JP2778287B2 - レーザーによる製管溶接方法 - Google Patents
レーザーによる製管溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ステンレス鋼管や高
合金鋼管などの溶接管を製造する方法に関し、特に高速
かつ低入熱で製造可能なレーザービームによる製管溶接
方法に関するものである。
合金鋼管などの溶接管を製造する方法に関し、特に高速
かつ低入熱で製造可能なレーザービームによる製管溶接
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶接管製造のための溶接方法としては、
ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブマージアーク溶接等の
溶融溶接法と、ＥＲＷに代表される圧接法に大別され
る。溶融溶接法は、溶接欠陥が発生し難く溶接部の性能
に優れていることが利点であり、特にＴＩＧ溶接やプラ
ズマ溶接によるものは溶接金属の清浄度が良好であるた
めステンレス等の高級鋼管の製造に適用されているが、
反面、溶接速度が遅いため生産性が悪いという難点があ
る。一方、ＥＲＷは、溶融溶接法とは逆に、生産面では
極めて優れているが、ペネトレータ等の溶接欠陥が発生
し易いという欠点を有しているため、高級鋼管の製造に
この方法を適用した場合、溶接部の性能の信頼性が問題
となる。
ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブマージアーク溶接等の
溶融溶接法と、ＥＲＷに代表される圧接法に大別され
る。溶融溶接法は、溶接欠陥が発生し難く溶接部の性能
に優れていることが利点であり、特にＴＩＧ溶接やプラ
ズマ溶接によるものは溶接金属の清浄度が良好であるた
めステンレス等の高級鋼管の製造に適用されているが、
反面、溶接速度が遅いため生産性が悪いという難点があ
る。一方、ＥＲＷは、溶融溶接法とは逆に、生産面では
極めて優れているが、ペネトレータ等の溶接欠陥が発生
し易いという欠点を有しているため、高級鋼管の製造に
この方法を適用した場合、溶接部の性能の信頼性が問題
となる。
【０００３】最近、ＥＲＷと同等の溶接速度でかつアー
ク溶接と同等の溶接部の性能を有する製管溶接法を開発
することを目的として、溶接熱源に炭酸ガスのレーザー
ビームを使用することが検討されており、ステンレス溶
接管を対象にして一部で実用化されつつある。レーザー
ビームによる溶接法（以下、「レーザー溶接法」と言
う）は、溶融溶接を行うため溶接部の欠陥の発生が抑制
され、通常のアーク溶接に比較して熱源のエネルギー密
度が高いため溶け込みが深く高速溶接が可能であり、さ
らに総入熱量を少なくできるために溶接部の性能も良好
である。しかし、溶接速度は従来のプラズマ溶接法と比
較して高々２〜３倍程度であり、レーザー発振器やその
他の付帯設備の価格を考慮すると決して経済的に優位に
あるとは言い難い。
ク溶接と同等の溶接部の性能を有する製管溶接法を開発
することを目的として、溶接熱源に炭酸ガスのレーザー
ビームを使用することが検討されており、ステンレス溶
接管を対象にして一部で実用化されつつある。レーザー
ビームによる溶接法（以下、「レーザー溶接法」と言
う）は、溶融溶接を行うため溶接部の欠陥の発生が抑制
され、通常のアーク溶接に比較して熱源のエネルギー密
度が高いため溶け込みが深く高速溶接が可能であり、さ
らに総入熱量を少なくできるために溶接部の性能も良好
である。しかし、溶接速度は従来のプラズマ溶接法と比
較して高々２〜３倍程度であり、レーザー発振器やその
他の付帯設備の価格を考慮すると決して経済的に優位に
あるとは言い難い。
【０００４】本発明者らは、特開平２−70379 号公報に
示されるように、高周波による加熱とレーザー溶接法を
組み合わせた高周波予熱レーザー製管溶接法を提案し
た。これによるとレーザー単独の溶接法に比較して約２
倍、プラズマ溶接法に比較して４倍以上の溶接速度を得
ることがでる。しかし高周波予熱の付加により総入熱量
が増加するため、溶接部に加工性が要求される自動車用
フェライト系ステンレス鋼管や溶接部に靱性が要求され
る高級炭素鋼鋼管などにこの方法を適用する場合は、入
熱増加による脆化が顕著となり溶接部の性能確保が困難
となる。
示されるように、高周波による加熱とレーザー溶接法を
組み合わせた高周波予熱レーザー製管溶接法を提案し
た。これによるとレーザー単独の溶接法に比較して約２
倍、プラズマ溶接法に比較して４倍以上の溶接速度を得
ることがでる。しかし高周波予熱の付加により総入熱量
が増加するため、溶接部に加工性が要求される自動車用
フェライト系ステンレス鋼管や溶接部に靱性が要求され
る高級炭素鋼鋼管などにこの方法を適用する場合は、入
熱増加による脆化が顕著となり溶接部の性能確保が困難
となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザー溶
接法により溶接管を製造する際に、入熱を増加させるこ
となく溶接速度の高速化を図り、溶接部の性能を確保す
る製管溶接方法を提供することを目的とする。
接法により溶接管を製造する際に、入熱を増加させるこ
となく溶接速度の高速化を図り、溶接部の性能を確保す
る製管溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、帯鋼を成形ロール群に供給して連続的にオープン
パイプ状に成形し、対設されたスクイズロールで加圧し
てこの帯鋼の両端面を突合せ、その突合せ部に炭酸ガス
などのレーザービームを照射する製管溶接方法であっ
て、溶接部の突合せ形状として管形状の外面側に下記の
条件を満たすような幅ａ (mm) 、深さｂ (mm) の略Ｖ字
型の切り込み（以下、「Ｖ溝」と言う。）を形成させて
溶接することを特徴とするレーザーによる製管溶接方
法、である。
ろは、帯鋼を成形ロール群に供給して連続的にオープン
パイプ状に成形し、対設されたスクイズロールで加圧し
てこの帯鋼の両端面を突合せ、その突合せ部に炭酸ガス
などのレーザービームを照射する製管溶接方法であっ
て、溶接部の突合せ形状として管形状の外面側に下記の
条件を満たすような幅ａ (mm) 、深さｂ (mm) の略Ｖ字
型の切り込み（以下、「Ｖ溝」と言う。）を形成させて
溶接することを特徴とするレーザーによる製管溶接方
法、である。
【０００７】 〔条件〕 ａ＞０，ｂ＞０ ａ／ｂ＞Ｄ／ｆ ａ×ｂ≦２×（Ｐ／ｖ） ｔ−ｂ≦４×（Ｐ／ｖ） ａ≦２×（Ｐ／ｖ） ここで、Ｄは集光前のレーザビーム径 (mm) ｆは集光光学系の焦点距離 (mm) Ｐはレーザビームの出力 (kw) ｖは溶接速度 (m/min) ｔは溶接すべき帯鋼の板厚 (mm)
【０００８】
【作用】本発明者らは、帯鋼を曲げ加工し突合わせ溶接
する際の溶接熱源として炭酸ガスのレーザーを適用し、
そのレーザービームの条件と突合わせ形状を適宜変えて
溶接部の性能評価を行った。
する際の溶接熱源として炭酸ガスのレーザーを適用し、
そのレーザービームの条件と突合わせ形状を適宜変えて
溶接部の性能評価を行った。
【０００９】レーザー溶接法ではレーザービーム径が小
さいため、極めて高い突合わせ精度が要求されると考え
られてきたが、本発明者らの実験では、突合せ部の外面
側に多少の凹みやギャップが存在しても何ら溶接に悪影
響を及ぼさないことが明らかになった。本発明の方法
は、管形状の外面側に溶接性を損なわない範囲内のＶ溝
を設けることにより実質的に帯鋼の板厚を減少せしめ溶
接速度の高速化を図ったものである。
さいため、極めて高い突合わせ精度が要求されると考え
られてきたが、本発明者らの実験では、突合せ部の外面
側に多少の凹みやギャップが存在しても何ら溶接に悪影
響を及ぼさないことが明らかになった。本発明の方法
は、管形状の外面側に溶接性を損なわない範囲内のＶ溝
を設けることにより実質的に帯鋼の板厚を減少せしめ溶
接速度の高速化を図ったものである。
【００１０】以下、本発明の方法を添付図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
【００１１】図１の（ａ）は本発明の方法における被溶
接材の成形途中の状態を、図１の（ｂ）は本発明の方法
における被溶接材の溶接直前の状態をそれぞれ示す。
接材の成形途中の状態を、図１の（ｂ）は本発明の方法
における被溶接材の溶接直前の状態をそれぞれ示す。
【００１２】板厚（肉厚）ｔ (mm) の被溶接材１を管形
状に成形し、その端面を突合せ、管形状の外面側に幅ａ
(mm) 、深さｂ (mm) のＶ溝２を設ける。
状に成形し、その端面を突合せ、管形状の外面側に幅ａ
(mm) 、深さｂ (mm) のＶ溝２を設ける。
【００１３】Ｖ溝２を設ける方法は、帯鋼の端面を突合
せた場合にＶ溝２になるような形状にあらかじめその端
面隅部を処理されたものを使用する方法や、成形ロール
の手前で帯鋼端面を連続的に切削または成形加工する方
法や、帯鋼がオープンパイプ状に成形された後の溶接直
前にこれらの処理を行う方法や、あるいは成形ロールの
ロール孔型を変更することによりＶ溝２を得る方法など
があるが、いずれも本発明の方法による溶接部の性能に
対する効果は同等である。Ｖ溝２は正確にＶ字型である
必要はなく、若干の凹凸があったり、多少の曲率があっ
ても許される。
せた場合にＶ溝２になるような形状にあらかじめその端
面隅部を処理されたものを使用する方法や、成形ロール
の手前で帯鋼端面を連続的に切削または成形加工する方
法や、帯鋼がオープンパイプ状に成形された後の溶接直
前にこれらの処理を行う方法や、あるいは成形ロールの
ロール孔型を変更することによりＶ溝２を得る方法など
があるが、いずれも本発明の方法による溶接部の性能に
対する効果は同等である。Ｖ溝２は正確にＶ字型である
必要はなく、若干の凹凸があったり、多少の曲率があっ
ても許される。
【００１４】図２の（ａ）および（ｂ）は前記Ｖ溝２の
形状とレーザービーム３との関係を示す。
形状とレーザービーム３との関係を示す。
【００１５】以下、図１、図２の記号を用いて上記の条
件について説明する。
件について説明する。
【００１６】 ａ＞０，ｂ＞０； 本発明の方法では、突合せ部にＶ溝２を設けることが必
要である。すなわち、幅ａ＞０，深さｂ＞０とする。な
お、幅ａ＝０、深さｂ＝０の場合がＶ溝２のない従来法
である。
要である。すなわち、幅ａ＞０，深さｂ＞０とする。な
お、幅ａ＝０、深さｂ＝０の場合がＶ溝２のない従来法
である。
【００１７】 ａ／ｂ＞Ｄ／ｆ； この式は、帯鋼端面の突合せ部にその光軸心を一致させ
たビーム径Ｄ (mm) のレーザービーム３を焦点距離ｆ
(mm) で集光させた場合に、レーザービーム３がＶ溝２
の肩部５に当たるかどうかを決定するものである。図２
の（ａ）はａ／ｂ≦Ｄ／ｆの場合であり、図から明らか
なごとくレーザービーム３はＶ溝の肩部５に当たる。そ
の結果、その肩部５で金属プラズマが発生し、レーザー
ビーム３がそのプラズマに吸収され、溶込み深さが減少
するので好ましくない。図２の（ｂ）はａ／ｂ＞Ｄ／ｆ
の場合であり、Ｖ溝の底部６にレーザービーム３が集中
し効率よく深い溶込みが得られる。即ち、高速溶接のた
めにはａ／ｂ＞Ｄ／ｆであることが必要条件となる。
たビーム径Ｄ (mm) のレーザービーム３を焦点距離ｆ
(mm) で集光させた場合に、レーザービーム３がＶ溝２
の肩部５に当たるかどうかを決定するものである。図２
の（ａ）はａ／ｂ≦Ｄ／ｆの場合であり、図から明らか
なごとくレーザービーム３はＶ溝の肩部５に当たる。そ
の結果、その肩部５で金属プラズマが発生し、レーザー
ビーム３がそのプラズマに吸収され、溶込み深さが減少
するので好ましくない。図２の（ｂ）はａ／ｂ＞Ｄ／ｆ
の場合であり、Ｖ溝の底部６にレーザービーム３が集中
し効率よく深い溶込みが得られる。即ち、高速溶接のた
めにはａ／ｂ＞Ｄ／ｆであることが必要条件となる。
【００１８】 ａ×ｂ≦２×（Ｐ／ｖ）； この式は、溶接部の外面側にアンダビード（母材表面よ
り凹んだ欠陥ビード）を発生させないための条件式であ
る。アンダビードを発生させないためには、Ｖ溝２が溶
融金属で充分埋められることが必要である。Ｖ溝２の溶
融金属の量はＶ溝２の断面積と供給される溶融金属量と
で決定される。Ｖ溝２の断面積は1/2(ａ×ｂ) で表され
る。レーザービームの出力Ｐ（KW) 、溶接速度をｖ(m/m
in) とする時、溶融金属量は入熱量（Ｐ／ｖ）と比例す
るから、アンダビード防止条件はａ×ｂ≦ｋ×（Ｐ／
ｖ）となる。但し、比例定数をｋとする。このｋの値
は、後述するような多数の実験結果から２とするのが適
切であることがわかった。
り凹んだ欠陥ビード）を発生させないための条件式であ
る。アンダビードを発生させないためには、Ｖ溝２が溶
融金属で充分埋められることが必要である。Ｖ溝２の溶
融金属の量はＶ溝２の断面積と供給される溶融金属量と
で決定される。Ｖ溝２の断面積は1/2(ａ×ｂ) で表され
る。レーザービームの出力Ｐ（KW) 、溶接速度をｖ(m/m
in) とする時、溶融金属量は入熱量（Ｐ／ｖ）と比例す
るから、アンダビード防止条件はａ×ｂ≦ｋ×（Ｐ／
ｖ）となる。但し、比例定数をｋとする。このｋの値
は、後述するような多数の実験結果から２とするのが適
切であることがわかった。
【００１９】 ｔ−ｂ≦４×（Ｐ／ｖ）； 突合せ部にＶ溝２を設けることにより、レーザーで溶か
し込まなければならない板厚はｔ−ｂに減少し溶接速度
の高速化を計ることができる。レーザーの溶込み深さは
入熱（Ｐ／ｖ）と比例関係にあることから、ｔ−ｂ≦ｐ
×（Ｐ／ｖ）の関係式が得られる。但し、比例定数ｐと
する。前記ｋと同じく、多数の実験の結果より、この比
例定数、ｐ＝４を求めた。
し込まなければならない板厚はｔ−ｂに減少し溶接速度
の高速化を計ることができる。レーザーの溶込み深さは
入熱（Ｐ／ｖ）と比例関係にあることから、ｔ−ｂ≦ｐ
×（Ｐ／ｖ）の関係式が得られる。但し、比例定数ｐと
する。前記ｋと同じく、多数の実験の結果より、この比
例定数、ｐ＝４を求めた。
【００２０】 ａ≦２×（Ｐ／ｖ）； この式は、溶接部にアンダカットを生じさせないための
条件式である。
条件式である。
【００２１】図３はＶ溝２の幅ａがビード幅Baより過剰
に大きい場合に発生するアンダカット４を示す図であ
る。溶接部にアンダカット４を生じさせないためには、
Ｖ溝２の溝幅ａはビード幅より小さいことが必要であ
る。溶接速度ｖ(m/min) を一定とすると、ビード幅Baは
入熱（Ｐ／ｖ）に比例するので、ａ≦ｑ×（Ｐ／ｖ）の
関係式が得られる。但し、比例定数をｑとする。前記ｋ
およびｐと同様に実験の結果から、この比例定数、ｑ＝
２を求めた。
に大きい場合に発生するアンダカット４を示す図であ
る。溶接部にアンダカット４を生じさせないためには、
Ｖ溝２の溝幅ａはビード幅より小さいことが必要であ
る。溶接速度ｖ(m/min) を一定とすると、ビード幅Baは
入熱（Ｐ／ｖ）に比例するので、ａ≦ｑ×（Ｐ／ｖ）の
関係式が得られる。但し、比例定数をｑとする。前記ｋ
およびｐと同様に実験の結果から、この比例定数、ｑ＝
２を求めた。
【００２２】本発明者が行った実験結果のいくつかを図
４〜図11を参照しながら以下説明する。
４〜図11を参照しながら以下説明する。
【００２３】図４に板厚３mm、溶接速度６m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００２４】図５に板厚３mm、溶接速度８m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００２５】図６に板厚３mm、溶接速度12m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００２６】実験条件としては、集光前のビーム径はＤ
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝150mm 、
板厚はｔ＝３mm、レーザ出力はＰ＝５KW一定とし、焦点
位置はＶ溝の底部６に設定した。なお、被溶接材１の材
質はSUS 304 である。
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝150mm 、
板厚はｔ＝３mm、レーザ出力はＰ＝５KW一定とし、焦点
位置はＶ溝の底部６に設定した。なお、被溶接材１の材
質はSUS 304 である。
【００２７】正常ビードが得られるａ、ｂ値の範囲は上
記の条件〜を満足する図中斜線部である。図４の溶
接速度６m/min の低速度の場合では斜線部の面積は大き
く本発明の方法を適用できる範囲も広い。また、ａ＝
０、ｂ＝０、すなわち、Ｖ溝２を設けない場合でも正常
ビードが得られる。しかし、溶接速度が増すにつれａ、
ｂ値の適正範囲は狭められる。上記の条件式によって囲
まれる斜線部が消滅する時が本発明の方法によって溶接
できる溶接速度の限界値となる。
記の条件〜を満足する図中斜線部である。図４の溶
接速度６m/min の低速度の場合では斜線部の面積は大き
く本発明の方法を適用できる範囲も広い。また、ａ＝
０、ｂ＝０、すなわち、Ｖ溝２を設けない場合でも正常
ビードが得られる。しかし、溶接速度が増すにつれａ、
ｂ値の適正範囲は狭められる。上記の条件式によって囲
まれる斜線部が消滅する時が本発明の方法によって溶接
できる溶接速度の限界値となる。
【００２８】図７に板厚２mm、溶接速度８m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００２９】図８に板厚２mm、溶接速度12m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００３０】図９に板厚２mm、溶接速度14m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００３１】実験条件としては、集光前のビーム径はＤ
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝100mm 、
板厚はｔ＝２mm、レーザ出力はＰ＝４KW一定であり、焦
点位置はＶ溝２の底部６に設定した。なお、被溶接材１
の材質はSUS 304 である。
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝100mm 、
板厚はｔ＝２mm、レーザ出力はＰ＝４KW一定であり、焦
点位置はＶ溝２の底部６に設定した。なお、被溶接材１
の材質はSUS 304 である。
【００３２】正常ビードが得られるこれらの図中の斜線
部の範囲は、傾向として板厚３mmの場合と同様であり、
溶接速度が増すにつれａ、ｂ値の適正範囲は狭められ斜
線部がより小さくなる。なお、図７の溶接速度が８m/mi
n の場合には、ａ＝０、ｂ＝０、即ち、Ｖ溝２を設けな
くても十分な溶込みが得られ正常なビードが得られる。
図10に板厚６mm、溶接速度３m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す。
部の範囲は、傾向として板厚３mmの場合と同様であり、
溶接速度が増すにつれａ、ｂ値の適正範囲は狭められ斜
線部がより小さくなる。なお、図７の溶接速度が８m/mi
n の場合には、ａ＝０、ｂ＝０、即ち、Ｖ溝２を設けな
くても十分な溶込みが得られ正常なビードが得られる。
図10に板厚６mm、溶接速度３m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す。
【００３３】図11に板厚６mm、溶接速度５m/min での
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
ａ、ｂ値適正範囲を示す。
【００３４】実験条件としては、集光前のビーム径はＤ
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝150mm 、
板厚はｔ＝６mm、レーザ出力はＰ＝５KW一定であり、焦
点位置はＶ溝２の底部６に設定した。なお、被溶接材１
の材質はSUS 304 である。
＝30mm、ミラー（放物面鏡）の焦点距離はｆ＝150mm 、
板厚はｔ＝６mm、レーザ出力はＰ＝５KW一定であり、焦
点位置はＶ溝２の底部６に設定した。なお、被溶接材１
の材質はSUS 304 である。
【００３５】板厚６mmの場合でも、板厚３mm、あるいは
板厚２mmの場合の結果と同様な傾向を示す。図10の溶接
速度３m/min の場合はＶ溝２を設けなくても正常なビー
ドが得られるのに対して図11の溶接速度５m/min の場合
はＶ溝２を設けない場合は正常なビードが得られない。
いいかえれば、本発明の方法により、溶接速度を５m/mi
n 程度まで高速化できる。
板厚２mmの場合の結果と同様な傾向を示す。図10の溶接
速度３m/min の場合はＶ溝２を設けなくても正常なビー
ドが得られるのに対して図11の溶接速度５m/min の場合
はＶ溝２を設けない場合は正常なビードが得られない。
いいかえれば、本発明の方法により、溶接速度を５m/mi
n 程度まで高速化できる。
【００３６】以上はSUS 304 についての検討結果である
が、炭素鋼やフェライト系ステンレス鋼の場合も上記条
件式が満たされればSUS 304 の場合と同様に正常なビー
ドが得られることが確認された。
が、炭素鋼やフェライト系ステンレス鋼の場合も上記条
件式が満たされればSUS 304 の場合と同様に正常なビー
ドが得られることが確認された。
【００３７】
【実施例】溶接熱源として、最大出力５kwの炭酸ガスレ
ーザー発振器を使用し、集光前のビーム径は30mm、焦点
位置はＶ溝底部に設定し、突き合わせ溶接試験を行っ
た。
ーザー発振器を使用し、集光前のビーム径は30mm、焦点
位置はＶ溝底部に設定し、突き合わせ溶接試験を行っ
た。
【００３８】溶接部の評価は、ビード形状の目視観察お
よびステンレス鋼については溶接部のシャルピー衝撃試
験遷移温度で行った。
よびステンレス鋼については溶接部のシャルピー衝撃試
験遷移温度で行った。
【００３９】表１は被溶接材として用いた帯鋼の材質、
Ａ、Ｂ、およびＣの３種類の成分値である。なお、Ａは
オーステナイト系ステンレス鋼、Ｂはフェライト系ステ
ンレス鋼、Ｃは50キロ級低合金鋼である。
Ａ、Ｂ、およびＣの３種類の成分値である。なお、Ａは
オーステナイト系ステンレス鋼、Ｂはフェライト系ステ
ンレス鋼、Ｃは50キロ級低合金鋼である。
【００４０】
【表１】
【００４１】表２に上記条件を種々変えて実験し得られ
た結果を示す。
た結果を示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】No.１、２、９、10、12、13、20、21がＶ
溝を設けずに行った従来例であり、No.４〜７および15
〜18が比較例、その他が本発明例である。
溝を設けずに行った従来例であり、No.４〜７および15
〜18が比較例、その他が本発明例である。
【００４４】板厚３mmのＡ鋼では、No. １の溶接速度６
m/min が従来法の限界速度であり、No. ２の溶接速度７
m/min では溶込み不足が発生した。しかし本発明例のN
o. ３の溶接速度８m/min およびNo. ８の溶接速度12m/m
in の場合のように、Ｖ溝を適宜設けることにより溶接
の高速化が可能となった。 No.４は、図５から明らかな
ごとく、ａ／ｂ＞Ｄ／ｆを満たさない場合であり、レー
ザービームがＶ溝の底部に集中しないため溶込み不足が
発生した。
m/min が従来法の限界速度であり、No. ２の溶接速度７
m/min では溶込み不足が発生した。しかし本発明例のN
o. ３の溶接速度８m/min およびNo. ８の溶接速度12m/m
in の場合のように、Ｖ溝を適宜設けることにより溶接
の高速化が可能となった。 No.４は、図５から明らかな
ごとく、ａ／ｂ＞Ｄ／ｆを満たさない場合であり、レー
ザービームがＶ溝の底部に集中しないため溶込み不足が
発生した。
【００４５】No.５は、ａ×ｂ≦２×（Ｐ／ｖ）を満た
さない場合であり、溶融金属が不足しアンダカットが発
生した。 No.６は、ｔ−ｂ≦４×（Ｐ／ｖ）を満たさな
い場合であり、溝が浅いことにより溶込み不足が発生し
た。 No.７は、ａ≦２×（Ｐ／ｖ）を満たさない場合で
あり、溝幅が広すぎてアンダカットが発生した。
さない場合であり、溶融金属が不足しアンダカットが発
生した。 No.６は、ｔ−ｂ≦４×（Ｐ／ｖ）を満たさな
い場合であり、溝が浅いことにより溶込み不足が発生し
た。 No.７は、ａ≦２×（Ｐ／ｖ）を満たさない場合で
あり、溝幅が広すぎてアンダカットが発生した。
【００４６】No.９〜11は板厚６mmの結果であり、従来
法では No.６の３m/min が限界速度であるのに対して、
本発明法では No.11のように５m/min まで向上した。
法では No.６の３m/min が限界速度であるのに対して、
本発明法では No.11のように５m/min まで向上した。
【００４７】No.12〜19は板厚２mmのフェライト系ステ
ンレスの結果である。本発明の方法による溶接の高速化
は板厚３mmの場合と同様な結果であるが、溶接の高速化
が達成されただけではなく、入熱係数の低減と共に溶接
部シャルピー特性の改善も認めらた。
ンレスの結果である。本発明の方法による溶接の高速化
は板厚３mmの場合と同様な結果であるが、溶接の高速化
が達成されただけではなく、入熱係数の低減と共に溶接
部シャルピー特性の改善も認めらた。
【００４８】No.20〜22は低合金鋼の場合であり、フェ
ライト系ステンレス鋼の場合と効果は全く同様であっ
た。
ライト系ステンレス鋼の場合と効果は全く同様であっ
た。
【００４９】
【発明の効果】レーザービームを使用する製管溶接法に
おいて、本発明の方法を実施することにより、大幅な高
速化を達成することができ、同時に低入熱化により溶接
部靱性も向上する。その結果、高性能の溶接鋼管が低コ
ストで製造可能となる。
おいて、本発明の方法を実施することにより、大幅な高
速化を達成することができ、同時に低入熱化により溶接
部靱性も向上する。その結果、高性能の溶接鋼管が低コ
ストで製造可能となる。
【図１】溶接前のＶ溝形状の一例を示す図である。
【図２】ａ、ｂ値とレーザービーム経路の関係を示す図
である。
である。
【図３】Ｖ溝幅過大時のビード形状を示す図である。
【図４】板厚３mm、溶接速度６m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図５】板厚３mm、溶接速度８m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図６】板厚３mm、溶接速度12m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図７】板厚６mm、溶接速度３m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図８】板厚６mm、溶接速度５m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図９】板厚２mm、溶接速度８m/min でのａ、ｂ値適正
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図１０】板厚２mm、溶接速度12m/min でのａ、ｂ値適
正範囲を示す図である。
正範囲を示す図である。
【図１１】板厚２mm、溶接速度14m/min でのａ、ｂ値適
正範囲を示す図である。
正範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】帯鋼を成形ロール群に供給して連続的にオ
ープンパイプ状に成形し、対設されたスクイズロールで
加圧してこの帯鋼の両端面を突合せ、その突合せ部にレ
ーザービームを照射する製管溶接方法であって、溶接前
の突合せ部の管形状の外面側に下記〜の全ての条件
を満たすような幅ａ (mm) 、深さｂ (mm) のＶ溝を形成
させて溶接することを特徴とするレーザーによる製管溶
接方法。 〔条件〕 ａ＞０，ｂ＞０ ａ／ｂ＞Ｄ／ｆ ａ×ｂ≦２×（Ｐ／ｖ） ｔ−ｂ≦４×（Ｐ／ｖ） ａ≦２×（Ｐ／ｖ） ここで、Ｄは集光前のレーザビーム径 (mm) ｆは集光光学系の焦点距離 (mm) Ｐはレーザビームの出力 (kw) ｖは溶接速度 (m/min) ｔは溶接すべき帯鋼の板厚 (mm)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3131311A JP2778287B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | レーザーによる製管溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3131311A JP2778287B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | レーザーによる製管溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0515986A JPH0515986A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2778287B2 true JP2778287B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=15054993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3131311A Expired - Fee Related JP2778287B2 (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | レーザーによる製管溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778287B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4323649A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-19 | Kabelmetal Electro Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines schraubenlinien- oder ringförmig gewellten Metallrohres |
| JP5610660B2 (ja) * | 2005-10-26 | 2014-10-22 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 溶接部低温強度に優れたフェライト系ステンレス鋼板製容器およびその溶接方法 |
| JP6429432B2 (ja) * | 2013-02-22 | 2018-11-28 | 古河電気工業株式会社 | 端子及び端子付き電線の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-03 JP JP3131311A patent/JP2778287B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0515986A (ja) | 1993-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |