JP3907373B2

JP3907373B2 - 継手の溶接方法

Info

Publication number: JP3907373B2
Application number: JP2000094112A
Authority: JP
Inventors: 賢司斎藤; 康生村井; 裕之武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001276969A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手の溶接方法に関する技術分野に属し、より詳細には、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来のＴ継手を示す。この場合、図１に示す如く、垂直の鋼板１と水平の鋼板２とは垂直に交差するように正面視でＴ字型に組み立てられており、鋼板１の先端面1aは鋼板２の表面に当接している。
【０００３】
図１に示す如く組み立てられたＴ継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接により、通常は部分溶込み溶接が行われる。
【０００４】
また、従来の溶接方法として、図１に示すＴ継手に対して、レーザ溶接によりすみ肉溶接を行う方法も考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のアーク溶接による継手の溶接方法及びレーザ溶接による継手の溶接方法には、種々の問題点がある。この詳細を、以下説明する。
【０００６】
アーク溶接単独で継手の溶接を行う場合、図２(a) に示す如く、深い溶込み量が期待できないため、鋼板１と鋼板２の当接面に未溶融部分が大きく残り、継手の強度不足になる可能性があるため、所要強度を脚長で確保する必要がある。
【０００７】
しかしながら、このように脚長により所要強度を確保する場合、溶接金属の断面積が大きくなることから、溶接後の収縮量が大きくなり、従って溶接変形量が大きくなってしまう。
【０００８】
また、高能率で溶接を行う場合には、溶接速度は速い方がよいが、アーク溶接においては、１〜１．５ｍ／min 以上の速度で溶接を行うと、アークが安定しなくなり、ハンピングが発生するために、高速溶接には適していない。なお、ハンピングとは、高速溶接を行った場合にビードのなじみが悪くなり、ある速度以上では数珠玉状の溶接ビードとなり、溶接不能となる現象のことと一般的にはいわれている。
【０００９】
一方、レーザ溶接単独で継手の溶接を行う場合、数ｍ／min 程度の高速で溶接を行ってもハンピングを発生することなく、健全な溶接部を得ることができる。また、図２(b) に示す如く、レーザ溶接による溶接金属の断面積は、アーク溶接によるものと比較して非常に小さいため、溶接後の変形量も小さい。
【００１０】
しかしながら、レーザ溶接においては、通常フィラーワイヤを供給せずに溶接が行われ、この場合にはアーク溶接の場合のような大きな脚長を確保できないだけでなく、アンダーカットを生じる場合がある。また、フィラーワイヤを供給しながら溶接を行う場合においても、フィラーワイヤからの溶融金属の供給によって多少の余盛りを形成することができるが、フィラーワイヤの供給量には限界があることから、アーク溶接並みの大きな脚長を確保することはできない。
【００１１】
そこで、レーザ溶接を行う場合には、深い溶込み深さを利用して有効のど厚を大きくすることにより、強度を確保することが試みられる。しかし、例えば図１に示す如きＴ継手に対してレーザ溶接を行う場合には、レーザ溶接装置の加工ヘッドが被溶接材の鋼板２に接触してしまうため、鋼板１の先端面１ａに平行な方向からレーザを入射することができず、溶込み深さが深くなっても、図２(b) に示す如く、鋼板１の先端面１ａと鋼板２の表面の当接面を有効的に溶融することができない。
【００１２】
また、レーザ溶接においては、溶接しようとする２つの部材間にＧａｐ（ギャップ）が存在する場合には途端に健全な溶接が行えなくなるという短所がある。即ち、例えば図１に示すようなＴ継手に対して溶接を行う場合に、鋼板１の先端面１ａと鋼板２の表面の間にＧａｐがあり、両者間が空いていた場合には、健全な溶接を行うことができないという問題点がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生することなく健全な溶接部を得ることができ、被溶接部材間にＧａｐが存在する場合においても健全な溶接を行うことができ、また、溶接後の変形量が小さく、高い継手強度を確保することができる継手の溶接方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る継手の溶接方法は、請求項１〜２記載の継手の溶接方法としており、それは次のような構成としたものである。
【００１５】
即ち、請求項１記載の継手の溶接方法は、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法であって、この溶接の条件を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとすることを特徴とする継手の溶接方法である（第１発明）。
【００１６】
請求項２記載の継手の溶接方法は、前記アーク溶接が消耗式電極を用いた溶接方法である請求項１記載の継手の溶接方法である（第２発明）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば次のような形態で実施する。
構造物のＴ継手または重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う。このとき、溶接の条件を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとする。このような形態で本発明が実施される。
【００１８】
以下、本発明について主にその作用効果を説明する。
【００１９】
本発明に係る継手の溶接方法は、前記の如く、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法であって、この溶接の条件を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとするようにしており、これにより、前記従来のアーク溶接による継手の溶接方法及びレーザ溶接による継手の溶接方法が有する問題点を解消し得、前記本発明の目的を達成し得るものである（第１発明）。この詳細を、以下説明する。
【００２０】
アーク溶接単独で継手の溶接を行う場合の問題点としては、溶接変形が大きくなってしまうこと、即ち、所要の高い継手強度を大きな脚長により確保した場合には溶接変形量が大きくなること（換言すれば、脚長を小さくして溶接変形を抑制しようとすると、所要の高い継手強度が得られないこと）、及び、高速で溶接を行った場合にはハンピングが発生することが挙げられる。
【００２１】
ところが、アーク溶接にレーザ溶接を複合させた場合、即ち、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて継手の溶接を行う場合には、ハンピングが発生し難くなり、アーク溶接単独ではハンピングが発生して健全な溶接が行えなくなる数ｍ／min 程度（１〜１．５ｍ／min 以上）の溶接速度においても、ハンピングを発生することなく健全な溶接を行うことができる。
【００２２】
これは、アーク溶接単独で高速溶接を行った場合にハンピングが発生する要因として、溶接線方向の温度勾配が急になること、溶融金属の流れが後方の一方向になること、及び、ビード幅に対して溶着金属量が不足すること等が挙げられるが、アーク溶接にレーザ溶接を複合することにより、これらの要因が解消あるいはこの程度が軽減されるからである。
【００２３】
即ち、溶接線方向の温度勾配については、アーク溶接にレーザ溶接を複合することにより、熱源が２つになるために、溶接線方向の温度勾配が緩やかになる。溶融金属の流れについては、レーザにより生成したキーホールを避けるように流れる等の作用が生じ、一方向流ではなくなる。また、ビード幅に対する溶着金属量については、レーザ溶接を複合することにより、アークの陰極点がレーザに引っ張られてアークの広がりを抑えることができ、このためビード幅が狭くなり、これによってビード幅に対する溶着金属量が適正量となるため、ハンピングが発生し難くなる。これらによって、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生することなく健全な溶接を行うことができるのである。
【００２４】
また、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて継手の溶接を行う場合には、溶接後の変形量を小さく抑えることができる。即ち、アーク溶接にレーザ溶接を複合させると、有効溶込み深さによって強度を確保することができるため、同一の強度を得るのに必要な脚長が、アーク溶接単独の場合と比較して小さくなる。従って、同程度の強度の継手をアーク溶接単独および複合溶接（アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う溶接）により作製した場合には、溶接後の変形量は複合溶接による場合の方が小さく抑えることができる。
【００２５】
レーザ溶接単独で継手の溶接を行う場合の問題点としては、アンダーカットを生じ易いこと、フィラーワイヤを用いた場合でも大きな脚長を確保し難いこと、健全な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲が極めて狭い（許容上限値が著しく小さい）ことが挙げられる。
【００２６】
ところが、レーザ溶接にアーク溶接を複合させた場合、即ち、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて継手の溶接を行う場合には、これらの問題点を解消することができる。
【００２７】
即ち、アーク溶接のワイヤによる溶融金属の供給があるため、アーク溶接の溶接条件を適正な値に調整し設定することにより、アンダーカットを防止すると共に、大きな脚長を確保することができる。
【００２８】
また、Ｇａｐが存在する場合においても、アーク溶接での溶融金属によりＧａｐを補填することができるため、Ｇａｐ量の許容上限値が大きく、アーク溶接単独の場合と同程度のＧａｐ量の許容範囲で健全な溶接を行うことができる。
【００２９】
従って、本発明に係る継手の溶接方法によれば、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生することなく健全な溶接部を得ることができ、被溶接部材間にＧａｐが存在する場合においても健全な溶接を行うことができ、また、溶接後の変形量が小さく、高い継手強度を確保することができるようになる。
【００３０】
より具体的には、本発明に係る継手の溶接方法によれば、レーザ溶接の長所でありアーク溶接の短所である高速での溶接性（ハンピングを発生することなく健全な溶接を行い得る溶接速度の程度）および溶接変形特性（溶接変形の起こり難さ、即ち、小ささの程度）については、レーザ溶接単独の場合とほぼ同程度の性質を示すことができると共に、レーザ溶接の短所でありアーク溶接の長所である継手強度およびＧａｐ感受性（健全な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲、即ち、Ｇａｐ量の許容上限値）については、アーク溶接単独の場合と同程度の性質を示すことができる。
【００３１】
本発明に係る継手の溶接方法での溶接条件についての数値限定理由を、以下説明する。
【００３２】
レーザ出力：１ｋＷ未満の場合、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接することの効果が希薄になったり、所要の溶込み深さが得られなくなる場合がある。一方、レーザ出力：５０ｋＷ超の場合、出力過多となり、抜け落ちが生じることが懸念される。よって、レーザ出力：１〜５０ｋＷとする必要がある。
【００３３】
アーク電流：１００Ａ未満の場合、高速度で溶接を行った場合に所要の脚長が得られなくなったり、健全な溶接が行えなくなる場合がある。一方、アーク電流：６００Ａ超の場合、入熱過多または溶着過多となる。よって、アーク電流：１００〜６００Ａとする必要がある。
【００３４】
溶接速度：１ｍ／min 未満の場合、高能率溶接の効果が希薄になる。一方、溶接速度：１０ｍ／min 超の場合、アークが安定しなくなる。よって、溶接速度：１〜１０ｍ／min とする必要がある。
【００３５】
継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離（以下、アーク／レーザ間距離Ｄという）が２ｍｍ未満の場合、アークとレーザが干渉し、健全な溶接を行うことができなくなる。一方、アーク／レーザ間距離Ｄが１５ｍｍ超の場合、アークとレーザの相互作用が希薄になるか又は無くなり、アークとレーザの相互作用が不充分となり、前述の本発明の場合の如き作用効果が得られなくなる。よって、アーク／レーザ間距離Ｄ：２〜１５ｍｍとする必要がある。
【００３６】
尚、アーク／レーザ間距離Ｄ（継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離）とは、継手部材表面上でのアークとレーザとの間の距離、即ち、アークが継手部材表面に当たる位置とレーザが継手部材表面に当たる位置との間の距離のことである。このアーク／レーザ間距離Ｄは、これを図により模式的に示すと、例えば図３に示す如きＤである。
【００３７】
アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法は、アーク溶接とレーザ溶接との複合溶接による継手の溶接方法ということができる。この複合溶接はレーザ溶接とアーク溶接とを同時にあるいはほぼ同時に行う溶接のことである。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態と作用効果について、図面を用い、より具体的に説明する。
【００３９】
図４にＴ継手の例を示す。図４の(a) は斜視図であり、図４の(b) は正面図である。図４に示す如く、板状部材３の端面３ａは板状部材４の表面に当接されており、溶接は板状部材３の端面３ａの端辺３ｂ及び３ｃに沿って行われる。
【００４０】
かかる継手に対して、アーク溶接、レーザ溶接、アーク溶接とレーザ溶接との複合溶接（アーク溶接とレーザ溶接とを複合させた溶接）を行うと、溶接ビードの断面はアーク溶接の場合には図５の(a) 、レーザ溶接の場合には図５の(b) 、アーク溶接とレーザ溶接との複合溶接の場合には図５の(c) に示す如きものとなる。このとき、レーザ溶接の場合、及び、アーク溶接とレーザ溶接との複合溶接の場合は、溶接速度：数ｍ／min 程度の高速溶接を行ったが、アーク溶接の場合は高速溶接を行うとハンピングを発生して健全なビードが形成されないために数十ｃｍ／min 程度の溶接速度で溶接を行った。
【００４１】
アーク溶接の場合は、高速溶接が行えないために能率的でないだけでなく、図５の(a) に示す如く溶接ビードの断面積が他の方法（レーザ溶接や複合溶接）による場合と比較して大きいため、図５の(a) の矢印に示す方向への変形量が大きくなる。
【００４２】
レーザ溶接の場合は、図５の(b) に示す如く、溶込み方向が２つの部材の当接面と一致しないため、溶込み深さを深くしても、有効のど厚の増加にはつながらず、従って、高い継手強度が得られない。また、レーザ溶接においては、２つの部材間にＧａｐが生じて存在する場合には、健全な溶接ビードを形成することができない。
【００４３】
これに対し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行った場合は、図５の(c) に示す如く、健全な溶接ビードが形成される。即ち、レーザ溶接の場合と同様の高速度で溶接を行った場合でも、健全な溶接ビードが形成される。
【００４４】
また、この複合溶接の場合は、溶接後の変形量も、アーク溶接の場合と比較して極めて小さくすることができる。
【００４５】
更に、この複合溶接の場合は、レーザ溶接の場合と同程度の溶込み深さが得られるだけでなく、余盛りによって適正脚長を形成することも可能であるため、有効のど厚を大きくすることができ、このため高い継手強度を確保することができる。
【００４６】
尚、以上は本発明の実施の形態と作用効果としてＴ継手に対してすみ肉溶接する場合について具体的に示したものであるが、重ね継手に対してすみ肉溶接する場合についても上記作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００４７】
前述の如くアーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行うに際し、アーク溶接の種類については特には限定されず、種々のアーク溶接によることができるが、消耗式電極を用いる方法が好ましい（第２発明）。これは、非消耗式電極による方法では、ワイヤの供給なしで溶接を行う場合はもちろんのこと、フィラーワイヤを供給しながら溶接を行った場合においても、本発明による溶接方法で必要な溶着金属量を得ることができないケースも考えられるためである。
【００４８】
本発明において、被溶接部材としてはその材質は特には限定されず、種々のものを用いることができ、例えば、炭素鋼等の鋼類、Al合金、Ti合金等を用いることができる。
【００４９】
被溶接部材の大きさについては特には限定されない。また、形状についても特には限定されず、断面が図５に例示する如き長方形のものの他、断面が台形状のもの等を用いることができる。
【００５０】
【実施例】
種々の溶接条件で継手の溶接を実施し、各種評価試験を行った。その溶接方法及び試験結果について、以下説明する。尚、この溶接の中、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う場合の溶接を実施例とし、アーク溶接単独で溶接を行う場合の溶接及びレーザ溶接単独で溶接を行う場合の溶接を比較例とした。従って、比較例は当然に本発明の実施例に該当しないものであるが、実施例は全てが本発明の実施例に該当するとは限らず、実施例の中には、本発明に係る溶接方法の要件の１以上を満たさず、本発明の実施例に該当しないものもある。本発明の実施例という場合、それは必ず本発明に係る溶接方法の要件を満たす場合の溶接に該当するものである。
【００５１】
〔実施例及び比較例−Ａ群（ハンピングに関する調査試験）〕
実施例及び比較例の溶接を行い、ハンピング発生の有無について調査した。この詳細及び調査結果を、以下説明する。尚、この実施例の中には本発明の実施例に該当しないものもある。
【００５２】
図６に実施例及び比較例に用いた重ね継手の形状を示す。この重ね継手は、板厚：４ｍｍの板状部材６と板厚：４ｍｍの板状部材７とを図６に示す如く重ねて組み立てたものである。
【００５３】
上記重ね継手に対し、板状部材６の端面６ａに沿ってすみ肉溶接を行った。このとき、アーク溶接は、Ａｒ＋２０％ＣＯ₂ガス（ＣＯ₂ガス含有量：２０体積％のＡｒとＣＯ₂の混合ガス）をシールドガスとして用いたＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦのワイヤを用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用いた。表１に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示す。尚、レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとした。
【００５４】
上記すみ肉溶接に際し、ハンピング発生の有無を調べた。その結果を、前記溶接条件の詳細と共に表１に示す。尚、表１の試験結果の欄において、○はハンピングを発生せずに、健全な溶接を行うことができたもの、×はハンピングを発生して、健全な溶接を行うことができなかったものを示すものである。
【００５５】
表１に示すように、実施例のＮｏ．１〜５（本発明の実施例）の場合、及び、比較例のＮｏ．１１〜１５（レーザ溶接単独）の場合、いずれの溶接速度においてもハンピングを発生することなく、健全な溶接を行うことができた。尚、実施例Ｎｏ．１〜５の場合は本発明に係る溶接方法の要件を満たすもの（本発明の実施例）である。
【００５６】
しかしながら、比較例Ｎｏ．６〜１０（アーク溶接単独）の場合、１．５ｍ／min 以下の溶接速度においてはハンピングを発生して、健全な溶接を行うことができなかった。
【００５７】
また、実施例Ｎｏ．１６の場合、アーク／レーザ間距離Ｄの値が本発明でのアーク／レーザ間距離Ｄ：２〜１５ｍｍの下限値よりも小さいため、アークとレーザが干渉してしまい、健全な溶接ビードを得ることができなかった。また、実施例Ｎｏ．１７の場合、アーク／レーザ間距離Ｄの値が本発明でのアーク／レーザ間距離Ｄの上限値よりも大きいため、ハンピングを発生して、健全な溶接を行うことができなかった。
【００５８】
実施例Ｎｏ．１８の場合、レーザ出力が本発明でのレーザ出力：１〜５０ｋＷの下限値よりも小さいため、ハンピングを発生して、健全な溶接を行うことができなかった。
【００５９】
実施例Ｎｏ．１９の場合、アーク電流が本発明でのアーク電流：１００〜６００Ａよりも小さいため、健全な溶接を行うことができなかった。
【００６０】
尚、溶接後の継手強度について調べたところ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度を有することが確認された。
【００６１】
〔実施例及び比較例−Ｂ群（溶接変形量測定試験）〕
実施例及び比較例の溶接を行い、溶接変形量の測定試験を行った。この詳細及び調査結果を、以下説明する。
【００６２】
図７に実施例及び比較例に用いたＴ継手の形状を示す。このＴ継手は、板厚：６ｍｍの板状部材８と板厚：６ｍｍの板状部材９とを図７に示す如く組み立てたものである。尚、図７に示す板状部材の寸法の単位はｍｍである。
【００６３】
上記Ｔ継手に対し、板状部材８の端面８ａに沿ってすみ肉溶接を行った。このとき、アーク溶接は、Ａｒ＋２０％ＣＯ₂ガス（ＣＯ₂ガス含有量：２０体積％のＡｒとＣＯ₂の混合ガス）をシールドガスとして用いたＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦのワイヤを用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用いた。表２に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示す。尚、レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとした。
【００６４】
上記すみ肉溶接の後、溶接変形量の測定を行った。即ち、図８に示す如く、溶接後の板状部材９の両端辺の水平面からの距離Ａ及びＢを測定し、この距離Ａと距離Ｂとの和を求め、これを溶接変形量として求めた。この結果を、前記溶接条件の詳細と共に表２に示す。
【００６５】
表２に示すように、比較例Ｎｏ．２２（レーザ溶接単独）の場合、溶接変形量は大きいが、これに対し、実施例Ｎｏ．２０（本発明の実施例）の場合、及び、比較例Ｎｏ．２２（アーク溶接単独）の場合は、溶接変形量が極めて小さい。即ち、実施例Ｎｏ．２０は本発明に係る溶接方法の要件を満たすもの（本発明の実施例）であり、この場合は比較例Ｎｏ．２２（レーザ溶接単独）の場合とほぼ同程度の溶接変形量に抑えることができ、これに対して比較例Ｎｏ．２２（アーク溶接単独）の場合は溶接変形量が極めて大きい。
【００６６】
尚、溶接後の継手強度について調べたところ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度を有することが確認された。
【００６７】
〔実施例及び比較例−Ｃ群（Ｇａｐ感受性測定試験）〕
実施例及び比較例の溶接を行い、Ｇａｐ感受性の測定試験を行った。この詳細及び調査結果を、以下説明する。
【００６８】
図７に実施例及び比較例に用いたＴ継手の形状を示す。このＴ継手の板状部材８と板状部材９の当接面のＧａｐ量（両部材間の隙間の距離）を種々変化させ、板状部材８の端面８ａに沿ってすみ肉溶接を行った。このとき、アーク溶接は、シールドガス：Ａｒ＋２０％ＣＯ₂ガスのＭＡＧ溶接とし、直径：１．２ｍｍΦのワイヤを用いた。レーザ溶接にはＣＯ₂レーザを用いた。表３に実施例及び比較例に係る溶接条件の詳細を示す。尚、レーザビーム径については、全て２ｍｍΦとした。
【００６９】
上記すみ肉溶接の際およびその後、溶接の状況および溶接ビード等を観察して溶接の健全性を評価した。この結果を、前記溶接条件の詳細と共に表３に示す。尚、表３の試験結果の欄において、○は健全な溶接を行うことができたもの、×は健全な溶接を行うことができなかったものを示すものである。
【００７０】
表３に示す如く、比較例Ｎｏ．２７〜３０（レーザ溶接単独）の場合、Ｇａｐ量（Ｇａｐの大きさ）：０ｍｍ、０．５ｍｍのとき、健全な溶接を行うことができ、健全な溶接ビードが得られたが、Ｇａｐ量が１ｍｍ以上になると健全な溶接ビードが得られなかった。これに対し、実施例Ｎｏ．２３〜２６（本発明の実施例）の場合は、Ｇａｐ量：０ｍｍ、０．５ｍｍのときも、Ｇａｐ量：１．０ｍｍ、１．５ｍｍのときも、健全な溶接を行うことができ、健全な溶接ビードが得られた。即ち、実施例Ｎｏ．２３〜２６は本発明に係る溶接方法の要件を満たすもの（本発明の実施例）であり、この場合はいずれも、レーザ溶接単独では健全な溶接を行うことができなかったＧａｐ量においても、健全な溶接ビードを得ることができた。
【００７１】
尚、溶接後の継手強度について調べたところ、本発明の実施例により得られたものは高い継手強度を有することが確認された。
【００７２】
〔実施例及び比較例−Ｄ群（疲労強度測定試験）〕
実施例及び比較例の溶接を行い、疲労強度測定試験を行った。この詳細及び試験結果を、以下説明する。
【００７３】
図９に、疲労強度測定試験に用いたＴ継手の形状及びサイズを示す。これは、板厚：１２ｍｍの板状部材１０と板状部材１１とによりＴ継手に組み立てた後、溶接を行い、図９に示す形状に加工したものである。
【００７４】
疲労強度測定試験は、上記図９に示すＴ継手に対し図９にて矢印で示すような方向に１２０ＭＰａの応力（繰り返し応力）を掛け、破断までの繰り返し回数を測定することにより行った。そして、判定基準は、破断までの繰り返し回数（破断繰り返し回数）が２×１０⁶以上であったものを合格（○）とし、２×１０⁶未満のものを不合格（×）とした。
【００７５】
上記疲労強度測定試験の結果を、Ｔ継手の溶接方法と共に表４に示す。尚、表４の判定の欄において、○は破断繰り返し回数が２×１０⁶以上であり、合格であったもの、×は破断繰り返し回数が２×１０⁶未満であり、不合格であったものを示すものである。溶接方法の欄において、複合溶接は本発明の実施例に係る溶接方法に該当するものであり、レーザ溶接及びアーク溶接は比較例に該当するものである。
【００７６】
表４に示すように、比較例Ｎｏ．３２（溶接方法：レーザ溶接単独）の場合、破断繰り返し回数が２×１０⁶未満であり、判定基準未満の繰り返し回数で破断に至り、不合格となったが、実施例Ｎｏ．３１（溶接方法：複合溶接：本発明の実施例に係る溶接方法）の場合、及び、比較例Ｎｏ．３３（溶接方法：アーク溶接単独）の場合は、破断繰り返し回数が２×１０⁶以上であり、判定基準以上の繰り返し回数が得られた。
【００７７】
【表１】

【００７８】
【表２】

【００７９】
【表３】

【００８０】
【表４】

【００８１】
【発明の効果】
本発明に係る継手の溶接方法によれば、構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、高速で溶接を行う場合でもハンピングを発生することなく健全な溶接部を得ることができ、被溶接部材間に比較的大きなＧａｐが存在する場合においても健全な溶接を行うことができ（健全な溶接を行い得るＧａｐ量の許容範囲が広く）、また、溶接後の変形量が小さく、高い継手強度を確保することができるようになる。
【００８２】
より具体的には、本発明に係る継手の溶接方法によれば、レーザ溶接の長所でありアーク溶接の短所である高速での溶接性（ハンピングを発生することなく健全な溶接を行い得る溶接速度の程度）および溶接変形特性（溶接変形の起こり難さ、即ち、小ささの程度）については、レーザ溶接単独の場合とほぼ同程度の性質を示すことができ、また、レーザ溶接の短所でありアーク溶接の長所である継手強度およびＧａｐ感受性（健全な溶接を行うことのできるＧａｐ量の範囲、即ち、Ｇａｐ量の許容上限値）については、アーク溶接単独の場合と同程度の性質を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔ継手の概要を示す正面図である。
【図２】従来の溶接方法でＴ継手の溶接を行った場合の溶接ビードの断面の概要を示す正面断面図であって、図２の(a) は前記溶接をアーク溶接により行った場合のもの、図２の(b) は前記溶接をレーザ溶接により行った場合のものである。
【図３】アーク／レーザ間距離Ｄの概要を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＴ継手の概要を示す図であって、図４の(a) は斜視図、図４の(b) は正面図である。
【図５】Ｔ継手の溶接を行った場合の溶接ビードの断面の概要を示す正面断面図であって、図５の(a) は前記溶接をアーク溶接により行った場合のもの、図２の(b) は前記溶接をレーザ溶接により行った場合のもの、図５の(c) は前記溶接をアーク溶接とレーザ溶接との複合溶接により行った場合のものである。
【図６】実施例に係る重ね継手の概要を示す斜視図である。
【図７】実施例に係るＴ継手の概要を示す図であって、図７の(a) は斜視図、図７の(b) は正面図である。
【図８】Ｔ継手の溶接後の変形状況の概要を示す正面断面図である。
【図９】実施例に係るＴ継手の概要を示す側断面図である。
【符号の説明】
１--鋼板、１ａ--鋼板１の先端面、２--鋼板、３--板状部材、３ａ--板状部材３の端面、３ｂ，３ｃ--板状部材３の端辺、４--板状部材、６--板状部材、６ａ--板状部材６の端面、７--板状部材、８--板状部材、８ａ--板状部材８の端面、９--板状部材、１０--板状部材、１１--板状部材。

Claims

構造物のＴ継手、重ね継手にすみ肉溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う継手の溶接方法であって、この溶接の条件を、レーザ出力：１〜５０ｋＷ、アーク電流：１００〜６００Ａ、溶接速度：１〜１０ｍ／min 、継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離：２〜１５ｍｍとすることを特徴とする継手の溶接方法。
前記アーク溶接が、消耗式電極を用いた溶接方法である請求項１記載の継手の溶接方法。