JP3034294B2 - レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ溶接に関し、特に、パイプとフラン
ジとを組み合わせて製造する密封性の高い容器に用いる
レーザ溶接に関する。
ジとを組み合わせて製造する密封性の高い容器に用いる
レーザ溶接に関する。
［従来の技術］ 従来技術においては、パイプとフランジとを組み合わ
せて密封性の高い容器を製造する場合に、すみ肉等の余
盛部を形成するときは、アーク溶接を採用している。
せて密封性の高い容器を製造する場合に、すみ肉等の余
盛部を形成するときは、アーク溶接を採用している。
また、レーザを用いる溶接技術は、特開昭57−91893
号公報に記載されている。
号公報に記載されている。
この技術は、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で、
レーザ照射による急熱急冷現象を利用する技術である。
レーザ照射による急熱急冷現象を利用する技術である。
上記公報には、レーザビームとアルゴンガスと肉盛用
金属粉末とを、供給管から同軸状に供給して、肉盛を行
なう技術が記載されている。
金属粉末とを、供給管から同軸状に供給して、肉盛を行
なう技術が記載されている。
また、酸化防止用治具内に不活性ガスを満たし、その
中でレーザ溶接する技術が記載されている。
中でレーザ溶接する技術が記載されている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記アーク溶接を利用した従来技術においては、アー
クのエネルギを高密度に集束することができず、そのた
め、接合したい被加工物の極一部だけを溶融・接合する
ことができない。
クのエネルギを高密度に集束することができず、そのた
め、接合したい被加工物の極一部だけを溶融・接合する
ことができない。
また、アークによる長時間加熱は、溶融したい部分の
みならず、他の部分まで伝わり、この部分を加熱する。
みならず、他の部分まで伝わり、この部分を加熱する。
従って、アーク溶接においては、アークによる広範囲
の加熱とその後の冷却のため、被加工物は変形すること
が多い。
の加熱とその後の冷却のため、被加工物は変形すること
が多い。
そのため、被加工物の高い精度を得るために、アーク
溶接後には、機械加工が必要である。
溶接後には、機械加工が必要である。
また、溶接変形の低減対策としては、予歪の付加、材
料の板厚の増加、又は、仕上代の増加などが必要であ
り、このため、材料費および加工時間が増加するという
問題がある。
料の板厚の増加、又は、仕上代の増加などが必要であ
り、このため、材料費および加工時間が増加するという
問題がある。
次に、特開昭57−91893号公報に記載されている技術
は、肉盛用のレーザ溶接であるので、比較的小型部品が
適用対象であり、大径のパイプにフランジを溶接する等
の大型部品には、適用できないという問題がある。
は、肉盛用のレーザ溶接であるので、比較的小型部品が
適用対象であり、大径のパイプにフランジを溶接する等
の大型部品には、適用できないという問題がある。
また、アルゴン等の不活性ガスを供給する供給管は、
一定の大きさを有するので、被加工物の極一部だけにレ
ーザビームを照射し、溶接や肉盛をすることは困難であ
るという問題がある。
一定の大きさを有するので、被加工物の極一部だけにレ
ーザビームを照射し、溶接や肉盛をすることは困難であ
るという問題がある。
また、肉盛部に予じめ溝加工が必要であること、およ
び、肉盛金属として供給される粉末金属は肉盛巾以上の
巾を持つ供給管から、レーザー光線とアルゴンガスとと
もに、同時に供給されるという理由から、被加工物が大
物品である肉盛の場合は、粉末金属の単位時間当りの供
給量が増大し、これに伴なって入熱量が増加し、そのた
めに被加工物の変形量が増加するという問題がある。
び、肉盛金属として供給される粉末金属は肉盛巾以上の
巾を持つ供給管から、レーザー光線とアルゴンガスとと
もに、同時に供給されるという理由から、被加工物が大
物品である肉盛の場合は、粉末金属の単位時間当りの供
給量が増大し、これに伴なって入熱量が増加し、そのた
めに被加工物の変形量が増加するという問題がある。
本発明の目的は、溶接による被加工物の熱変形を低減
し、高い精度の溶接が可能なレーザ溶接技術を提供する
ことにある。
し、高い精度の溶接が可能なレーザ溶接技術を提供する
ことにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、レーザビームを照射するとともに金属粉
末を噴射するレーザ溶接装置において、上記溶接装置の
先端に、上記レーザビームのスポット径を調整するカラ
イドスコープを設けたことを特徴とするレーザ溶接装置
によって達成することができる。
末を噴射するレーザ溶接装置において、上記溶接装置の
先端に、上記レーザビームのスポット径を調整するカラ
イドスコープを設けたことを特徴とするレーザ溶接装置
によって達成することができる。
また、上記目的は、大・中・小径の３本の同軸パイプ
とを有し、この３本の同軸パイプは、大径パイプと中径
パイプとで囲まれた空間部を金属粉末の経路とし、中径
パイプと小径パイプとで囲まれた空間部を、小径パイプ
の先端に設けたカライドスコープと小径パイプとを冷却
するための冷却水経路とし、小径パイプ内をレーザビー
ムの経路とするレーザ溶接装置により達成できる。
とを有し、この３本の同軸パイプは、大径パイプと中径
パイプとで囲まれた空間部を金属粉末の経路とし、中径
パイプと小径パイプとで囲まれた空間部を、小径パイプ
の先端に設けたカライドスコープと小径パイプとを冷却
するための冷却水経路とし、小径パイプ内をレーザビー
ムの経路とするレーザ溶接装置により達成できる。
また、上記目的は、溶融した溶接材料を被溶接面に付
着するとともに、この被溶接面にレーザビームを照射す
るレーザ溶接方法により達成できる。
着するとともに、この被溶接面にレーザビームを照射す
るレーザ溶接方法により達成できる。
［作用］ 上記した３本の同軸のパイプを有するレーザ溶接装置
の作用について説明する。
の作用について説明する。
レーザビームは、小径パイプの内部を補助ガス（Heガ
ス等の不活性ガス）とともに通過し、小径の先端に付け
られたカライドスコープを介して、溶接部を必要なスポ
ット径で照射する。
ス等の不活性ガス）とともに通過し、小径の先端に付け
られたカライドスコープを介して、溶接部を必要なスポ
ット径で照射する。
溶着金属となる金属微粉は、アシストガス（Arガス等
の不活性ガス）に搬送され、カライドスコープの外部に
付属したノズルを通って、レーザビームの熱により加熱
され、溶着金属となる。
の不活性ガス）に搬送され、カライドスコープの外部に
付属したノズルを通って、レーザビームの熱により加熱
され、溶着金属となる。
また、冷却水用パイプに冷却水を流し、小径パイプと
カライドスコープの過熱を防止している。
カライドスコープの過熱を防止している。
さらに、カバーによって、金属微粉等の飛散を防止す
る。
る。
また、溶接部に、溶着金属を均等に形成させるため
に、カライドスコープを含めたノズル全体を揺動し、溶
接する。
に、カライドスコープを含めたノズル全体を揺動し、溶
接する。
次に、溶融した溶接材料を被溶接面に付着させるとと
もに、この被溶接面にレーザビームを照射するレーザ溶
接方法の作用について説明する。
もに、この被溶接面にレーザビームを照射するレーザ溶
接方法の作用について説明する。
溶融した溶接材料を母材の被溶接面に付着させる場合
においては、溶接材料と母材との密着性を高めるため
に、レーザビームは母材の溶接面に照射される。これ
は、母材表面近傍の短時間加熱用のエネルギーとしてレ
ーザビームを使用するためである。この結果、母材への
入熱は少なく、溶接変形を少なくすることができる。
においては、溶接材料と母材との密着性を高めるため
に、レーザビームは母材の溶接面に照射される。これ
は、母材表面近傍の短時間加熱用のエネルギーとしてレ
ーザビームを使用するためである。この結果、母材への
入熱は少なく、溶接変形を少なくすることができる。
［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
本発明の第１実施例は、レーザ溶接装置であり、第１
図を用いて説明する。
図を用いて説明する。
第１図は、第１実施例のレーザ溶接装置の断面図と、
このレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接する被加工物の
断面図とを示す。
このレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接する被加工物の
断面図とを示す。
第１図に示すように、レーザ溶接装置100は、同軸の
３本のパイプから構成されている。
３本のパイプから構成されている。
直径の一番大きい外側のパイプは、金属微粉と、アル
ゴンガス等の不活性ガスからなるアシストガスとを、供
給口14から供給し、被加工物の溶接面に供給する溶着金
属供給パイプ13の外壁となるパイプである。
ゴンガス等の不活性ガスからなるアシストガスとを、供
給口14から供給し、被加工物の溶接面に供給する溶着金
属供給パイプ13の外壁となるパイプである。
このパイプの先端は、金属微粉を目的の所に照射する
ために、内側に絞られ、ノズル15になっている。
ために、内側に絞られ、ノズル15になっている。
直径が二番目に大きいパイプは、溶着金属供給パイプ
13の内壁となるパイプであり、同時に、後述する導波管
とカライドスコープとを冷却するための冷却水を流すパ
イプの内壁となる冷却水用パイプ21である。
13の内壁となるパイプであり、同時に、後述する導波管
とカライドスコープとを冷却するための冷却水を流すパ
イプの内壁となる冷却水用パイプ21である。
この冷却水用パイプ21の上部には、冷却水を循環する
ための冷却水口19a,19bが設けられている。
ための冷却水口19a,19bが設けられている。
一番内側にある小径パイプは、レーザビームと、He等
の補助ガスとを供給するための導波管11である。
の補助ガスとを供給するための導波管11である。
この導波管11の一方の端は、図示しないレーザ発振器
に接続されている。また、他端にはレーザビームのスポ
ット径を調整するためのカライドスコープ12が設けられ
ている。また、ノズル15の先端には、金属微粉の飛散防
止のためのカバー16が設けられている。
に接続されている。また、他端にはレーザビームのスポ
ット径を調整するためのカライドスコープ12が設けられ
ている。また、ノズル15の先端には、金属微粉の飛散防
止のためのカバー16が設けられている。
上記レーザ溶接装置100を用いて、パイプ１とフラン
ジ２とをすみ肉溶接する場合について説明する。
ジ２とをすみ肉溶接する場合について説明する。
パイプ１とフランジ２とは、あらかじめ、レーザビー
ムにて、深溶け込み溶接されている。
ムにて、深溶け込み溶接されている。
レーザビーム10は、導波管11の内部を補助ガス20（He
ガス等の不活性ガス）とともに通電し、導波管11の先端
に付けられたカライドスコープ12を介して、すみ肉溶接
部５をスポット径Smm角（レーザビームが正方形に集光
された場合の正方形の一辺の長さをSmmとすると、同一
面積に集光される矩形モードのときは、スポット径をSm
m角として標記し、レーザビームの集光条件を示す。）
で照射する。
ガス等の不活性ガス）とともに通電し、導波管11の先端
に付けられたカライドスコープ12を介して、すみ肉溶接
部５をスポット径Smm角（レーザビームが正方形に集光
された場合の正方形の一辺の長さをSmmとすると、同一
面積に集光される矩形モードのときは、スポット径をSm
m角として標記し、レーザビームの集光条件を示す。）
で照射する。
このレーザビームの密度は、深溶け込み溶接に必要な
エネルギ密度Pd（一般に、深溶け込み溶接に必要なPd
は、Pd＞５×106W/cm2である。）よりも小さなエネルギ
密度となるように選定される。
エネルギ密度Pd（一般に、深溶け込み溶接に必要なPd
は、Pd＞５×106W/cm2である。）よりも小さなエネルギ
密度となるように選定される。
溶着金属４となる金属微粉は、アシストガス（Arガス
等の不活性ガス）に搬送されて、カライドスコープ12の
外部に付属したノズル15を通って、レーザビーム10の熱
により加熱され、すみ肉形成部５にて溶着金属４とな
る。
等の不活性ガス）に搬送されて、カライドスコープ12の
外部に付属したノズル15を通って、レーザビーム10の熱
により加熱され、すみ肉形成部５にて溶着金属４とな
る。
また、冷却水用パイプ21に冷却水を流し、導波管11と
カライドスコープ12の過熱を防止している。
カライドスコープ12の過熱を防止している。
さらに、カバー16が設けられているので、金属微粉等
は飛散しない。
は飛散しない。
また、すみ肉溶接部５に、溶着金属４を、均等に形成
するために、カライドスコープ12を含めたノズル15全体
を揺動し、溶接する。
するために、カライドスコープ12を含めたノズル15全体
を揺動し、溶接する。
本実施例によれば、低入熱、浅い溶け込みで、すみ肉
溶接継手が得られ、しかも、低入熱であるので、フラン
ジ２の変形を低くおさえることが可能となる。
溶接継手が得られ、しかも、低入熱であるので、フラン
ジ２の変形を低くおさえることが可能となる。
次に、本発明の第２実施例について、第２図および第
３図を用いて説明する。
３図を用いて説明する。
本実施例は、ワイヤをレーザビームによって溶融しつ
つ溶接を行う場合における、ワイヤ等の溶接材料の形状
についての実施例である。
つ溶接を行う場合における、ワイヤ等の溶接材料の形状
についての実施例である。
第２図は、パイプ１とフランジ２との補強溶接を行う
場合において、ワイヤ25にレーザビーム10を照射し、補
強溶接を行なっている様子を示す断面図である。
場合において、ワイヤ25にレーザビーム10を照射し、補
強溶接を行なっている様子を示す断面図である。
第２図（ａ）は、パイプ１の軸に対して直角方向から
見た断面図であり、同図（ｂ）はパイプ１の軸方向から
見た断面図である。
見た断面図であり、同図（ｂ）はパイプ１の軸方向から
見た断面図である。
補強溶接は、同図に示すように、アシストガス26を溶
接部分に照射しつつ、レーザビーム10によってワイヤ25
を溶融することにより行う。
接部分に照射しつつ、レーザビーム10によってワイヤ25
を溶融することにより行う。
レーザビーム10をワイヤ25に照射する際のレーザビー
ム10とワイヤ25との芯ズレ許容差を大きくするために、
本実施例に係るワイヤ25は、その断面を矩形または長円
等の扁平形状にし、レーザビーム10に対する投影面積を
増加している。
ム10とワイヤ25との芯ズレ許容差を大きくするために、
本実施例に係るワイヤ25は、その断面を矩形または長円
等の扁平形状にし、レーザビーム10に対する投影面積を
増加している。
この断面形状について説明する。
第３図（ａ）は、断面形状が円形状のワイヤの場合を
示す断面図であり、同図（ｂ）は、断面形状が長円形状
のワイヤの場合を示す断面図である。
示す断面図であり、同図（ｂ）は、断面形状が長円形状
のワイヤの場合を示す断面図である。
同図（ａ）に示すように、円形断面25aを示すワイヤ
を使用するときは、ワイヤ径ｄに対して、レーザビーム
10の中心位置の許容差は、±d/4の範囲となる。
を使用するときは、ワイヤ径ｄに対して、レーザビーム
10の中心位置の許容差は、±d/4の範囲となる。
ただし、レーザビームのスポット径≪ワイヤ径ｄ、円
形断面25aを有するワイヤの表面法線とレーザビーム10
との成す角が30゜以内を有効と考える。
形断面25aを有するワイヤの表面法線とレーザビーム10
との成す角が30゜以内を有効と考える。
同図（ｂ）に示すように、長円断面25bをもつワイヤ
の場合、上記ワイヤと同一断面積を有し、かつ、レーザ
ビーム10に対して直角方向の巾ｂが、ワイヤ径ｄの２倍
となるように選定すると、平坦部Ｃの長さｌは、ｌ≒1.
59dとなり、レーザビーム10の中心位置の許容差は、±l
/2≒±0.8dとなり、円形断面25aのワイヤと比較し、そ
の許容差は３倍以上となる。
の場合、上記ワイヤと同一断面積を有し、かつ、レーザ
ビーム10に対して直角方向の巾ｂが、ワイヤ径ｄの２倍
となるように選定すると、平坦部Ｃの長さｌは、ｌ≒1.
59dとなり、レーザビーム10の中心位置の許容差は、±l
/2≒±0.8dとなり、円形断面25aのワイヤと比較し、そ
の許容差は３倍以上となる。
上記したように、長円断面25bを有するワイヤの場合
は、溶接条件の範囲が広がり、レーザ適用の効果が大き
くなる。
は、溶接条件の範囲が広がり、レーザ適用の効果が大き
くなる。
また、狭い部分の補強溶接を効率的におこなうことが
できる。
できる。
次に、本発明の第３実施例について、第４図を用いて
説明する。
説明する。
第４図は、パイプ１の軸に対し、直角方向から見た断
面図であり、プラズマガン47によって、ワイヤ46を溶融
し、すみ肉形成部41にレーザビーム10を照射し、パイプ
１とフランジ２との肉盛溶接を行う場合を示す断面図で
あり、溶接した溶接材料を被溶接面に付着させるプラズ
マガン47等の溶接材料付着手段と、上記被溶接面にレー
ザビーム10を照射するレーザビーム照射手段とを備えて
構成されるレーザ溶接装置の一部を示す。
面図であり、プラズマガン47によって、ワイヤ46を溶融
し、すみ肉形成部41にレーザビーム10を照射し、パイプ
１とフランジ２との肉盛溶接を行う場合を示す断面図で
あり、溶接した溶接材料を被溶接面に付着させるプラズ
マガン47等の溶接材料付着手段と、上記被溶接面にレー
ザビーム10を照射するレーザビーム照射手段とを備えて
構成されるレーザ溶接装置の一部を示す。
集光されたレーザビーム10は、パイプ１とフランジ２
のすみ肉形成部41に照射される。すみ肉形成部41にめが
けて、プラズマガン47によって加熱・溶融された溶滴が
ワイヤ46から離れ、すみ肉形成部41に付着する。
のすみ肉形成部41に照射される。すみ肉形成部41にめが
けて、プラズマガン47によって加熱・溶融された溶滴が
ワイヤ46から離れ、すみ肉形成部41に付着する。
このとき、レーザビーム10のパワーを、照射面である
すみ肉形成部41が赤熱するだけの容量に確保し、かつ、
プラズマガン47の出力を、ワイヤ46から離れた溶滴が、
すみ肉形成部41にて凝着するように選定することで、変
形量の少ない肉盛溶接が可能となる。この際レーザビー
ムは、パルス状または連続状のいずれでもよい。
すみ肉形成部41が赤熱するだけの容量に確保し、かつ、
プラズマガン47の出力を、ワイヤ46から離れた溶滴が、
すみ肉形成部41にて凝着するように選定することで、変
形量の少ない肉盛溶接が可能となる。この際レーザビー
ムは、パルス状または連続状のいずれでもよい。
この結果、パイプ１およびフランジ２において、加熱
する必要のないところには入熱がほとんどなく、上記方
法を用いてすみ肉を形成した容器では、高い精度が容易
に保たれる。
する必要のないところには入熱がほとんどなく、上記方
法を用いてすみ肉を形成した容器では、高い精度が容易
に保たれる。
なお、上記実施例において、プラズマガン47の電流は
200A〜300A程度、レーザビーム10のパワーは5kWとし
て、すみ肉を形成した。
200A〜300A程度、レーザビーム10のパワーは5kWとし
て、すみ肉を形成した。
次に、本発明の第４実施例について、第5,6,7,8図を
用いて説明する。
用いて説明する。
第５図は、上記した第１〜３実施例の溶接装置および
溶接方法を用いて製造したGiS用圧力容器50を示す斜視
図である。
溶接方法を用いて製造したGiS用圧力容器50を示す斜視
図である。
GiS用圧力容器は、容器内にSF6ガス等の絶縁ガスを封
じ込めて使用するガス絶縁変電機器に使用する。そのた
め、絶縁ガスの漏洩防止が重要である。
じ込めて使用するガス絶縁変電機器に使用する。そのた
め、絶縁ガスの漏洩防止が重要である。
GiS用圧力容器50は、同図に示すように、複数本のパ
イプ51a,51b,56a,56b等を目的の数だけ接続して構成さ
れる。
イプ51a,51b,56a,56b等を目的の数だけ接続して構成さ
れる。
これらのパイプとフランジ52a等との接続に、上記し
た実施例に係る溶接装置および溶接方法を使用する。
た実施例に係る溶接装置および溶接方法を使用する。
また、継目58の溶接に、上記した実施例の溶接装置お
よび溶接方法を使用してもよい。
よび溶接方法を使用してもよい。
次に、GiS用圧力容器を製造する際の、パイプとフラ
ンジの製造について説明する。
ンジの製造について説明する。
第８図は、GiS用圧力容器50の一部を製造するときの
製造工程を示したものである。
製造工程を示したものである。
まず、フランジ材82に、複数のボルト孔82bをあけ、
フランジ82aを製造する。
フランジ82aを製造する。
これは、フランジ83aを製造するときも同じである。
次に、このフランジ82a,83aを、それぞれパイプ81、
分岐管86に溶接する。
分岐管86に溶接する。
その後、パイプ81に孔88をあけ、分岐管86を溶接す
る。
る。
上記のようにして製作した容器を接続しGiS用圧力容
器とする。
器とする。
GiS用圧力容器は、上記のように、例えば、パイプ8
1、分岐管86、フランジ82a,83a等から構成されており、
パイプ81にフランジ82aを溶接するときや、分岐管86に
フランジ83aを溶接するときのすみ肉溶接に、上記実施
例記載の溶接技術を使用する。
1、分岐管86、フランジ82a,83a等から構成されており、
パイプ81にフランジ82aを溶接するときや、分岐管86に
フランジ83aを溶接するときのすみ肉溶接に、上記実施
例記載の溶接技術を使用する。
また、パイプ81に、孔88をあけ、分岐管86を、孔88の
周囲に溶接するときにも、上記実施例の溶接技術が使用
できる。
周囲に溶接するときにも、上記実施例の溶接技術が使用
できる。
パイプ81にフランジ82を溶接する場合について、第6,
7図を用いて説明する。
7図を用いて説明する。
第６図（ａ）は、パイプ61の端部にフランジ62を溶接
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
同図に示すＴ型すみ肉溶接継手を製造する場合におい
て、パイプ61とフランジ62の接合面ａを、まず集光した
レーザビームにより、深溶け込み溶接にて接合する。こ
のレーザビームは、第１図に示すレーザ溶接装置100を
使って得ることもできる。また、接合部を完全溶け込み
溶接とすることも可能である。
て、パイプ61とフランジ62の接合面ａを、まず集光した
レーザビームにより、深溶け込み溶接にて接合する。こ
のレーザビームは、第１図に示すレーザ溶接装置100を
使って得ることもできる。また、接合部を完全溶け込み
溶接とすることも可能である。
次に、レーザビームを利用して、溶着金属をすみ肉形
状に溶融し、すみ肉溶接部65を形成し、Ｔ型すみ肉溶接
継手を製造する。
状に溶融し、すみ肉溶接部65を形成し、Ｔ型すみ肉溶接
継手を製造する。
このすみ肉溶接部65を形成する際には、第１図に示す
レーザ溶接装置100を使用することもできるし、また、
第４図に示す溶接方法を使用してもよい。また、第２図
に示すように、長円断面のワイヤを使用してもよい。
レーザ溶接装置100を使用することもできるし、また、
第４図に示す溶接方法を使用してもよい。また、第２図
に示すように、長円断面のワイヤを使用してもよい。
第６図（ｂ）は、インナーフランジを溶接する場合の
例である。
例である。
この場合も同図（ａ）の場合と同様に行う。
上記いずれの場合も、レーザビームを用いているの
で、溶接に必要な最小範囲だけが溶融、接合されてい
る。
で、溶接に必要な最小範囲だけが溶融、接合されてい
る。
次に、比較のために第７図に、第６図と同じ場所をア
ーク溶接したときの断面図を示す。
ーク溶接したときの断面図を示す。
アーク溶接を使用する場合において、溶接継手を得る
際に密封構造とする必要があるときには、パイプ61の端
部には、両側、又は、片側に開先を設ける必要があり、
溶融部分67の量が増加するので、アークの入熱も増加
し、フランジ62の変形が避けられない。
際に密封構造とする必要があるときには、パイプ61の端
部には、両側、又は、片側に開先を設ける必要があり、
溶融部分67の量が増加するので、アークの入熱も増加
し、フランジ62の変形が避けられない。
溶接にアーク溶接を採用する従来の製作法のでは、フ
ランジに反りが生じ、また、複数のフランジ間の相対寸
法が変化し、その結果、溶接のままの状態では、GiS用
圧力容器として使用できない。このため、溶接後、第８
図に示すフランジ面Ｗを機械加工する必要が生じる。
ランジに反りが生じ、また、複数のフランジ間の相対寸
法が変化し、その結果、溶接のままの状態では、GiS用
圧力容器として使用できない。このため、溶接後、第８
図に示すフランジ面Ｗを機械加工する必要が生じる。
本発明の溶接技術を採用することにより、溶接後の変
形は減少し、フランジはフランジ材の状態で機械加工す
るだけでよく、溶接後に、容器Ｖの機械加工が不要とな
る。
形は減少し、フランジはフランジ材の状態で機械加工す
るだけでよく、溶接後に、容器Ｖの機械加工が不要とな
る。
［発明の効果］ 本発明によれば、少ない溶接材を用いて低入熱で溶接
が行なえるので、溶接による被溶接物の変形は少ない。
その結果、他の構造物とネジ等の締結されている管状容
器等のパイプ、フランジ及びその他の部分に対する補修
溶接を現地で行なう場合にも、構造物としての精度を保
ったままで加工することが可能となり、製品据付工事期
間の短縮化が図れる。
が行なえるので、溶接による被溶接物の変形は少ない。
その結果、他の構造物とネジ等の締結されている管状容
器等のパイプ、フランジ及びその他の部分に対する補修
溶接を現地で行なう場合にも、構造物としての精度を保
ったままで加工することが可能となり、製品据付工事期
間の短縮化が図れる。
さらに、寸法精度の高い管状容器を製作する場合にお
いて、すみ肉溶接を施す必要があるときは、従来のよう
に、予歪をフランジに与えたり、仕上代を多めにとって
機械加工を行なう必要がない。その結果、GiS容器等の
ガスを密封した構造物を形成する容器に適用したとき
は、溶接前の予歪、材料の板厚、及び機械加工における
仕上代等の低減が図れ、材料費、加工時間等が減少でき
るという効果がある。
いて、すみ肉溶接を施す必要があるときは、従来のよう
に、予歪をフランジに与えたり、仕上代を多めにとって
機械加工を行なう必要がない。その結果、GiS容器等の
ガスを密封した構造物を形成する容器に適用したとき
は、溶接前の予歪、材料の板厚、及び機械加工における
仕上代等の低減が図れ、材料費、加工時間等が減少でき
るという効果がある。
第１図は第１実施例に係るレーザ溶接装置およびこのレ
ーザ溶接装置を用いてレーザ溶接する被加工物の断面
図、第２図はパイプとフランジとの補強溶接を行う状態
を示す断面図、第３図（ａ）は断面形状が円形状のワイ
ヤの状態を示す断面図、第３図（ｂ）は断面形状が長円
形状のワイヤの状態を示す断面図、第４図はプラズマガ
ンを用いて肉盛溶接をする状態を示す断面図、第５図は
本発明に係る溶接装置および溶接方法を用いて製造した
GiS用圧力容器を示す斜視図、第６図（ａ）はパイプの
端部にフランジを溶接した状態を示す断面図、第６図
（ｂ）はパイプの端部にインナーフランジを溶接した状
態を示す断面図、第７図は比較のために第６図と同じ場
所をアーク溶接したときの断面図、第８図はGiS用圧力
容器の一部を製造するときの製造工程図である。 1,51a,51b,56a,61,81……パイプ、2,52a,52b,52c,62a,6
2b,82a,83a……フランジ、４……溶着金属、５……すみ
肉溶接部、10……レーザビーム、11……導波管、12……
カライドスコープ、13……溶着金属供給パイプ、14……
供給口、15……ノズル、16……カバー、19a,19b……冷
却水口、20……補助ガス、21……冷却水用パイプ、26…
…アシストガス、46……ワイヤ、47……プラズマガン、
50……GiS用圧力容器、86……分岐管、100……レーザ溶
接装置、ａ……接合面、ｂ……ワイヤ巾、ｃ……ワイヤ
の平坦部、ｄ……ワイヤ径、ｌ……ワイヤ平坦部の長
さ、Ｓ……スポット径、Ｖ……金属容器、Ｗ……フラン
ジ面、
ーザ溶接装置を用いてレーザ溶接する被加工物の断面
図、第２図はパイプとフランジとの補強溶接を行う状態
を示す断面図、第３図（ａ）は断面形状が円形状のワイ
ヤの状態を示す断面図、第３図（ｂ）は断面形状が長円
形状のワイヤの状態を示す断面図、第４図はプラズマガ
ンを用いて肉盛溶接をする状態を示す断面図、第５図は
本発明に係る溶接装置および溶接方法を用いて製造した
GiS用圧力容器を示す斜視図、第６図（ａ）はパイプの
端部にフランジを溶接した状態を示す断面図、第６図
（ｂ）はパイプの端部にインナーフランジを溶接した状
態を示す断面図、第７図は比較のために第６図と同じ場
所をアーク溶接したときの断面図、第８図はGiS用圧力
容器の一部を製造するときの製造工程図である。 1,51a,51b,56a,61,81……パイプ、2,52a,52b,52c,62a,6
2b,82a,83a……フランジ、４……溶着金属、５……すみ
肉溶接部、10……レーザビーム、11……導波管、12……
カライドスコープ、13……溶着金属供給パイプ、14……
供給口、15……ノズル、16……カバー、19a,19b……冷
却水口、20……補助ガス、21……冷却水用パイプ、26…
…アシストガス、46……ワイヤ、47……プラズマガン、
50……GiS用圧力容器、86……分岐管、100……レーザ溶
接装置、ａ……接合面、ｂ……ワイヤ巾、ｃ……ワイヤ
の平坦部、ｄ……ワイヤ径、ｌ……ワイヤ平坦部の長
さ、Ｓ……スポット径、Ｖ……金属容器、Ｗ……フラン
ジ面、
フロントページの続き (72)発明者 菊地 英明 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 小林 豊 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 平１−143786（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−151374（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−77689（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/06
Claims (4)
- 【請求項１】レーザビームを照射するとともに金属粉末
を噴射するレーザ溶接装置において、 大・中・小径の３本の同軸パイプと、上記小径パイプの
先端に設けられたカライドスコープとを有し、この３本
の同軸パイプは、大径パイプと中径パイプとで囲まれた
空間部を金属粉末の経路とし、中径パイプと小径パイプ
とで囲まれた空間部を、上記カライドスコープと小径パ
イプとを冷却するための冷却水経路とし、小径パイプ内
をレーザビームの経路とすることを特徴とするレーザ溶
接装置。 - 【請求項２】溶接すべき部分にレーザビームを照射しな
がら、前記レーザビームにワイヤの先端を挿入して該ワ
イヤを溶融させ、溶融したワイヤを前記溶接すべき部分
に付着させることにより、前記溶接すべき部分を補強溶
接する金属容器の製造方法であって、 前記ワイヤとして、一の方向の径が長い扁平な断面形状
を有するものを用い、前記溶接部分に前記ワイヤを挿入
するときに、前記ワイヤの前記扁平な面が前記レーザビ
ームの照射を受ける向きとなるように挿入することを特
徴とする金属容器の製造方法。 - 【請求項３】請求項２に記載に金属容器の製造方法にお
いて、前記ワイヤの断面形状は、矩形または長円である
ことを特徴とする金属容器の製造方法。 - 【請求項４】溶接すべき部分にレーザビームを照射しな
がら、前記レーザビームにワイヤの先端を挿入して該ワ
イヤを溶融させ、溶融したワイヤを前記溶接すべき部分
に付着させることにより、前記溶接すべき部分を補強溶
接するGiS用圧力容器の製造方法であって、 前記ワイヤとして、一の方向の径が長い扁平な断面形状
を有するものを用い、前記溶接部分に前記ワイヤを挿入
するときに、前記ワイヤの前記扁平な面が前記レーザビ
ームの照射を受ける向きとなるように挿入することを特
徴とするGiS用圧力容器の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290168A JP3034294B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 |
| EP95108753A EP0672496A3 (en) | 1990-09-17 | 1991-09-10 | Laser machining center. |
| DE69123673T DE69123673T2 (de) | 1990-09-17 | 1991-09-10 | Metallbehälter mit Stamm- und Zweigrohr und sein Herstellungsverfahren. |
| EP91115361A EP0476501B1 (en) | 1990-09-17 | 1991-09-10 | Metal container having trunk pipe and branch pipe and its manufacturing method. |
| KR1019910016173A KR920006069A (ko) | 1990-09-17 | 1991-09-17 | 동관(Trunk Pipe)과 분기관(Branch Pipe)을 구비한 금속용기의 구조와 그 제작방법 및 장치 |
| CN91109579A CN1060929A (zh) | 1990-09-17 | 1991-09-17 | 具有主管和支管的金属容器的结构其制造方法及设备 |
| US07/760,890 US5444206A (en) | 1990-09-17 | 1991-09-17 | Structure of metal container having trunk pipe and branch pipe, and manufacturing method and apparatus therefor |
| US08/282,306 US5498849A (en) | 1990-09-17 | 1994-07-29 | Structure of metal container having trunk pipe and branch pipe, and manufacturing method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290168A JP3034294B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162974A JPH04162974A (ja) | 1992-06-08 |
| JP3034294B2 true JP3034294B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=17752632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2290168A Expired - Fee Related JP3034294B2 (ja) | 1990-09-17 | 1990-10-26 | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3034294B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0829429B2 (ja) * | 1993-06-28 | 1996-03-27 | 技術研究組合医療福祉機器研究所 | レーザ照射装置 |
| US5477026A (en) * | 1994-01-27 | 1995-12-19 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Laser/powdered metal cladding nozzle |
| AU3495595A (en) * | 1994-08-25 | 1996-03-22 | Qqc, Inc. | Nanoscale particles, and uses for same |
| SG143087A1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-06-27 | Turbine Overhaul Services Pte | Laser fillet welding |
| JP5114224B2 (ja) * | 2008-01-23 | 2013-01-09 | Ｈｏｙａ株式会社 | 内視鏡の配管部材の接続方法 |
| CN102079014B (zh) * | 2010-12-23 | 2014-03-12 | 清华大学 | 一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法 |
| CN103436881B (zh) * | 2013-08-16 | 2016-04-27 | 华南师范大学 | 一种多自由度送粉装置 |
| US10464168B2 (en) | 2014-01-24 | 2019-11-05 | Lincoln Global, Inc. | Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire |
| JP6442175B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2018-12-19 | 川崎重工業株式会社 | 構造物の溶接方法 |
| CA3037358A1 (en) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Laser metal deposition welding process, parts formed therefrom and their usage in oil, gas and petrochemical applications |
| CN115106538B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-09-12 | 华南理工大学 | 基于激光增材制造技术的钢构件高容错连接方法 |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP2290168A patent/JP3034294B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04162974A (ja) | 1992-06-08 |
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