JPH04288981A - 電子ビ−ム溶接方法 - 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】

【０００１】この発明は、溶接目外れや溶込み不足等を
回避して安定した溶接作業が行われるようにした電子ビ
−ム溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年、厚板材等を高能率で溶接
する手段として定着するようになった電子ビ−ム溶接は
、一方で、浮遊磁界や被溶接材の残留磁気に影響されて
電子ビ−ムに曲がりが生じ、その結果照射ビ−ムの目外
れ（狙い位置からのズレ）が生じやすいと言う問題を有
していることは良く知られた事実である。

【０００３】つまり、図５で示したように、電子ビ−ム
溶接に際して溶接線の近傍に　”溶接線と平行方向の磁
界Ｂ”　が発生したり存在していたりすると電子ビ−ム
がロ−レンツ力Ｆを受けて円運動する傾向が現われ、こ
のため電子ビ−ムの軌道が曲がって目標とする溶接線に
到達せず、溶接の目外れを招く訳である。

【０００４】そこで、従来、このような溶接の目外れ防
止を目的として ａ）　電子ビ−ムの通路を高透磁率材料のパイプで覆い
、これよって電子ビ−ムへの磁界の影響を遮断して溶接
を行う方法（特開昭５８−１４８０８６号），ｂ）　工
作物の表面を僅かな隙間を置いて高透磁率材料製の板で
覆って磁界を遮断しておき、これを貫いて電子ビ−ム溶
接を行う方法　（特開昭６０−１１１７８７号），ｃ）
　溶接開先内に予め高透磁率材料を充填して浮遊磁界を
減少せしめ、この状態で電子ビ−ム溶接を行う方法（特
開昭５５−８４２８４号）， ｄ）　溶接線の裏側から被溶接材を通して磁界を印加し
、これによってビ−ムの曲りを矯正しつつ電子ビ−ム溶
接を行う方法（特開昭５６−７７０８３号），ｅ）　溶
接線を挟んで対向配置した磁気検出器により検出される
磁界からビ−ムの曲がりを計算し、この計算値に基づい
て電子銃の位置を修正しつつ電子ビ−ム溶接を行う方法
　（特開昭５９−３９４８７号），等の提案がなされて
いる。

【０００５】しかしながら、上記ａ）法では溶接中に変
化する磁界への対応が不可能であるため目外れを十分に
防止することは困難であり、また前記ｂ）法やｃ）法で
は、目外れ防止のために使用した高透磁率材料が一緒に
溶け込んで溶接金属の一部となるため、被溶接材として
適用する鋼種が制限されることが懸念された。そして、
前記ｄ）法は被溶接材の裏側から磁界を印加する手法を
とるので電子ビ−ム軌道の修正が十分でなく、特に電子
ビ−ム入射部の目外れを防止することは困難であった。 一方、前記ｅ）法は、溶接線近傍の磁界を計測し、その
計測値に基づいて電子ビ−ムの発射位置　（電子銃の位
置）　を修正する方法であるが、計測しようとする磁界
が溶接線と直交方向であるので溶接線に平行な方向の磁
界の影響には効果がなく、そのため溶接の目外れ防止と
言う観点では十分な効果を得られなかった。

【０００６】このようなことから、本発明が目的とした
のは、電子ビ−ム溶接時に発生しがちな目外れ等の不都
合を的確に防止し、健全で安定した溶接作業が実施でき
る手段を確立することであった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成すべく鋭意研究を重ねた結果、「電子ビ−ムの曲り
に対して影響を及ぼすのは溶接線と平行な面内に存在し
かつ電子ビ−ムと直交する磁束である（中でも特に溶接
の目外れに大きく影響するのは溶接線に平行な方向の磁
束である）が、　溶接中における電子ビ−ム軌跡のズレ
（正常な軌跡と実際の位置との差）を検出し、　溶接線
に対して適当な方向に配置した磁界印加装置にて“電子
ビ−ム軌跡のズレが相殺される方向及び強度の磁界”を
電子ビ−ムに印加してやれば、　電子ビ−ムの曲がりが
修正されて溶接目外れ等の不都合を防止することが可能
になる」との知見を得ることができたのである。

【０００８】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たもので、「電子ビ−ム溶接の際、　検出器で電子ビ−
ムの軌跡を検出して予定軌跡とのズレを検知すると共に
、　磁界印加装置で前記ズレに相応する磁界を印加して
電子ビ−ムの軌跡を修正しつつ溶接することにより、　
目外れや溶込み不足等の溶接欠陥を的確に防止し得るよ
うにした点」に大きな特徴を有している。

【０００９】さて、図１は本発明に係わる電子ビ−ム溶
接方法の１例を説明した概念図である。図１において、
符号１は電子銃であり、該電子銃から照射される電子ビ
−ムによって溶接が行われるが、この際、電子ビ−ムに
対向配置した電子ビ−ム位置検出装置２によって電子ビ
−ムの軌跡を検出し、電子ビ−ム位置検出装置制御装置
３と共に予め定められた正常な軌跡とのズレａを算出す
る。

【００１０】ここで、電子ビ−ムの軌跡が予定した軌跡
とズレ（曲がり）を生じている場合には、フィ−ドバッ
ク・フィ−ドフォワ−ド回路４を介して磁界印加装置制
御装置５に指令を送り、ここにおいて電子ビ−ムの曲が
りを修正し前記ズレを解消し得る“印加磁界の強度及び
方向”を算出すると共に、これを電子ビ−ムを挟んで対
向配置した磁界印加装置６，６に伝達する。そして、磁
界印加装置６，６からは、前記算出値に基づいた所定の
磁界が電子ビ−ムに印加される。従って、電子ビ−ムを
曲げるように作用していた溶接線近傍に浮遊する磁界は
前記磁界印加装置６，６からの印加磁界によって相殺さ
れてしまい、電子ビ−ムの軌跡は正常なものに修正され
るので、溶接の目外れ等が的確に防止されることとなる
。

【００１１】

【作用】つまり、電子ビ−ム溶接に際し溶接線の近傍に
“溶接線に平行な磁界”が存在している場合には、電子
ビ−ムは溶接線から外れるように偏向し、図２の　（ａ
）で示す如く溶接の目外れが発生するが、本発明法に従
って適正磁界を印加することにより、図２の　（ｂ）で
示す如くに目外れを防止することができる。また、電子
ビ−ム溶接に際し溶接線に直角な方向の磁界が存在する
場合には、電子ビ−ムは溶接線方向に曲がって偏向し、
図３の　（ｃ）で示す如くに所定溶込み深さが得られな
いか又は溶融池が不安定となって溶接欠陥の発生を招く
が、本発明法に従って適正磁界を印加することにより、
図３の　（ｄ）で示す如くにこれら不都合を防止するこ
とができる。

【００１２】なお、図４で示す如く、前述の電子ビ−ム
位置検出装置２，磁界印加装置６の配置をそれぞれ電子
ビ−ムの通路を囲んだ円周状配置とすれば、１８０°方
向におけるビ−ム偏向の検出・制御が可能となって、更
に適正な電子ビ−ム溶接を実施できるので極めて好まし
いと言える。

【００１３】次に、本発明の効果を実施例によって更に
具体的に説明する。

【実施例】“本発明法に従った電子ビ−ム溶接”及び“
比較法又は従来法に従った電子ビ−ム溶接”により、そ
れぞれ板厚３５ｍｍのＳＳ４１とＳＵＳ３０４の突合わ
せ溶接を実施した。

【００１４】なお、“本発明法に従った電子ビ−ム溶接
”は、図１に示した電子ビ−ム溶接装置を用い、検出さ
れた電子ビ−ム軌跡のズレに対応した磁界を磁界印加装
置により印加しながら 加速電圧：７０ｋＶ， 溶接電流：２５０ｍＡ， 収束電流：１０２０ｍＡ， ワ−ク間距離：４００ｍｍ， なる条件で電子ビ−ム溶接を行った。

【００１５】また、比較法では磁界印加装置による磁界
の印加を行わずに上記条件で電子ビ−ム溶接を実施し、
従来法では前記ａ）法（特開昭５８−１４８０８６号の
方法）並びに前記ｅ）法（特開昭５９−３９４８７号の
方法）に従いそれぞれ電子ビ−ム溶接を行った（加速電
圧等の条件は上記と同様とした）。

【００１６】この結果、本発明法によるとビ−ムセンタ
−と溶接線センタ−が一致した溶接部が安定して得られ
たが、比較法ではビ−ムセンタ−と溶接線センタ−にず
れが生じた。また、従来法たる前記ａ）法では磁界遮断
パイプを使用するものの、磁界の強さに応じた制御が不
能なため、時として溶接線センタ−とビ−ムセンタ−が
一致しない部位が発生した。そして、従来法たる前記ｅ
）法では、電子ビ−ムがどうしても磁界の影響を脱し切
れずに曲がった状態のままで被溶接材に当たるため、何
れの場合も溶接線センタ−とビ−ムセンタ−が一致した
溶接部を安定して得ることができなかった。

【００１７】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれば
、溶接線近傍に浮遊する磁界の影響を的確に修正しなが
ら電子ビ−ム溶接を行うことができ、溶接の目外れや溶
込み不足等を防止しつつ健全な溶接作業を実施すること
が可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ビ−ム溶接方法の１例を説明
した概念図である。

【図２】溶接線に平行な磁界が存在する場合の溶接目外
れ発生状況と、本発明法による修正効果の説明図である
。

【図３】溶接線に直角な磁界が存在する場合の溶込み不
足状況と、本発明法による修正効果の説明図である。

【図４】電子ビ−ム位置検出装置，磁界印加装置の配置
例を説明した概念図である。

【図５】浮遊磁界によって電子ビ−ム溶接の目外れが生
じる様子を説明した概念図である。

【符号の説明】

１　　電子銃 ２　　電子ビ−ム位置検出装置 ３　　電子ビ−ム位置検出装置制御装置４　　フィ−ド
バック・フィ−ドフォワ−ド回路５　　磁界印加装置制
御装置 ６　　磁界印加装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電子ビ−ム溶接の際、検出器で電子ビ
   −ムの軌跡を検出して予定軌跡とのズレを検知すると共
   に、磁界印加装置で前記ズレに相応する磁界を印加して
   電子ビ−ムの軌跡を修正しつつ溶接することを特徴とす
   る、電子ビ−ム溶接方法。