JP5601003B2 - Laser arc combined welding method and butt welding metal plate groove - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ・アーク複合溶接方法、及び突き合わせ溶接用金属板の開先に関し、特に、金属板の開先同士を突き合せた状態で当該金属板を溶接するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a laser / arc combined welding method and a groove of a metal plate for butt welding, and is particularly suitable for use in welding the metal plate in a state where the grooves of the metal plate are butted together. is there.

一般に、銅やセラミックスあるいはフラックスで形成された裏当てを用いずに、アーク溶接により、板厚が5[mm]〜16[mm]の金属板の開先同士を、片側から1パス1プールで裏波溶接することは困難である。また、裏当てを用いると、製品のコストの上昇を招いてしまう。
そこで、深溶込みの溶接が可能なレーザ光によるレーザ溶接と、アーク溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接を行うことにより、板厚が5[mm]〜16[mm]の金属板の開先同士を、片側から1パス1プールで裏波溶接することが考えられる。
In general, without using a backing made of copper, ceramics or flux, the gaps of the metal plates with a thickness of 5 [mm] to 16 [mm] can be connected to each other in one pass and one pool from one side by arc welding. Back wave welding is difficult. In addition, if the backing is used, the cost of the product is increased.
Therefore, by performing hybrid welding combining laser welding using laser light capable of deep penetration welding and arc welding, the grooves of the metal plates having a thickness of 5 [mm] to 16 [mm] can be formed. It is conceivable to perform reverse wave welding with one pass and one pool from one side.

しかしながら、例えば、波長が1[μm]程度の大出力(4[kW]以上の出力)の固体レーザを用いて前述したハイブリッド溶接を行うと、金属板の溶接部の裏側(レーザ光を照射する側と反対側)では、適切な溶接ビードが形成されず、玉状に溶融金属が垂れ落ちる現象が生じる。この現象は、次のような理由によって生じると考えられる。すなわち、溶接に伴ってキーホールから噴出する高温の金属蒸気(プルーム)が時間的に一定しないことでプルーム内の屈折率が変化する。これにより、レーザ光がプルーム内で不規則に屈折されるため、レーザ光が高速でゆらぎながら加工点に到達する。そうすると、スパッタが増え、溶融池が不要に振動する。このような溶融池の振動によって、前述したような玉状に溶接金属の垂れ落ちが発生すると考えられる。
そこで、金属板の開先を隙間ができるように突き合わせた状態にして、前述したハイブリッド溶接を行うと、前述したようにして玉状に溶接金属が垂れ落ちることが改善される。このような技術として、特許文献1に記載の技術が提案されている。
However, for example, when the hybrid welding described above is performed using a solid-state laser having a large output (output of 4 [kW] or more) having a wavelength of about 1 [μm], the back side of the welded portion of the metal plate (irradiate laser light). On the opposite side), an appropriate weld bead is not formed, and a phenomenon occurs in which the molten metal drips in a ball shape. This phenomenon is considered to occur for the following reason. That is, the refractive index in the plume changes because the high-temperature metal vapor (plume) ejected from the keyhole with welding is not constant over time. Thereby, since the laser beam is refracted irregularly in the plume, the laser beam reaches the processing point while fluctuating at high speed. Then, spatter increases and the molten pool vibrates unnecessarily. It is considered that the weld metal droops in a ball shape as described above due to the vibration of the molten pool.
Therefore, when the above-described hybrid welding is performed in a state in which the groove of the metal plate is abutted so that a gap is formed, it is improved that the weld metal droops in a ball shape as described above. As such a technique, a technique described in Patent Document 1 has been proposed.

特開2004−223543号公報JP 2004-223543 A

しかしながら、前述した特許文献1に記載の技術では、金属板の開先の間に隙間を設けるための工程が必要になる。しかも、その工程では、金属板の位置決めを高精度に行わなければならない。そこで、金属板の開先同士を突き当てた後、突き当てた金属板の一方を引き戻して、金属板の開先の間に一定の隙間を確保することも考えられる。しかしながら、このようにするための装置が大掛かりなものになってしまう。この他、溶接速度を低速にすることによっても玉状に溶接金属が垂れ落ちることを改善することもできる。しかしながら、このようにすると、溶接を短時間で行うことができず、溶接能率の低下を免れない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、金属板の開先同士を突き合せて当該金属板を溶接した際に、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちることを、大きな作業負荷をかけたり、大掛かりな装置を用いたり、長時間の溶接作業を行うことなく防止できるようにすることを目的とする。
However, the technique described in Patent Document 1 described above requires a step for providing a gap between the grooves of the metal plate. In addition, in that process, the metal plate must be positioned with high accuracy. Therefore, it is also conceivable that after the grooves of the metal plates are abutted against each other, one of the abutted metal plates is pulled back to ensure a certain gap between the grooves of the metal plate. However, the apparatus for doing so becomes large. In addition, it is also possible to improve the drop of the weld metal in a ball shape by reducing the welding speed. However, if it does in this way, welding cannot be performed in a short time, but a fall in welding efficiency is inevitable.
The present invention has been made in view of such problems, and when the metal plates are butted against each other and welded to each other, the molten metal droops in a ball shape from the welded portion. An object of the present invention is to prevent this without applying a large work load, using a large-scale apparatus, or performing a long-time welding operation.

本発明のレーザ・アーク複合溶接方法は、開先同士が突き合わさるように、1プールで溶接する部分の板厚が5[mm]以上16[mm]以下の金属板を配置する配置工程と、前記金属板の溶接予定箇所に加工ガスを供給する加工ガス供給工程と、前記突き合わさった開先の長手方向に沿って、前記加工ガスが供給された溶接予定箇所と溶加材との間にアークを順次発生させて当該溶接予定箇所に対してアーク溶接を行うアーク発生工程と、前記突き合わさった開先の長手方向に沿って、前記加工ガスが供給された溶接予定箇所にレーザ光を照射して当該溶接予定箇所に対してレーザ溶接を行うレーザ照射工程と、を有し、前記突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の少なくとも何れか一方には、当該開先の長手方向全体に亘って、窪み部と突出部とがそれぞれ連続的に形成されており、前記突出部の板厚方向の長さの合計値は、2[mm]以上であり、前記1プールで溶接が行われる領域の板厚方向の長さに対する、前記窪み部の板厚方向の長さの割合は、0.6[−]以上であり、前記配置工程は、前記窪み部と前記突出部とが形成されている開先については、当該突出部の先端面のみが、突き合わせの相手となる開先と当接するように前記金属板を配置し、前記配置工程により配置されたときに前記窪み部により前記金属板の開先の間に形成される隙間の長さは、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下であり、前記レーザ照射工程は、前記窪み部により前記金属板の開先の間に形成された隙間の中央の領域を含む面と、前記1プールで溶接が行われる領域の、前記レーザ光が照射される側の端部との交線上の位置を、前記レーザ光の狙い位置として、前記レーザ光を照射し、前記突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の少なくとも何れか一方には、当該開先の中央の領域が窪み、且つ、当該中央の領域の上側の領域と下側の領域とが突出するように、前記窪み部と前記突出部とが形成されていることを特徴とする。
本発明の突き合わせ溶接用金属板の開先は、前記レーザ・アーク複合溶接方法で溶接される金属板の開先であって、前記開先の長手方向全体に亘って、窪み部と突出部とがそれぞれ連続的に形成されていることを特徴とする。
In the laser-arc composite welding method of the present invention, an arrangement step of arranging a metal plate having a thickness of 5 [mm] or more and 16 [mm] or less at a portion to be welded in one pool so that the grooves face each other, A processing gas supply step for supplying a processing gas to a planned welding location of the metal plate, and a welding gas supplied between the planned processing location and the filler material along the longitudinal direction of the butted groove. An arc generation step of performing arc welding on the planned welding location by sequentially generating an arc, and irradiating the planned welding location supplied with the processing gas along the longitudinal direction of the butted groove. A laser irradiation process for performing laser welding on the planned welding location, and at least one of the regions where welding is performed in one pool of the butted grooves, the length of the groove Over the whole direction, The hollow portion and the protruding portion are formed continuously, and the total length of the protruding portions in the thickness direction is 2 [mm] or more, and the plate in the region where welding is performed in the one pool The ratio of the length in the plate thickness direction of the recess to the length in the thickness direction is 0.6 [−] or more, and the disposing step is an opening in which the recess and the protrusion are formed. As for the tip, the metal plate is arranged so that only the front end surface of the protrusion comes into contact with the groove to be abutted against, and when the metal plate is arranged by the arrangement step, the metal plate is opened by the depression. The length of the gap formed between the tips is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, and the laser irradiation step is performed between the grooves of the metal plate by the recesses. The laser including a surface including a central region of the formed gap and a region where welding is performed in the one pool There the position on the line of intersection between the end on the side to be irradiated, as target position of the laser beam, and irradiating the laser beam, at least one of regions welding 1 pool of pushing together the groove is performed On one side, the recess and the protrusion are formed so that the center region of the groove is recessed and the upper region and the lower region of the center region protrude . It is characterized by.
The groove of the metal plate for butt welding according to the present invention is a groove of a metal plate welded by the laser-arc combined welding method, and a recess and a protrusion are formed over the entire longitudinal direction of the groove. Are each formed continuously.

本発明によれば、突き合わさった開先の少なくとも何れか一方に、当該開先の長手方向全体に亘って、窪み部と突出部とがそれぞれ連続的に形成されるようにし、窪み部と突出部とが形成されている開先については、当該突出部の先端面のみが、突き合わせの相手となる開先と当接するようにし、さらに、突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の少なくとも何れか一方に、当該開先の中央の領域が窪み、且つ、当該中央の領域の上側の領域と下側の領域とが突出するように、窪み部と突出部とが形成されるようにする。そして、窪み部により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面と、突出部及び窪み部が形成されている領域の、レーザ光が照射される側の端部との交線上の位置を狙い位置としてレーザ光を照射する。したがって、金属板の開先同士を突き合わせるだけで、開先の間の隙間を容易に確保することができ、レーザ光が溶融する金属板の実効板厚を容易に小さくすることができる。よって、金属板の開先同士を突き合せて当該金属板を溶接した際に、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちることを、大きな作業負荷をかけたり、大掛かりな装置を用いたり、長時間の溶接作業を行うことなく防止することができる。 According to the present invention, at least one of the grooves that are abutted with each other is formed such that the depression and the protrusion are continuously formed over the entire longitudinal direction of the groove. As for the groove in which the portion is formed, only the tip surface of the protruding portion is in contact with the groove to be abutted against, and further, the welding is performed in one pool of the abutted groove A recess portion and a protrusion portion are formed on at least one of the groove portion so that a central region of the groove is recessed and an upper region and a lower region of the central region protrude. To. And on the line of intersection between the surface including the central region of the gap between the grooves formed by the depressions and the end on the laser beam irradiation side of the area where the protrusions and depressions are formed The laser beam is irradiated with the position of the target as the target position. Therefore, the gap between the grooves can be easily ensured only by abutting the grooves of the metal plates, and the effective plate thickness of the metal plate where the laser beam is melted can be easily reduced. Therefore, when welding the metal plate with the groove of the metal plate facing each other, the dripping of the molten metal in a ball shape from the welded part can be a heavy work load, use a large apparatus, It can be prevented without performing time welding work.

本発明の実施形態を示し、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第1の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 1st example of a structure of the laser arc combined welding apparatus. 本発明の実施形態を示し、ガスシールドアーク溶接トーチと、レーザ溶接トーチの第1の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 1st example of a gas shield arc welding torch and a laser welding torch. 本発明の実施形態を示し、ガスシールドアーク溶接トーチと、レーザ溶接トーチの第2の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 2nd example of a gas shield arc welding torch and a laser welding torch. 本発明の実施形態を示し、ガスシールドアーク溶接トーチと、レーザ溶接トーチの第3の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 3rd example of a gas shield arc welding torch and a laser welding torch. 本発明の実施形態を示し、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第2の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 2nd example of a structure of the laser arc composite welding apparatus. 本発明の実施形態を示し、ガスシールドアーク溶接トーチと、レーザ溶接トーチの第4の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 4th example of a gas shield arc welding torch and a laser welding torch. 本発明の実施形態を示し、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第3の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 3rd example of a structure of the laser arc composite welding apparatus. 本発明の実施形態を示し、ガスシールドアーク溶接トーチと、レーザ溶接トーチの第5の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 5th example of a gas shield arc welding torch and a laser welding torch. 本発明の実施形態を示し、金属板の開先の形状の第1の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 1st example of the shape of the groove | channel of a metal plate. 本発明の実施形態を示し、金属板の開先の形状の第2の例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 2nd example of the shape of the groove | channel of a metal plate. 本発明の実施形態を示し、金属板の開先の形状の第1の参考例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 1st reference example of the shape of the groove | channel of a metal plate. 本発明の実施形態を示し、金属板の開先の形状の第参考例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 2nd reference example of the shape of the groove | channel of a metal plate. 本発明の実施形態を示し、金属板の開先の形状の第の参考例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the 3rd reference example of the shape of the groove | channel of a metal plate. 本発明の実施形態を示し、1パス1プールで1パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(実施例1〜、参考例1〜、比較例1〜8)の結果を示す図である。The embodiment of the present invention is shown, and the results of Examples and Comparative Examples (Examples 1 to 8 , Reference Examples 1 to 4 , and Comparative Examples 1 to 8) in which one pass is welded in one pass and one pool are shown. FIG. 本発明の実施形態を示し、1パス2プールで1パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(参考例5、6、比較例9)の結果を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the result of the Example at the time of welding 1 pass by 1 pass 2 pool, and a comparative example (reference examples 5 , 6 and comparative example 9). 本発明の実施形態を示し、1パス1プールで多パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(実施例15、16、18、参考例、比較例10、11)の結果を示す図である。The embodiment of the present invention is shown, and the results of Examples and Comparative Examples (Examples 15, 16, 18, Reference Example 7 , Comparative Examples 10 and 11) when multi-pass welding is performed in one pass and one pool are shown. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例1における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 1. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例1、2における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the comparative examples 1 and 2. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例2における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 2. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例3における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 3. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例4における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 4. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例4における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the comparative example 4. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例5における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the comparative example 5. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例5における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 5. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例6における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 6. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例6における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the comparative example 6. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例7における開先の形状を示す図である。FIG. 8 shows the embodiment of the present invention and is a view showing the shape of a groove in Comparative Example 7. 本発明の実施形態を示し、実施例7における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 7. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例8における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 8. FIG. 本発明の実施形態を示し、参考例1〜、比較例8における開先の形状を示す図である。Illustrate embodiments of the present invention, ginseng Reference Example 1-4 is a diagram showing a groove shape in Comparative Example 8. 本発明の実施形態を示し、参考例5、6、比較例9における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the reference examples 5 and 6 and the comparative example 9. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例15における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 15. FIG. 本発明の実施形態を示し、比較例10、11における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in the comparative examples 10 and 11. FIG. 本発明の実施形態を示し、実施例16における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 16. FIG. 本発明の実施形態を示し、参考例における開先の形状を示す図である。FIG. 9 shows the embodiment of the present invention and is a diagram showing the shape of a groove in Reference Example 7 . 本発明の実施形態を示し、実施例18における開先の形状を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows the shape of the groove | channel in Example 18. FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。尚、各図において、同一の符号を付したものは同一の構成を有するので、必要に応じて重複する詳細な説明を省略する。
[溶接装置の構成]
(溶接装置の第1の例)
図1は、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第1の例を示す図である。本実施形態では、図1に示すように、金属板の開先同士を突き合わせて突合せ溶接を行う。このような溶接を行う場合としては、例えば、UO鋼管を造管する場合や、船舶等を製造する際の板継ぎ溶接を行う場合や、鋼管の突合せ溶接を行う場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, what attached | subjected the same code | symbol has the same structure, Therefore The detailed description which overlaps is abbreviate | omitted as needed.
[Configuration of welding equipment]
(First example of welding apparatus)
FIG. 1 is a diagram illustrating a first example of the configuration of a laser / arc combined welding apparatus. In this embodiment, as shown in FIG. 1, butt welding is performed by butting the grooves of the metal plates. Examples of the case where such welding is performed include a case where a UO steel pipe is formed, a case where plate joining is performed when a ship is manufactured, and a case where butt welding of a steel pipe is performed.

図1において、レーザ・アーク複合溶接装置は、制御装置11と、レーザ照射装置12と、ワイヤ供給装置13と、電源14と、を有する。
制御装置11は、レーザ・アーク複合溶接装置の全体の動作を制御するためのものであり、CPU、ROM、RAM、HDD、及び各種のインターフェースを備えている。制御装置11のHDDには、後述するようにして金属板15を溶接するための動作を規定したコンピュータプログラムが記憶されている。具体的に、このコンピュータプログラムは、ワイヤ供給装置13のガスシールドアーク溶接トーチ20を溶接進行方向に移動させながらワイヤ供給装置13によりフィラーワイヤ17及びシールドガスを供給する動作と、レーザ照射装置12のレーザ溶接トーチ119を溶接進行方向に移動させながらレーザ照射装置12によりレーザ光16及びシールドガス(加工ガス)を供給する動作と、電源14によりフィラーワイヤ17と金属板15との間に、アークを発生させるための電力を供給する動作とのそれぞれの動作タイミングと動作内容とが規定されている。本実施形態では、CPUが、このコンピュータプログラムを実行することにより、レーザ照射装置12と、ワイヤ供給装置13と、電源14の動作が制御される。
図1に示すように、レーザ・アーク複合溶接装置の第1の例では、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させるようにしている。
In FIG. 1, the laser / arc combined welding apparatus includes a control device 11, a laser irradiation device 12, a wire supply device 13, and a power source 14.
The control device 11 is for controlling the overall operation of the laser-arc combined welding apparatus, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and various interfaces. The HDD of the control device 11 stores a computer program that defines an operation for welding the metal plate 15 as described later. Specifically, this computer program is configured to supply the filler wire 17 and the shielding gas by the wire supply device 13 while moving the gas shield arc welding torch 20 of the wire supply device 13 in the welding progress direction, and the laser irradiation device 12. An arc is generated between the filler wire 17 and the metal plate 15 by the operation of supplying the laser beam 16 and the shielding gas (processing gas) by the laser irradiation device 12 while moving the laser welding torch 119 in the welding direction. The operation timing and the operation content of the operation for supplying power to be generated are defined. In the present embodiment, the operation of the laser irradiation device 12, the wire supply device 13, and the power supply 14 is controlled by the CPU executing this computer program.
As shown in FIG. 1, in the first example of the laser / arc combined welding apparatus, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19 is followed.

レーザ照射装置12は、レーザ溶接トーチ19を有し、レーザ溶接トーチ19を溶接進行方向に沿って所定の速度で移動させながら、金属板15の溶接予定箇所に対してレーザ光16を照射する。YAGレーザやファイバレーザのような固体レーザをレーザ照射装置12として用いることができる。ただし、必ずしも固体レーザを用いる必要はなく、CO2レーザ等を用いるようにしてもよい。また、レーザ照射装置12は、レーザ溶接トーチ19から、金属板15の溶接予定箇所に対して、レーザ光16と同軸方向にシールドガス(加工ガス)を吹き付ける。溶接速度の低下を抑制するためである。尚、レーザ溶接トーチ19の詳細については後述する(((トーチの例))の説明を参照)。また、シールドガス(加工ガス)としては、ArやHeのような不活性ガスや、CO2、Ar−20%CO2(MAGガス)、Ar−2%O2(MIGガス)などのガスシールアーク溶接用のシールドガスを用いる。レーザ溶接トーチ19からガスシールドアーク溶接用のシールドガスを供給する場合、ガスシールドアーク溶接トーチ20からのシールドガスの供給を省略することもできる。 The laser irradiation device 12 includes a laser welding torch 19 and irradiates the laser beam 16 to a planned welding position of the metal plate 15 while moving the laser welding torch 19 at a predetermined speed along the welding progress direction. A solid-state laser such as a YAG laser or a fiber laser can be used as the laser irradiation device 12. However, it is not always necessary to use a solid laser, and a CO 2 laser or the like may be used. In addition, the laser irradiation device 12 sprays a shielding gas (processing gas) from the laser welding torch 19 to the planned welding location of the metal plate 15 in the direction coaxial with the laser beam 16. This is to suppress a decrease in welding speed. The details of the laser welding torch 19 will be described later (see the description of ((Example of torch))). Further, as a shielding gas (processing gas), an inert gas such as Ar or He, or a gas seal such as CO 2 , Ar-20% CO 2 (MAG gas), Ar-2% O 2 (MIG gas), etc. Use shielding gas for arc welding. When supplying the shielding gas for gas shielded arc welding from the laser welding torch 19, the supply of the shielding gas from the gas shielded arc welding torch 20 can be omitted.

ワイヤ供給装置13は、ガスシールドアーク溶接トーチ20を溶接進行方向に沿って所定の速度で移動させながら、金属板15の溶接予定箇所に対して、溶加材としてフィラーワイヤ17を送給する。ワイヤ供給装置13は、ガスシールドアーク溶接トーチ20の先端よりも、予め決められた長さのフィラーワイヤ17が突出されるように、フィラーワイヤ17を所定の速度で送給する。また、ワイヤ供給装置13は、溶接進行方向において後行するレーザ溶接トーチ19と一定の間隔を保った状態で、ガスシールドアーク溶接トーチ20を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。   The wire supply device 13 feeds the filler wire 17 as a filler material to the planned welding position of the metal plate 15 while moving the gas shield arc welding torch 20 at a predetermined speed along the welding progress direction. The wire supply device 13 feeds the filler wire 17 at a predetermined speed so that the filler wire 17 having a predetermined length protrudes from the tip of the gas shield arc welding torch 20. Further, the wire supply device 13 moves the gas shield arc welding torch 20 at a predetermined speed in the welding progress direction while maintaining a certain distance from the laser welding torch 19 that follows in the welding progress direction.

また、ワイヤ供給装置13は、溶接予定箇所にシールドガス(加工ガス)を吹き付ける。溶接予定箇所に窒素が入るのを防止し、アークの発生を容易にするためである。尚、実際には、フィラーワイヤ17の先端側と金属板15との間には、アークが発生するが、図面では、説明を分かり易くするため、アークの図示を省略している。
電源14は、フィラーワイヤ17と金属板15との間に、所定の直流又は交流電力を供給する。この電力は、フィラーワイヤ17と金属板15との間にアークを発生させるために必要な大きさを有する。
Moreover, the wire supply apparatus 13 sprays shield gas (processing gas) to the welding scheduled location. This is to prevent nitrogen from entering the planned welding location and facilitate arc generation. In practice, an arc is generated between the distal end side of the filler wire 17 and the metal plate 15, but the illustration of the arc is omitted in the drawing for easy understanding.
The power source 14 supplies predetermined direct current or alternating current power between the filler wire 17 and the metal plate 15. This electric power has a magnitude necessary for generating an arc between the filler wire 17 and the metal plate 15.

((トーチの第1の例))
図2は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19の第1の例を示す図である。具体的に図2は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19とを、その横方向から見た図である。
図2に示すように、レーザ溶接トーチ19aの内部には集光レンズ21が配置され、レーザ照射装置12から発振されたレーザ光16は、金属板15の表面が概略焦点位置となるように、集光レンズ21により集光され、金属板15の表面に照射される。金属板15の表面とレーザ光16の焦点位置との違いは、レーザ光16の焦点距離の5[%]以内であることが望ましい。金属板15の表面とレーザ光16の焦点位置とが、レーザ光16の焦点距離の5[%]以上離れると、著しく溶接能力が減殺されるからである。
((First example of torch))
FIG. 2 is a diagram showing a first example of the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19. Specifically, FIG. 2 is a view of the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19 as seen from the lateral direction.
As shown in FIG. 2, a condensing lens 21 is arranged inside the laser welding torch 19a, and the laser light 16 oscillated from the laser irradiation device 12 is such that the surface of the metal plate 15 is approximately in the focal position. The light is condensed by the condensing lens 21 and irradiated on the surface of the metal plate 15. The difference between the surface of the metal plate 15 and the focal position of the laser beam 16 is preferably within 5% of the focal length of the laser beam 16. This is because if the surface of the metal plate 15 and the focal position of the laser beam 16 are separated by 5 [%] or more of the focal length of the laser beam 16, the welding ability is remarkably reduced.

また、レーザ溶接トーチ19aには、圧縮空気(エア)22が流入する。この圧縮空気(エア)22は、エアナイフと称されるものである。エアナイフ22は、溶接部から飛散するスパッタ粒子やヒュームが集光レンズ21等の集光光学系に付着するのを防止するためのものであり、集光レンズ21等の集光光学系の前を横切るように噴出される。
また、レーザ溶接トーチ19aの先端側には、レーザ光16と同軸のセンターシールドノズル23が設けられている。このセンターシールドノズル23は、供給されたシールドガス24を、レーザ光の光軸に沿って吹き付けるためのものである。このセンターシールドノズル23を設けることにより、プルームが高くなるのを抑制し、溶接速度を向上させることができる。
図2に示す第1の例では、以下の(1)〜(4)の条件の全てを満たすように、レーザ溶接トーチ19aと、ガスシールドアーク溶接トーチ20を所定の速度で溶接進行方向に移動させるようにする。
(1)レーザ光16(の光軸)及びフィラーワイヤ17(の軸)が、溶接進行方向に対して可及的に左右にずれないように、レーザ溶接トーチ19aと、ガスシールドアーク溶接トーチ20の姿勢を保つ。
(2)ガスシールドアーク溶接トーチ20の軸(フィラーワイヤ17の軸)が所定の後退角αA(αA>0[°])を、レーザ溶接トーチ19aの軸(レーザ光16の光軸)が所定の前進角αL(ここではαL=0[°])を、それぞれ保つようにレーザ溶接トーチ19aと、ガスシールドアーク溶接トーチ20の姿勢を保つ。
(3)フィラーワイヤ17の狙い位置とレーザ光16の狙い位置との間の距離であるレーザ・アーク間距離DMを一定に保つ。
(4)レーザ溶接トーチ19aの先端面と金属板15の表面との間の距離であるスタンドオフSFを一定に保つ。
ここで、ガスシールドアーク溶接トーチ20(フィラーワイヤ17)の後退角αAを、例えば30[°]にすることができる。また、レーザ・アーク間距離DMを、例えば3[mm]にすることができる。また、スタンドオフSFを、例えば20[mm]にすることができる。
Further, compressed air (air) 22 flows into the laser welding torch 19a. This compressed air (air) 22 is called an air knife. The air knife 22 is for preventing sputter particles and fumes scattered from the welded portion from adhering to the condensing optical system such as the condensing lens 21, and in front of the condensing optical system such as the condensing lens 21. It is spouted across.
Further, a center shield nozzle 23 coaxial with the laser beam 16 is provided on the tip side of the laser welding torch 19a. The center shield nozzle 23 is for blowing the supplied shield gas 24 along the optical axis of the laser beam. By providing the center shield nozzle 23, it is possible to suppress the plume from becoming high and to improve the welding speed.
In the first example shown in FIG. 2, the laser welding torch 19a and the gas shield arc welding torch 20 are moved in the welding progress direction at a predetermined speed so as to satisfy all of the following conditions (1) to (4). I will let you.
(1) A laser welding torch 19a and a gas shield arc welding torch 20 so that the laser beam 16 (the optical axis thereof) and the filler wire 17 (the axis thereof) are not shifted left and right as much as possible with respect to the welding progress direction. Keep the posture.
(2) The axis of the gas shield arc welding torch 20 (the axis of the filler wire 17) has a predetermined receding angle α AA > 0 [°]), and the axis of the laser welding torch 19a (the optical axis of the laser beam 16). However, the postures of the laser welding torch 19a and the gas shield arc welding torch 20 are maintained so as to maintain a predetermined advancing angle α L (here, α L = 0 [°]).
(3) The laser-arc distance DM, which is the distance between the target position of the filler wire 17 and the target position of the laser beam 16, is kept constant.
(4) The standoff SF, which is the distance between the front end surface of the laser welding torch 19a and the surface of the metal plate 15, is kept constant.
Here, the receding angle α A of the gas shield arc welding torch 20 (filler wire 17) can be set to 30 °, for example. The laser-arc distance DM can be set to 3 [mm], for example. Further, the standoff SF can be set to 20 [mm], for example.

以上のようにしてレーザ・アーク複合溶接装置を構成し、ハイブリッド溶接を行うことにより、開先が突き合わさった金属板15の突合せ部分18に溶接ビード15aが形成される(図1を参照)。本実施形態では、溶接に際し、ビームホール(又はキーホール)を有する溶融池が金属板15に形成されて裏波溶接(レーザ溶接)ができるように、所定のパワー密度[W/mm2]を有するレーザ光16を、所定の速度で溶接進行方向に移動させる。また、本実施形態では、突き合わさった金属板15の開先の間に生じる隙間をフィラーワイヤ17で埋めきれるように、所定の大きさの電流を、フィラーワイヤ17と金属板15との間に流しながら、フィラーワイヤ17を、所定の速度で溶接進行方向に移動させる。尚、突き合わさった金属板15の開先の間に生じる隙間の詳細については後述する([開先の構成]の説明を参照)。
((トーチの第2の例))
図3は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19の第2の例を示す図である。具体的に図3は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19とを、その横方向から見た図である。
図2に示した例では、レーザ溶接トーチ19aの軸(レーザ光16の光軸)がとる前進角αLを0[°]とした。しかしながら、この前進角αLは、図3に示す例のように0[°]でなくてもよい。この前進角αLは、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ光16との干渉が避けられる範囲で、出来るだけ小さい値が(0[°]に近いのが)好ましく、例えば、5[°]にすることができる。
By constructing the laser-arc combined welding apparatus as described above and performing hybrid welding, a weld bead 15a is formed at the butt portion 18 of the metal plate 15 where the groove butt (see FIG. 1). In this embodiment, at the time of welding, a predetermined power density [W / mm 2 ] is set so that a weld pool having a beam hole (or keyhole) is formed on the metal plate 15 and back wave welding (laser welding) can be performed. The laser beam 16 is moved in the welding progress direction at a predetermined speed. Further, in the present embodiment, a current of a predetermined magnitude is applied between the filler wire 17 and the metal plate 15 so that the gap formed between the grooves of the metal plate 15 that is abutted can be filled with the filler wire 17. While flowing, the filler wire 17 is moved in the welding progress direction at a predetermined speed. In addition, the detail of the clearance gap produced between the groove | channels of the metal plate 15 which faced is mentioned later (refer description of [a structure of a groove | channel]).
((Second example of torch))
FIG. 3 is a view showing a second example of the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19. Specifically, FIG. 3 is a view of the gas shielded arc welding torch 20 and the laser welding torch 19 as seen from the lateral direction.
In the example shown in FIG. 2, the advance angle α L taken by the axis of the laser welding torch 19a (the optical axis of the laser beam 16) is set to 0 [°]. However, the advance angle α L may not be 0 [°] as in the example shown in FIG. This advancing angle α L is preferably as small as possible (close to 0 [°]) within a range in which interference between the gas shield arc welding torch 20 and the laser beam 16 is avoided, for example, 5 [°]. Can be.

((トーチの第3の例))
図4は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19の第3の例を示す図である。具体的に図4は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19とを、その横方向から見た図である。
図2に示した例では、レーザ溶接トーチ19aの先端側に、センターシールドノズル23を設けるようにした。しかしながら、図4に示すように、必ずしもセンターシールドノズル23をレーザ溶接トーチ19bに設ける必要はない。ただし、このようにした場合には、センターシールドノズル23を設けたときに比べ、溶接速度を遅くする必要がある。尚、図4に示したレーザ溶接トーチ19bについても、図3に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ光16との干渉が避けられる範囲で、任意の前進角αLをとることができる。
((Third example of torch))
FIG. 4 is a view showing a third example of the gas shielded arc welding torch 20 and the laser welding torch 19. Specifically, FIG. 4 is a view of the gas shielded arc welding torch 20 and the laser welding torch 19 as seen from the lateral direction.
In the example shown in FIG. 2, the center shield nozzle 23 is provided on the tip side of the laser welding torch 19a. However, as shown in FIG. 4, the center shield nozzle 23 is not necessarily provided in the laser welding torch 19b. However, in this case, it is necessary to reduce the welding speed as compared with the case where the center shield nozzle 23 is provided. Note that the laser welding torch 19b shown in FIG. 4 also has an arbitrary advance angle α L within a range in which interference between the gas shield arc welding torch 20 and the laser beam 16 is avoided, as shown in FIG. be able to.

(溶接装置の第2の例)
図5は、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第2の例を示す図である。図5において、レーザ・アーク複合溶接装置は、制御装置11と、レーザ照射装置12と、ワイヤ供給装置13a、13bと、電源14と、を有する。
図1〜図4に示したレーザ・アーク複合溶接装置の第1の例では、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させるようにした。これに対し、レーザ・アーク複合溶接装置の第2の例では、レーザ溶接トーチ19の後に、ガスシールドアーク溶接トーチ50を更に後行させるようにする。すなわち、ワイヤ供給装置13aは、ガスシールドアーク溶接トーチ20を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。また、レーザ照射装置12は、溶接進行方向において先行するガスシールドアーク溶接トーチ20と一定の間隔を保った状態で、レーザ溶接トーチ19を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。さらに、ワイヤ供給装置13bは、溶接進行方向において先行するレーザ溶接トーチ19と一定の間隔を保った状態で、ガスシールドアーク溶接トーチ50を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。ガスシールドアーク溶接トーチ20、50としては、同じものを使用することができる。
(Second example of welding apparatus)
FIG. 5 is a diagram showing a second example of the configuration of the laser-arc combined welding apparatus. In FIG. 5, the laser / arc combined welding apparatus includes a control device 11, a laser irradiation device 12, wire supply devices 13 a and 13 b, and a power source 14.
In the first example of the laser / arc combined welding apparatus shown in FIGS. 1 to 4, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19 is followed. On the other hand, in the second example of the laser / arc combined welding apparatus, the gas shield arc welding torch 50 is further moved after the laser welding torch 19. That is, the wire supply device 13a moves the gas shield arc welding torch 20 at a predetermined speed in the welding progress direction. Further, the laser irradiation device 12 moves the laser welding torch 19 at a predetermined speed in the welding progress direction while maintaining a certain distance from the preceding gas shield arc welding torch 20 in the welding progress direction. Further, the wire supply device 13b moves the gas shield arc welding torch 50 at a predetermined speed in the welding progress direction while maintaining a certain distance from the preceding laser welding torch 19 in the welding progress direction. As the gas shielded arc welding torch 20, 50, the same one can be used.

((トーチの第4の例))
図6は、ガスシールドアーク溶接トーチ20、50と、レーザ溶接トーチ19の第4の例を示す図である。具体的に図6は、ガスシールドアーク溶接トーチ20、50と、レーザ溶接トーチ19とを、その横方向から見た図である。
図6に示す例では、図2に示す例と同様に、レーザ溶接トーチ19aの軸(レーザ光16の光軸)が前進角αLとして0[°]を保つようにすると共に、ガスシールドアーク溶接トーチ20の軸(フィラーワイヤ17aの軸)が所定の後退角αA(αA>0[°])を保つようにする。また、フィラーワイヤ17aの狙い位置とレーザ光16の狙い位置との間の距離であるレーザ・アーク間距離DMを一定に保つようにする
さらに、図6に示す例では、ガスシールドアーク溶接トーチ50の軸(フィラーワイヤ17bの軸)が所定の前進角αB(αB>0[°])を保ち、且つ、レーザ光16の狙い位置とフィラーワイヤ17bの狙い位置との間の距離であるレーザ・アーク間距離DNを一定に保つようにして、レーザ溶接トーチ19aに対してガスシールドアーク溶接トーチ50を後行させる。
((4th example of torch))
FIG. 6 is a view showing a fourth example of the gas shielded arc welding torches 20 and 50 and the laser welding torch 19. Specifically, FIG. 6 is a view of the gas shield arc welding torches 20 and 50 and the laser welding torch 19 as seen from the lateral direction.
In the example shown in FIG. 6, as in the example shown in FIG. 2, the axis of the laser welding torch 19a (the optical axis of the laser beam 16) is maintained at 0 [°] as the advance angle α L , and the gas shield arc The axis of the welding torch 20 (the axis of the filler wire 17a) is maintained at a predetermined receding angle α AA > 0 [°]). Further, the laser-arc distance DM, which is the distance between the target position of the filler wire 17a and the target position of the laser beam 16, is kept constant. Further, in the example shown in FIG. Is the distance between the target position of the laser beam 16 and the target position of the filler wire 17b while maintaining a predetermined advance angle α BB > 0 [°]). The gas shield arc welding torch 50 is made to follow the laser welding torch 19a so as to keep the laser-to-arc distance DN constant.

ここで、ガスシールドアーク溶接トーチ50(フィラーワイヤ17b)の前進角αBを、例えば15[°]にすることができる。また、レーザ・アーク間距離DNとして、レーザ光16によるレーザ溶接とフィラーワイヤ17aによるアーク溶接とに基づく(ハイブリッド溶接に基づく)溶融池と、フィラーワイヤ17bによるアーク溶接に基づく溶融池とが1つにならないようにすることができる距離を確保する。レーザ・アーク間距離DNを、例えば10[mm]にすることができる。このように図6に示す例では、2プールでの溶接を行う。また、レーザ光16(の光軸)及びフィラーワイヤ17a、17b(の軸)が、溶接進行方向に対して可及的に左右にずれないように、レーザ溶接トーチ19aと、ガスシールドアーク溶接トーチ20の姿勢を保つ。
尚、図6に示したレーザ溶接トーチ19aの後退角αLを、図3に示すように、0[°]以外の値にしてもよいし、また、レーザ溶接トーチ19aの代わりに、図4に示したレーザ溶接トーチ19bを用いてもよい。
Here, the advance angle α B of the gas shield arc welding torch 50 (filler wire 17b) can be set to, for example, 15 [°]. Further, as the laser-arc distance DN, there is one molten pool based on laser welding with the laser beam 16 and arc welding with the filler wire 17a (based on hybrid welding) and one molten pool based on arc welding with the filler wire 17b. Ensure a distance that can be avoided. The laser-to-arc distance DN can be set to 10 [mm], for example. Thus, in the example shown in FIG. 6, welding in two pools is performed. Further, the laser welding torch 19a and the gas shield arc welding torch are arranged so that the laser beam 16 (its optical axis) and the filler wires 17a and 17b (its axis) are not shifted from side to side as much as possible with respect to the welding progress direction. Keep 20 postures.
Incidentally, the receding angle α L of the laser welding torch 19a shown in FIG. 6 may be set to a value other than 0 [°] as shown in FIG. 3, and instead of the laser welding torch 19a, FIG. The laser welding torch 19b shown in FIG.

(溶接装置の第3の例)
図7は、レーザ・アーク複合溶接装置の構成の第3の例を示す図である。図7において、レーザ・アーク複合溶接装置は、制御装置11と、レーザ照射装置12と、ワイヤ供給装置13と、電源14と、を有する。
図1〜図4に示したレーザ・アーク複合溶接装置の第1の例では、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させるようにした。これに対し、レーザ・アーク複合溶接装置の第3の例では、レーザ溶接トーチ19を先行させ、ガスシールドアーク溶接トーチ20を後行させるようにする。すなわち、レーザ照射装置12は、レーザ溶接トーチ19を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。また、ワイヤ供給装置13のワイヤ送給装置は、溶接進行方向において先行するレーザ溶接トーチ19と一定の間隔を保った状態で、ガスシールドアーク溶接トーチ20を溶接進行方向に所定の速度で移動させる。
(Third example of welding apparatus)
FIG. 7 is a diagram showing a third example of the configuration of the laser-arc combined welding apparatus. In FIG. 7, the laser / arc combined welding apparatus includes a control device 11, a laser irradiation device 12, a wire supply device 13, and a power source 14.
In the first example of the laser / arc combined welding apparatus shown in FIGS. 1 to 4, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19 is followed. On the other hand, in the third example of the laser / arc combined welding apparatus, the laser welding torch 19 is preceded and the gas shield arc welding torch 20 is followed. That is, the laser irradiation device 12 moves the laser welding torch 19 in the welding progress direction at a predetermined speed. Further, the wire feeding device of the wire supply device 13 moves the gas shield arc welding torch 20 at a predetermined speed in the welding progress direction while maintaining a certain distance from the preceding laser welding torch 19 in the welding progress direction. .

((トーチの第5の例))
図8は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19の第5の例を示す図である。具体的に図8は、ガスシールドアーク溶接トーチ20と、レーザ溶接トーチ19とを、その横方向から見た図である。
図8に示す例では、レーザ溶接トーチ19の軸(レーザ光16の光軸)が後退角αLとして0[°]を保つようにすると共に、ガスシールドアーク溶接トーチ20の軸(フィラーワイヤ17aの軸)が所定の前進角αA(αA>0[°])を保つようにする。また、溶接予定箇所における「フィラーワイヤ17aとレーザ光16」の間の距離であるレーザ・アーク間距離DMを一定に保つようにする。ただし、図8に示す例では、ろう付け進行方向において、レーザ溶接トーチ19が先行し、ガスシールドアーク溶接トーチ20が後行する。その他の条件は、図2に示した例と同じである。
((5th example of torch))
FIG. 8 is a view showing a fifth example of the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19. Specifically, FIG. 8 is a view of the gas shielded arc welding torch 20 and the laser welding torch 19 as seen from the lateral direction.
In the example shown in FIG. 8, the axis of the laser welding torch 19 (optical axis of the laser beam 16) is maintained at 0 [°] as the receding angle α L and the axis of the gas shield arc welding torch 20 (filler wire 17a). Is maintained at a predetermined advancing angle α AA > 0 [°]). Further, the laser-arc distance DM, which is the distance between the “filler wire 17a and the laser beam 16” at the planned welding location, is kept constant. However, in the example shown in FIG. 8, the laser welding torch 19 precedes and the gas shield arc welding torch 20 follows in the brazing progression direction. Other conditions are the same as in the example shown in FIG.

尚、図8に示したレーザ溶接トーチ19の前進角αBを、0[°]以外の値にしてもよいし、また、レーザ溶接トーチ19aの代わりに、図4に示したレーザ溶接トーチ19bを用いてもよい。さらに、ガスシールドアーク溶接トーチ20に対して図6に示したガスシールドアーク溶接トーチ50を更に後行させるようにしてもよい。このようにした場合には、レーザ・アーク間距離DNの代わりに、ガスシールドアーク溶接トーチ20によるフィラーワイヤ17aの狙い位置と、ガスシールドアーク溶接トーチ50によるフィラーワイヤ17bの狙い位置との距離であるアーク・アーク間距離DSが規定される。 Incidentally, the advance angle α B of the laser welding torch 19 shown in FIG. 8 may be set to a value other than 0 [°], and instead of the laser welding torch 19a, the laser welding torch 19b shown in FIG. May be used. Further, the gas shield arc welding torch 50 shown in FIG. In this case, instead of the laser-to-arc distance DN, the distance between the target position of the filler wire 17a by the gas shield arc welding torch 20 and the target position of the filler wire 17b by the gas shield arc welding torch 50 is used. A certain arc-to-arc distance DS is defined.

[開先の構成]
以下に、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により溶接を行う開先の構成例を示す。
(開先の第1の例)
図9は、金属板15の開先の形状の第1の例を示す図である。具体的に図9(a)は、金属板15の開先同士が突き合わさった領域を、図1、図5、図7に示すAの方向から見た図である。また、図9(b)は、突き合わさった金属板15の開先に対するレーザ光16の狙い位置の一例を示す図である。また、図9(c)は、溶接ビード断面の一例を模式的に示す図である。
[Configuration of groove]
Below, the example of a structure of the groove | channel which welds with the laser arc combined welding apparatus mentioned above is shown.
(First example of groove)
FIG. 9 is a diagram illustrating a first example of the shape of the groove of the metal plate 15. Specifically, FIG. 9A is a view of the region in which the grooves of the metal plate 15 face each other as seen from the direction A shown in FIGS. 1, 5, and 7. FIG. 9B is a diagram illustrating an example of a target position of the laser beam 16 with respect to the groove of the metal plate 15 that is abutted. Moreover, FIG.9 (c) is a figure which shows typically an example of a weld bead cross section.

図9(a)に示す例では、金属板15の開先形状がI開先を基本とする形状であり、このI開先の中央の部分(通常のI開先における突き合わせ面)に、窪み部と突出部とを形成するようにしている。具体的に、突き合わさる一方の開先には、通常のI開先における突き合わせ面の中央の領域が窪み、且つ、その中央の領域の上側の領域と下側の領域とが突出するように、窪み部91と突出部92a、92bとが、それぞれ開先の長手方向(図9(b)のCの方向(板幅方向))に沿って連続的に形成されている。ここで、突出部92a、92bの先端面と、窪み部91の底面は、それぞれ板厚方向に沿って平坦な面である。また、開先が突き合わさった金属板15の他方の開先には、このような突出部91と窪み部92とが形成されず、開先は板厚方向に沿って平坦な平面となっている(すなわち、通常のI開先と同じである)。   In the example shown in FIG. 9A, the groove shape of the metal plate 15 is a shape based on an I groove, and a recess is formed in a central portion of this I groove (abutment surface in a normal I groove). The portion and the protruding portion are formed. Specifically, in one groove to be abutted, a central area of the abutting surface in a normal I groove is recessed, and an upper area and a lower area of the central area protrude. The recess 91 and the protrusions 92a and 92b are continuously formed along the longitudinal direction of the groove (the direction C (the plate width direction) in FIG. 9B). Here, the tip surfaces of the protrusions 92a and 92b and the bottom surface of the recess 91 are flat surfaces along the plate thickness direction. Further, the protruding portion 91 and the recessed portion 92 are not formed on the other groove of the metal plate 15 with which the groove is abutted, and the groove becomes a flat plane along the plate thickness direction. (Ie, the same as a normal I groove).

突出部92a、92bの板厚方向の長さの合計値(=D1+D2)が、2[mm]以上となるようにする。この合計値(=D1+D2)を2[mm]未満にすると、窪み部91と突出部92a、92bとを形成するための加工が困難になると共に、突き合わせの相手となる金属板15と突き合わさったときに突出部92が大きく変形しまい(潰れてしまい)、突き合わさった開先の間の隙間の長さD4(窪み部91の深さ)を確保するのが困難になるからである。また、ハイブリッド溶接により1パス1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(ここでは金属板15の板厚D5)に対する、窪み部91の板厚方向の長さD3の割合(=(D3/D5))を0.6[−]以上とする。この値が0.6未満であると、窪み部91を設けた効果を発揮することができないからである。   The total value (= D1 + D2) of the lengths of the protruding portions 92a and 92b in the thickness direction is set to 2 [mm] or more. When this total value (= D1 + D2) is less than 2 [mm], it becomes difficult to form the recess 91 and the protrusions 92a and 92b, and the metal plate 15 that is the counterpart of the abutting is abutted. This is because sometimes the protruding portion 92 is greatly deformed (collapsed), and it becomes difficult to ensure the length D4 of the gap between the butted grooves (depth of the recessed portion 91). Further, the ratio of the length D3 in the plate thickness direction of the recess 91 to the length in the plate thickness direction (here, the plate thickness D5 of the metal plate 15) of the portion welded in one pass and one pool by hybrid welding (= (D3 / D5)) is 0.6 [−] or more. It is because the effect which provided the hollow part 91 cannot be exhibited as this value is less than 0.6.

また、突き合わさった開先の間の隙間の長さD4(窪み部91の深さ)が、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下、好ましくは、0.5[mm]以上、2.0[mm]以下となるようにする。突き合わさった開先の間の隙間の長さD4(窪み部91の深さ)が0.5[mm]未満であると、玉状に溶融金属が垂れ落ち、適切な溶接ビードを形成することができなくなる虞があり、さらに、突き合わさった開先の間の隙間(窪み部91の深さ)D4が0.3[mm]未満になると、その傾向が一層顕著になるからである。一方、突き合わさった開先の間の隙間の長さD4(窪み部91の深さ)が1.5[mm]を超えると、後述するレーザ光16の狙い位置96がずれたときに開先の側面を完全に溶融できなくなる虞があり、突き合わさった開先の間の隙間の長さD4(窪み部91の深さ)が2.0[mm]を超えると、その傾向が一層顕著になるからである。   Further, the length D4 of the gap between the butted grooves (depth of the hollow portion 91) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, preferably 0.5 [mm]. Above, it should be 2.0 [mm] or less. When the length D4 of the gap between the butted grooves (depth of the hollow portion 91) is less than 0.5 [mm], the molten metal drips down in a ball shape and forms an appropriate weld bead. This is because, when the gap (depth of the recess 91) D4 between the butted grooves is less than 0.3 [mm], the tendency becomes more prominent. On the other hand, when the length D4 of the gap between the butted grooves (depth of the hollow portion 91) exceeds 1.5 [mm], the groove 96 is displaced when a target position 96 of the laser beam 16 described later is displaced. If the length D4 of the gap between the butted grooves (depth of the hollow portion 91) exceeds 2.0 [mm], the tendency becomes more prominent. Because it becomes.

また、ハイブリッド溶接により1パス1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(ここでは金属板15の板厚D5)は、5[mm]以上、16[mm]以下とする。ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(金属板15の板厚D5)が5[mm]未満であると、開先の加工のためのコストが上がってしまうことに加え、図9に示すような窪み部91や突出部92a、92bを形成しなくても、溶融金属が垂れ落ちず、適切な溶接ビードを形成できることが多いからである。一方、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(金属板15の板厚D5)が16[mm]を超えると、溶接により形成される溶融金属の量が多くなることによりその自重で玉状に溶融金属が垂れ落ちる虞があるからである。   Further, the length in the plate thickness direction (here, the plate thickness D5 of the metal plate 15) of the portion welded in one pass and one pool by hybrid welding is set to 5 [mm] or more and 16 [mm] or less. If the length in the thickness direction (thickness D5 of the metal plate 15) of the portion welded in one pool by hybrid welding is less than 5 mm, the cost for machining the groove increases. This is because the molten metal does not sag and a suitable weld bead can often be formed without forming the recess 91 and the protrusions 92a and 92b as shown in FIG. On the other hand, if the length (thickness D5 of the metal plate 15) of the portion welded in one pool by hybrid welding exceeds 16 [mm], the amount of molten metal formed by welding increases. This is because the molten metal may sag in a ball shape by its own weight.

図9に示す例では、以上のような形状の金属板15の開先同士(一方の開先の突出部92a、92bの先端面と他方の開先の面)が、隙間ができないように突き合わさった状態にした上で、レーザ・アーク複合溶接装置により1パス1プールで溶接を行うようにする。
このとき、図9(b)に示すように、窪み部91により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面95と、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する(突出部92及び窪み部91が形成されている)領域の、レーザ光16が照射される側の端部との交線96上の位置を、レーザ光16の狙い位置とする。すなわち、レーザ光16の光軸が、この狙い位置に合うようにレーザ光16を照射する。以上のように図9に示す例では、溶接進行方向は交線96の方向であり、溶接予定箇所には交線96が含まれることになる。尚、このように狙い位置96を定めてレーザ光16を照射しても、金属板15の板面方向(図9(b)のBの方向)にレーザ光16の光軸がずれることがある。本実施形態では、この狙い位置を中心として±1.0[mm]までのずれを許容するものとする。レーザ光16の光軸がこれよりもずれると、窪み部91によってレーザ光16が溶融させる金属板15の実効板厚を小さくする効果が薄れてしまうからである。
In the example shown in FIG. 9, the grooves of the metal plate 15 having the above-described shape (the protrusion surfaces 92a and 92b of one groove and the surface of the other groove) protrude so that there is no gap. After the combined state, welding is performed in one pass and one pool by a laser / arc combined welding apparatus.
At this time, as shown in FIG. 9B, the surface 95 including the central region of the gap between the grooves formed by the recess 91 is welded in one pool by hybrid welding (the protrusion 92 and the recess). The position on the intersection line 96 with the end of the region where the portion 91 is formed) on the side irradiated with the laser light 16 is set as a target position of the laser light 16. That is, the laser beam 16 is irradiated so that the optical axis of the laser beam 16 matches the target position. As described above, in the example shown in FIG. 9, the welding progress direction is the direction of the intersection line 96, and the intersection line 96 is included in the planned welding location. Even if the target position 96 is set and the laser beam 16 is irradiated in this way, the optical axis of the laser beam 16 may be shifted in the plate surface direction of the metal plate 15 (direction B in FIG. 9B). . In the present embodiment, it is assumed that a deviation of ± 1.0 [mm] is allowed with this target position as the center. This is because if the optical axis of the laser beam 16 is deviated from this, the effect of reducing the effective plate thickness of the metal plate 15 to which the laser beam 16 is melted by the recess 91 is reduced.

ここで、レーザ光16のビーム径(集光径)は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下、好ましくは、0.4[mm]以上、1.0[mm]以下となるようにする。レーザ光16のビーム径が0.4[mm]未満になると、窪み部71により形成された隙間を有する開先面を溶融することができなくなる虞があり、さらに、レーザ光16のビーム径が0.2[mm]未満になると、この傾向が顕著になるからである。一方、レーザ光16のビーム径が1.0[mm]を超えると、金属板15を溶接するのに必要なパワー密度が確保できなくなる虞があるからである。ところで、レーザ・アーク複合溶接のように、アークにより十分な溶融金属が供給される場合、突き合わされた開先の間の隙間がビーム径に比較して大きくても、ビームホール周囲の溶融金属の流れにより、開先面を溶融させることが可能である。
また、図9に示す例では、フィラーワイヤ17(アーク)の狙い位置も、図9(b)に示す交線96上の位置としている。ただし、フィラーワイヤ17(アーク)の狙い位置は、必ずしもレーザ光16の狙い位置と同じにする必要はない。
以上のように、狙い位置を交線96として、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により1パスで溶接を行うと、図9(c)に示すような溶接ビード77が形成される。
Here, the beam diameter (condensed diameter) of the laser beam 16 is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less, preferably 0.4 [mm] or more and 1.0 [mm] or less. To be. If the beam diameter of the laser beam 16 is less than 0.4 [mm], the groove surface having the gap formed by the recess 71 may not be melted, and the beam diameter of the laser beam 16 is further reduced. This is because this tendency becomes remarkable when the thickness is less than 0.2 [mm]. On the other hand, if the beam diameter of the laser beam 16 exceeds 1.0 [mm], the power density necessary for welding the metal plate 15 may not be ensured. By the way, when sufficient molten metal is supplied by arc as in laser / arc combined welding, even if the gap between the butted grooves is larger than the beam diameter, the molten metal around the beam hole is The groove surface can be melted by the flow.
In the example shown in FIG. 9, the target position of the filler wire 17 (arc) is also a position on the intersection line 96 shown in FIG. 9B. However, the target position of the filler wire 17 (arc) is not necessarily the same as the target position of the laser beam 16.
As described above, when welding is performed in one pass by the above-described laser / arc combined welding apparatus with the target position as the intersection line 96, a weld bead 77 as shown in FIG. 9C is formed.

(開先の第2の例)
図10は、金属板15の開先の形状の第2の例を示す図である。具体的に図10(a)は、金属板15の開先同士が突き合わさった領域を、図1、図5、図7に示すAの方向から見た図である。また、図10(b)は、突き合わさった金属板15の開先に対するレーザ光16の狙い位置の一例を示す図である。また、図10(c)は、溶接ビードの一例を模式的に示す図である。
(Second example of groove)
FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of the shape of the groove of the metal plate 15. Specifically, FIG. 10A is a view of the region in which the grooves of the metal plate 15 face each other, as viewed from the direction A shown in FIGS. 1, 5, and 7. FIG. 10B is a diagram illustrating an example of a target position of the laser beam 16 with respect to the groove of the metal plate 15 that is abutted. FIG. 10C is a diagram schematically showing an example of a weld bead.

図10に示す開先は、金属板15の開先形状がX開先を基本とする形状であり、このX開先の中央の部分(通常のX開先における突き合わせ面)に、窪み部と突出部とを形成するようにしている。図10に示す例では、突き合わさる双方の開先に窪み部102、103と突出部104a、104b、105a、105bとを形成する。すなわち、通常のX開先における突き合わせ面の中央の領域が窪み、且つ、その上側の領域と下側の領域とが突出するように、窪み部102、103と突出部104a、104b、105a、105bとが、それぞれ開先の長手方向(図10(b)のC方向)に沿って連続的に形成されるようにする。ここで、突出部104a、104b、105a、105bの先端面と、窪み部102、103の底面は、それぞれ板厚方向に沿って平坦な面である。尚、X開先における突き合わせ面の上下の領域は、通常のX開先と同様に、板厚方向に対し傾斜角θ[°]で傾斜している。この傾斜角θ[°]は、例えば40[°]である。   The groove shown in FIG. 10 is a shape in which the groove shape of the metal plate 15 is based on the X groove, and a recess portion and a central portion of this X groove (abutting surface in the normal X groove) The protrusion is formed. In the example shown in FIG. 10, the depressions 102 and 103 and the protrusions 104a, 104b, 105a, and 105b are formed in both the grooves to be abutted. That is, the depressions 102 and 103 and the protrusions 104a, 104b, 105a, and 105b are formed so that the center area of the butting surface in the normal X groove is depressed and the upper area and the lower area protrude. Are continuously formed along the longitudinal direction of the groove (the C direction in FIG. 10B). Here, the tip surfaces of the protrusions 104a, 104b, 105a, and 105b and the bottom surfaces of the recesses 102 and 103 are flat surfaces along the plate thickness direction, respectively. In addition, the upper and lower regions of the butted surface in the X groove are inclined at an inclination angle θ [°] with respect to the plate thickness direction, similarly to the normal X groove. This inclination angle θ [°] is, for example, 40 [°].

突出部104a、104b(105a、105b)の板厚方向の長さの合計値(=D11+D12)が、2[mm]以上となるようにする。また、ハイブリッド溶接により1パスで溶接する部分(金属板15の突き合わせ面)の板厚方向の長さD14に対する、窪み部102、103の板厚方向の長さD13の割合(=(D13/D14))を0.6[−]以上とする。
また、突き合わさった開先の間の隙間の長さD18(窪み部102、103の深さの合計)が、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下、好ましくは、0.5[mm]以上、2.0[mm]以下となるようにする。
また、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分(金属板15の突き合わせ面)の板厚方向の長さD14は、5[mm]以上、16[mm]以下とする。
以上のようにする理由は、前述した第1の例で説明した通りである。尚、第2の例では、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さが16[mm]以下であれば、金属板15の板厚D15は、16[mm]を超えてもよい。
The total value (= D11 + D12) of the lengths in the plate thickness direction of the protrusions 104a and 104b (105a and 105b) is set to 2 [mm] or more. Further, the ratio of the length D13 in the thickness direction of the depressions 102 and 103 to the length D14 in the thickness direction of the portion to be welded in one pass by hybrid welding (abutting surface of the metal plate 15) (= (D13 / D14 )) Is 0.6 [−] or more.
Further, the length D18 of the gap between the butted grooves (the total depth of the recesses 102 and 103) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, preferably 0. 5 [mm] or more and 2.0 [mm] or less.
Further, the length D14 in the plate thickness direction of the portion (butting surface of the metal plate 15) welded in one pool by hybrid welding is set to 5 [mm] or more and 16 [mm] or less.
The reason for the above is as described in the first example. In the second example, if the length in the thickness direction of the portion welded in one pool by hybrid welding is 16 [mm] or less, the thickness D15 of the metal plate 15 exceeds 16 [mm]. Also good.

図10に示す例では、以上のような形状の金属板15の開先同士(一方の開先の突出部104a、104bの先端面と他方の開先の突出部105a、105bの先端面)が、隙間ができないように突き合わさった状態にした上で、レーザ・アーク複合溶接装置により溶接を行うようにする。
このとき、第2の例でも、第1の例と同様に、窪み部102、103により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面106と、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する(突出部104、105及び窪み部102、103が形成されている)領域の、レーザ光16が照射される側の端部との交線107上の位置を、レーザ光16の狙い位置とする。また、第1の例と同様に、この狙い位置を中心として±1.0[mm]までのずれを許容するものとする。また、第1の例と同様に、レーザ光16のビーム径(集光径)は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下、好ましくは、0.4[mm]以上、1.0[mm]以下となるようにする。
In the example shown in FIG. 10, the grooves of the metal plate 15 having the above-described shape (the tip surfaces of the projections 104a and 104b on one groove and the tip surfaces of the projections 105a and 105b on the other groove) are formed. In addition, welding is performed by a laser / arc combined welding apparatus after being brought into contact with each other so that there is no gap.
At this time, also in the second example, similarly to the first example, the surface 106 including the central region of the gap between the grooves formed by the depressions 102 and 103 is welded in one pool by hybrid welding. The position of the region (where the protrusions 104 and 105 and the depressions 102 and 103 are formed) on the intersection line 107 with the end on the side irradiated with the laser light 16 is the target position of the laser light 16. . Similarly to the first example, a deviation of ± 1.0 [mm] around the target position is allowed. Further, as in the first example, the beam diameter (condensed diameter) of the laser light 16 is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less, preferably 0.4 [mm] or more, It should be 1.0 [mm] or less.

以上のように狙い位置を交線107として、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により1パス1プールでハイブリッド溶接を行うと、図10(c)に示すような溶接ビード108aが形成される。その後、開先の上下の部分をそれぞれ1パスで仕上げ溶接すると溶接ビード108b、108cがそれぞれ形成される。以上のように、第2の例でも、第1の例と同様に、金属板15の開先のうち、1プールで溶接される領域に対し、前述した条件を満たす突出部104、105と窪み部102、103を形成するようにする。   As described above, when hybrid welding is performed in one pass and one pool by the laser / arc combined welding apparatus with the target position as the intersection line 107, a weld bead 108a as shown in FIG. 10C is formed. Thereafter, when the upper and lower portions of the groove are finished and welded in one pass, weld beads 108b and 108c are formed. As described above, also in the second example, as in the first example, the protrusions 104 and 105 and the dent satisfying the above-described conditions for the region welded in one pool in the groove of the metal plate 15. The parts 102 and 103 are formed.

(開先の第参考例)
図11は、金属板15の開先の形状の第参考例を示す図である。具体的に図11(a)は、金属板15の開先同士が突き合わさった領域を、図1、図5、図7に示すAの方向から見た図である。また、図11(b)は、突き合わさった金属板15の開先に対するレーザ光16の狙い位置の一例を示す図である。また、図11(c)は、溶接ビードの一例を模式的に示す図である。
(First reference example of the groove)
FIG. 11 is a diagram illustrating a first reference example of the shape of the groove of the metal plate 15. Specifically, FIG. 11A is a view of the region in which the grooves of the metal plate 15 face each other, as viewed from the direction A shown in FIGS. 1, 5, and 7. FIG. 11B is a diagram illustrating an example of a target position of the laser beam 16 with respect to the groove of the metal plate 15 that is abutted. FIG. 11C is a diagram schematically showing an example of a weld bead.

図11に示す開先は、金属板15の開先形状がY開先を基本とする形状であり、このY開先の中央の部分(通常のY開先における突き合わせ面)に、窪み部と突出部とを形成するようにしている。図11に示す例では、突き合わさる双方の開先に窪み部112、113と突出部114、115とを形成する。すなわち、通常のY開先における突き合わせ面の上側の領域が窪み、且つ、その下側の領域が突出するように、窪み部112、113と突出部114、115とが、それぞれ開先の長手方向(図11(b)のC方向)に沿って連続的に形成されるようにする。ここで、突出部114、115の先端面と、窪み部112、113の底面は、それぞれ板厚方向に沿って平坦な面である。尚、Y開先における突き合わせ面の上の領域は、通常のY開先と同様に、板厚方向に対し傾斜角θ1[°]で傾斜している。この傾斜角θ1[°]の合計値θ(θ1+θ1)[°]は、例えば45[°]である。   The groove shown in FIG. 11 is a shape in which the groove shape of the metal plate 15 is based on a Y groove, and a recess portion and a central portion of this Y groove (abutting surface in a normal Y groove) The protrusion is formed. In the example shown in FIG. 11, the depressions 112 and 113 and the protrusions 114 and 115 are formed in both the grooves to be abutted. That is, the depressions 112 and 113 and the projections 114 and 115 are in the longitudinal direction of the groove so that the upper area of the butted surface in the normal Y groove is depressed and the lower area protrudes. It is made to form continuously along (C direction of FIG.11 (b)). Here, the front end surfaces of the protrusions 114 and 115 and the bottom surfaces of the recesses 112 and 113 are flat surfaces along the plate thickness direction, respectively. In addition, the area | region on the butt | matching surface in Y groove | channel is inclined by inclination | tilt angle (theta) 1 [degree] with respect to the plate | board thickness direction similarly to the normal Y groove. The total value θ (θ1 + θ1) [°] of the inclination angle θ1 [°] is, for example, 45 [°].

突出部114(115)の板厚方向の長さの合計値(=D21)が、2[mm]以上となるようにする。また、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分(金属板15の突き合わせ面)の板厚方向の長さD24に対する、窪み部112、113の板厚方向の長さD23の割合(=(D23/D24))を0.6[−]以上とする。
また、突き合わさった開先の間の隙間の長さD28(窪み部112、113の深さの合計)が、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下、好ましくは、0.5[mm]以上、2.0[mm]以下となるようにする。
また、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分(金属板15の突き合わせ面)の板厚方向の長さD24は、5[mm]以上、16[mm]以下とする。
以上のようにする理由は、前述した第1の例で説明した通りである。尚、第参考例では、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さが16[mm]以下であれば、金属板15の板厚D25は、16[mm]を超えてもよい。
The total value (= D21) of the lengths of the protrusions 114 (115) in the thickness direction is set to 2 [mm] or more. Further, the ratio of the length D23 in the thickness direction of the depressions 112 and 113 to the length D24 in the thickness direction of the portion (abutting surface of the metal plate 15) welded in one pool by hybrid welding (= (D23 / D24 )) Is 0.6 [−] or more.
The length D28 of the gap between the butted grooves (the total depth of the depressions 112 and 113) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, preferably 0. 5 [mm] or more and 2.0 [mm] or less.
In addition, the length D24 in the thickness direction of the portion to be welded in one pool by hybrid welding (butting surface of the metal plate 15) is 5 [mm] or more and 16 [mm] or less.
The reason for the above is as described in the first example. In the first reference example, if the length in the thickness direction of the portion welded in one pool by hybrid welding is 16 [mm] or less, the thickness D25 of the metal plate 15 exceeds 16 [mm]. May be.

図11に示す例では、以上のような形状の金属板15の開先同士(一方の開先の突出部114の先端面と他方の開先の突出部115の先端面)が、隙間ができないように突き合わさった状態にした上で、レーザ・アーク複合溶接装置により溶接を行うようにする。
このとき、第参考例でも、第1の例と同様に、窪み部112、113により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面116と、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する領域(突出部114、115及び窪み部112、113が形成されている領域)の、レーザ光16が照射される側の端部との交線117上の位置を、レーザ光16の狙い位置とする。また、第1の例と同様に、この狙い位置を中心として±1.0[mm]までのずれを許容するものとする。また、第1の例と同様に、レーザ光16のビーム径(集光径)は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下、好ましくは、0.4[mm]以上、1.0[mm]以下となるようにする。
In the example shown in FIG. 11, there is no gap between the grooves of the metal plate 15 having the above-described shape (the front end surface of the protrusion portion 114 of one groove and the front end surface of the protrusion portion 115 of the other groove). Then, welding is performed by a laser / arc combined welding apparatus.
At this time, in the first reference example, as in the first example, the surface 116 including the central region of the gap between the formed by recesses 112 and 113 groove, welding 1 Pool by hybrid welding The position on the intersection line 117 with the end portion on the side irradiated with the laser beam 16 of the region to be projected (region where the protrusions 114 and 115 and the depressions 112 and 113 are formed) is the target position of the laser beam 16 And Similarly to the first example, a deviation of ± 1.0 [mm] around the target position is allowed. Further, as in the first example, the beam diameter (condensed diameter) of the laser light 16 is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less, preferably 0.4 [mm] or more, It should be 1.0 [mm] or less.

以上のように狙い位置を交線117として、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により1プールで溶接を行うと、図11(c)に示すような溶接ビード118aが形成される。その後、開先の上の部分を1パスで仕上げ溶接すると溶接ビード118bが形成される。以上のように、第参考例でも、第1、第2の例と同様に、金属板15の開先のうち、1プールで溶接される領域に対し、前述した条件を満たす突出部114、115と窪み部112、113を形成するようにする。 As described above, when welding is performed in one pool by the above-described laser / arc combined welding apparatus with the target position as the intersection line 117, a weld bead 118a as shown in FIG. 11C is formed. Thereafter, when the upper part of the groove is subjected to finish welding in one pass, a weld bead 118b is formed. As described above, in the first reference example, similarly to the first, second example, among the groove of the metal plate 15, for a region to be welded in one pool, satisfies protrusion 114 described above 115 and depressions 112 and 113 are formed.

(開先の第参考例)
図12は、金属板15の開先の形状の第参考例を示す図である。具体的に図12(a)は、金属板15の開先同士が突き合わさった領域を、図1、図5、図7に示すAの方向から見た図である。また、図12(b)は、突き合わさった金属板15の開先に対するレーザ光16の狙い位置の一例を示す図である。また、図12(c)は、溶接ビードの一例を模式的に示す図である。
( Second reference example of groove)
FIG. 12 is a diagram illustrating a second reference example of the shape of the groove of the metal plate 15. Specifically, FIG. 12A is a view of the region in which the grooves of the metal plate 15 face each other, as viewed from the direction A shown in FIGS. 1, 5, and 7. FIG. 12B is a diagram illustrating an example of a target position of the laser beam 16 with respect to the groove of the metal plate 15 that is abutted. FIG. 12C is a diagram schematically showing an example of a weld bead.

図12に示す開先は、金属板15の開先形状がI開先を基本とする形状であり、このI開先(通常のI開先における突き合わせ面)に、窪み部と突出部とを形成するようにしている。図12に示す例では、突き合わさる双方の開先に窪み部122、123と突出部124、125とを形成する。すなわち、通常のI開先における突き合わせ面の上側の領域が突出し、且つ、その下側の領域が窪むように、窪み部122、123と突出部124、125とが、それぞれ開先の長手方向(図12(b)のC方向)に沿って連続的に形成されるようにする。ここで、突出部124、125の先端面と、窪み部122、123の底面は、それぞれ板厚方向に沿って平坦な面である。   The groove shown in FIG. 12 is a shape in which the groove shape of the metal plate 15 is based on an I groove, and a recess and a protrusion are formed on this I groove (abutment surface in a normal I groove). Try to form. In the example shown in FIG. 12, the depressions 122 and 123 and the protrusions 124 and 125 are formed in both the grooves to be abutted. That is, the recesses 122 and 123 and the protrusions 124 and 125 are respectively in the longitudinal direction of the groove so that the upper region of the butted surface in the normal I groove protrudes and the lower region is recessed (see FIG. 12 (b) in the C direction). Here, the tip surfaces of the protrusions 124 and 125 and the bottom surfaces of the recesses 122 and 123 are flat surfaces along the plate thickness direction, respectively.

突出部124(125)の板厚方向の長さの合計値(=D31)が、2[mm]以上となるようにする。また、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(金属板15の板厚D35)に対する、窪み部122、123の板厚方向の長さD23の割合(=(D33/D35))を0.6[−]以上とする。
また、突き合わさった開先の間の隙間の長さD38(窪み部122、123の深さの合計)が、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下、好ましくは、0.5[mm]以上、2.0[mm]以下となるようにする。
また、金属板15の板厚D35は、5[mm]以上、16[mm]以下とする。
以上のようにする理由は、前述した第1の例で説明した通りである。
The total value (= D31) of the lengths in the plate thickness direction of the protrusions 124 (125) is set to 2 [mm] or more. Further, the ratio of the length D23 in the thickness direction of the recesses 122 and 123 to the length in the thickness direction (the thickness D35 of the metal plate 15) of the portion welded in one pool by hybrid welding (= (D33 / D35 )) Is 0.6 [−] or more.
The length D38 of the gap between the butted grooves (the total depth of the recesses 122 and 123) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, preferably 0. 5 [mm] or more and 2.0 [mm] or less.
Further, the plate thickness D35 of the metal plate 15 is set to 5 [mm] or more and 16 [mm] or less.
The reason for the above is as described in the first example.

参考例では、以上のような形状の金属板15の開先同士(一方の開先の突出部124の先端面と他方の開先の突出部125の先端面)が、隙間ができないように突き合わさった状態にした上で、レーザ・アーク複合溶接装置によりハイブリッド溶接を行うようにする。
このとき、第参考例でも、第1の例と同様に、窪み部122、123により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面126と、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する領域(突出部124、125及び窪み部122、123が形成されている領域)の、レーザ光16が照射される側の端部との交線127上の位置を、レーザ光16の狙い位置とする。また、第1の例と同様に、この狙い位置を中心として±1.0[mm]までのずれを許容するものとする。また、第1の例と同様に、レーザ光16のビーム径(集光径)は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下、好ましくは、0.4[mm]以上、1.0[mm]以下となるようにする。
In the second reference example, there is no gap between the grooves of the metal plate 15 having the above-described shape (the front end surface of the protrusion portion 124 of one groove and the front end surface of the protrusion portion 125 of the other groove). Then, hybrid welding is performed by a laser / arc combined welding apparatus.
At this time, also in the second reference example, as in the first example, the surface 126 including the central region of the gap between the grooves formed by the recess portions 122 and 123 is welded in one pool by hybrid welding. The position on the intersection line 127 with the end portion on the side irradiated with the laser beam 16 of the region to be projected (the region where the protrusions 124 and 125 and the depressions 122 and 123 are formed) is the target position of the laser beam 16 And Similarly to the first example, a deviation of ± 1.0 [mm] around the target position is allowed. Further, as in the first example, the beam diameter (condensed diameter) of the laser light 16 is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less, preferably 0.4 [mm] or more, It should be 1.0 [mm] or less.

以上のように狙い位置を交線127として、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により1パス1プールで溶接を行うと、図12(c)に示すような溶接ビード128が形成される。以上のように、第参考例でも、第1〜第2の例、第1の参考例と同様に、金属板15の開先のうち、1プールで溶接される領域に対し、前述した条件を満たす突出部124、125と窪み部122、123を形成するようにする。 As described above, when welding is performed in one pass and one pool with the above-described laser / arc combined welding apparatus with the target position as the intersection line 127, a weld bead 128 as shown in FIG. 12C is formed. As described above, also in the second reference example, as in the first to second examples and the first reference example, the region welded in one pool in the groove of the metal plate 15 is described above. The projecting portions 124 and 125 satisfying the conditions and the recessed portions 122 and 123 are formed.

(開先の第の参考例)
図13は、金属板15の開先の形状の第の参考例を示す図である。具体的に図13(a)は、金属板15の開先同士が突き合わさった領域を、図1、図5、図7に示すAの方向から見た図である。また、図13(b)は、突き合わさった金属板15の開先に対するレーザ光16の狙い位置の一例を示す図である。また、図13(c)は、溶接ビードの一例を模式的に示す図である。
( Third reference example of groove)
FIG. 13 is a diagram illustrating a third reference example of the shape of the groove of the metal plate 15. Specifically, FIG. 13A is a view of the region in which the grooves of the metal plate 15 face each other, as viewed from the direction A shown in FIGS. 1, 5, and 7. FIG. 13B is a diagram illustrating an example of a target position of the laser light 16 with respect to the groove of the metal plate 15 that is abutted. FIG. 13C is a diagram schematically showing an example of a weld bead.

図13に示す開先は、金属板15の開先形状がI開先を基本とする形状であり、このI開先(通常のI開先における突き合わせ面)に、窪み部と突出部とを形成するようにしている。図13に示す例では、突き合わさる双方の開先に窪み部132、133と突出部134、135とを形成する。すなわち、通常のI開先における突き合わせ面の下側の領域が突出し、且つ、その上側の領域が窪むように、窪み部132、133と突出部134、135とが、それぞれ開先の長手方向(図13(b)のC方向)に沿って連続的に形成されるようにする。ここで、突出部134、135の先端面と、窪み部132、133の底面は、それぞれ板厚方向に沿って平坦な面である。   The groove shown in FIG. 13 is a shape in which the groove shape of the metal plate 15 is based on an I groove, and a recess and a protrusion are formed on this I groove (abutment surface in a normal I groove). Try to form. In the example shown in FIG. 13, the recessed portions 132 and 133 and the protruding portions 134 and 135 are formed in both the grooves to be faced. In other words, the recesses 132 and 133 and the protrusions 134 and 135 are formed in the longitudinal direction of the groove (see FIG. 2) so that the lower region of the butted surface of the normal I groove protrudes and the upper region is recessed. 13 (b) in the C direction). Here, the front end surfaces of the protrusions 134 and 135 and the bottom surfaces of the recesses 132 and 133 are flat surfaces along the plate thickness direction, respectively.

突出部134(135)の板厚方向の長さの合計値(=D41)が、2[mm]以上となるようにする。また、ハイブリッド溶接により1パスで溶接する部分の板厚方向の長さ(ここでは金属板15の板厚D45)に対する、窪み部132、133の板厚方向の長さD43の割合(=(D43/D45))を0.6[−]以上とする。
また、突き合わさった開先の間の隙間の長さD48(窪み部132、133の深さの合計)が、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下、好ましくは、0.5[mm]以上、2.0[mm]以下となるようにする。
また、金属板15の板厚D45は、5[mm]以上、16[mm]以下とする。
以上のようにする理由は、前述した第1の例で説明した通りである。
The total value (= D41) of the lengths in the plate thickness direction of the protrusions 134 (135) is set to be 2 [mm] or more. Further, the ratio of the length D43 in the plate thickness direction of the recesses 132 and 133 to the length in the plate thickness direction of the portion to be welded in one pass by hybrid welding (here, the plate thickness D45 of the metal plate 15) (= (D43 / D45)) is 0.6 [−] or more.
The length D48 of the gap between the butted grooves (the total depth of the recesses 132 and 133) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, preferably 0. 5 [mm] or more and 2.0 [mm] or less.
The plate thickness D45 of the metal plate 15 is set to 5 [mm] or more and 16 [mm] or less.
The reason for the above is as described in the first example.

の参考例では、以上のような形状の金属板15の開先同士(一方の開先の突出部134の先端面と他方の開先の突出部135の先端面)が、隙間ができないように突き合わさった状態にした上で、レーザ・アーク複合溶接装置によりハイブリッド溶接を行うようにする。
このとき、第の参考例でも、第1の例と同様に、窪み部132、123により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面136と、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する領域(突出部134、135及び窪み部132、133が形成されている領域)の、レーザ光16が照射される側の端部との交線137上の位置を、レーザ光16の狙い位置とする。また、第1の例と同様に、この狙い位置を中心として±1.0[mm]までのずれを許容するものとする。また、第1の例と同様に、レーザ光16のビーム径(集光径)は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下、好ましくは、0.4[mm]以上、1.0[mm]以下となるようにする。
In the third reference example, there is no gap between the grooves of the metal plate 15 having the shape as described above (the front end surface of the protrusion portion 134 of one groove and the front end surface of the protrusion portion 135 of the other groove). Then, hybrid welding is performed by a laser / arc combined welding apparatus.
At this time, also in the third reference example, similarly to the first example, the surface 136 including the central region of the gap between the grooves formed by the depressions 132 and 123 is welded in one pool by hybrid welding. The position on the intersection line 137 with the end portion on the side irradiated with the laser beam 16 of the region to be projected (the region where the protrusions 134 and 135 and the depressions 132 and 133 are formed) is the target position of the laser beam 16 And Similarly to the first example, a deviation of ± 1.0 [mm] around the target position is allowed. Further, as in the first example, the beam diameter (condensed diameter) of the laser light 16 is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less, preferably 0.4 [mm] or more, It should be 1.0 [mm] or less.

以上のように狙い位置を交線137として、前述したレーザ・アーク複合溶接装置により1プールで溶接を行うと、図13(c)に示すような溶接ビード138が形成される。以上のように、第の参考例でも、第1〜第の例、第1〜第2の参考例と同様に、金属板15の開先のうち、1プールで溶接される領域に対し、前述した条件を満たす突出部134、135と窪み部132、133を形成するようにする。 As described above, when welding is performed in one pool by the laser / arc combined welding apparatus with the target position as the intersection line 137, a weld bead 138 as shown in FIG. 13C is formed. As described above, in the third reference example, as in the first to second examples and the first and second reference examples, the groove of the metal plate 15 is welded to the region welded in one pool. The protrusions 134 and 135 and the depressions 132 and 133 that satisfy the above-described conditions are formed.

尚、金属板15の開先の形状は、第1〜第の例、第1〜第の参考例に示したものに限定されない。すなわち、突き合わさった開先の少なくとも何れか一方に、当該開先の長手方向全体に亘って、窪み部及び突出部がそれぞれ連続的に形成されるようにすると共に、当該窪み部及び突出部が形成されている開先については、当該突出部の先端面のみが、突き合わせの相手となる開先と当接する(隙間が0となる)ようにしていれば、金属板の開先の形状は、第1〜第の例、第1〜第の参考例に示したものに限定されない(後述する図28、図29、図31(b)、図34〜図36等を参照)。 The shape of the groove of the metal plate 15 is not limited to those shown in the first to second examples and the first to third reference examples. That is, at least one of the grooves that are abutted with each other is formed such that a recess and a protrusion are continuously formed over the entire longitudinal direction of the groove, and the recess and the protrusion are As for the formed groove, if only the tip surface of the protruding portion is in contact with the groove to be abutted against (the gap is 0), the shape of the groove of the metal plate is It is not limited to what was shown to the 1st- 2nd example and the 1st- 3rd reference example (refer FIG.28, FIG.29, FIG.31 (b) mentioned later, FIG.34-36 etc.).

[実施例]
次に、本発明の実施例について説明する。
図14は、1パス1プールで1パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(実施例1〜、参考例1〜、比較例1〜8)の結果を示す図であり、図15は、1パス2プールで1パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(参考例5、6、比較例9)の結果を示す図であり、図16は、1パス1プールで多パスの溶接を行った場合の実施例と比較例(実施例15、16、18、参考例、比較例10、11)の結果を示す図である。各実施例、参考例及び比較例では、以下の条件で試験を行った。これ以外の条件は、図14〜図16に示すと共に各例の説明で示す。
[Example]
Next, examples of the present invention will be described.
FIG. 14 is a diagram showing the results of Examples and Comparative Examples (Examples 1 to 8 , Reference Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 8) in which 1 pass is welded in 1 pass and 1 pool, FIG. 15 is a diagram showing the results of Examples and Comparative Examples (Reference Examples 5 and 6 and Comparative Example 9) in which one pass and two pools are welded, and FIG. 16 shows one pass and one pool. It is a figure which shows the result of the Example at the time of performing multipass welding, and a comparative example (Examples 15, 16, 18, Reference Example 7 , Comparative Examples 10, 11). In each example , reference example, and comparative example, tests were performed under the following conditions. Other conditions are shown in FIGS. 14 to 16 and in the description of each example.

・金属板;SM490(JIS G 3106)
・アーク溶接;MAG溶接
・MAG条件;
・シールドガス;Ar−20[体積%]CO2(流速;15[L/min])
・ワイヤ;YGW−11(φ1.2[mm])
・突き出し;15[mm]
・レーザ条件
・ファイバレーザ
・焦点位置;鋼板面表面
・同軸センターシールド;Ar(流速;50[L/min])
・レーザ光の照射角度;鋼板表面に対し垂直(前進角・後進角αL=0[°])
・スタンドオフ;20[mm]
・ Metal plate; SM490 (JIS G 3106)
-Arc welding; MAG welding-MAG conditions;
Shield gas: Ar-20 [volume%] CO 2 (flow rate: 15 [L / min])
・ Wire; YGW-11 (φ1.2 [mm])
・ Extrusion: 15 [mm]
・ Laser conditions ・ Fiber laser ・ Focus position: Steel plate surface ・ Coaxial center shield; Ar (flow velocity: 50 [L / min])
・ Laser beam irradiation angle: perpendicular to steel plate surface (advance angle / reverse angle α L = 0 [°])
・ Standoff: 20 [mm]

図14〜図16において、「ハイブリッド条件」とは、レーザ溶接トーチ19、ガスシールドアーク溶接トーチ20、50の配置を示すものである。「AL」と表記されているものは、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させることを示す。「LA」と表記されているのは、図8に示したように、レーザ溶接トーチ19aを先行させ、ガスシールドアーク溶接トーチ20を後行させることを示す。「ALA」と表記されているのは、図6に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行、レーザ溶接トーチ19aを後行させ、更に、レーザ溶接トーチ19aに対してガスシールドアーク溶接トーチ50を後行させることを示す。「LAA」と表記されているのは、図6の変形例として説明したように、レーザ溶接トーチ19aを先行、ガスシールドアーク溶接トーチ20を後行させ、更にガスシールドアーク溶接トーチ20に対してガスシールドアーク溶接トーチ50を後行させることを示す。また、「AL」、「LA」、「ALA」、「LAA」の後に記載されている数字は、レーザ・アーク間距離DMを示す。   14 to 16, “hybrid condition” indicates the arrangement of the laser welding torch 19 and the gas shield arc welding torches 20 and 50. The notation “AL” indicates that the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19a is followed as shown in FIG. The notation “LA” indicates that the laser welding torch 19a is preceded and the gas shield arc welding torch 20 is followed as shown in FIG. As shown in FIG. 6, “ALA” is written as follows: the gas shield arc welding torch 20 is advanced, the laser welding torch 19 a is followed, and the laser welding torch 19 a is gas shielded arc welded. Indicates that the torch 50 is to be followed. As described as a modified example of FIG. 6, “LAA” is described as follows: the laser welding torch 19 a is preceded, the gas shield arc welding torch 20 is followed, and the gas shield arc welding torch 20 is It shows that the gas shielded arc welding torch 50 is moved backward. The numbers described after “AL”, “LA”, “ALA”, and “LAA” indicate the laser-arc distance DM.

「ハイブリッド溶接対象部板厚」とは、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さ(例えば、図9のD5、図10のD14、図11のD24、図12のD35、図13のD45)である。
「空隙部」の「高さ」とは、窪み部の板厚方向の長さ(例えば、図9のD3、図10のD13、図11のD23、図12のD33、図13のD43)である。
「空隙部」の「幅」とは、突き合わさった開先の間の隙間の長さ(例えば、図9のD4、図10のD18、図11のD28、図12のD38、図13のD48)である。
「空隙高さ率」とは、ハイブリッド溶接により1プールで溶接する部分の板厚方向の長さに対する、窪み部の板厚方向の長さの割合(例えば、図9のD3/D5、図10のD13/D14、図11のD23/D24、図12のD33/D35、図13のD43/D45)である。
“Hybrid welding target plate thickness” means the length in the plate thickness direction of the portion to be welded in one pool by hybrid welding (for example, D5 in FIG. 9, D14 in FIG. 10, D24 in FIG. 11, D35 in FIG. 12, It is D45) of FIG.
The “height” of the “void” is the length in the thickness direction of the hollow (for example, D3 in FIG. 9, D13 in FIG. 10, D23 in FIG. 11, D33 in FIG. 12, D43 in FIG. 13). is there.
The “width” of the “void” is the length of the gap between the butted grooves (for example, D4 in FIG. 9, D18 in FIG. 10, D28 in FIG. 11, D38 in FIG. 12, D48 in FIG. 13). ).
“Void height ratio” refers to the ratio of the length in the thickness direction of the hollow portion to the length in the thickness direction of the portion welded in one pool by hybrid welding (for example, D3 / D5 in FIG. 9, FIG. 10 D13 / D14, FIG. 11 D23 / D24, FIG. 12 D33 / D35, and FIG. 13 D43 / D45).

「突き当て部合計高さ」とは、突出部の板厚方向の長さの合計値(例えば、図9のD1+D2、図10のD11+D12、図11のD21、図12のD31、図13のD43)である。
「アーク角度」とは、ガスシールドアーク溶接トーチ20の軸(フィラーワイヤ17aの軸)の方向と、鋼板の板面に垂直な方向とのなす角度(=前進角・後退角αA)である。
“Abutting part total height” means the total value of the lengths of the protruding parts in the plate thickness direction (for example, D1 + D2 in FIG. 9, D11 + D12 in FIG. 10, D21 in FIG. 11, D31 in FIG. 12, D43 in FIG. 13). ).
The “arc angle” is an angle formed between the direction of the axis of the gas shield arc welding torch 20 (the axis of the filler wire 17a) and the direction perpendicular to the plate surface of the steel plate (= advance angle / retreat angle α A ). .

(実施例1)
図17は、実施例1における開先の形状を示す図である。具体的に図17(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図17(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。尚、図17に示す(単位なしの)数字は、各部の寸法をミリメートルの単位で示したものである。また、図17(a)に示す下向きの矢印で示す箇所がレーザ光及びフィラーワイヤの狙い位置であり、この狙い位置は、図9に示した狙い位置96に対応する。尚、図17以降の各図においても、単位なしの数字は、各部の寸法をミリメートルの単位で示したものであり、下向きの矢印で示す箇所がレーザ光及びワイヤの狙い位置を示したものである。
本実施例では、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、図9に示したような開先を有する金属板を1パスで溶接した。図14の実施例1の欄に示すように、本実施例では、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
Example 1
FIG. 17 is a diagram illustrating a groove shape in the first embodiment. Specifically, FIG. 17A is a diagram illustrating a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. 17B is a diagram illustrating a state where the grooves of the metal plates are butted together. . Note that the numbers (without units) shown in FIG. 17 indicate the dimensions of each part in units of millimeters. In addition, a position indicated by a downward arrow shown in FIG. 17A is a target position of the laser beam and the filler wire, and this target position corresponds to the target position 96 shown in FIG. In each figure after FIG. 17, the unitless numbers indicate the dimensions of each part in millimeters, and the positions indicated by the downward arrows indicate the target positions of the laser beam and the wire. is there.
In this embodiment, as shown in FIG. 2, using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. 1, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19a is followed, and FIG. A metal plate having a groove as shown in 1 was welded in one pass. As shown in the column of Example 1 in FIG. 14, in this example, good back wave welding was achieved over the entire groove.

(比較例1、2、3)
図18は、比較例1、2における開先の形状を示す図である。具体的に図18(a)は、比較例1、2における、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図であり、図18(b)は、比較例3における、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
比較例1、2では、I開先を当接させる(隙間0で突き合わせる)ようにしている。図14の比較例1、2の欄に示すように、金属板の双方の開先をI開先とし、当該開先同士を当接させると、アーク電流を低減しても、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちることを回避することはできなかった。
(Comparative Examples 1, 2, 3)
FIG. 18 is a diagram showing the shape of the groove in Comparative Examples 1 and 2. Specifically, FIG. 18A is a diagram illustrating a state in which the groove of the metal plate is abutted in Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 18B is a groove of the metal plate in Comparative Example 3. It is a figure which shows the state which faced each other.
In Comparative Examples 1 and 2, the I groove is brought into contact (matched with a gap 0). As shown in the columns of Comparative Examples 1 and 2 in FIG. 14, when both the grooves of the metal plate are I grooves and the grooves are brought into contact with each other, even if the arc current is reduced, the ball is removed from the welded portion. It was not possible to prevent the molten metal from dripping down.

比較例3では、隙間が1.0[mm]となることを狙ってI開先を突き合わせるようにしている。ただし、金属板の開先は完全に平坦ではないので、開先の長手方向において(紙面に対して垂直な方向において)隙間が1.0[mm]よりも狭い部分と広い部分とが存在する。図14の比較例3の溶接結果に示すように、隙間がきちっと形成されている部分では、良好な裏波溶接ができたが、隙間が1.0[mm]よりも(極端に)狭い部分では、玉状に溶融金属が垂れ落ち、また、隙間が1.0[mm]よりも(極端に)広い部分では、フィラーメタルの量が不足し、アンダーフィルが生じた。このように、2枚の金属板を、間隔が有するように突き合わせる場合には、2枚の金属板の相対的な位置関係を決めることができず、一定の隙間を形成して2枚の金属板を突き合わせるためには、溶接能率を低下させざるを得ない。   In Comparative Example 3, the I groove is abutted to aim at a gap of 1.0 [mm]. However, since the groove of the metal plate is not completely flat, there are a portion where the gap is narrower than 1.0 mm and a wide portion in the longitudinal direction of the groove (in a direction perpendicular to the paper surface). . As shown in the welding result of Comparative Example 3 in FIG. 14, in the portion where the gap was formed properly, good back wave welding was performed, but the portion where the gap was (extremely) narrower than 1.0 [mm]. Then, the molten metal dripped down in a ball shape, and the amount of filler metal was insufficient and underfill occurred in a portion where the gap was (extremely) wider than 1.0 [mm]. As described above, when the two metal plates are abutted so as to have a gap, the relative positional relationship between the two metal plates cannot be determined. In order to abut the metal plates, the welding efficiency must be reduced.

(実施例2〜4)
図19〜図21は、それぞれ、実施例2〜4における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
実施例2〜4は、実施例1に対し、開先の形状(空隙部の幅(図9のD4))を変えたものである。
(Examples 2 to 4)
FIGS. 19-21 is a figure which shows the shape of the groove | channel in Examples 2-4, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are butted together.
Examples 2-4 differ from Example 1 in the shape of the groove (width of the gap (D4 in FIG. 9)).

(比較例4、5)
図22、図23は、それぞれ比較例4、5における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
比較例4、5も、実施例1に対し、開先の形状(空隙部の幅(図9のD4))を変えたものである。図14の比較例4の欄に示すように、空隙部の幅(図9のD4)を2[mm]にすると、隙間が広すぎて開先の一部を未溶接のまま残してしまった。また、図14の比較例5の欄に示すように、空隙部の幅(図9のD4)を0.2[mm]にすると、実質的に隙間を形成した効果による効果を出すことができず、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちることを回避することはできなかった。
図14の実施例1〜4、比較例4、5の欄に示すように、空隙部の幅(図9のD4)を0.3[mm]以上、2.5[mm]以下にすると、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができることが分かる。
(Comparative Examples 4 and 5)
22 and 23 are diagrams showing the shape of the groove in Comparative Examples 4 and 5, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are butted together.
In Comparative Examples 4 and 5, the groove shape (width of the gap (D4 in FIG. 9)) is changed from that in Example 1. As shown in the column of Comparative Example 4 in FIG. 14, when the width of the gap (D4 in FIG. 9) was 2 [mm], the gap was too wide and a part of the groove was left unwelded. . Further, as shown in the column of Comparative Example 5 in FIG. 14, when the width of the gap (D4 in FIG. 9) is set to 0.2 [mm], an effect due to the effect of substantially forming the gap can be obtained. Therefore, it was not possible to avoid the molten metal dripping from the welded portion in a ball shape.
As shown in the columns of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 4 and 5 in FIG. 14, when the width of the gap (D4 in FIG. 9) is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less, It can be seen that good backside welding can be achieved over the entire groove.

(実施例5、6)
図24、図25は、それぞれ実施例5、6における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
実施例5、6は、実施例1に対し、開先の形状(突き当て部合計高さ(図9のD1+D2))を変えたものである。
(比較例6、7)
図26、図27は、それぞれ比較例6、7における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
比較例6、7も、実施例1に対し、開先の形状(突き当て部合計高さ(図9のD1+D2))を変えたものである。
(Examples 5 and 6)
FIG. 24 and FIG. 25 are diagrams showing groove shapes in Examples 5 and 6, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are butted together.
In Examples 5 and 6, the shape of the groove (the total height of the abutting portion (D1 + D2 in FIG. 9)) is changed from that in Example 1.
(Comparative Examples 6 and 7)
FIG. 26 and FIG. 27 are diagrams showing groove shapes in comparative examples 6 and 7, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are butted together.
In Comparative Examples 6 and 7, the shape of the groove (the total height of the abutting portion (D1 + D2 in FIG. 9)) is changed from that in Example 1.

図14の比較例6の欄に示すように、空隙高さ率(図9のD3/D5)が0.5であると、溶接ビードの裏面では溶融池の保持が不十分となり、玉状に溶融金属が垂れ落ちた。また、図14の比較例7の欄に示すように、突き当て部合計高さが、1[mm]であると、金属板を突き合わせたときに、突出部が潰れてしまい安定した隙間を形成することができず、溶接品質が不安定になった。
図14の実施例1、5、6、比較例6、7の欄に示すように、突き当て部合計高さ(図9のD1+D2)を2[mm]以上とし、且つ、空隙高さ率(図9のD3/D5)を0.6[−]以上にすると、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができることが分かる。
As shown in the column of Comparative Example 6 in FIG. 14, when the void height ratio (D3 / D5 in FIG. 9) is 0.5, the molten pool is not sufficiently retained on the back surface of the weld bead, resulting in a ball shape. Molten metal dripped. Moreover, as shown in the column of Comparative Example 7 in FIG. 14, when the abutting portion total height is 1 [mm], the protruding portion is crushed and a stable gap is formed when the metal plate is abutted. The welding quality became unstable.
As shown in the columns of Examples 1, 5, 6 and Comparative Examples 6 and 7 in FIG. 14, the total height of the abutting portion (D1 + D2 in FIG. 9) is 2 [mm] or more, and the gap height ratio ( When D3 / D5) in FIG. 9 is set to 0.6 [−] or more, it can be seen that good reverse wave welding can be performed over the entire groove.

(実施例7、8)
図28、図29は、それぞれ実施例7、8における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図であり、図(c)は、開先の一部を拡大して示す図である。
本実施例では、2枚の金属板に同じ開先加工を施して、2枚の金属板を突き合わせたときに、開先部分が実施例1と同様の形状を有するようにしている。ただし、図28(c)、図29(c)に示すように、窪み部の底面端部が湾曲するようにしている。尚、本実施例でも、実施例1と同様に、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させて、金属板を1パス1プールで溶接した。
図14の実施例7、8の欄に示すように、突き合わさるお互いの金属板のそれぞれに、窪み部と突出部とを形成しても、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
(Examples 7 and 8)
FIG. 28 and FIG. 29 are diagrams showing groove shapes in Examples 7 and 8, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are abutted against each other, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are abutted with each other. (C) is a figure which expands and shows a part of groove | channel.
In this embodiment, the same groove processing is applied to the two metal plates, and when the two metal plates are brought into contact with each other, the groove portion has the same shape as that of the first embodiment. However, as shown in FIG. 28 (c) and FIG. 29 (c), the bottom end of the recess is curved. In the present embodiment, as in the first embodiment, the laser-arc combined welding apparatus shown in FIG. 1 is used to precede the gas shield arc welding torch 20 as shown in FIG. 19 was followed and the metal plate was welded by 1 pass 1 pool.
As shown in the columns of Examples 7 and 8 in FIG. 14, even when a recess and a protrusion were formed on each of the metal plates to be abutted with each other, good back surface welding could be performed over the entire groove.

図30は、参考例1〜、比較例8における開先の形状を示す図である。図30では、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示している。
(参考例1、2
参考では、図7に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図8に示したように、レーザ溶接トーチ19aを先行させ、ガスシールドアーク溶接トーチ20を後行させて、図12に示したような開先を有する金属板を1パス1プールで溶接した。また、参考例では、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させて、図13に示したような開先を有する金属板を1パスプールで溶接した。図14の参考例1、2の欄に示すように、突き合わさる突出部の数が1箇所であっても、当該突出部を当接させることによって一定の隙間を形成することができ、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
Figure 30 is a ginseng Reference Example 1-4 is a diagram showing a groove shape in Comparative Example 8. In FIG. 30, the state which faced | matched the groove | channels of the metal plate is shown.
(Ref Reference Example 1, 2)
In Reference Example 1 , using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. 7, the laser welding torch 19a is preceded and the gas shield arc welding torch 20 is followed as shown in FIG. A metal plate having a groove as shown in 1 was welded in one pass and one pool. Further, in Reference Example 2 , using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19 is followed, A metal plate having a groove as shown in FIG. 13 was welded in a one-pass pool. As shown in ginseng Reference Example 1, 2 column 14, even one point the number of Tsukiawasaru protrusions may form a certain gap by contact with the protruding portion, open Good back wave welding was achieved over the entire tip.

(参考例、比較例8)
参考例、比較例8でも、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19を後行させて、図13に示したような開先を有する金属板を1パス1プールで溶接した。図14の参考例、比較例8の欄に示すように、ハイブリッド溶接対象部板厚(図13のD45)を5[mm]以上、16[mm]以下にすると、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
(Reference Examples 3 and 4 and Comparative Example 8)
In Reference Examples 3 and 4 and Comparative Example 8, as shown in FIG. 2, using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. A metal plate having a groove as shown in FIG. 13 was welded in one pass and one pool. As shown in the columns of Reference Examples 3 and 4 and Comparative Example 8 in FIG. 14, when the plate thickness of the hybrid welding target part (D45 in FIG. 13) is 5 [mm] or more and 16 [mm] or less, the entire groove is covered. Good back wave welding was achieved.

(参考例5、6、比較例9)
図31は、参考例5、6、比較例9における開先の形状を示す図である。図31では、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示している。尚、図31において、°の単位が付いている数字は、角度を示したものである。
金属板の板厚が厚い(板厚が16[mm]を超える)場合、片側から下向きに1パス1プールで溶接を行うと、溶融部から玉状に溶融金属がその自重によって垂れ落ちる。そこで、参考例5、6では、片側から下向きに2プールで溶接を行うようにしている。
(Reference Examples 5 and 6, Comparative Example 9)
FIG. 31 is a diagram showing groove shapes in Reference Examples 5 and 6 and Comparative Example 9. In FIG. 31, the state which faced | matched the groove | channels of the metal plate is shown. In FIG. 31, the numbers with the unit of ° indicate the angles.
When the metal plate is thick (the plate thickness exceeds 16 [mm]), when welding is performed in one pass and one pool downward from one side, the molten metal drips down from the melted portion into a ball shape by its own weight. Therefore, in Reference Examples 5 and 6 , welding is performed in two pools downward from one side.

参考例では、図5に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図6に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、突出部と窪み部とが形成された「1プールで溶接を行う領域」を溶接し、図11(c)に示したような溶接ビード118aを形成する。その後、レーザ溶接トーチ19に対して後行するガスシールドアーク溶接トーチ50により、当該領域の上の領域をアーク溶接し、図11(c)に示したような溶接ビード118bを形成する。ここで、ガスシールドアーク溶接トーチ20とレーザ溶接トーチ19aとによるハイブリッド溶接における溶融池と、ガスシールドアーク溶接トーチ50によるアーク溶接における溶融池とが1つとなる1プール溶接とすると、溶融金属の量が多くなり、溶融金属が溶接部から垂れ落ちる虞がある。そこで、レーザ溶接トーチ19aから照射されるレーザ光の狙い位置と、ガスシールドアーク溶接トーチ50から送給されるワイヤの狙い位置との間の距離であるレーザ・アーク間距離DNを10[mm]にし、ガスシールドアーク溶接トーチ20とレーザ溶接トーチ19aとによるハイブリッド溶接における溶融池と、ガスシールドアーク溶接トーチ50によるアーク溶接における溶融池とが別々に形成されるようにしている。また、本参考例では、ガスシールドアーク溶接トーチ50におけるアークを発生する際の電流値は200[A]である。さらに、本参考例では、ガスシールドアーク溶接トーチ50(フィラーワイヤ17b)の前進角αBを15[°]にしている。 In Reference Example 5 , using the combined laser and arc welding apparatus shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the gas shield arc welding torch 20 is preceded and the laser welding torch 19a is followed, and the projecting portion The “region where welding is performed in one pool” in which the depression and the recess are formed is welded to form a weld bead 118a as shown in FIG. Thereafter, the region above the region is arc-welded by a gas shield arc welding torch 50 that follows the laser welding torch 19 to form a weld bead 118b as shown in FIG. Here, when the one pool welding in which the molten pool in the hybrid welding by the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19a and the molten pool in the arc welding by the gas shield arc welding torch 50 are one pool welding, the amount of molten metal As a result, the molten metal may sag from the weld. Therefore, the laser-arc distance DN, which is the distance between the target position of the laser beam irradiated from the laser welding torch 19a and the target position of the wire fed from the gas shield arc welding torch 50, is 10 [mm]. The molten pool in the hybrid welding by the gas shield arc welding torch 20 and the laser welding torch 19a and the molten pool in the arc welding by the gas shield arc welding torch 50 are formed separately. In this reference example, the current value when generating an arc in the gas shielded arc welding torch 50 is 200 [A]. Furthermore, in this reference example, the advance angle α B of the gas shield arc welding torch 50 (filler wire 17b) is set to 15 [°].

参考例では、図11に示したように、通常のY開先における突き合わせ面の上側の領域が窪み、下側の領域が突出するようにした。これに対し、参考では、通常のY開先における突き合わせ面の上側の領域と下側の領域とが突出し、中央の領域が窪むようにした。また、参考では、トーチの第5の例(図8)の変形例として説明したように、レーザ溶接トーチ19aを先行させ、ガスシールドアーク溶接トーチ20を後行させて、突出部と窪み部とが形成された「1プールで溶接を行う領域」を溶接する。その後、レーザ溶接トーチ19に対して後行するガスシールドアーク溶接トーチ50により、当該領域の上の領域をアーク溶接する。 In Reference Example 5 , as shown in FIG. 11, the upper region of the butted surface in the normal Y groove is depressed and the lower region protrudes. On the other hand, in Reference Example 6 , the upper region and the lower region of the butted surface in the normal Y groove protrude and the central region is depressed. Further, in Reference Example 6 , as described as a modified example of the fifth example of the torch (FIG. 8), the laser welding torch 19a is preceded, the gas shield arc welding torch 20 is followed, and the protruding portion and the depression The “region where welding is performed in one pool” formed with the part is welded. Thereafter, the region above the region is arc-welded by a gas shield arc welding torch 50 that follows the laser welding torch 19.

また、参考でも、参考例と同様に、ガスシールドアーク溶接トーチ20から送給されるワイヤの狙い位置と、ガスシールドアーク溶接トーチ50から送給されるワイヤの狙い位置との距離であるアーク・アーク間距離DSを10[mm]にし、ガスシールドアーク溶接トーチ20とレーザ溶接トーチ19aとによるハイブリッド溶接における溶融池と、ガスシールドアーク溶接トーチ50によるアーク溶接における溶融池とが別々に形成されるようにしている。また、本参考例でも、ガスシールドアーク溶接トーチ50におけるアークを発生する際の電流値は200[A]である。さらに、本参考例でも、ガスシールドアーク溶接トーチ50(フィラーワイヤ17b)の前進角αBを15[°]にしている。 In Reference Example 6, as in Reference Example 5 , the distance between the target position of the wire fed from the gas shielded arc welding torch 20 and the target position of the wire fed from the gas shielded arc welding torch 50 is as follows. A certain arc-arc distance DS is set to 10 [mm], and a molten pool in the hybrid welding by the gas shielded arc welding torch 20 and the laser welding torch 19a and a molten pool in the arc welding by the gas shielded arc welding torch 50 are separately provided. To be formed. Also in this reference example, the current value when generating an arc in the gas shielded arc welding torch 50 is 200 [A]. Furthermore, also in this reference example, the advance angle α B of the gas shield arc welding torch 50 (filler wire 17b) is set to 15 [°].

比較例9では、隙間が0.5[mm]となることを狙ってI開先を突き合わせるようにしている。比較例9では、参考例と同様に、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、突出部と窪み部とが形成された「1プールで溶接を行う領域」を溶接し、その後、レーザ溶接トーチ19に対して後行するガスシールドアーク溶接トーチ50により、当該領域の上の領域をアーク溶接する。
図15の参考例の欄に示すように、1プールで溶接を行う領域に窪み部と突出部とを形成し、その領域に対してハイブリッド溶接を行うと共に、その領域の上の領域に対してアーク溶接を行うことにより、金属板の板厚が16[mm]を超えても開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。一方、図15の比較例9の欄に示すように、突き合わせる金属板に隙間を形成するだけでは、金属板の板厚が16[mm]を超えると、溶融金属の量が多くなるため、溶融金属の自重により、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちた。
In Comparative Example 9, the I groove is abutted so that the gap is 0.5 [mm]. In Comparative Example 9, as in Reference Example 5 , the gas shield arc welding torch 20 is preceded, the laser welding torch 19a is followed, and the protrusion and the depression are formed. , And then the region above the region is arc-welded by a gas shield arc welding torch 50 that follows the laser welding torch 19.
As shown in the columns of Reference Examples 5 and 6 in FIG. 15, a recess and a protrusion are formed in a region where welding is performed in one pool, and hybrid welding is performed on the region, and a region above the region. By performing arc welding on the steel sheet, satisfactory back surface welding was achieved over the entire groove even when the thickness of the metal plate exceeded 16 [mm]. On the other hand, as shown in the column of Comparative Example 9 in FIG. 15, just by forming a gap in the metal plate to be abutted, when the thickness of the metal plate exceeds 16 [mm], the amount of molten metal increases. Due to the weight of the molten metal, the molten metal dripped down from the weld in a ball shape.

(実施例15)
図32は、実施例15における開先の形状を示す図である。具体的に図32(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図32(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
本実施例では、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、突出部と窪み部とが形成された「1プールで溶接を行う領域」(図10の窪み部102、103、突出部104、105が形成されている領域)を溶接し、図10(c)に示したような溶接ビード108aを形成する。その後、当該領域の上下の領域に対して、それぞれ1パスでサブマージアーク溶接を行い、図10(c)に示したような溶接ビード108aを形成する。図16の実施例15の欄に示すように、本実施例では、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
(Example 15)
FIG. 32 is a diagram illustrating the shape of a groove in the fifteenth embodiment. Specifically, FIG. 32A is a diagram illustrating a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. 32B is a diagram illustrating a state where the grooves of the metal plates are butted together. .
In this embodiment, the combined laser and arc welding apparatus shown in FIG. 1 is used, as shown in FIG. 2, the gas shield arc welding torch 20 is advanced, the laser welding torch 19a is followed, and the projecting portion The "region where welding is performed in one pool" (the region where the depressions 102 and 103 and the protrusions 104 and 105 in Fig. 10 are formed) in which the depressions and the depressions are formed is welded and shown in Fig. 10C. A weld bead 108a is formed. Thereafter, submerged arc welding is performed in one pass on each of the upper and lower regions of the region to form a weld bead 108a as shown in FIG. As shown in the column of Example 15 in FIG. 16, in this example, satisfactory back wave welding was achieved over the entire groove.

(比較例10、11)
図33は、比較例10、11における開先の形状を示す図である。具体的に図33(a)は、比較例10における、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図であり、図33(b)は、比較例11における、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
比較例10では、X開先の突き合わせ面を当接した状態にする。そして、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、X開先の突き合わせ面を1プールで溶接した。図16の比較例10の欄に示すように、X開先の突き合わせ面の部分の板厚方向の長さが8.0[mm]であるのにも関わらず、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ち、良好な溶接が困難であった。
(Comparative Examples 10 and 11)
FIG. 33 is a diagram showing the shape of the groove in Comparative Examples 10 and 11. FIG. Specifically, FIG. 33A is a diagram illustrating a state in which the grooves of the metal plates are abutted in Comparative Example 10, and FIG. 33B is a diagram illustrating the grooves of the metal plates in Comparative Example 11. It is a figure which shows the state matched.
In Comparative Example 10, the butt face of the X groove is brought into contact. Then, using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the gas shield arc welding torch 20 is preceded, the laser welding torch 19a is followed, and the X groove is matched. The faces were welded in one pool. As shown in the column of Comparative Example 10 in FIG. 16, the welded portion melts in a ball shape even though the length of the butted surface portion of the X groove is 8.0 [mm]. The metal dripped down, and good welding was difficult.

一方、比較例11では、間隔が1.0[mm]となることを狙って、X開先の突き合わせ面を突き合わせるようにしている。そして、図1に示したレーザ・アーク複合溶接装置を用いて、図2に示したように、ガスシールドアーク溶接トーチ20を先行させ、レーザ溶接トーチ19aを後行させて、X開先の突き合わせ面を1プールで溶接した。図16の比較例11の欄に示すように、隙間がきちっと形成されている部分では、良好な裏波溶接ができたが、隙間が1.0[mm]よりも(極端に)狭い部分では、玉状に溶融金属が垂れ落ち、また、隙間が1.0[mm]よりも(極端に)広い部分では、フィラーメタルの量が不足し、アンダーフィルが生じた。   On the other hand, in Comparative Example 11, the abutment surface of the X groove is abutted with the aim of an interval of 1.0 [mm]. Then, using the laser / arc combined welding apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the gas shield arc welding torch 20 is preceded, the laser welding torch 19a is followed, and the X groove is matched. The faces were welded in one pool. As shown in the column of Comparative Example 11 in FIG. 16, in the portion where the gap was tightly formed, good back wave welding was achieved, but in the portion where the gap was (extremely) narrower than 1.0 [mm]. The molten metal drips down in a ball shape, and the filler metal was insufficient in an area where the gap was (extremely) wider than 1.0 [mm], resulting in underfill.

(実施例16、参考例、実施例18)
図34〜図36は、それぞれ、実施例16、参考例、実施例18における開先の形状を示す図である。具体的に図(a)は、金属板の開先同士を突き合わせる前の状態を示す図であり、図(b)は、金属板の開先同士を突き合わせた状態を示す図である。
実施例16、参考例では、突き合わせる金属板の一方のみに対して、通常のX開先の突き合わせ面に窪み部と突出部とを形成する。具体的に実施例16では、通常のX開先の突き合わせ面の上側の領域と下側の領域に突出部を形成し、中央の領域に窪み部を形成する。一方、参考例では、通常のX開先の突き合わせ面の中央の領域に窪み部を形成し、その上側と下側の領域に窪み部を形成する。
実施例18では、図32に示した実施例15に対し、上側の突出部の上側端部と、下側の突出部の下側端部とが湾曲するようにしている。
図16の実施例16、参考例、実施例18の欄に示すように、各実施例では、開先全体にわたって良好な裏波溶接ができた。
(Example 16, Reference Example 7 , Example 18)
34 to 36 are views showing the groove shapes in Example 16, Reference Example 7 and Example 18, respectively. Specifically, FIG. (A) is a diagram showing a state before the grooves of the metal plates are butted together, and FIG. (B) is a diagram showing a state where the grooves of the metal plates are butted together.
In Example 16 and Reference Example 7 , a depression and a protrusion are formed on the abutting surface of a normal X groove for only one of the metal plates to be abutted. Specifically, in Example 16, a protrusion is formed in the upper region and the lower region of the normal X groove butting surface, and a recess is formed in the central region. On the other hand, in Reference Example 7 , a depression is formed in the central region of the normal X groove butting surface, and depressions are formed in the upper and lower regions.
In the eighteenth embodiment, the upper end of the upper protrusion and the lower end of the lower protrusion are curved with respect to the fifteenth embodiment shown in FIG.
As shown in the columns of Example 16, Reference Example 7 and Example 18 in FIG. 16, in each Example, good back wave welding was achieved over the entire groove.

以上のように本実施形態では、突き合わせる少なくとも一方の開先の、1プールで溶接を行う領域に、突出部(例えば図9の突出部92a、92b)と窪み部(例えば図9の窪み部91)を、それぞれ当該開先の長手方向に沿って連続的に形成する。そして、突出部と窪み部とが形成されている開先については、突出部の先端面(例えば図9の突出部92a、92bの先端面)のみが、突き合わせの相手となる開先と当接するように金属板15を配置する。そして、窪み部(例えば図9の窪み部91)により形成された開先の間の隙間の中央の領域を含む面(例えば図9の面95)と、突出部及び窪み部が形成されている領域の、レーザ光16が照射される側の端部との交線(例えば図9の交線96)上の位置を、レーザ光16とフィラーワイヤ17の狙い位置としてレーザアークハイブリッド溶接を行う。以上のようにすることによって、金属板15の開先同士を突き合わせるだけで、開先の間の隙間を容易に確保することができ、レーザ光16が溶融する金属板15の実効板厚を容易に小さくすることができる。したがって、金属板15の開先同士を突き合せて当該金属板を溶接した際に、溶接部から玉状に溶融金属が垂れ落ちることを、大きな作業負荷をかけたり、大掛かりな装置を用いたり、長時間の溶接作業を行うことなく防止することができる。
尚、UO鋼管を造管する場合には、窪み部の上下に突出部を形成するのが望ましい。突出部が1箇所で当接するようにすると、突合せ位置がずれてしまう虞があるからである。
As described above, in the present embodiment, the protrusions (for example, the protrusions 92a and 92b in FIG. 9) and the recesses (for example, the recesses in FIG. 9) are provided in the region where welding is performed in one pool of at least one groove to be abutted. 91) are continuously formed along the longitudinal direction of the groove. And about the groove | channel in which the protrusion part and the hollow part are formed, only the front end surface of the protrusion part (for example, the front end surface of protrusion part 92a, 92b of FIG. 9) contact | abuts the groove | channel which becomes a matching other party. Thus, the metal plate 15 is arranged. And the surface (for example, surface 95 of FIG. 9) including the center area | region of the clearance gap between the groove | channels formed of the hollow part (for example, hollow part 91 of FIG. 9), the protrusion part, and the hollow part are formed. Laser arc hybrid welding is performed with the position on the intersection line (for example, the intersection line 96 in FIG. 9) of the region on the side irradiated with the laser beam 16 as the target position of the laser beam 16 and the filler wire 17. By doing as described above, the gap between the grooves can be easily secured only by abutting the grooves of the metal plate 15, and the effective thickness of the metal plate 15 at which the laser beam 16 melts can be reduced. It can be easily reduced. Therefore, when the metal plates 15 are faced to each other and welded to each other, the molten metal droops in a ball shape from the welded portion, a large work load is used, or a large apparatus is used. This can be prevented without performing a long welding operation.
In addition, when manufacturing a UO steel pipe, it is desirable to form a protrusion part above and below a hollow part. This is because the abutting position may be shifted if the protruding portion is brought into contact at one place.

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   It should be noted that the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

11 制御装置
12 レーザ照射装置
13 ワイヤ供給装置
14 電源
15 金属板
16 レーザ光
17 フィラーワイヤ
18 突合せ部分
19 レーザ溶接トーチ
20、50 ガスシールドアーク溶接トーチ
91、102、103、112、113、122、123、132、133 窪み部
92、93、104、105、114、115、124、125、134、135 突出部
95、106、116、126、136 開先の間の隙間の中央の領域を含む面
96、107、117、127、137 交線(レーザ光の狙い位置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Control apparatus 12 Laser irradiation apparatus 13 Wire supply apparatus 14 Power supply 15 Metal plate 16 Laser light 17 Filler wire 18 Butt part 19 Laser welding torch 20, 50 Gas shield arc welding torch 91,102,103,112,113,122,123 , 132, 133 Indentation 92, 93, 104, 105, 114, 115, 124, 125, 134, 135 Protrusion 95, 106, 116, 126, 136 Surface 96 including the central region of the gap between the grooves 107, 117, 127, 137 Intersecting line (target position of laser light)

Claims (5)

開先同士が突き合わさるように、1プールで溶接する部分の板厚が5[mm]以上16[mm]以下の金属板を配置する配置工程と、
前記金属板の溶接予定箇所に加工ガスを供給する加工ガス供給工程と、
前記突き合わさった開先の長手方向に沿って、前記加工ガスが供給された溶接予定箇所と溶加材との間にアークを順次発生させて当該溶接予定箇所に対してアーク溶接を行うアーク発生工程と、
前記突き合わさった開先の長手方向に沿って、前記加工ガスが供給された溶接予定箇所にレーザ光を照射して当該溶接予定箇所に対してレーザ溶接を行うレーザ照射工程と、を有し、
前記突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の少なくとも何れか一方には、当該開先の長手方向全体に亘って、窪み部と突出部とがそれぞれ連続的に形成されており、
前記突出部の板厚方向の長さの合計値は、2[mm]以上であり、
前記1プールで溶接が行われる領域の板厚方向の長さに対する、前記窪み部の板厚方向の長さの割合は、0.6[−]以上であり、
前記配置工程は、前記窪み部と前記突出部とが形成されている開先については、当該突出部の先端面のみが、突き合わせの相手となる開先と当接するように前記金属板を配置し、
前記配置工程により配置されたときに前記窪み部により前記金属板の開先の間に形成される隙間の長さは、0.3[mm]以上、2.5[mm]以下であり、
前記レーザ照射工程は、前記窪み部により前記金属板の開先の間に形成された隙間の中央の領域を含む面と、前記1プールで溶接が行われる領域の、前記レーザ光が照射される側の端部との交線上の位置を、前記レーザ光の狙い位置として、前記レーザ光を照射し、
前記突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の少なくとも何れか一方には、当該開先の中央の領域が窪み、且つ、当該中央の領域の上側の領域と下側の領域とが突出するように、前記窪み部と前記突出部とが形成されていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接方法。
An arrangement step of arranging a metal plate having a thickness of 5 [mm] or more and 16 [mm] or less so that the gaps face each other,
A processing gas supply step of supplying a processing gas to the welded portion of the metal plate;
Arc generation in which arcs are sequentially generated between a welding planned location supplied with the processing gas and a filler material along the longitudinal direction of the butted groove and arc welding is performed on the planned welding location Process,
A laser irradiation step of performing laser welding on the planned welding position by irradiating the planned welding position to which the processing gas is supplied along the longitudinal direction of the butted groove,
In at least any one of the regions where welding is performed in one pool of the groove that is abutted, a recessed portion and a protruding portion are continuously formed over the entire longitudinal direction of the groove,
The total value of the lengths of the protrusions in the thickness direction is 2 [mm] or more,
The ratio of the length in the plate thickness direction of the recessed portion to the length in the plate thickness direction of the region where welding is performed in the one pool is 0.6 [−] or more,
In the arranging step, the metal plate is arranged so that only the tip surface of the projecting portion is in contact with the groove to be abutted against the groove in which the hollow portion and the projecting portion are formed. ,
The length of the gap formed between the grooves of the metal plate by the recess when arranged by the placement step is 0.3 [mm] or more and 2.5 [mm] or less,
In the laser irradiation step, the laser beam is irradiated on the surface including the central region of the gap formed between the grooves of the metal plate by the recess and the region where welding is performed in the one pool. With the position on the line of intersection with the side end as the target position of the laser light, irradiate the laser light,
In at least one of the areas where welding is performed in one pool of the grooves that face each other, a central area of the groove is depressed, and an upper area and a lower area of the central area are provided. The laser-arc combined welding method , wherein the recess and the protrusion are formed so as to protrude .
前記突き合わさった開先の1プールで溶接が行われる領域の一方には、前記窪み部と前記突出部とがそれぞれ形成され、他方には、前記窪み部と前記突出部とが形成されていないことを特徴とする請求項1に記載のレーザ・アーク複合溶接方法。 One of the regions where welding is performed in one pool of the butted grooves is formed with the recess and the protrusion, and the other is not formed with the recess and the protrusion. The laser-arc combined welding method according to claim 1, wherein: 前記金属板の開先の形状がX開先であり、
前記X開先の中央の部分に前記窪み部と前記突出部とがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ・アーク複合溶接方法。
The shape of the groove of the metal plate is an X groove,
3. The laser-arc combined welding method according to claim 1, wherein the hollow portion and the protruding portion are respectively formed in a central portion of the X groove.
前記レーザ光のビーム径は、0.2[mm]以上、1.0[mm]以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ・アーク複合溶接方法。 3. The laser-arc combined welding method according to claim 1, wherein a beam diameter of the laser beam is 0.2 [mm] or more and 1.0 [mm] or less. 請求項1〜の何れか1項に記載のレーザ・アーク複合溶接方法で溶接される金属板の開先であって、
前記開先の長手方向全体に亘って、窪み部と突出部とがそれぞれ連続的に形成されていることを特徴とする突き合わせ溶接用金属板の開先。
A groove of a metal plate to be welded by the laser-arc combined welding method according to any one of claims 1 to 4 ,
A groove for a butt-welding metal plate, wherein a recess and a protrusion are continuously formed over the entire length of the groove.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111112837A (en) * 2019-11-26 2020-05-08 福尼斯智能装备(珠海)有限公司 Laser filler wire welding process on golf head

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5851213B2 (en) * 2011-11-15 2016-02-03 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Welding method and welding apparatus using arc and laser
US20130136940A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 General Electric Company Welding system, welding process, and welded article
DE112013000930T5 (en) * 2012-02-10 2015-01-15 Lincoln Global, Inc. Welding device with automatic welding wire retraction
JP2014014823A (en) * 2012-07-05 2014-01-30 Hino Motors Ltd Welding method
JP5997562B2 (en) * 2012-09-28 2016-09-28 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Groove structure in laser-arc hybrid butt welding
DE102013217511A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for producing a welded connection between two aligned profiles.
JPWO2017099004A1 (en) * 2015-12-11 2018-11-08 国立大学法人大阪大学 Butt welding method
RU2635679C1 (en) * 2017-02-06 2017-11-15 Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") Method of laser-arc welding
RU2679858C1 (en) * 2018-02-19 2019-02-13 Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") Method of hybrid laser-arc welding of steel thick-walled structures
CN116669893A (en) * 2021-01-04 2023-08-29 杰富意钢铁株式会社 Laser welding method and laser welding apparatus for Si-containing steel plate

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07256305A (en) * 1994-03-18 1995-10-09 Nippon Steel Corp Continuous hot rolling method
JP4026452B2 (en) * 2002-09-03 2007-12-26 Jfeエンジニアリング株式会社 Laser and arc combined welding method and groove shape of welded joint used therefor
JP4120408B2 (en) * 2003-01-21 2008-07-16 Jfeエンジニアリング株式会社 Laser and arc combined welding method and groove shape of welded joint used therefor
JP2008168319A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Jfe Steel Kk Butt welded joint of steel plate
JP5294573B2 (en) * 2007-05-17 2013-09-18 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Laser and arc combined welding apparatus and method
JP5121420B2 (en) * 2007-11-29 2013-01-16 日本車輌製造株式会社 Hybrid welding joint

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111112837A (en) * 2019-11-26 2020-05-08 福尼斯智能装备(珠海)有限公司 Laser filler wire welding process on golf head

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