending on the material of the T-type joint W, the operator designates a different moving speed depending on the material of the T-type joint W when inputting the shaping start command. By doing so, the melting depth of the meat bead B2 is adjusted to a desired depth.

このような本溶接ビード整形方法によれば、レーザ光Rによってすみ肉ビードB2を溶融させるのですみ肉ビードB2の盛り上がり部を確実に平坦化することが可能であると共に、レーザ照射装置2をすみ肉ビードB2の延在方向に沿って移動させつつレーザ光Rをすみ肉ビードB2に照射するので、上述した従来の整形方法よりも整形の適用範囲が広く、また作業性が良い。
また、すみ肉ビードB2の幅に亘ってレーザ光Rを照射するので、レーザ照射装置2を肉ビードB2の延在方向に沿って1回移動させるだけで、すみ肉ビードB2の延在方向に沿った全部位の整形を完了させることが可能であり、この面でも作業性が極めて良好である。
According to the present weld bead shaping method, the fillet bead B2 is melted by the laser beam R, so that the rising portion of the fillet bead B2 can be surely flattened, and the laser irradiation device 2 can be used. Since the fillet bead B2 is irradiated with the laser beam R while being moved along the extending direction of the fillet bead B2, the shaping application range is wider and the workability is better than the conventional shaping method described above.
Further, since the laser beam R is irradiated over the width of the fillet bead B2, the laser irradiation device 2 is moved in the extending direction of the fillet bead B2 only by moving once along the extending direction of the bead B2. It is possible to complete the shaping of all the parts along, and the workability is very good also in this aspect.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、レーザ溶接装置によってすみ肉溶接されたT型継ぎ手Wの溶接ビード(すみ肉ビードB2)を整形対照とする場合について説明したが、本発明の整形対象はこのようなT型継ぎ手Wに限定されない。本発明は、すみ肉溶接されたT型継ぎ手以外の継ぎ手にも適用可能であり、またレーザ溶接装置以外の溶接装置(例えばアーク溶接装置)によって溶接接合された継ぎ手にも適用可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the case where the welding bead (filled bead B2) of the T-shaped joint W that has been fillet welded by the laser welding apparatus is used as the shaping control has been described. It is not limited to the T-shaped joint W. The present invention can be applied to a joint other than a fillet welded T-type joint, and can also be applied to a joint welded and joined by a welding apparatus (for example, an arc welding apparatus) other than a laser welding apparatus.

(2)上記実施形態では、直線状に延在するすみ肉ビードB2の整形について説明したが、本発明はこれに限定されない。溶接ビードの延在形状が直線以外の場合であっても、当該延在形状に合せてレーザ照射装置を移動させれば良い、
また、ビード長が極端に長い場合には、すみ肉ビードB2を複数の領域に分割し、各領域を複数のレーザ照射装置2で整形するようにしても良い。
(2) In the above embodiment, the shaping of the fillet bead B2 extending linearly has been described, but the present invention is not limited to this. Even if the extension shape of the weld bead is other than a straight line, the laser irradiation device may be moved according to the extension shape.
When the bead length is extremely long, the fillet bead B2 may be divided into a plurality of regions, and each region may be shaped by a plurality of laser irradiation apparatuses 2.

(3)上記実施形態では、レーザ照射装置2を肉ビードB2の延在方向に沿って1回移動させるだけですみ肉ビードB2の延在方向に沿った全部位の整形を完了させることができるように、レーザ光Rのスポット径をすみ肉ビードB2の幅(寸法T)に設定したが、本発明はこれに限定されない。スポット径をさらに絞ることにより、すみ肉ビードB2において盛り上がっている中央近傍領域だけにレーザ光Rを照射するようにしても良い。 (3) In the above embodiment, shaping of all parts along the extending direction of the meat bead B2 can be completed only by moving the laser irradiation device 2 once along the extending direction of the meat bead B2. As described above, the spot diameter of the laser beam R is set to the width (dimension T) of the fillet bead B2, but the present invention is not limited to this. By further narrowing down the spot diameter, the laser beam R may be irradiated only on the region near the center raised in the fillet bead B2.

(4)さらに、上記実施形態では、レーザ照射装置2の移動速度を一定としたが、本発明はこれに限定されない。すみ肉ビードB2の延在方向の部位によってはすみ肉ビードB2の形状が極所的に変化している場合があるので、このようなすみ肉ビードB2の局所的な形状変化に応じてレーザ照射装置2の移動速度を変化させるようにしても良い。
なお、このようなすみ肉ビードB2の局所的な形状変化に応じてレーザ照射装置2の移動速度を変更するのではなく、レーザ光Rの照射エネルギを変更するようにしても良い。
(4) Furthermore, in the said embodiment, although the moving speed of the laser irradiation apparatus 2 was made constant, this invention is not limited to this. Since the shape of the fillet bead B2 may be locally changed depending on the portion of the fillet bead B2 in the extending direction, the laser irradiation apparatus according to such a local shape change of the fillet bead B2. 2 may be changed.
Instead of changing the moving speed of the laser irradiation device 2 in accordance with such a local shape change of the fillet bead B2, the irradiation energy of the laser beam R may be changed.

本発明の一実施形態に係わる溶接ビード整形方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the weld bead shaping method concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係わる溶接ビード整形方法を示す模式図であり、上記図1における上側からT型継ぎ手Wを見た模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a weld bead shaping method according to an embodiment of the present invention, and is a schematic view of a T-shaped joint W as viewed from the upper side in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

W…T型継ぎ手、B1,B2…すみ肉ビード、1…レーザ発振器、2…レーザ照射装置   W: T type joint, B1, B2: Fillet bead, 1 ... Laser oscillator, 2 ... Laser irradiation device

Claims (3)

レーザ光を溶接ビードに照射して溶融させることにより平坦化することを特徴とする溶接ビード整形方法。   A welding bead shaping method, wherein the welding bead is flattened by being irradiated and melted. レーザ光のスポット径を溶接ビードの幅に設定することを特徴とする請求項1記載の溶接ビード整形方法。   2. The welding bead shaping method according to claim 1, wherein the spot diameter of the laser beam is set to the width of the weld bead. レーザ溶接されたT型継ぎ手の溶接ビードに適用することを特徴とする請求項1または2記載の溶接ビード整形方法。
3. The weld bead shaping method according to claim 1, wherein the weld bead shaping method is applied to a weld bead of a laser welded T-type joint.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103687691A (en) * 2011-07-19 2014-03-26 麦格纳国际公司 Method of welding work pieces together
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