JPH03133587A - 金属帯等のレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属？！！等のレーザ溶接方法に係り、詳しく
は、溶接すべき金属帯等の対向端部を切断し、この切断
面を突き合わせ面として突き合わせた開先において、こ
の開先の全長にわｔ；って連続的に開先間隙を測定し、
これに適合する溶接条件でレーザ溶接する方法に係る。

なお、金属帯等には、例えば熱延コ・イルの如き鋼板ス
トリップのほかに、鋼板簀の板状材、鋼片を一般的に含
む。

従　　来　　の　　技　　術 最近、レーザビームがアークその他の熱源に比べると、
エネルギ東中度が非常に高い熱源であることがら、アー
クその他の熱源に代って、金属板の溶接、溶断ヤ円筒体
等の穿ｆＬＩＩＩ］工専にも利用されている。

例えば、圧延過程等において、金属帯の端部を互いに突
き合わせ、これを溶接して連続なものとして圧延する際
にも、従来の丁ＩＧ♂接、ｌｖｌ　ｌ　Ｇ溶接に代って
、レーザ溶接が用いられている。

すなわら、レーザビームを熱源として用いると、光学系
熱源であるために、低入熱溶接が実現でき、ビード幅に
対する溶込み深さが大きくできることから、熱影響部が
きわめて小さくなり、なかでも、圧延過程で熱延コイル
などの金属帯を接合する場合には、その特徴が最も発揮
できる。しかしながら、レーザビームのエネルギ集中度
を高めるには、レンズ等の集光系を用いてレーザビーム
を集光し、なるべくビーム焦点を、例えばｉ￥０．ｌｆ
ｆ１ｆｆｌ程度の偲」＜、小さくして用いる必要がある
。このため、金属帯の突き合わせ溶接時には、レーザビ
ームの径に合わせで、突き合わせ開先の間隙をなるべく
小さくする必要があり、この間隙を最少にする条件を達
成する上には、開先精度や突き合わせ精度を極限まで高
めなければならない。しかしながら、これらの精度の向
上は極めてむずかしく、高めてもせいぜい板厚の１５〜
２０％程度である。とりわけ、近年板幅が大きくなるに
従って、板幅内での板厚変化が相対的大きくなり、これ
に起因する溶接継手の不均一が原因となって連続処理工
程中に溶接継手で破断を生じるなどの問題を生じる。

この点から、開先精度を一定の範囲内にとどめても、溶
接時に突き合わせ開先にフィラーワイヤを連続的に送給
すると、許容開先精度がある程度拡大でき、レーザビー
ムの特性が発揮できる方法も提案実施されている（特公
昭６３−３２５５４号公報参照）。

また、このようにフィラーワイヤな供給してレーザ溶接
しても、熱影響部が小さい環グアー　＜〒ビドを板幅方
向全体にわたって１ｑるには、溶接すべき金属帯の板厚
に関連してだ接条件、つまり、焦点距離、レーザ出力、
トーチ速度、フｒラーワイヤ供給速度等を調整する心霊
があり、例えば、特願昭６２−１９７２６４号に示す如
く、金属帯の板厚をそれをクランプするクランプシリン
ダの移り市から求めて、最適条件で溶接する方法も提案
されている。

しかしながら、この方法で測定できる板厚は溶接すべき
金属帯の一点の板厚に過ぎず、板幅方向において板Ｊワ
が相当変化しているにち拘らず、その板厚分布を把握す
ることができないため、板幅方向全長にわたって必ずし
も最適条件で溶接することができない。

更に、突き合わせ精度の向上のため、鋼帯の連続処理ラ
インに８いて、先行ならびに後行の鋼帯の各切断面を突
き合わせる際の開先間隙をイメージセンサによって拡大
検出し、この開先間隙を堰小にするよう、突き合わせる
方法が提案されているｆ′ｖｉ間昭６２−９７９１号公
報参照）。しかしながら、この方法は、溶接に先立って
の突き合わせを正確に行なうもので、溶接のときには開
先間隙を一定として溶接が行なわれ、切断不良などに起
因する間隙の不均一によって″；８接継手が破断し、そ
の改菩が望まれる。

また、突き合わせ開先に沿って移ｖＪするレザトーチに
一体にカメラを取付ける一方、突き合わせ開先を裏側か
ら照射するバンクライトを設け、この照射の際のａ洩光
をカメラによって検知して開先の突き合わせ状１５を藷
視する菰買が提案されている（実開昭６２１９．＋１８
号公報参照１．　Ｌかしながら、この装置は、溶接不良
光生時の突き合わせ状態の監視を自動化したしので、切
断不良によって開先間隙が不均一になっても、それに応
じて溶接条件を調整して良質の溶接継手を１ｑるもので
ない。

発明が解決しようとする課題 本発明は上記欠点のｇｌ？決を目的とし、具体的には、
一対の金属帯、例えば、先行な（うびに後１１金属帯の
対向端部をｌｌ７Ｊ断し、これら切断端面をＵいに突き
合わせてレーナ溶接をする際に、この溶接のときに、突
き合わせ開先の間隙を板）９方向に沿って連続的に測定
し、その間隙変化により、レーザトーチの高さ、レーザ
ト−チ走行速度、レーザ光搬出力のほかに、フ（ラーワ
（ヤの供給速度を制御ｕｌｌ　Ｌ溶接し、溶接後に圧延
したときの溶接部の６１ｉ、断を防出する溶接方法を提
案する。

課題を解決するための 手段ならびにその作用 すなわら、本発明法は、一対の金属帯の対向端部をリー
し、この切断面を突き合わせ面として突き合わせて突き
合わせ開先を形成し、フィラーワイヤをｔｔｔ給しつつ
、レーナｌ〜−チを突き合わせ開先に沿って走行させて
レーザ溶接する際に、突き合わせ開先の全長にわたって
開先間隙を連続的に測定し、この開先間隙を予め設定し
た溶接条件に導入して演稈し、レーザトーチ高さ、レー
ザトーチ走行速度ならびにレーザ光振器出力のほかに、
フィラーワイヤの供給速度を調整すること企持取とする
。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について
、更に具体的に説明すると、次の通りである。

まず、連続仕上げ圧延プロセスにおいて、例えば、熱延
コイルなどの金属帯が上流側から連続的に送られ、この
金属帯が、例えば、冷延ミルで連続的に仕上げ圧ｆ；な
どが行なわれる。この場合、先行鋼帯の後端部と後行鋼
帯の先端部、つまり、ｋｊ向端部をｎいに突き合わせて
１８接し、連続なものとしてから、仕上げｌｆ圧延する
。この溶接は、上記の如く、レーザト−チを用いて溶接
し、レーザ溶接は両鋼帯の対向端部を突き合わせ、その
突き合わせ開先に沿ってレーザ１−チを走行させて（１
なわれる。この開先の形成に当っては、なるべく開先線
が直線性を持って、この開先間隙がなるべく小さく、し
かも、板厚方向にわたってなるべく一定であることが心
髄である。なお、開元形成弔は、開先線に沿って、つま
り、板幅方向にレーザトーチを走行させ、この際の溶接
エネルギは、例えば、Ｃ０２レー（ア光振器からのビー
ムを、集光系によって絞り、その焦点の工オルギ密度な
高めたレーザど−ムを開先にあてて溶融し、両銅帯を継
ぎ合わせＣ１連続的なものとしてから、上記の如く、圧
延等の処理を行なう。

すなわら、第１図ならびに第２図に示す如く、先行鋼帯
１の切断面１ａと後行鋼帯２の１．ＩＪ断面２ａとを突
き合わせ、突き合わせ開先３にｌＧつてレザ１−−−ヂ
４を矢印方向に走１１さＵつつ、フィラワイｉ〕５を供
給して溶接する際に、突き合わせ開先３の間隙Ｇを板幅
り向に間隙測定器６によって測定し、この測定結果を予
め設定した溶１ａ条作に入れて演算し、レーザトーチの
加工高さ又は集光レンズの位置、換言すると、集光レン
ズがら鋼帯までの距離、トーチ走行速度、し會■１器の
出力等のほかに、フィラーワイヤノ５の供給速度をゐリ
ロリして溶接する。

史に詳しく説明すると、先行ならびに後行の鋼帯１．２
の対向端部を切断したとき、相当の１ｖ度ｆｉ：待つダ
ブルカットシセーを用いても、６鋼？１′？のＶＪ断面
は、両端部に比べて中火部が高上り、曲線をなし彎曲す
る口とが多い。このような両切断面を突き合わせると、
第３図に示す如く、開先間隙Ｇは、両端部で拡がるのに
％ｆ　Ｌ、中央部でゼまくなる。このように板幅方向に
、１）　／：す不均一な間隙を持つ開先に対し一定速度
でフィラーワイヤを供給すると、圧延に削える１ｑ好な
；？７接継手が得られない。このため、上記の如く、開
先間隙を連続的に測定し、このｌ−１ｉｌ果、間隙Ｇが
板幅方向にわたり第３図に示すように推移しているとき
【こけ、それに７・１応して（イ）で示すようにフィラ
ーワイヤノの供給速度を調整し、開先の金にわたっての
溶（Ｊ込みを適止にする。こ？Ｌに併せて、他の溶接条
件し調整するが、ながＣｂ、レーザｊ・−ヂの走？ｊ速
度、つまり１．′８接速度を第３図で（口１で示す如く
調整し、溶は込みの一厨の適正化をＣまがる。

土だ、上記の如く調整する際に、元の溶接工程における
鋼帯の扱ｊ９分ｍを求め、この板１９分重含導入してレ
ーザトーチの高さ、トーチ走行速度、レーザ光振器の出
力等とともに〕ｆラワ？ヤの供給速度を制御用すること
ｂて゛き、このようにすると、溶接条件（ニー層適ｌＦ
化する。

１また、第１図ならびに第２図に示づ通りに、ｌ７１１
先間隙Ｇを測定できるが、通常は、第４図に示す如く、
両鋼帯１．２の板幅方向にわたって案内レール１を設け
、この案内レール７に沿って基台８を走行させ、この基
台８にレーザトーチ４とともに間隙測定器６を取トｊけ
て、測定することしでざる。

なお、以上の通りに溶接する際に、その制量は第５図に
示すプログラムによって行なえば十分である。第５図に
おいて、符号１０は溶接条件の設定器、１１は庚御器、
１２は前の工程の板Ｊワ実積情報、１３は連続的に測定
された開先間隙情報、１４は制御器、１５はフィラーワ
イＸ）供給速度、１Ｂはレーザ光振器出力、１１はレー
ずトーチの高さ、１８はトーチ走行速度を示す。

寅施例 ます、連続的な仕上げ圧延において、先１１ならびにＩ
ｌ？″ｒの熱延コｆル（板厚２，０１１１ｍ、板幅１０
００ｎｌｌＡ＋の７・１自端部を切断１曖突き合わせて
、ＣＯ２発ｆｉ器（レザー出力５ＫＷＩからのレーザビ
ームによってレーザ溶接して、両者を接合した。

このときに、第４図に示す装置によって、突き合わけ間
隙を測定し、第５図に示す通り、発振器出力、１・−チ
走行速度ならびにＩ・−チ高ざのほかに、〕Ｃう〜ワイ
’ｒノの供給速度を調整した。

この結果、溶接部破断の本数は５件、７月（適用前には
８件、７月）に減少した。

・へ発明の効果〉 以上説明した通り、本発明方法は、板幅方向にわたって
開先間隙を連続的に測定し、これに基づいて、レーザト
ーチ高さ、レーザトーチ走行速度またはし〜ザＩ−−−
チ光成器出力のほが、フＣラーワ、イヤ供給速度を調整
してレーザ溶接することを￥１徴とするものである。

従って、切衛時の切断面形状による影響をうけることな
く、Ｒ適条件にυ）ｍしてレーザ′；８接できるため、
安定した溶接１１手が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実ｆ！する際の一例の斜視図、第２
図はその平面図、第３図は開先間隙、フｆラーワ２ｆヤ
供給速度ならびに溶接速度との関係の一例を示すグラフ
、第４図は本発明で用いる装置の一例の説明図、第５図
は制御７０グラムの一例の１０ツク図である。 符号１．２・・・・・・鋼帯 １ａ、２ａ・・・・・・切断面 ３・・・・・・突き合わし開先 ４・・・・・レ−ずトーチ ５・・・・・・フィラーワイヤ ６・・・・・・間隙測定器 第２図 特訂出願人　川崎製鉄株式会社 代　　理　　人　　　＃　ＰＩ！　ｔ　　　松　　ド　
　義　　勝井１ｔＤＩ　　　島　　文　　雄 第３図 ノ錫苧 ４ 第４ 図 ）Ｏｒｌ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一対の金属帯の対向端部を切断し、この切断面を突
   き合わせ面として突き合わせて突き合わせ開先を形成し
   、フィラーワイヤを供給しつつ、レーザトーチを突き合
   わせ開先に沿つて走行させてレーザ溶接する際に、 前記突き合わせ開先の全長にわたつて開先間隙を連続的
   に測定し、この開先間隙を予め設定した溶接条件に導入
   して演算し、レーザトーチ高さ、レーザトーチ走行速度
   ならびにレーザ発振器出力のほかに、フィラーワイヤの
   供給速度を調整することを特徴とする金属帯等のレーザ
   溶接方法。 ２）前記開先間隙とともに前の工程における金属帯板幅
   方向の板厚変化を導入して演算し、レーザトーチ高さ、
   レーザトーチ走行速度ならびにレーザトーチ発振器出力
   のほかに、フィラーワイヤの供給速度を調整することを
   特徴とする請求項１記載の金属帯等のレーザ溶接方法。