JPH02147187A - Welding method for manufacturing pipe by composite heat source - Google Patents
Welding method for manufacturing pipe by composite heat sourceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電縫溶接法にレーザ溶接法を組合せた複合熱
源による製管溶接方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pipe manufacturing welding method using a composite heat source that combines an electric resistance welding method and a laser welding method.
製管法の一つとして、スケルプを０状に成形してオープ
ンパイプとなし、そのエツジ部をスクイズロールで加圧
しながら溶接して溶接管を製造する方法が知られている
。この製管法に使用される溶接法の中で最も信頼性の高
い溶接方法は、プラズマ溶接法あるいはＴＩＧＩ接法と
されている。As one of the pipe manufacturing methods, a method is known in which a welded pipe is manufactured by forming a skelp into a zero shape to form an open pipe, and welding the edges of the pipe while pressurizing it with a squeeze roll. Among the welding methods used in this pipe manufacturing method, the most reliable welding method is the plasma welding method or the TIGI welding method.
しかし、これらの溶接法は溶接速度が低く、低能率であ
る。However, these welding methods have low welding speeds and low efficiency.
すなわち、プラズマ溶接法で高速溶接を行った場合は、
溶込み不足に起因してキーホールが形成されな（なり、
吹き流しピードが発生し、安定なと一ド形成が困難とな
り、従って高速化は難しい。In other words, when high-speed welding is performed using plasma welding,
A keyhole is not formed due to insufficient penetration.
Windsock speed occurs, making it difficult to form a stable stream, and therefore it is difficult to increase the speed.
また、ＴＩＧ溶接法の場合も、アーク力及び溶融金属の
表面張力のために、高速溶接時にはハンピングと呼ばれ
る不連続ビートを生じる。Furthermore, in the case of TIG welding, discontinuous beats called humping occur during high-speed welding due to the arc force and the surface tension of the molten metal.
従って、これらの溶接法は、能率よりも品質が強く要求
されるステンレス鋼管や高合金鋼管等の高級管の製造に
のみ使用されている。Therefore, these welding methods are used only for manufacturing high-grade pipes such as stainless steel pipes and high-alloy steel pipes where quality is more strongly required than efficiency.
これに対し、最も高能率な製管溶接法は、オープンパイ
プのエツジ部を高周波加熱する電縫溶接法である。しか
し、その対象は、機械構造用鋼管等の一般炭素ｔｓｍ管
あるいは低合金鋼鋼管に限られ、高級管は除外されてい
る。これは、電！！溶接法では本質的に微小な溶接欠陥
が発生しやすく、高級管への適用に際してはシールド溶
接等の特殊な対策を講じなければならず、またこのよう
な対策を講じても十分な成果が得られ難いことが理由で
ある。On the other hand, the most efficient pipe manufacturing welding method is electric resistance welding, in which the edge of an open pipe is heated with high frequency. However, the target is limited to general carbon TSM pipes or low alloy steel pipes such as steel pipes for machine structural use, and high-grade pipes are excluded. This is electric! ! Welding methods inherently tend to produce minute welding defects, and special measures such as shield welding must be taken when applied to high-grade pipes, and even if such measures are taken, sufficient results are not obtained. The reason is that it is difficult to do so.
このような状況を背景として開発された溶接法が複合熱
源による製管溶接方法であり、その方法はプラズマ溶接
法やＴＩＣ溶接法に匹敵する信頬性と、電縫溶接法に準
じる能率とを兼ね備えている。この方法としては、例え
ば特開昭５６−１６８９８１号公報に示されるように、
オープンパイプのエツジ部を高周波加熱により予熱した
後、スクイズロール近傍でエツジ部接合点をレーザ照射
により溶融させて加圧接合する方法が代表的である。電
縫溶接法とレーザ溶接法とを組合せたこの方法によると
、エツジ部が最終的には溶融溶接されるために、電縫溶
接法で問題となる溶接欠陥は皆無となり、また予熱を行
っていることから、プ、ラズマ溶接等で高速溶接を行っ
た時に生じる吹き流しビード、ハンピングビード、溶込
み不足も生じず、高速溶接が可能になる。A welding method developed against this background is a pipe making welding method using a composite heat source, which has reliability comparable to plasma welding and TIC welding, and efficiency comparable to electric resistance welding. It has both. As this method, for example, as shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 168981/1981,
A typical method is to preheat the edges of an open pipe by high-frequency heating, and then melt the joining points of the edges by laser irradiation near a squeeze roll, thereby joining them under pressure. According to this method, which combines electric resistance welding and laser welding, the edges are finally fused and welded, so there are no welding defects that are a problem with electric resistance welding, and there is no need to preheat. Because of this, high-speed welding is possible without the occurrence of streamer bead, humping bead, or lack of penetration that occurs when high-speed welding is performed with plasma or plasma welding.
このような複合熱源による製管溶接方法においては、レ
ーザ光照射部にキーホールが形成され、その近傍の溶融
金属表面から金属蒸気が発生する。In such a pipe manufacturing welding method using a composite heat source, a keyhole is formed in the laser beam irradiation area, and metal vapor is generated from the molten metal surface in the vicinity of the keyhole.
キーホール近傍で発生した金属蒸気は、レーザ光によっ
てプラズマ化され、通常はキーホールのレーザ入射側に
半球状にプラズマ塊を発生させる。Metal vapor generated near the keyhole is turned into plasma by laser light, and usually a hemispherical plasma mass is generated on the laser incident side of the keyhole.
このプラズマは、ビーム吸収性がよく、間接的にキーホ
ール近傍を加熱するが、プラズマ発生のためにレーザ光
の熱エネルギーの一部が消費されており、また、そのビ
ーム吸収によりキーホールのレーザ入射側においてエネ
ルギー拡散が生しるため、結果的には熔込み深さを減少
させる要因になっている。このため、従来にあっては、
レーザ光照射側よりプラズマ発生域にＡｒ等の不活性ガ
スを吹付けて、プラズマをレーザ光の光路から除去する
ことが行われている。この状況を第４図に示す。This plasma has good beam absorption properties and indirectly heats the vicinity of the keyhole, but some of the thermal energy of the laser beam is consumed to generate the plasma, and due to the beam absorption, the laser beam in the keyhole Since energy diffusion occurs on the incident side, this is a factor that ultimately reduces the welding depth. For this reason, conventionally,
Plasma is removed from the optical path of the laser beam by spraying an inert gas such as Ar into the plasma generation area from the laser beam irradiation side. This situation is shown in Figure 4.
オープンパイプｌのエンジ接合点にはパイプ外面側から
材料に対して直角方向にレーザ光がトーチ４を通して照
射され、キーホール８が形成されている。キーホール８
近傍の溶融金属の酸化を防ぐために、トーチ４先端のオ
リフィス４０がらレーザ光の光路に平行にＡｒ等の不活
性シールドガスが吐出されている。レーザ照射側、すな
わちパイプ外面側からは、更にレーザ光の光路に対して
傾斜させたノズル９にてパイプ外面側のキーホール８開
口部近傍のプラズマ発生域にＡｒ等の不活性ガスが噴射
されている。プラズマ発生域へ不活性ガス噴射を行うこ
とにより、プラズマがレーザ光の光路上から除去され、
プラズマによるレーザ光の吸収は阻止される。プラズマ
の除去が行われない場合は、プラズマがレーザ光の光路
をさえぎり、レーザ光の熱エネルギーを吸収する。A keyhole 8 is formed at the edge joint point of the open pipe 1 by irradiating a laser beam through a torch 4 in a direction perpendicular to the material from the outer surface of the pipe. keyhole 8
In order to prevent oxidation of molten metal in the vicinity, an inert shielding gas such as Ar is discharged from an orifice 40 at the tip of the torch 4 parallel to the optical path of the laser beam. From the laser irradiation side, that is, the outer surface of the pipe, an inert gas such as Ar is further injected into the plasma generation area near the opening of the keyhole 8 on the outer surface of the pipe using a nozzle 9 inclined with respect to the optical path of the laser beam. ing. By injecting inert gas into the plasma generation area, plasma is removed from the optical path of the laser beam,
Absorption of laser light by the plasma is prevented. If the plasma is not removed, the plasma blocks the optical path of the laser beam and absorbs the thermal energy of the laser beam.
（発明が解決しようとするＬｌｔｌ）
このような従来のガス吹付けによるプラズマ除去におい
ては、レーザ光との干渉があるために、キーホール直上
よりキーホール内に直接ガスを吹付けることはできない
、また、キーホールのレーザー光入射側開口部に不活性
ガスを吹付けるにしても、キーホール内の）容融合属が
キーホール内よりパイプ外面側へ強制排除されてしまい
、溶接ビームが乱れたり極端な場合は溶断となり、溶接
が著しく不安定になる。このため従来は、第４図に示さ
れるように、レーザ光の光路に対して斜めからガス吹付
けを行い、更に通常は、ガス圧を弱めたりキーホールか
らやや離れた所を狙い位置として吹付けを行っている。(Lltl to be Solved by the Invention) In such conventional plasma removal by gas spraying, gas cannot be directly sprayed into the keyhole from directly above the keyhole due to interference with the laser beam. Furthermore, even if inert gas is sprayed into the opening on the laser beam entrance side of the keyhole, the fusion metal (inside the keyhole) is forcibly ejected from inside the keyhole to the outside surface of the pipe, causing disturbance of the welding beam. In extreme cases, melting may occur, making welding extremely unstable. For this reason, conventionally, as shown in Figure 4, gas was sprayed obliquely to the optical path of the laser beam, and usually the gas pressure was weakened or the spray was aimed at a location slightly away from the keyhole. I am attaching it.
しかるに、このようなガス吹付けでは、本質的にプラズ
マの除去効果が薄い、プラズマ除去効果を高めようとす
ると、上述した溶融金属排出の問題が生じ、ガス吹付は
角、ガス流量等の適正７１１！囲は極めて狭く、プラズ
マ除去効果の安定性も悪い。However, with such gas spraying, the plasma removal effect is essentially weak.If you try to increase the plasma removal effect, the above-mentioned problem of molten metal discharge will occur. ! The area is extremely narrow, and the stability of the plasma removal effect is also poor.
また、たとえ適正範囲が保持されたとしても、プラズマ
除去効果が薄いことは上述したとおりである。そして何
よりも、既に生じてしまったプラズマを除去するだけで
あるから、プラズマの発生にともなうレーザ光の熱エネ
ルギー消費は放置されたままとなっていて、プラズマに
よる熱エネルギ−吸収だけでなく、プラズマ発生にとも
なう熱エネルギー消費の面からもエネルギー効率の低下
を招いているのが実状である。Further, as described above, even if the appropriate range is maintained, the plasma removal effect is weak. Above all, since the process only removes the plasma that has already been generated, the thermal energy consumption of the laser light that occurs when plasma is generated is left unaddressed. The reality is that energy efficiency is also reduced due to the thermal energy consumption associated with generation.
本発明は、プラズマ発生にともなう熱エネルギーの消費
と、発生プラズマによる熱エネルギー吸収の両方を阻止
することによって、レーザ光の熱エネルギー効率の大巾
向上および安定化を図り、これにより溶接速度の大巾上
昇を可能にする複合熱源による製管溶接方法を提供する
ことを目的とする。The present invention greatly improves and stabilizes the thermal energy efficiency of laser light by preventing both the consumption of thermal energy associated with plasma generation and the absorption of thermal energy by the generated plasma, thereby increasing the welding speed. The object of the present invention is to provide a pipe manufacturing and welding method using a composite heat source that enables an increase in width.
（課題を解決するための手段〕
本発明の製管溶接方法は、オープンパイプの相対向する
エツジ部を高周波加熱により材料の融点以下の温度に予
熱した後、スクイズロール近傍でパイプ外面からレーザ
光照射により前記エツジ部を溶融させて加圧接合する製
管溶接方法において、前記レーザ光照射によってレーザ
光照射部に形成されるキーホール内のガスを、パイプ内
面側へ吸引しながら溶接を行うことを特徴としている。(Means for Solving the Problems) In the pipe manufacturing and welding method of the present invention, after preheating the opposing edges of an open pipe to a temperature below the melting point of the material by high-frequency heating, a laser beam is applied from the outer surface of the pipe near the squeeze roll. In a pipe manufacturing welding method in which the edge portion is melted by irradiation and joined under pressure, welding is performed while gas in a keyhole formed in the laser beam irradiation portion by the laser beam irradiation is sucked toward the inner surface of the pipe. It is characterized by
本発明の製管溶接方法においては、そのレーザ溶接法に
最大の特徴があり、そのレーザ溶接法は次の３つの特徴
的作用を有している。The main feature of the pipe manufacturing welding method of the present invention is the laser welding method, and the laser welding method has the following three characteristic effects.
第１は、キーホール内のガスがパイプ内面側へ吸収され
ることにより、キーホール形成にともなって生じる金属
蒸気の多くがプラズマ化されることなく、レーザ光照射
部から排除されることである。First, as the gas inside the keyhole is absorbed into the inner surface of the pipe, most of the metal vapor generated when the keyhole is formed is not turned into plasma and is removed from the laser beam irradiation section. .
すなわち、プラズマを生じる原因の金属蒸気は、溶接金
属の表面から生じ、溶接金属は主にキーホール内に存在
している。キーホール内のガスをパイプ内面側へ吸収し
ておけば、キーホール形成にともなって生じる金属蒸気
は、キーホールがバイパス路となって、レーザ光が照射
される側とは反対の側へ最短距離で排出される。このよ
うにして金属蒸気の多くはレーザ光によってプラズマ化
されることなくレーザ光照射域外へ排除される。That is, the metal vapor responsible for generating plasma is generated from the surface of the weld metal, and the weld metal mainly exists within the keyhole. If the gas inside the keyhole is absorbed into the inner surface of the pipe, the metal vapor generated when the keyhole is formed will use the keyhole as a bypass path to travel as quickly as possible to the side opposite to the side that is irradiated with the laser beam. Ejected at a distance. In this way, most of the metal vapor is removed outside the laser beam irradiation area without being turned into plasma by the laser beam.
以上が本レーザ溶接法における第１の作用であり、金属
蒸気がプラズマ化されなければ、プラズマ化によるレー
ザ光の熱エネルギー消費はない。The above is the first effect of the present laser welding method, and if the metal vapor is not turned into plasma, there is no thermal energy consumption of the laser beam due to the plasma formation.
第２は、金属蒸気の排出過程で生じてしまったプラズマ
も、金属蒸気とともにキーホール内を通ってパイプ内面
側に排出され、レーザ光照射側に露出しないことである
。これにより、プラズマによるレーザ光の熱エネルギー
吸収は殆どな（なる。Second, the plasma generated during the process of discharging the metal vapor is also discharged to the inner surface of the pipe through the keyhole together with the metal vapor, and is not exposed to the laser beam irradiation side. As a result, the plasma absorbs almost no thermal energy from the laser beam.
第３は、プラズマがキーホール内を通過する過程で、キ
ーホール内面を間接加熱することが期待でき、僅かに生
じたプラズマも、殆ど熱エネルギー１１１失につながら
ないことである。Third, in the process of plasma passing through the keyhole, it can be expected that the inner surface of the keyhole will be indirectly heated, and even a small amount of plasma generated will hardly lead to loss of thermal energy 111.
本発明の製管溶接方法においては、以上３つの作用を有
するレーザ溶接法により、レーザ光の著しい熱エネルギ
ー効率向上が達成され、レーザ光の出力を増加させずに
溶接速度の大巾向上が達成される。In the pipe manufacturing welding method of the present invention, the laser welding method having the above three effects achieves a significant improvement in the thermal energy efficiency of the laser beam, and achieves a significant improvement in the welding speed without increasing the output of the laser beam. be done.
更に、本レーザ溶接法においては、金属蒸気およびプラ
ズマの排出にガス吹付けではなく、吸引という間接手段
を採る。この間接手段によってキーホール内に生じるガ
ス流は、キーホール内でストレートな流れとなる。また
、キーホールはレーザ光の入射側で大きく、出射側で小
さいので、出射側で吸引を行う本レーザ溶接法において
は、溶融金属量の多い入射側でガス流がゆるやかとなる
。Furthermore, in this laser welding method, indirect means such as suction is used to discharge metal vapor and plasma, rather than gas spraying. The gas flow generated within the keyhole by this indirect means is a straight flow within the keyhole. Furthermore, since the keyhole is large on the laser beam incidence side and small on the emission side, in this laser welding method in which suction is performed on the emission side, the gas flow becomes gentle on the incidence side where there is a large amount of molten metal.
このようなことから、ガス流が溶融金属に与える影響は
僅少となり、良好な溶接性状が得られるとともに、その
ことによって大きな吸引力が確保でき、熱エネルギー効
率の向上および安定化が図られる。For this reason, the influence of the gas flow on the molten metal is minimal, and good welding properties are obtained, which also ensures a large suction force, improving and stabilizing thermal energy efficiency.
以下に本発明を実施例について説明する。 The present invention will be described below with reference to Examples.
第１図は本発明の製管溶接方法を実施するのに適したラ
イン構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a line configuration suitable for implementing the pipe manufacturing and welding method of the present invention.
オープンパイプｌは図外のスケルプより連続的に形成さ
れる。すなわち、図外のスケルプが成形ロール群にて先
ず断面Ｕ形に形成され、更に断面略０形に形成されてオ
ープンパイプｌとされる。The open pipe 1 is continuously formed from a skeleton (not shown). That is, a skeleton (not shown) is first formed into a U-shaped cross section by a group of forming rolls, and then formed into a substantially zero-shaped cross section to form an open pipe L.
形成されたオープンパイプｌは、相対向するエツジ２，
２の部分を上にして高周波誘導加熱コイル３内を通過す
る。The formed open pipe l has opposing edges 2,
It passes through the high frequency induction heating coil 3 with the part 2 facing upward.
オープンパイプｌが高周波誘導加熱コイル３を通過する
時にエツジ２，２とその周辺が予熱される、予熱された
エツジ２，２はスクイズロール５，５の中心より僅かに
手前で接合する。接合部分は、上方よりトーチ４を通し
て照射されるレーザ光により溶融され、キーホールを生
じる。ｆ８融部分は直ちにスクイズロール５，５間を通
過し、この過程で加圧され接合される。かくして、オー
プンパイプｌがパイプｌＯになる。When the open pipe 1 passes through the high frequency induction heating coil 3, the edges 2, 2 and their surroundings are preheated, and the preheated edges 2, 2 are joined slightly before the center of the squeeze rolls 5, 5. The joint portion is melted by laser light irradiated from above through the torch 4, creating a keyhole. The f8 melted portion immediately passes between squeeze rolls 5, 5, and is pressed and joined in this process. Thus, open pipe l becomes pipe lO.
トーチ４先端のオリフィス４０からは、溶融金属の酸化
を防ぐためのＡｒ等の不活性シールドガスが噴射されて
いる。An inert shielding gas such as Ar is injected from an orifice 40 at the tip of the torch 4 to prevent oxidation of the molten metal.
このような複合熱源による製管溶接方法において本発明
を実施するために、オープンパイプｌ内に細径管６がオ
ーパイプｌの進行方向上流側より挿入されている。該細
径管６は、オープンパイプｌの両エツジ２，２にほぼ平
行且つ接近して設けられている。細径管６の先端はレー
ザ光の光軸上よす僅かにオープンパイプの進行方向上流
側に寄っており、尾端側は両エツジ２．２間よりオープ
ンパイプｌ外に延出して、オープンパイプｌ外に設けれ
たガス供給手段（図示せず）に接続されている。In order to carry out the present invention in a pipe manufacturing welding method using such a composite heat source, a small diameter pipe 6 is inserted into the open pipe 1 from the upstream side in the direction of movement of the open pipe 1. The narrow diameter tube 6 is provided substantially parallel to and close to both edges 2, 2 of the open pipe 1. The tip of the small-diameter tube 6 is located on the optical axis of the laser beam, slightly upstream in the direction of movement of the open pipe, and the tail end extends outside the open pipe l from between both edges 2.2 to form the open pipe. It is connected to a gas supply means (not shown) provided outside the pipe l.
そして、製管溶接中に、該細径管６よりＡｒ、Ｎ２等の
不活性ガスを噴射すると、レーザ光照財部に形成される
キーホールのパイプ内面側で、キーホールにほぼ直角な
ガス流がキーホールに近接して生じ、いわゆるサイホン
効果によりキーホールのパイプ内面側はパイプ外面側よ
りも負圧となる。この負圧によりキーホール内のガスは
パイプ内面側へ吸引され、これにともなってキーホール
内およびその近傍に発生している金属蒸気およびプラズ
マはパイプ内面側へ強制排出される。When an inert gas such as Ar or N2 is injected from the small diameter pipe 6 during pipe manufacturing welding, a gas flow almost perpendicular to the keyhole is generated on the inner surface of the pipe at the keyhole formed in the laser beam illumination part. This occurs close to the keyhole, and due to the so-called siphon effect, the inner surface of the pipe in the keyhole has a more negative pressure than the outer surface of the pipe. Due to this negative pressure, the gas in the keyhole is sucked toward the inner surface of the pipe, and the metal vapor and plasma generated in and around the keyhole are forcibly discharged toward the inner surface of the pipe.
金属蒸気およびプラズマがパイプ内面側へυト出される
ことにより、レーザ光の熱エネルギー効率が上昇し、レ
ーザ光の出力を増加させなくても溶接速度の大巾向上が
実現されることは、前述したとおりである。As mentioned above, by ejecting metal vapor and plasma toward the inner surface of the pipe, the thermal energy efficiency of the laser beam increases, and welding speed can be greatly improved without increasing the output of the laser beam. As I said.
パイプ内面側へのガス吸引力は、細径管６からのガス噴
射量、噴射圧、先端位置等にて調整され、金属蒸気の発
生状況、キーホールの大きさ等に応じて適宜選択される
。The gas suction force toward the inner surface of the pipe is adjusted by the amount of gas injected from the small diameter pipe 6, the injection pressure, the position of the tip, etc., and is appropriately selected depending on the generation status of metal vapor, the size of the keyhole, etc. .
このような本発明の製造溶接方法で実際に製管を行った
結果を、種々の比較例による結果と対比させて次に説明
する。各側における溶接条件を第１表に、良好な溶接性
状が確保され得る範囲内での最大溶接速度を第２図に示
す。The results of actually manufacturing pipes using the production welding method of the present invention will be explained below in comparison with the results of various comparative examples. The welding conditions on each side are shown in Table 1, and the maximum welding speed within the range where good welding properties can be ensured is shown in FIG.
いずれの例も、５ＵＳ３０４鋼管（外径６５ｉＩ１１、
肉厚４ｍｍ）の製管例であり、レーザ溶接条件は一定で
ある。高周波加熱は採用の場合と不採用の場合があり、
採用の場合はレーザ照射直前の段階でエツジ温度が１４
００°Ｃとなるよう高周波電力が調整されている。なお
、高周波加熱の通電方式は接触式である。In both examples, 5US304 steel pipe (outer diameter 65iI11,
This is an example of pipe manufacturing with a wall thickness of 4 mm), and the laser welding conditions are constant. High frequency heating may or may not be adopted.
In case of adoption, the edge temperature is 14 at the stage just before laser irradiation.
The high frequency power is adjusted so that the temperature becomes 00°C. Note that the energization method for high-frequency heating is a contact type.
Ａは、高周波加熱を採用せず、レーザ溶接だけで製管を
行った例である。また、レーザ照射部に対するプラズマ
除去のためのガス噴射も行っていない、溶接速度は約１
．８ｍ／ｍｉｎである。A is an example in which pipe production was performed only by laser welding without employing high-frequency heating. In addition, no gas injection was performed to remove the plasma from the laser irradiated area, and the welding speed was approximately 1
．． The speed is 8m/min.
Ｂは°Ａに、従来から行われているガス吹付けによるプ
ラズマ除去を組合せた例である。ガス吹付けは、パイプ
外面側からレーザ光の光路に対して傾斜させたノズル（
ノズル径３閣、傾斜角２０°）により行い、ガス流量は
１０１／ｍｉｎである。B is an example in which plasma removal by conventional gas spraying is combined with °A. Gas is sprayed from the outside of the pipe using a nozzle (
The gas flow rate was 101/min.
ガス吹付けによるプラズマ除去により、レーザ光の熱エ
ネルギー効率が向上し、レーザ出カ一定のままで溶接速
度は約２．５ｍ／ｍｉｎに上昇している。Plasma removal by gas blowing improves the thermal energy efficiency of the laser beam, and the welding speed increases to about 2.5 m/min while the laser output remains constant.
Ｃ，Ｄは、それぞれＡ、Ｂに高周波加熱を組合せた例で
、従来の複合熱源による製管溶接方法である。？８接速
度はそれぞれ約４．５ｍ／ｍｉｎ、約５．０ｍ／ｍｉｎ
に向上しているが、両者に大きな差はなく、プラズマ除
去による効果は薄い。C and D are examples in which high-frequency heating is combined with A and B, respectively, and are a pipe manufacturing welding method using a conventional composite heat source. ? 8 contact speeds are approximately 4.5m/min and 5.0m/min, respectively.
However, there is no significant difference between the two, and the effect of plasma removal is weak.
以上の例は、いずれも従来技術をベースとした比較例で
ある。これに対し、Ｅ、Ｆは本発明法に採用されている
レーザ溶接法の単独効果を確認するために行った比較例
である。The above examples are all comparative examples based on the prior art. On the other hand, E and F are comparative examples conducted to confirm the independent effect of the laser welding method employed in the method of the present invention.
すなわち、Ｅは、Ａのレーザ溶接のみによる製管におい
て、キーホール内のガス、細径管６からのガス噴射によ
りパイプ内面側へ強制吸収した例である。細径管６は内
径４ｍ＋ａで、その先端は溶接部下面からパイプ内面側
に５〜１０ｍｍ下り、且つレーザ光の光軸からパイプ進
行方向上流側に５．０閣偏位させている。ガスはＮ２を
使用し、圧力は５ｋｇ／ｃ−とじた、溶接速度は、Ａの
約１．８ｍ／ｍｉｎから約３．５ｍ／ｍｉｎに急増して
いる。Ａにパイプ外面側からのガス吹付けを組合せたＢ
で、約２゜５ｍ／ｍｉｎまでしか上昇しなかったことを
考慮すると、高速化の効果は甚大である。That is, E is an example in which the gas in the keyhole and the gas injected from the small diameter pipe 6 are forcibly absorbed into the inner surface of the pipe in the pipe production using only laser welding in A. The small-diameter pipe 6 has an inner diameter of 4 m+a, and its tip extends 5 to 10 mm from the lower surface of the weld to the inner surface of the pipe, and is offset by 5.0 mm from the optical axis of the laser beam toward the upstream side in the pipe traveling direction. N2 gas was used, the pressure was 5 kg/c-, and the welding speed rapidly increased from about 1.8 m/min in A to about 3.5 m/min. B is a combination of A and gas blowing from the outside of the pipe.
Considering that the speed increased only to about 2.5 m/min, the effect of speeding up is enormous.
Ｆは、已において、オリフィス４０からの酸化防止用シ
ールドガスをＡｒ （２０４！／ｍ１ｎ）からＨｅ（１
５１／ｍ１ｎ）に変えた例である。この場合は、溶接速
度は約４ｍ／ｍｉｎに達している。In F, the shielding gas for preventing oxidation from the orifice 40 is changed from Ar (204!/m1n) to He (1n).
51/m1n). In this case, the welding speed reached approximately 4 m/min.
そして、Ｅ、Ｆに高周波加熱を組合せたＧ、Ｈｌすなわ
ち本発明の複合熱源による製９溶接方法では、溶接速度
はそれぞれ約７．５ｍ／ｍｉｎ、約８゜０ｎ／ｍｉｎに
達している。従来の複合熱源による製管溶接方法では、
プラズマ除去を行った場合（Ｄ）でも溶接速度が約５ｍ
／ｍｉｎにしか過ぎないことと比較すると、本発明にお
ける高速化の効果は絶大であることが明らかである。In G and Hl, which combine E and F with high-frequency heating, that is, in the 9 welding method using the composite heat source of the present invention, the welding speed reaches approximately 7.5 m/min and approximately 8°0 n/min, respectively. In the conventional pipe manufacturing welding method using a composite heat source,
Even when plasma removal is performed (D), the welding speed is approximately 5 m.
It is clear that the speed-up effect of the present invention is tremendous when compared with the fact that the speed is only 1/min.
なお、上述の本発明実施例では、キーホール内のガスを
パイプ内面側へ吸引除去するのに、キーホールのパイプ
内面側でキーホールに対してほぼ直角方向にガス噴射を
行っているが、これに限定するものではなく、例えば第
３図に示すように、キーホール８のレーザ光出射側開口
部分をパイプ内面側からカバー７で被包し、カバー７内
のガスを外部へ排除するようにしてもよい。In the above-described embodiment of the present invention, in order to suck and remove the gas inside the keyhole toward the inner surface of the pipe, gas is injected on the inner surface of the keyhole in a direction substantially perpendicular to the keyhole. The invention is not limited to this, but for example, as shown in FIG. 3, the opening on the laser beam output side of the keyhole 8 is covered with a cover 7 from the inner surface of the pipe, and the gas inside the cover 7 is expelled to the outside. You can also do this.
（発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明の複合熱源によ
る製管溶接方法は、そのレーザ溶接においてキーホール
内のガスをパイプ内面側へ吸引する。これにより金属蒸
気がプラズマ化される前にレーザ照射域より除去され、
金属蒸気のプラズマ化が防止される。また、プラズマ化
された金属蒸気も速やかにパイプ外面側へ除去され、レ
ーザ照射域に滞留することがないので、プラズマへのレ
ーザ光の熱エネルギー吸収も阻止さる。そして、本発明
法は、これら両面からレーザ光の熱エネルギー効率の大
巾向上を図り、レーザ出力を増加させることなく、溶接
速度の大巾上昇を可能ならしめるものである。(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the pipe manufacturing welding method using a composite heat source of the present invention sucks the gas inside the keyhole toward the inner surface of the pipe during laser welding.This turns metal vapor into plasma. removed from the laser irradiation area before
Metal vapor is prevented from turning into plasma. Moreover, since the metal vapor turned into plasma is quickly removed to the outer surface of the pipe and does not remain in the laser irradiation area, absorption of thermal energy of the laser light into the plasma is also prevented. The method of the present invention aims at greatly improving the thermal energy efficiency of laser light from both of these aspects, and makes it possible to greatly increase the welding speed without increasing the laser output.
第１図は本発明の方法を実施するためのライン構成を例
示する傾斜図、第２図は本発明の効果を種々の比較例と
対比させて示したグラフ、第３図は本発明の方法に使用
されるレーザ溶接法の別の態様を示す断面図、第４図は
従来法で採用されているレーザ溶接法を示す断面図であ
る。
図中、ｌ：オープンパイプ、２ ： １７ ’；、４：
レーザ光照射用のトーチ、５ニスクイズロール、６：キ
ーホール内のガスを強制吸収するための細径管、７：同
じくキーホール内ガス吸引用のカバσ・卜７
第
図
Ｂ
Ｄ
εＦ
Ｈ
第
図
第
図FIG. 1 is an inclined view illustrating a line configuration for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the effects of the present invention in comparison with various comparative examples, and FIG. 3 is a diagram showing the method of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing another aspect of the laser welding method used in the conventional method. In the figure, l: open pipe, 2: 17';, 4:
Torch for laser beam irradiation, 5 squeeze rolls, 6: Thin diameter tube for forcibly absorbing gas inside the keyhole, 7: Cover σ・卜7 for suctioning gas inside the keyhole Fig.B D εF H Figure Figure
Claims (1)
により材料の融点以下の温度に予熱した後、スクイズロ
ール近傍でパイプ外面側からレーザ光照射により前記エ
ッジ部を溶融させて加圧接合する製管溶接方法において
、前記レーザ光照射によってレーザ光照射部に形成され
るキーホール内のガスを、パイプ内面側へ吸引しながら
溶接を行うことを特徴とする複合熱源による製管溶接方
法。1. Pipe manufacturing in which the opposing edges of an open pipe are preheated to a temperature below the melting point of the material by high-frequency heating, and then the edge portions are melted and pressure bonded by laser light irradiation from the outside of the pipe near the squeeze roll. A pipe manufacturing welding method using a composite heat source, characterized in that in the welding method, welding is performed while gas in a keyhole formed in the laser beam irradiation part by the laser beam irradiation is sucked toward the inner surface of the pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63303331A JPH02147187A (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | Welding method for manufacturing pipe by composite heat source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63303331A JPH02147187A (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | Welding method for manufacturing pipe by composite heat source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02147187A true JPH02147187A (en) | 1990-06-06 |
| JPH0523879B2 JPH0523879B2 (en) | 1993-04-06 |
Family
ID=17919690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63303331A Granted JPH02147187A (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | Welding method for manufacturing pipe by composite heat source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02147187A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448532B1 (en) * | 1998-09-14 | 2004-11-26 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for rising ductility at welding spot of austenite type stainless steel doped boron using LASER |
| WO2009091020A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Laser working apparatus, and laser working method |
| FR2926741A1 (en) * | 2008-01-24 | 2009-07-31 | Ecole Louis De Broglie | Degassing process useful in a laser welding process for aspirating the gas opposite to a laser source with respect to sheets to be welded without molten metal bath |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63303331A patent/JPH02147187A/en active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100448532B1 (en) * | 1998-09-14 | 2004-11-26 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for rising ductility at welding spot of austenite type stainless steel doped boron using LASER |
| WO2009091020A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Laser working apparatus, and laser working method |
| US8258429B2 (en) | 2008-01-17 | 2012-09-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Laser working apparatus, and laser working method |
| FR2926741A1 (en) * | 2008-01-24 | 2009-07-31 | Ecole Louis De Broglie | Degassing process useful in a laser welding process for aspirating the gas opposite to a laser source with respect to sheets to be welded without molten metal bath |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523879B2 (en) | 1993-04-06 |
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