JPH06122085A - レーザ溶接装置 - Google Patents

レーザ溶接装置

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JPH06122085A
JPH06122085A JP4276298A JP27629892A JPH06122085A JP H06122085 A JPH06122085 A JP H06122085A JP 4276298 A JP4276298 A JP 4276298A JP 27629892 A JP27629892 A JP 27629892A JP H06122085 A JPH06122085 A JP H06122085A
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JP
Japan
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laser
welded
laser beam
magnetic field
plasma cloud
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Application number
JP4276298A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Matsui
仁志 松井
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大出力レーザ溶接の場合でも、強い磁場を用
いることなく被溶接物へのエネルギの伝達効率を高め
る。 【構成】 レーザ加工トーチ１１と被溶接物１との間
に、レーザ光１４の進路と交差する磁力線２５を生じさ
せるとともに、磁力線２５とシールドガス１６および金
属蒸気の電離によって生じたプラズマ雲１７との交差位
置で磁束密度に勾配を与える磁場発生手段２１を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光により金属材
料の溶接を行うレーザ溶接装置に関し、とくに被溶接物
へのエネルギ伝達効率を高めることが可能なレーザ溶接
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光の被溶接物への吸収熱効率を向
上させる技術として、特開平１−２７８９８３号公報が
知られている。本公報のレーザ溶接方法では、被溶接物
のレーザ光の照射点近傍に、進路がレーザ光とほぼ同方
向でかつレーザ光の照射点から進路方向に遠ざかるにつ
れて磁束密度が小さくなる磁力線を発生させている。
【０００３】このような磁力線を発生させるレーザ溶接
では、シールドガスおよび金属蒸気の電離によって生じ
たプラズマを、磁力線によって被溶接物の溶融部に閉じ
込めることができる。閉じ込められたプラズマは、レー
ザ光のエネルギを吸収するので、被溶接物はプラズマか
らの熱によって溶融を促進することができ、溶け込みの
深い良好な溶接が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大出力
レーザ溶接の場合は上記の特開平１−２７８９８３号公
報の溶接方法にもつぎの問題が発生する。
【０００５】上記公報のレーザ溶接では、溶融部のくぼ
んだクレータにプラズマを閉じ込めているが、大出力レ
ーザ溶接ではプラズマに吸収されるエネルギが大きくな
り、プラズマ雲の成長が著しくなる。プラズマ雲の成長
が著しくなると、レーザ光がプラズマ雲によって遮られ
ることになり、クレータの底部までレーザ光が到達しな
くなる。したがって、被溶接物へのエネルギ伝達効率が
悪くなり、加工能力が低下する。
【０００６】大出力レーザ溶接の場合、プラズマ雲をク
レータ内に閉じ込めておくためには、非常に強い磁場が
必要となり、装置が大型化するとともに、磁場を発生さ
せるためのエネルギも著しく増大する。したがって、非
常に強い磁場を用いることなく大出力レーザ溶接が可能
な装置の開発が望まれる。
【０００７】本発明は、上記の問題に着目し、大出力レ
ーザ溶接の場合であっても、非常に強い磁場を用いるこ
となく被溶接物へのエネルギ伝達効率を高めることが可
能なレーザ溶接装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るレーザ溶接装置は、レーザ加工トーチか
らのレーザ光を被溶接物に照射するとともに、該被溶接
物のレーザ光の照射位置にシールドガスを供給し、被溶
接物の溶接を行うレーザ溶接装置において、前記レーザ
加工トーチと被溶接物との間に、レーザ光の進路と交差
する磁力線を生じさせるとともに、該磁力線と前記シー
ルドガスおよび金属蒸気の電離によって生じたプラズマ
雲との交差位置で磁束密度に勾配を与える磁場発生手段
を設けたものから成る。
【０００９】
【作用】このように構成されたレーザ溶接装置において
は、被溶接物へのレーザ光の照射時には、レーザ光の照
射によってシールドガスおよび金属蒸気が電離してプラ
ズマ雲が発生する。レーザ溶接時には、磁場発生手段か
らはレーザ光の進路と交差する磁力線が生じているの
で、磁力線はプラズマ雲を透過することになる。ここ
で、磁力線とプラズマ雲との交差位置では磁束密度に勾
配が生じるので、プラズマ雲の中の荷電粒子は磁束密度
の高い方から低い方に移動することになる。
【００１０】したがって、被溶接物の溶融部におけるプ
ラズマ雲は希薄になり、レーザ光はほとんどプラズマ雲
に遮られることなく溶融部のクレータの底部に到達し、
レーザ光の被溶接物へのエネルギ伝達効率が高められ
る。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明に係るレーザ溶接装置の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。
【００１２】図１および図２は、本発明の一実施例を示
している。図中、１は被溶接物としての鋼板を示してい
る。鋼板１の上方には、レーザ溶接装置のレーザ加工ト
ーチ１１が位置している。レーザ加工トーチ１１は、筒
状のトーチボデー１２を有している。トーチボデー１２
は、下端にいくにつれて先細りとなっており下端部には
開口部１２ａが形成されている。
【００１３】トーチボデー１２内には、集光レンズ１３
が設けられている。集光レンズ１３は、図示されないレ
ーザ発振器からのレーザ光１４を集束させて鋼板１に照
射する機能を有する。集光レンズ１３の下方に位置する
トーチボデー１２の側面部分には、シールドガス供給ノ
ズル１５が接続されている。シールドガス供給ノズル１
５からは、トーチボデー１２内にアルゴンガス等のシー
ルドガス１６が供給されるようになっている。
【００１４】トーチボデー１２の下端面と鋼板１の上面
との間の距離は、所定値に設定されている。レーザ加工
トーチ１１の外周には、鉄芯２２と電磁コイル２３とを
有する磁場発生手段２１が取付けられている。電磁コイ
ル２３には、鉄芯２２を磁化するための直流電圧が印加
されている。鉄芯２２は、レーザ加工トーチ１１の軸方
向と平行に延びている。鉄心２２の下端部２２ａは、ト
ーチボデー１２の先端部に向って尖っている。
【００１５】磁場発生手段２１は、トーチボデー１２の
下端面と鋼板１の上面との間で、レーザ光１４の進路と
交差する磁力線２５を生じさせるとともに、この磁力線
２５とシールドガス１６の電離によって生じたプラズマ
雲１７との交差位置で磁束密度に勾配を与える機能を有
している。
【００１６】つぎに、上記のレーザ溶接装置における作
用について説明する。鋼板１が所定の位置に位置決めさ
れると、シールドガス供給ノズル１５からトーチボデー
１２内にシールドガス１６が供給され、トーチボデー１
２内に供給されたシールドガス１６は、トーチボデー１
２の開口部１２ａから鋼板１の溶接部に向けて噴出され
る。
【００１７】シールドガス１６の供給が開始されると、
図示されないレーザ発振器からレーザ光１４が出力さ
れ、レーザ光１４は集光レンズ１３を介して鋼板１の接
合部に照射される。鋼板１はレーザ光１４の照射によっ
て溶融し、溶融金属２によって溶接ビード３が形成され
る。レーザ光１４の照射時には、溶融部分にはクレータ
４と呼ばれるくぼみが生じる。クレータ４内に供給され
たシールドガス１６および金属蒸気は、レーザ光１４の
照射によって電離し、プラズマ雲１７が生じる。
【００１８】レーザ光１４の照射時には、磁場発生手段
２１の鉄芯２２は電磁コイル２３の励磁によって磁化さ
れるので、鉄心２２からはレーザ光１４の進路と交差す
る磁力線２５が発生し、磁力線２５はプラズマ雲１７を
透過することになる。図２は、磁力線２５がプラズマ雲
１７を透過する状態を示している。
【００１９】図２において、磁力線２５がプラズマ雲１
７を透過する範囲では、鉄芯２２から遠ざかるにしたが
って磁力線２５は低密度、すなわち磁束密度が低くな
る。プラズマ雲１７の中の荷電粒子は磁力線２５に拘束
されて磁気圧を生じるが、その磁気圧力は磁力線２５の
密度、すなわち磁束密度が高いほど高くなる。したがっ
て、磁束密度が高いＰ点の磁気圧力は、磁束密度の低い
Ｑ点の磁気圧力よりも高くなり、荷電粒子は矢印Ｆで示
すようにＰ点からＱ点へ向うように移動する。
【００２０】荷電粒子がＰ点からＱ点に移動すると、ク
レータ４内のプラズマ雲１７は希薄となり、クレータ４
に向けて照射されるレーザ光１４はプラズマ雲１７によ
ってほとんど遮られることがなくなる。したがって、レ
ーザ光１４をクレータ４の底部まで確実に到達させるこ
とが可能となり、鋼板１の溶融部へのエネルギ伝達効率
が高められる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。
【００２２】（１）レーザ加工トーチと被溶接物との間
に、レーザ光の進路と交差する磁力線を生じさせるとと
もに、この磁力線とシールドガスおよび金属蒸気の電離
によって生じたプラズマ雲との交差位置で磁束密度に勾
配を与える磁場発生手段を設けるようにしたので、比較
的弱い磁場でプラズマ雲を除去することが可能となり、
レーザ光がプラズマ雲で遮られるのを防止することがで
きる。したがって、大出力レーザ溶接の場合でも被溶接
物へのエネルギ伝達効率が高められ、装置の加工能力を
高めることができる。
【００２３】（２）プラズマ雲を閉じ込めるのではな
く、プラズマ雲を磁場によって移動させて除去するの
で、プラズマ雲を閉じ込める場合に比べて著しく弱い磁
場でよいことになり、磁場を発生させるためのエネルギ
が少なくて済む。
【００２４】（３）磁場の発生によってプラズマ雲を除
去することができるので、プラズマ雲の除去のための高
価な不活性ガスも不要となり、加工コストを低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るレーザ溶接装置を用い
たレーザ溶接作業を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 被溶接物 ４ クレータ １１ レーザ加工トーチ １３ 集光レンズ １４ レーザ光 １６ シールドガス １７ プラズマ雲 ２１ 磁場発生手段 ２５ 磁力線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ加工トーチからのレーザ光を被溶
    接物に照射するとともに、該被溶接物のレーザ光の照射
    位置にシールドガスを供給し、被溶接物の溶接を行うレ
    ーザ溶接装置において、前記レーザ加工トーチと被溶接
    物との間に、レーザ光の進路と交差する磁力線を生じさ
    せるとともに、該磁力線と前記シールドガスおよび金属
    蒸気の電離によって生じたプラズマ雲との交差位置で磁
    束密度に勾配を与える磁場発生手段を設けたことを特徴
    とするレーザ溶接装置。
JP4276298A 1992-10-14 1992-10-14 レーザ溶接装置 Pending JPH06122085A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848174B1 (ko) * 2006-11-13 2008-07-23 주식회사 세원정공 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어를 위한 레이저 용접지그
CN102310270A (zh) * 2011-06-22 2012-01-11 胡忠 磁力隔断电控激光氧化熔化切割机
CN103769746A (zh) * 2013-12-30 2014-05-07 华中科技大学 一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备

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CN103769746B (zh) * 2013-12-30 2015-10-28 华中科技大学 一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备

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