JP5595139B2 - 溶接方法及び溶接システム - Google Patents
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Description
母材の溶接予定位置に、該母材を溶融する溶接エネルギーを加えて、該母材を溶接する溶接方法において、前記母材を溶接しつつ、前記溶接エネルギーを受けて溶融している溶融プールに隣接し、且つ該溶融プールに対して溶接方向前側の領域を含む前側除去領域に、該母材の表面粒子を飛散させることができるクリーニングエネルギーを加え、前記溶融プールに対して溶接方向後側で、前記溶融プールと固相部との境界を含む第一後側除去領域と、該溶融プールに対して溶接方向後側の溶接ビード中、前記母材で規定される酸化物発生温度未満の第二後側除去領域とのうち、少なくとも該第一後側除去領域に、前記クリーニングエネルギーを加える、ことを特徴とする。
また、当該溶接方法で、第一後側除去領域にクリーニングエネルギーを加えると、溶融プールが凝固する過程で、その表面に形成された酸化皮膜を除去することができ、酸化皮膜の溶接ビード内への巻き込みを防ぐことができる。また、当該溶接方法で、第二後側除去領域にクリーニングエネルギーを加えると、溶接ビード上に形成された酸化皮膜を除去することができ、その後の溶接パスの際の溶接信頼性を高めることができる。
母材の溶接予定位置に、該母材を溶融する溶接エネルギーを加える溶接ヘッドを有する溶接装置と、前記母材に、該母材の表面粒子を飛散させることができるクリーニングエネルギーを加えるクリーニングヘッドを有するクリーニング装置と、前記クリーニングヘッドを支持する支持手段と、前記溶接ヘッドが溶接方向に移動しつつ、前記母材の溶接予定位置に前記溶接エネルギーを加えている際に、該溶接エネルギーを受けて溶融している溶融プールに隣接し、且つ該溶融プールに対して溶接方向前側の領域を含む前側除去領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、該溶接ヘッドの溶接方向への移動に伴って、前記クリーニングヘッドを支持している前記支持手段を該溶接方向に移動させるヘッド連動手段と、を備え、複数の前記クリーニングヘッドと、複数の前記支持手段とを備え、複数の前記支持手段のうちの第一支持手段は、複数の前記クリーニングヘッドのうちの第一クリーニングヘッドを支持し、複数の前記支持手段のうちの第二支持手段は、複数の前記クリーニングヘッドのうちの第二クリーニングヘッドを支持し、前記ヘッド連動手段は、前記前側除去領域に前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第一クリーニングヘッドを支持する前記第一支持手段を該溶接方向へ移動させる第一連動手段と、前記溶融プールに対して溶接方向後側で、該溶融プールと固相部との境界を含む後側除去領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第二クリーニングヘッドを支持する前記第二支持手段を該溶接方向へ移動させる第二連動手段と、を有することを特徴とする。
また、当該溶接システムでは、後側除去領域にクリーニングエネルギーを加えることで、溶融プールが凝固する過程で、その表面に形成された酸化皮膜を除去することができ、酸化皮膜の溶接ビード内への巻き込みを防ぐことができる。
前記ヘッド連動手段は、前記溶融プールに対して溶接方向後側の溶接ビード中、前記母材で規定される酸化物発生温度未満の領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第三クリーニングヘッドを支持する前記第三支持手段を移動させる第三連動手段を有してもよい。
まず、本発明に係る溶接方法、及びこの方法を実行する溶接システムの参考例について、図1〜図4を用いて説明する。
レーザピーク出力値:80〜150W
レーザベース出力値:0〜20W
レーザパルス周波数:10〜40KHz
ウィービング周波数:50〜200KHz
ウィービング幅:5〜20mm
次に、本発明に係る溶接方法、及びこの方法を実行する溶接システムの第一実施形態について、図5及び図6を用いて説明する。
次に、本発明に係る溶接方法、及びこの方法を実行する溶接システムの第二実施形態について、図7及び図8を用いて説明する。
次に、本発明に係る溶接方法、及びこの方法を実行する溶接システムの第三実施形態について、図9〜図11を用いて説明する。
ピーク電流値:5〜30A
ベース電流値:1〜5A
周波数:100〜500Hz
Duty比(=τ/T×100):25〜75%
「変形例」
第三実施形態では、前述したように、TIGクリーニングヘッド71により形成されるアークAcの母材表面上の径は、レーザ溶接ヘッド61からのレーザ光Lcにより形成される溶融プールPの幅より明らかに大きいため、一つのTIGクリーニングヘッド71で、これをウィービングさせずに、クリーニング処理している。
Claims (10)
- 母材の溶接予定位置に、該母材を溶融する溶接エネルギーを加えて、該母材を溶接する溶接方法において、
前記母材を溶接しつつ、前記溶接エネルギーを受けて溶融している溶融プールに隣接し且つ該溶融プールに対して溶接方向前側の領域を含む前側除去領域に、該母材の表面粒子を飛散させることができるクリーニングエネルギーを加え、
前記溶融プールに対して溶接方向後側で、前記溶融プールと固相部との境界を含む第一後側除去領域と、該溶融プールに対して溶接方向後側の溶接ビード中、前記母材で規定される酸化物発生温度未満の第二後側除去領域とのうち、少なくとも該第一後側除去領域に、前記クリーニングエネルギーを加える、
ことを特徴とする溶接方法。 - 請求項1に記載の溶接方法において、
前記前側除去領域は、前記溶融プールに隣接し且つ該溶融プールに対して溶接方向前側の前記領域と、該溶融プール中の溶接方向前側の領域とを含む、
ことを特徴とする溶接方法。 - 請求項1又は2に記載の溶接方法において、
前記母材に対して荷電粒子又はレーザ光を照射することで、該母材に前記クリーニングエネルギーを加える、
ことを特徴とする溶接方法。 - 母材の溶接予定位置に、該母材を溶融する溶接エネルギーを加える溶接ヘッドを有する溶接装置と、
前記母材に、該母材の表面粒子を飛散させることができるクリーニングエネルギーを加えるクリーニングヘッドを有するクリーニング装置と、
前記クリーニングヘッドを支持する支持手段と、
前記溶接ヘッドが溶接方向に移動しつつ、前記母材の溶接予定位置に前記溶接エネルギーを加えている際に、該溶接エネルギーを受けて溶融している溶融プールに隣接し、且つ該溶融プールに対して溶接方向前側の領域を含む前側除去領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、該溶接ヘッドの溶接方向への移動に伴って、前記クリーニングヘッドを支持している前記支持手段を該溶接方向に移動させるヘッド連動手段と、
を備え、
複数の前記クリーニングヘッドと、複数の前記支持手段とを備え、
複数の前記支持手段のうちの第一支持手段は、複数の前記クリーニングヘッドのうちの第一クリーニングヘッドを支持し、複数の前記支持手段のうちの第二支持手段は、複数の前記クリーニングヘッドのうちの第二クリーニングヘッドを支持し、
前記ヘッド連動手段は、
前記前側除去領域に前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第一クリーニングヘッドを支持する前記第一支持手段を該溶接方向へ移動させる第一連動手段と、
前記溶融プールに対して溶接方向後側で、該溶融プールと固相部との境界を含む後側除去領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第二クリーニングヘッドを支持する前記第二支持手段を該溶接方向へ移動させる第二連動手段と、
を有する、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4に記載の溶接システムにおいて、
第三クリーニングヘッドと、該第三クリーニングヘッドを支持する第三支持手段とを備え、
前記ヘッド連動手段は、前記溶融プールに対して溶接方向後側の溶接ビード中、前記母材で規定される酸化物発生温度未満の領域に、前記クリーニングエネルギーが加わるよう、前記溶接ヘッドの溶接方向の移動に伴って、前記第三クリーニングヘッドを支持する前記第三支持手段を移動させる第三連動手段を有する、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4又は5に記載の溶接システムにおいて、
前記支持手段は、該支持手段が支持している前記クリーニングヘッドの向きを変更可能に、前記ヘッド連動手段に取り付けられている、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4から6のいずれか一項に記載の溶接システムにおいて、
前記支持手段は、前記母材に対向する仮想面内で前記溶接方向に対して垂直な方向の複数個所で、前記クリーニングヘッドを支持する複数の支持部を有する、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4から7のいずれか一項に記載の溶接システムにおいて、
前記ヘッド連動手段は、前記母材に対向する仮想面内で前記溶接方向に対して垂直な方向に、前記クリーニングヘッドを往復移動させるウィービング手段を有している、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4から8のいずれか一項に記載の溶接システムにおいて、
前記溶接ヘッドは、前記母材に対して電子を照射することで、該母材に溶接エネルギーを加え、
前記クリーニングヘッドは、前記母材に対してレーザ光を照射することで、該母材に前記クリーニングエネルギーを加える、
ことを特徴とする溶接システム。 - 請求項4から8のいずれか一項に記載の溶接システムにおいて、
前記溶接ヘッドは、前記母材に対してレーザ光を照射することで、該母材に溶接エネルギーを加え、
前記クリーニングヘッドは、前記母材に対して荷電粒子又はレーザ光を照射することで、該母材に前記クリーニングエネルギーを加える、
ことを特徴とする溶接システム。
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