JP4687243B2 - レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 - Google Patents
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Description
好適な態様において、前記レーザビームがCO 2 レーザである。大型部品の溶接に本発明を適用する場合は、レーザビーム(各分岐ビーム)を走査させる範囲の拡大に応じて、そのレーザビーム(各分岐ビーム)の焦点距離を長く設定する必要があることから、高出力を維持しつつ焦点距離を長くすることのできるCO 2 レーザを利用することが好ましい。CO 2 レーザはその波長によりプラズマに吸収され易いところ、CO 2 レーザを用いるとブローホールの問題が発生し易くなるため、この点からもCO 2 レーザを用いたリモート溶接に本発明を好適に適用することができる。
図1に示される本実施例は、被溶接部材としての鋼材1、2同士を重ね合わせ、重ね合わされた被溶接部の所定の溶接線に沿ってレーザビームを走査させて溶接線上にレーザビームを照射するリモート溶接を利用した重ね合わせレーザ溶接により、被溶接部を溶融して重ね合わせ面同士を一体的に接合して鋼材1、2を重ね合わせ溶接するものである。
レーザ出力:0〜5kW
伝送手段4は、光学系要素(各種のレンズやミラー)よりなり、レーザ発振器3から出射されたレーザビームを、所定の焦点距離をもつレーザビーム7に変換しつつ伝送して、走査手段5に導入するものである。
図2に示される本実施例は、スキャンミラーとしての機能と分岐・収集機能とを併せ持つ走査手段5の構成を変更したもので、その他の構成は前記実施例1と同様である。
被溶接部に照射されるレーザビームのエネルギ密度と、その被溶接部に発生するブローホールとの関係を調べた。
4…伝送手段 5…走査手段
6…制御手段 7…レーザビーム
8…第1分岐ビーム 9…第2分岐ビーム
10…部分反射ミラー 11…全反射ミラー
12…光軸 13…溶融池
14…プラズマ
Claims (5)
- レーザ発振器から導かれたレーザビームを走査手段により被溶接部上に照射するリモート溶接によるレーザ溶接方法において、
前記レーザ発振器から導かれた前記レーザビームを該レーザビームのエネルギ密度よりも小さい5.3×10 5 W/cm 2 以下のエネルギ密度の複数の分岐ビームに分岐させるとともに、前記被溶接部において溶接に必要な溶け込み量が得られるように各該分岐ビームのエネルギ密度の総計を所定値以上に確保しつつ、各該分岐ビームを同一の照射位置に集めて照射することを特徴とするレーザ溶接方法。 - 前記照射位置に照射される各前記分岐ビームの焦点距離を50〜200cmに設定することを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接方法。
- 前記レーザビームがCO 2 レーザであることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ溶接方法。
- レーザ発振器から導かれたレーザビームを走査手段により被溶接部上に照射するリモート溶接に用いるレーザ溶接装置において、
前記走査手段は、前記レーザ発振器から導かれた前記レーザビームを該レーザビームのエネルギ密度よりも小さい5.3×10 5 W/cm 2 以下のエネルギ密度の複数の分岐ビームに分岐させるとともに、前記被溶接部において溶接に必要な溶け込み量が得られるように各該分岐ビームのエネルギ密度の総計を所定値以上に確保しつつ、各該分岐ビームを同一の照射位置に集めて照射する分岐・収集機能を有していることを特徴とするレーザ溶接装置。 - 前記走査手段は、前記レーザ発振器から導かれた前記レーザビームの一部を前記照射位置に部分反射させて第1分岐ビームにするとともに該レーザビームの残部を透過させて第2分岐ビームにする部分反射ミラー面と、該部分反射ミラー面を透過した該第2分岐ビームを該照射位置に全反射させる全反射ミラー面とを備え、
前記部分反射ミラー面で反射した前記第1分岐ビームと前記全反射ミラーで反射した前記第2分岐ビームとが同一の前記照射位置を照射しつつ、該部分反射ミラー面が該第1分岐ビームを走査可能であり、かつ、該全反射ミラー面が該第2分岐ビームを走査可能であるように、該部分反射ミラー面及び該全反射ミラー面は、前記レーザビームの光軸上で互いに直交する第1軸及び第2軸のうちの少なくとも一方の軸回りの回動が可能となるように配設されていることを特徴とする請求項4記載のレーザ溶接装置。
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