JP2022025953A - レーザ・アークハイブリッド溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ及びアークを用いたレーザ・アークハイブリッド溶接において、母材への入熱量を抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保できる装置を提供する。【解決手段】レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、アーク溶接装置と、レーザ照射装置とを備える。アーク溶接装置は、母材７０の接合部との間にアーク２５を発生させるように構成される。レーザ照射装置は、アーク溶接装置による溶接部よりも溶接進行方向の前方にレーザ光５０をパルス状に照射するように構成される。レーザ光５０のパルスデューティは、４０％よりも小さい。また、レーザ光５０の照射領域におけるパルス間のＯＬ率は、６０％よりも高い。【選択図】図１

Description

本開示は、レーザ及びアークを用いたレーザ・アークハイブリッド溶接装置に関する。

特開２００３－２０５３７７号公報（特許文献１）は、レーザ溶接とアーク溶接とを複合させて行なう複合溶接方法を開示する。この溶接方法では、レーザをパルス状に照射するパルスレーザが用いられる。これにより、熱源の平均出力を増加させることなく、溶け込み深さと溶接金属の幅拡大とを同時に達成可能としている（特許文献１参照）。

特開２００３－２０５３７７号公報

レーザ・アークハイブリッド溶接において、レーザをパルス照射することにより、連続照射に比べて、パルス照射時の出力を高めることで溶け込み深さを確保しつつ、平均出力を抑えることで母材（被溶接材）への入熱量を低減することができる。母材への入熱量を抑えることで、例えば、異材接合（ＧＩ鋼板やＧＡ鋼板等の亜鉛メッキ鋼板とアルミニウム合金板との接合等）の溶接において、溶接に伴ない接合界面に生成される金属間化合物（ＩＭＣ（Intermetallic Compound））の生成量を抑制することができる。また、異材接合でない場合においても、上記のように、レーザの平均出力を増加させることなく、溶け込み深さを確保することができる。

しかしながら、レーザをパルス照射することで母材への入熱量が抑えられると、母材表面の濡れ性が低下し、アーク溶接において溶融金属が母材表面で広がらずに十分なビード幅が得られない可能性がある。ビード幅が不足すると、接合強度が低下する可能性がある。なお、母材表面の濡れ性が確保されていると、溶融金属が母材表面で広がるため、ビード幅を確保することができる。

母材表面の濡れ性を確保するためにレーザを連続照射にすると、母材表面の濡れ性は確保できるけれども、母材への入熱量が多くなることで母材の溶融部及び熱影響部が大きくなる。そのため、アーク溶接による入熱量と重畳する結果、金属間化合物の生成量が多くなる等の問題が生じる可能性がある。

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、レーザ及びアークを用いたレーザ・アークハイブリッド溶接において、母材への入熱量を抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することである。

本開示のレーザ・アークハイブリッド溶接装置は、レーザ及びアークを用いたレーザ・アークハイブリッド溶接装置であって、アーク溶接装置と、レーザ照射装置とを備える。アーク溶接装置は、被溶接材の接合部との間にアークを発生させるように構成される。レーザ照射装置は、アーク溶接装置による溶接部よりも溶接進行方向の前方にレーザ光をパルス状に照射するように構成される。レーザ光のパルスデューティは、４０％よりも小さい。レーザ光の照射領域におけるパルス間のオーバーラップ率は、６０％よりも高い。

このレーザ・アークハイブリッド溶接装置においては、パルスレーザのデューティは４０％よりも小さいので（レーザ照射が行なわれる以上、デューティは非零）、被溶接材（母材）への入熱量が抑えられる。他方、パルスレーザのオーバーラップ率（以下「ＯＬ（Overlap）率」と称する。）は６０％よりも高いので（ＯＬ率は原理的に１００％よりも低い）、母材表面における入熱量は確保され、母材表面の濡れ性が確保される。したがって、このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、母材への入熱量を抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することができる。その結果、十分な接合強度を確保することができる。

本開示のレーザ・アークハイブリッド溶接装置は、異材接合に用いることができる。

異材接合では、溶接に伴ない接合界面に金属間化合物（ＩＭＣ）が生成される。金属間化合物は、母材自体に比べて脆いため、金属間化合物の生成量が多くなると、接合強度が低下する。また、異材接合においても、母材表面の濡れ性が低いと、十分なビード幅が得られない可能性がある。このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、パルスレーザのデューティを４０％よりも小さくすることにより、母材への入熱量を抑制することで金属間化合物の生成量を抑制しつつ、パルスレーザのＯＬ率を６０％よりも高くすることにより、母材表面の濡れ性を確保して十分なビード幅を得ることができる。その結果、異材接合において十分な接合強度を確保することができる。

レーザ照射装置は、溶接進行方向と交差する方向にレーザ光の照射領域を拡大する回折光学素子（ＤＯＥ）を含んでもよい。

これにより、母材表面の濡れ性が溶接幅方向に確保されるので、後行のアーク溶接において、十分なビード幅を形成することができる。

アーク溶接装置は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り替え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するように構成されてもよい。

このようなアーク溶接手法により、スパッタを大幅に低減できるとともに、アーク溶接における母材への入熱量を抑制することができる。したがって、このレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、母材への入熱量を十分に抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することができる。その結果、十分な接合強度を確保することができる。

本開示のレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、母材への入熱量を抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することができる。その結果、十分な接合強度を確保することができる。

実施の形態に従うレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成を示す図である。 レーザヘッドから出力されるレーザ光のパワーの一例を示す図である。 レーザヘッドから出力されるレーザ光のＯＬ率の一例を説明する図である。 図１に示すレーザヘッドの構成を概略的に示す図である。 図１に示すアーク溶接装置における溶接ワイヤの送給制御の一例を示す図である。 本実施の形態に従うレーザ・アークハイブリッド溶接装置による溶接結果の一例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本開示の実施の形態に従うレーザ・アークハイブリッド溶接装置の全体構成を示す図である。図１を参照して、レーザ・アークハイブリッド溶接装置１（以下、単に「ハイブリッド溶接装置１」と称する。）は、溶接トーチ１０と、溶接ワイヤ２０と、溶接電源装置３０と、レーザヘッド４０と、レーザ発振装置６０とを備える。

このハイブリッド溶接装置１は、各種部材の溶接に用いることができ、異材接合の溶接にも用いることができる。異材接合とは、互いに主成分が異なる異種材料の接合であり、このハイブリッド溶接装置１は、例えば、ＧＩ鋼板やＧＡ鋼板等の亜鉛メッキ鋼板とアルミニウム合金板との異材接合の溶接に用いることができる。アルミニウム合金板には、軟質アルミニウムだけでなく、ＪＩＳ規格の５０００番台（たとえば５０５２）、６０００番台（たとえば６０６３）、７０００番台（たとえば７０７５）等の硬質アルミニウムも適用可能である。ハイブリッド溶接装置１によって、互いに接合される母材７０の一方と他方とが、たとえば、重ね隅肉溶接継手や突合せ溶接継手等によって接合される。

溶接トーチ１０、溶接ワイヤ２０、及び溶接電源装置３０は、母材７０の接合部との間にアークを発生させることで溶接を行なうアーク溶接装置を構成する。溶接トーチ１０は、母材７０の接合部に向けて、溶接ワイヤ２０及び図示しないシールドガス（アルゴンガスや炭酸ガス等）を供給する。溶接トーチ１０は、溶接電源装置３０から溶接電流の供給を受け、溶接ワイヤ２０の先端と母材７０の接合部との間にアーク２５を発生させる。

また、溶接トーチ１０は、溶接ワイヤ２０の送給制御を行なう。本実施の形態では、溶接トーチ１０は、溶接ワイヤ２０の送給速度を正送期間（送給速度：正）と逆送期間（送給速度：負）とに交互に切り替え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するように、溶接ワイヤ２０の送給を制御する。

なお、溶接ワイヤ２０に代えて、溶接金属を形成するためのフィラー（溶加材）を添加しつつ非消耗材の電極（タングステン等）を用いてもよい。すなわち、溶接トーチ１０によるアーク溶接は、溶接ワイヤを用いる溶極式（マグ溶接やミグ溶接等）であってもよいし、フィラーの添加を伴なう非溶極式（ティグ溶接等）であってもよい。

溶接電源装置３０は、アーク溶接を行なうための溶接電圧及び溶接電流を生成し、生成された溶接電圧及び溶接電流を溶接トーチ１０へ出力する。

レーザヘッド４０及びレーザ発振装置６０は、母材７０の接合部に向けてレーザ光５０を照射するレーザ照射装置を構成する。レーザヘッド４０は、レーザ発振装置６０からレーザ光の供給を受け、母材７０の接合部に向けてレーザ光５０を照射する。レーザヘッド４０からのレーザ光５０は、溶接トーチ１０から発生するアーク２５の近傍に照射され、このハイブリッド溶接装置１では、アーク２５よりも溶接進行方向の前方にレーザ光５０が照射される。アーク２５の前方にレーザを照射することで、レーザ照射部にアーク２５を誘導することができ、アーク２５を安定させることができる。

本実施の形態に従うハイブリッド溶接装置１では、レーザヘッド４０及びレーザ発振装置６０は、レーザ光５０をパルス状に照射する。すなわち、レーザ照射には、連続的にレーザを発振して照射する連続照射と、パルス状にレーザを発振して照射するパルス照射とがあり、このハイブリッド溶接装置１では、パルス照射が行なわれる。

レーザ光５０をパルス照射することにより、連続照射に比べて、パルス照射時の出力を高めることで溶け込み深さを確保しつつ、平均出力を抑えることで母材７０（被溶接材）への入熱量を低減することができる。母材７０への入熱量が抑えられることで、異材接合の溶接の場合に、接合界面に生成される金属間化合物（ＩＭＣ）の生成量を抑制することができる。例えば、ＧＩ鋼板とアルミニウム合金板との異材接合の場合、アルミニウムと鉄との合金（たとえば、ＦｅＡｌ、Ｆｅ₃Ａｌ、Ｆｅ₂Ａｌ₅等）の金属間化合物が接合界面に生成される。金属間化合物は、母材７０に比べて脆いため、接合界面において金属間化合物における割れや接合強度の低下が生じる可能性がある。本実施の形態では、レーザ光５０をパルス照射することにより、母材７０への入熱量が抑えられ、金属間化合物の生成量が抑制される。

しかしながら、レーザ光５０をパルス照射することで母材７０への入熱量が抑えられると、母材７０の表面の濡れ性が低下し、後行のアーク溶接において溶融金属が母材７０の表面で広がらずに十分なビード幅が得られない（溶融金属が溶接幅方向に広がらない）可能性がある。ビード幅が不足すると、接合強度が低下する可能性がある。なお、母材７０の表面の濡れ性が確保されていると、溶融金属が母材表面で広がるため、ビード幅を確保することができる。

他方、母材７０の表面の濡れ性を確保するためにレーザ光５０を連続照射すると、母材７０の表面の濡れ性は確保できるけれども、母材７０への入熱量が多くなることにより、母材７０の溶融部及び熱影響部が大きくなる。そのため、後行のアーク溶接による入熱量と重畳する結果、金属間化合物の生成量が多くなる等の問題が生じる可能性がある。

そこで、本実施の形態に従うハイブリッド溶接装置１では、母材７０への入熱量を抑えつつ母材７０の表面の濡れ性を確保するために、パルス照射されるレーザ光５０のデューティが４０％よりも小さく、かつ、レーザ光５０の照射領域におけるパルス間のオーバーラップ率（ＯＬ率）が６０％よりも高くなるように、溶接条件（レーザ出力、溶接速度、レーザ光５０のパルス照射の周波数等）が設定される。ＯＬ率は、レーザ光５０の照射領域において、隣接するパルスレーザの照射領域が重なり合う比率である。

レーザ光５０のパルスデューティを４０％よりも小さくすることで、母材７０への入熱量が抑えられる。他方、レーザ光５０のＯＬ率を６０％よりも高くすることで、母材７０の表面の濡れ性を確保することができる。したがって、金属間化合物の生成量を抑制しつつ、十分なビード幅を確保することができる。

図２は、レーザヘッド４０から出力されるレーザ光５０のパワーＰｗの一例を示す図である。図２を参照して、レーザヘッド４０は、周期Ｔｆのパルス状のレーザ光５０を出力する。例えば、レーザヘッド４０は、周期Ｔｆのうち、時刻ｔ１からｔ２の高出力期間Ｔｐにおいて、高出力のレーザ光５０を出力し、時刻ｔ２からｔ３の低出力期間において、低出力のレーザ光５０を出力する。レーザ光５０の平均出力は、レーザ溶接に要求される設定値に制御される。なお、低出力期間のレーザ光５０の出力は零であってもよい。

周期Ｔｆに対する高出力期間Ｔｐの割合は、レーザヘッド４０から出力されるパルス状のレーザ光５０のデューティを示す。本実施の形態に従うハイブリッド溶接装置１では、レーザ光５０のデューティは、４０％よりも小さい。なお、レーザ光５０が照射される以上、デューティは非零（零よりも大きい）である。このように、レーザ光５０のデューティを小さい値とすることにより、パルス出力による溶け込み深さを確保しつつ、母材７０への入熱量を抑えることができる。

図３は、レーザヘッド４０から出力されるレーザ光５０のＯＬ率の一例を説明する図である。図３を参照して、領域８０－１～８０－３の各々は、パルス照射されるレーザ光５０の照射領域（以下「レーザ照射領域」と称する場合がある。）を示す。

ｘ軸方向に沿って溶接が進行しているものとし、領域８０－１は、最も直近のパルス照射によるレーザ照射領域を示す。領域８０－２は、領域８０－１に対応するパルス照射の直前に照射されたパルス照射によるレーザ照射領域を示す。領域８０－３は、領域８０－２に対応するパルス照射の直前に照射されたパルス照射によるレーザ照射領域を示す。

なお、この例では、領域８０－１～８０－３の各々は、溶接進行方向（ｘ軸方向）に対して溶接幅方向（ｙ軸方向）に拡幅された略矩形としているが、領域８０－１～８０－３の形状はこれに限定されるものではない。また、図３では、図示の関係上、領域８０－１～８０－３を互いにｙ軸方向に若干ずらして示しているが、実際には、領域８０－１～８０－３は、ｘ軸方向に整列して形成される。

領域８０－１～８０－３の各々の面積をＡ１とし、領域８０－１と領域８０－２とが重なり合う領域８２（領域８０－２と領域８０－３とが重なり合う領域でもよい。）の面積をＡ２とした場合に、Ａ２／Ａ１×１００（％）がＯＬ率である。レーザ照射領域が図示のような矩形の場合、ＯＬ率（％）は次式で算出することができる。

ＯＬ率＝｛Ｗ＋ｖ／ｆ×（２Ｄ－１）｝／（Ｗ＋ｖ／ｆ×Ｄ）×１００ …（１）
ここで、Ｗはレーザ照射領域の幅（各領域８０－１～８０－３のｘ軸方向長さ）を示し、ｖは溶接速度を示す。ｆはレーザ光５０のパルス周波数を示し、ｆ＝１／Ｔｆ（図２）である。Ｄはレーザ光５０のデューティを示し、Ｄ＝Ｔｐ／Ｔｆ（図２）である。

式（１）から分かるように、ＯＬ率は、デューティＤの影響を受けるが、ＯＬ率を規定するパラメータには、溶接速度ｖやレーザ光５０のパルス周波数ｆも含まれる。そのため、溶接に要するレーザ光５０の出力条件（平均パワー）を満たすことを前提として、溶接速度ｖやパルス周波数ｆを調整することによって、ＯＬ率とデューティＤとを独立に調整することができる。すなわち、溶接速度ｖやパルス周波数ｆを調整することによって、デューティＤが４０％よりも小さく、かつ、ＯＬ率が６０％よりも高くなるように、レーザ光５０のパルス照射を行なうことができる。これにより、母材７０への入熱量を抑制しつつ、母材７０の表面の濡れ性を確保することができる。

なお、本実施の形態では、レーザヘッド４０に回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）が設けられ、レーザ照射領域が溶接幅方向に拡大される。これにより、母材７０の表面の濡れ性が溶接幅方向に広く確保され、後行のアーク溶接により幅広のビードを形成することができる。

図４は、図１に示したレーザヘッド４０の構成を概略的に示す図である。図４を参照して、レーザヘッド４０は、ＤＯＥ４１と、レンズ４２とを含む。レーザ発振装置６０から出力されたレーザ光は、ＤＯＥ４１及びレンズ４２を通過して母材７０に照射され、母材７０において照射領域８０が形成される。

ＤＯＥ４１は、レーザ発振装置６０から受けるレーザ光を、回折現象を利用して所望のビームパターンに加工する。具体的には、ＤＯＥ４１は、レーザ発振装置６０から受ける入射光を幾何学的に分散し、母材７０上の照射領域８０が、ＤＯＥ４１が設けられない場合よりも拡幅され、かつ、略矩形となるように、照射レーザを成形する。

レンズ４２は、ＤＯＥ４１によって加工されたレーザ光を集光して、母材７０に向けて出力する。

なお、照射領域８０において、溶接幅方向（ｙ軸方向）の中央から幅方向の端部へ向かうに従って照射エネルギ密度が高くなるように、ＤＯＥ４１によってレーザを成形してもよい。これにより、照射領域８０の溶接幅方向の中央部においては、レーザによる入熱量が抑制される一方で、中央部から離れた部位（たとえば幅方向端部）においては、入熱量が確保される。その結果、アーク溶接後の溶接幅方向の入熱量が平準化され、品質の良い溶接ビードを形成することができる。

なお、図４の例では、照射領域８０は、レーザヘッド４０の進行方向（ｘ軸方向）に平行な対辺が短辺であり、幅方向（ｙ軸方向）に平行な対辺が長辺であるものとしたが、照射領域８０は、略正方形であってもよいし、レーザヘッド４０の進行方向（ｙ軸方向）に平行な対辺を長辺としてもよい。また、照射領域８０の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形等であってもよい。

また、本実施の形態では、溶接トーチ１０、溶接ワイヤ２０、及び溶接電源装置３０から成るアーク溶接装置においては、溶接ワイヤ２０の送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り替え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するように、溶接ワイヤ２０の送給が制御される。このようなアーク溶接手法により、アーク溶接においても母材７０への入熱量を抑制することができる。

図５は、図１に示したアーク溶接装置における溶接ワイヤ２０の送給制御の一例を示す図である。図５を参照して、送給速度Ｆｗが正値のときは、溶接トーチ１０から母材７０に向けて溶接ワイヤ２０が送り出されていることを示し（正送）、送給速度Ｆｗが負値のときは、溶接ワイヤ２０が溶接トーチ１０に引き戻されていることを示す（逆送）。短絡判別は、溶接電圧に基づいて行なわれ、溶接電圧が判定値を下回ると、溶接ワイヤ２０と母材７０との間で短絡が発生したものと判別される。

溶接ワイヤ２０が正送されることで、時刻ｔ１において、溶接ワイヤ２０と母材７０との間で短絡が発生すると、送給速度Ｆｗの減速が開始される。時刻ｔ２において、送給速度Ｆｗが一旦０となり、その後、送給速度Ｆｗは、逆送方向に加速する。そして、時刻ｔ３において、送給速度Ｆｗが逆送ピーク値Ｐｒ（負値）に達すると、送給速度Ｆｗは一定となる。

逆送ピーク値Ｐｒでの逆送は、時刻ｔ４においてアークが発生（短絡が終了）するまで継続し、時刻ｔ４においてアークが発生すると、送給速度Ｆｗの減速が開始される。時刻ｔ５において、送給速度Ｆｗが一旦０となり、その後、送給速度Ｆｗは、正送方向に加速する。そして、時刻ｔ６において、送給速度Ｆｗが正送ピーク値Ｐｓ（正値）に達すると、送給速度Ｆｗは一定となる。

このように、溶接ワイヤ２０の送給速度Ｆｗを正送期間（時刻ｔ２以前、時刻ｔ５～ｔ８）と逆送期間（時刻ｔ２～ｔ５）とに交互に切り替え、短絡期間（時刻ｔ１～ｔ４）とアーク期間（時刻ｔ４～ｔ７）とを繰り返すアーク溶接により、スパッタを大幅に削減できるとともに、アーク溶接に伴なう母材７０への入熱量を抑制することができる。したがって、レーザ光５０をパルス照射することと相俟って、金属間化合物（ＩＭＣ）の生成量を効果的に抑制することができる。

図６は、本実施の形態に従うハイブリッド溶接装置１による溶接結果の一例を示す図である。図６を参照して、この例では、ＧＩ鋼板とアルミニウム合金板との突合せ異材接合において、レーザヘッド４０からパルス照射されるレーザ光５０のデューティを４０％よりも小さい値に設定して、ＯＬ率を５０％よりも大きい範囲で変化させたときの溶接結果の一例が示されている。なお、縦軸の接合率とは、サンプル数Ｎに対して、溶接後の接合状態が良好（金属間化合物の生成量が少なく、ビード幅が広い）と判断された数の比率であり、接合率が非零であれば、溶接可能と判定される。

この例では、レーザ光５０のパルス出力（図２の高出力期間の出力）を６ｋＷ、レーザ光５０のデューティＤを１１％、溶接速度ｖを一定として、溶接進行方向の単位長さ当たりの母材７０への入熱量（Ｊ／ｃｍ）が略一定となるように、レーザ光５０のパルス周波数ｆを変化させることでＯＬ率を変化させたときの溶接結果が示されている。

図示のように、この例では、ＯＬ率が６５％のときに４０％弱の接合率であり、ＯＬ率が７５％よりも高い範囲では、６０％を超える接合率となっている。このことから、例えば、レーザ光５０のデューティＤが２０％よりも低い場合に、ＯＬ率が５０％よりも高ければ、溶接可能（接合率が非零）であり、さらに、７０％よりも高いＯＬ率とすれば、５０％を超える高い接合率が得られると考えられる。

以上のように、この実施の形態においては、母材７０への入熱量を抑えつつ母材７０の表面の濡れ性を確保するために、レーザ光５０のデューティが４０％よりも小さく、かつ、レーザ光５０のＯＬ率が６０％よりも高くなるように、溶接条件が設定される。レーザ光５０のデューティを４０％よりも小さくすることで、母材７０への入熱量が抑えられる。他方、ＯＬ率を６０％よりも高くすることで、母材７０の表面における入熱量が確保され、母材表面の濡れ性が確保される。したがって、この実施の形態によれば、母材７０への入熱量を抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することができる。その結果、十分な接合強度を確保することができる。

また、この実施の形態によれば、ハイブリッド溶接装置１が異材接合に用いられる場合に、レーザ光５０のデューティを４０％よりも小さくすることにより、母材７０への入熱量を抑制することで金属間化合物の生成量を抑制しつつ、レーザ光５０のＯＬ率を６０％よりも高くすることにより、母材表面の濡れ性を確保して十分なビード幅を得ることができる。その結果、異材接合についても十分な接合強度を確保することができる。

また、この実施の形態によれば、溶接幅方向にレーザ照射領域８０を拡大するＤＯＥ４１がレーザヘッド４０に設けられるので、母材表面の濡れ性が溶接幅方向に確保され、後行のアーク溶接において十分なビード幅を形成することができる。

また、この実施の形態においては、アーク溶接装置は、溶接ワイヤ２０の送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り替え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するように構成される。このようなアーク溶接により、スパッタを大幅に低減できるとともに、アーク溶接における母材７０への入熱量を抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、母材７０への入熱量を十分に抑制しつつ、母材表面の濡れ性を確保することができる。その結果、十分な接合強度を確保することができる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ レーザ・アークハイブリッド溶接装置、１０ 溶接トーチ、２０ 溶接ワイヤ、２５ アーク、３０ 溶接電源装置、４０ レーザヘッド、４１ ＤＯＥ、４２ レンズ、５０ レーザ光、６０ レーザ発振装置、７０ 母材、８０，８０－１～８０－３ 照射領域、８２ オーバーラップ領域。

Claims (4)

1. レーザ及びアークを用いたレーザ・アークハイブリッド溶接装置であって、
   被溶接材の接合部との間にアークを発生させるように構成されたアーク溶接装置と、
   前記アーク溶接装置による溶接部よりも溶接進行方向の前方にレーザ光をパルス状に照射するように構成されたレーザ照射装置とを備え、
   前記レーザ光のパルスデューティは、４０％よりも小さく、
   前記レーザ光の照射領域におけるパルス間のオーバーラップ率は、６０％よりも高い、レーザ・アークハイブリッド溶接装置。
2. 前記レーザ・アークハイブリッド溶接装置は、異材接合に用いられる、請求項１に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
3. 前記レーザ照射装置は、溶接進行方向と交差する方向に前記レーザ光の照射領域を拡大する回折光学素子を含む、請求項１又は請求項２に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
4. 前記アーク溶接装置は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り替え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するように構成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。
   

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