JPH04305387A - 薄鋼板のレーザ溶接方法 - Google Patents
薄鋼板のレーザ溶接方法Info
- Publication number
- JPH04305387A JPH04305387A JP3069663A JP6966391A JPH04305387A JP H04305387 A JPH04305387 A JP H04305387A JP 3069663 A JP3069663 A JP 3069663A JP 6966391 A JP6966391 A JP 6966391A JP H04305387 A JPH04305387 A JP H04305387A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- laser beam
- welding
- work
- welding line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを熱源と
する薄鋼板の突き合わせまたは重ね溶接に関する。
する薄鋼板の突き合わせまたは重ね溶接に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザ溶接加工においては、球
面レンズ或いは放物面鏡を用いてレーザビームを円形の
スポットに集光し、その焦点付近で加工物を溶融させる
方法が行われている。この際、例えば薄鋼板突き合わせ
溶接時の突き合わせギャップの誤差吸収や、重ね合わせ
溶接時の継手強度確保を目的として、レーザビーム集光
径より広い幅の溶接ビードを得ようとする場合、焦点距
離から離れたところで加工物を溶融させる、いわゆるデ
フォーカスビームるよる加工が行われる。
面レンズ或いは放物面鏡を用いてレーザビームを円形の
スポットに集光し、その焦点付近で加工物を溶融させる
方法が行われている。この際、例えば薄鋼板突き合わせ
溶接時の突き合わせギャップの誤差吸収や、重ね合わせ
溶接時の継手強度確保を目的として、レーザビーム集光
径より広い幅の溶接ビードを得ようとする場合、焦点距
離から離れたところで加工物を溶融させる、いわゆるデ
フォーカスビームるよる加工が行われる。
【０００３】球面レンズ、放物面鏡以外の光学系を利用
して、このような幅の広いビードを形成する方法として
は、ビームスキャナーやポリゴンミラーを用いて、レー
ザビームの集光スポットを溶接線と垂直な方向に振動さ
せる方法もある。図３においてレーザビーム３を集光レ
ンズ６により加工物４にフォーカスさせるが、集光レン
ズ６と加工物４の中間に全反射ミラー７と、（ａ）にお
いてはビームスキャナー８、（ｂ）においてはポリゴン
ミラー９があって、いずれも機械的に集光スポットを溶
接線と垂直な方向に一定振幅で振動させている。
して、このような幅の広いビードを形成する方法として
は、ビームスキャナーやポリゴンミラーを用いて、レー
ザビームの集光スポットを溶接線と垂直な方向に振動さ
せる方法もある。図３においてレーザビーム３を集光レ
ンズ６により加工物４にフォーカスさせるが、集光レン
ズ６と加工物４の中間に全反射ミラー７と、（ａ）にお
いてはビームスキャナー８、（ｂ）においてはポリゴン
ミラー９があって、いずれも機械的に集光スポットを溶
接線と垂直な方向に一定振幅で振動させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、デフォーカ
スビームにより加工を行う場合、レーザ出力、レーザビ
ームのモードパターンなどにより、加工物表面における
レーザビームのパワー密度が、加工物を溶融させるしき
い値より低くなることがある。特に金属材料の溶接に用
いられる場合は、パワー密度の低いデフォーカスビーム
により良好な溶接ビードを形成することは困難である。 また、ビームスキャナー、ポリゴンミラーを用いる方法
も、加工ヘッドにこれらの装置を取り付けるのは困難が
あり、光学系の調整やこれらの装置の制御が複雑化する
などの問題があるため、これらの特殊な光学系の使用は
、表面改質あるいは表面処理を目的とするのが主体で、
溶接用としては実用的ではなく殆ど使用されていない。
スビームにより加工を行う場合、レーザ出力、レーザビ
ームのモードパターンなどにより、加工物表面における
レーザビームのパワー密度が、加工物を溶融させるしき
い値より低くなることがある。特に金属材料の溶接に用
いられる場合は、パワー密度の低いデフォーカスビーム
により良好な溶接ビードを形成することは困難である。 また、ビームスキャナー、ポリゴンミラーを用いる方法
も、加工ヘッドにこれらの装置を取り付けるのは困難が
あり、光学系の調整やこれらの装置の制御が複雑化する
などの問題があるため、これらの特殊な光学系の使用は
、表面改質あるいは表面処理を目的とするのが主体で、
溶接用としては実用的ではなく殆ど使用されていない。
【０００５】本発明は、このような問題点を解決し、溶
接線に垂直な方向に適切な幅を持ってかつ充分なパワー
密度を有するレーザビームを簡便な手段によって得、広
い幅のビードが形成できるレーザ溶接法を提供すること
を目的とする。
接線に垂直な方向に適切な幅を持ってかつ充分なパワー
密度を有するレーザビームを簡便な手段によって得、広
い幅のビードが形成できるレーザ溶接法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するため、レーザビームを熱源とする薄鋼板の突き
合わせまたは重ね溶接加工において、レーザ発振器から
出力されたレーザビームを焦点距離の異なる２枚のシリ
ンドリカルレンズを用い、一方のレンズで溶接線方向、
他方のレンズで溶接線に垂直方向にレーザビームを集光
し、溶接線方向に集光するレンズの焦点距離に合わせて
薄鋼板を位置させて、溶接線方向にはフォーカスビーム
として高いパワー密度を得、溶接線に垂直方向にはデフ
ォーカスビームとして適切な幅の溶接ビードを得ること
を特徴とする。
解決するため、レーザビームを熱源とする薄鋼板の突き
合わせまたは重ね溶接加工において、レーザ発振器から
出力されたレーザビームを焦点距離の異なる２枚のシリ
ンドリカルレンズを用い、一方のレンズで溶接線方向、
他方のレンズで溶接線に垂直方向にレーザビームを集光
し、溶接線方向に集光するレンズの焦点距離に合わせて
薄鋼板を位置させて、溶接線方向にはフォーカスビーム
として高いパワー密度を得、溶接線に垂直方向にはデフ
ォーカスビームとして適切な幅の溶接ビードを得ること
を特徴とする。
【０００７】
【作 用】本発明の作用を図面により説明する。図１
は、第１レンズ１、第２レンズ２の２枚の焦点距離の異
なるシリンドリカルレンズを使用したレーザ溶接方法を
示す。このうち（ａ）は、溶接線に垂直方向のレーザビ
ーム集光状態、（ｂ）は溶接線方向のレーザビーム集光
状態を示している。第１レンズ１の焦点距離は第２レン
ズ２より長くし、第１レンズ１と加工物４の間、第１レ
ンズと同軸上に第２レンズ２を配置し、第１レンズ１は
溶接線に垂直な方向、第２レンズは溶接線方向と、互い
の集光方向を直交させて配置する。これにより、加工物
４表面におけるレーザビーム幅は、溶接線に垂直な方向
、すなわち溶接ビードの幅方向には第１レンズ１、溶接
線方向には第２レンズのそれぞれのレンズの加工物４と
の距離によって独立して制御できる。この配置で図１（
ａ）に示すように第１レンズ１の焦点位置を加工物４の
表面からずらしてデフォーカスの状態とし、加工物表面
のビーム強度分布を図２（ａ）のようにし、レーザビー
ム幅を適切な値に調整する。一方、図１（ｂ）に示すよ
うに、第２レンズ２の焦点距離を加工物４の表面付近に
調整することで、加工物表面のビーム強度分布を図２（
ｂ）のごとくし、レーザビームの加工物への照射パワー
密度を高くして加工物を溶融させるに充分なレベルに保
持する。
は、第１レンズ１、第２レンズ２の２枚の焦点距離の異
なるシリンドリカルレンズを使用したレーザ溶接方法を
示す。このうち（ａ）は、溶接線に垂直方向のレーザビ
ーム集光状態、（ｂ）は溶接線方向のレーザビーム集光
状態を示している。第１レンズ１の焦点距離は第２レン
ズ２より長くし、第１レンズ１と加工物４の間、第１レ
ンズと同軸上に第２レンズ２を配置し、第１レンズ１は
溶接線に垂直な方向、第２レンズは溶接線方向と、互い
の集光方向を直交させて配置する。これにより、加工物
４表面におけるレーザビーム幅は、溶接線に垂直な方向
、すなわち溶接ビードの幅方向には第１レンズ１、溶接
線方向には第２レンズのそれぞれのレンズの加工物４と
の距離によって独立して制御できる。この配置で図１（
ａ）に示すように第１レンズ１の焦点位置を加工物４の
表面からずらしてデフォーカスの状態とし、加工物表面
のビーム強度分布を図２（ａ）のようにし、レーザビー
ム幅を適切な値に調整する。一方、図１（ｂ）に示すよ
うに、第２レンズ２の焦点距離を加工物４の表面付近に
調整することで、加工物表面のビーム強度分布を図２（
ｂ）のごとくし、レーザビームの加工物への照射パワー
密度を高くして加工物を溶融させるに充分なレベルに保
持する。
【０００８】
【実施例】図１に示す装置により、定格出力 ２ｋｗ、
シングルモード、連続発振のＣＯ２ レーザ発振器、お
よび焦点距離７．５インチの第１レンズ１、焦点距離５
．０インチの第２レンズ２を用い、第１レンズを加工物
４から見て焦点距離よりも１０ｍｍ遠く、第２レンズは
ちょうど焦点距離に位置させて、すなわち、それぞれの
焦点外し距離を＋１０ｍｍ、± ０ｍｍとして、板厚０
．８ｍｍ の低炭素鋼板 （ＪＩＳ ＳＰＣＣ、一般用
冷間圧延鋼板相当） の突き合わせ溶接を実施した。レ
ーザ出力は１．２ｋｗ 一定とし、突き合わせギャップ
を０．１ｍｍ から０．５ｍｍ と変化させて溶接した
結果を表１に示す。
シングルモード、連続発振のＣＯ２ レーザ発振器、お
よび焦点距離７．５インチの第１レンズ１、焦点距離５
．０インチの第２レンズ２を用い、第１レンズを加工物
４から見て焦点距離よりも１０ｍｍ遠く、第２レンズは
ちょうど焦点距離に位置させて、すなわち、それぞれの
焦点外し距離を＋１０ｍｍ、± ０ｍｍとして、板厚０
．８ｍｍ の低炭素鋼板 （ＪＩＳ ＳＰＣＣ、一般用
冷間圧延鋼板相当） の突き合わせ溶接を実施した。レ
ーザ出力は１．２ｋｗ 一定とし、突き合わせギャップ
を０．１ｍｍ から０．５ｍｍ と変化させて溶接した
結果を表１に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】比較例として、同一のレーザ発振器で、球
面レンズ１枚の従来の溶接方法を用い、デフォーカスビ
ームによって溶接を行った結果を、表１に併せて示した
。本発明の方法によってレーザ溶接を実施することによ
り、従来よりも大きい突き合わせギャップでも良好な溶
接ビードを得ることができ、突き合わせギャップの許容
誤差を大幅に拡大できることが確かめられた。
面レンズ１枚の従来の溶接方法を用い、デフォーカスビ
ームによって溶接を行った結果を、表１に併せて示した
。本発明の方法によってレーザ溶接を実施することによ
り、従来よりも大きい突き合わせギャップでも良好な溶
接ビードを得ることができ、突き合わせギャップの許容
誤差を大幅に拡大できることが確かめられた。
【００１１】なお、以上の説明から明らかなように、溶
接線方向にはフォーカス、溶接線と垂直方向にはデフォ
ーカスさせることが本発明のポイントであり、焦点距離
の長短やレンズの配列は上記例に限定されるものではな
い。
接線方向にはフォーカス、溶接線と垂直方向にはデフォ
ーカスさせることが本発明のポイントであり、焦点距離
の長短やレンズの配列は上記例に限定されるものではな
い。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、複雑な装置、高度な調
整技術を必要とせず、レーザ溶接における溶接ビードの
幅を広くすることができるとともに、突き合わせギャッ
プの精度を緩和でき、溶接継手強度を向上させることが
可能となった。
整技術を必要とせず、レーザ溶接における溶接ビードの
幅を広くすることができるとともに、突き合わせギャッ
プの精度を緩和でき、溶接継手強度を向上させることが
可能となった。
【図１】本発明の溶接装置の構成を示す見取り図である
。
。
【図２】本発明の図１に対応するビーム強度分布を示す
グラフである。
グラフである。
【図３】従来の装置を示す見取り図である。
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ レーザビーム
４ 加工物
５ 溶接線
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザビームを熱源とする薄鋼板の突
き合わせまたは重ね溶接加工において、レーザ発振器か
ら出力されたレーザビームを焦点距離の異なる２枚のシ
リンドリカルレンズを用い、一方のレンズで溶接線方向
、他方のレンズで溶接線に垂直方向にレーザビームを集
光し、溶接線方向に集光するレンズの焦点距離に合わせ
て薄鋼板を位置させて、溶接線方向にはフォーカスビー
ムとして高いパワー密度を得、溶接線に垂直方向にはデ
フォーカスビームとして適切な幅の溶接ビードを得るこ
とを特徴とする薄鋼板のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069663A JPH04305387A (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 薄鋼板のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069663A JPH04305387A (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 薄鋼板のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305387A true JPH04305387A (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=13409298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069663A Pending JPH04305387A (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 薄鋼板のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04305387A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005161404A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接用集光ヘッド |
| JP2006116570A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Miyachi Technos Corp | レーザ集光ユニット及びレーザ加工装置 |
| WO2008047675A1 (fr) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Hitachi Zosen Corporation | Appareil d'usinage par laser |
| JP2013154380A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Amada Co Ltd | レーザ加工ヘッド |
-
1991
- 1991-04-02 JP JP3069663A patent/JPH04305387A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005161404A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接用集光ヘッド |
| JP4584683B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2010-11-24 | 川崎重工業株式会社 | レーザ溶接用集光ヘッド |
| JP2006116570A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Miyachi Technos Corp | レーザ集光ユニット及びレーザ加工装置 |
| WO2008047675A1 (fr) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Hitachi Zosen Corporation | Appareil d'usinage par laser |
| US8094350B2 (en) | 2006-10-12 | 2012-01-10 | Hitachi Zosen Corporation | Laser processing apparatus |
| JP2013154380A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Amada Co Ltd | レーザ加工ヘッド |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109843498B (zh) | 使用在二个维度中重复扫描的能量射束进行焊接的方法和系统 | |
| JPS62254991A (ja) | レ−ザ溶接法及び装置 | |
| US20180071848A1 (en) | Laser Beam Joining Method and Laser Machining Optics | |
| US4644126A (en) | Method for producing parallel-sided melt zone with high energy beam | |
| JPH04231190A (ja) | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法と装置 | |
| JP3115456B2 (ja) | 亜鉛めっき鋼板のレーザ溶接方法 | |
| GB2212430A (en) | Method of and arrangement for laser welding. | |
| JP2002316282A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| JPH09300087A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JPH02137687A (ja) | レーザ集光装置 | |
| JPS6188989A (ja) | レ−ザ−ビ−ムによる突き合わせ溶接法 | |
| JPH08257773A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JPH04305387A (ja) | 薄鋼板のレーザ溶接方法 | |
| JP4915315B2 (ja) | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 | |
| JP2002210576A (ja) | 合成ｙａｇレーザによる薄手鋼板の溶接方法 | |
| JPH04138889A (ja) | レーザ加工用ヘッド装置 | |
| JP2713000B2 (ja) | 制振鋼板のレーザ溶接方法 | |
| JP2880061B2 (ja) | レーザ加工 | |
| EP0298992B1 (en) | Laser beam transport apparatus | |
| JPH10263868A (ja) | レーザ加工装置およびその方法 | |
| Goebel et al. | Laser welding with long focal length optics | |
| JP3212486B2 (ja) | レーザ加工用光学系及びそれを用いた加工方法 | |
| JPS6258832B2 (ja) | ||
| JPH0214155B2 (ja) | ||
| JPH0259038B2 (ja) |