JPH067977A - 板厚の異なる帯状金属材のレ−ザビ−ム溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板厚の異なる帯状金属材対向端面を突き合わ
せてレ−ザビ−ムで溶接し、表裏両面に良好なビ−ドが
得られる溶接方法を提案する。 【構成】 板厚の異なる帯状金属材1.2の対向端部を突
き合わせ、この突き合わせ開先に対し斜め下向きにレ−
ザビ−ム６を照射して、突き合わせ溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は板厚の異なる帯状金属材
のレ−ザビ−ム溶接方法に係り、詳しくは、板厚が異な
る帯状金属材を十分に溶け込ませて表裏両面になめらか
なビ−ドが得られる突き合わせレ−ザビ−ム溶接方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レ−ザビ−ム溶接などの如く、
高密度エネルギ−光線を利用した溶接法では、ビ−ムを
被溶接材の片面から貫通させ、両面に表ビ−ドならびに
裏ビ−ドを形成している。しかし、このレ−ザビ−ム溶
接等によって板厚の異なる金属材を突き合わせ溶接する
場合には、表ビ−ドや、裏ビ−ドをなめらかにすること
が難しく、溶け落ちや目違い、または余盛過大などの溶
接欠陥が発生しやすい。

【０００３】そこで、これを改善するものとして、次の
通り、各種の方法が提案されている。

【０００４】まず、第１の方法として、余盛過大、目違
いなどの溶接欠陥が発生した場合には、この溶接欠陥に
対し、特開昭５７−７５２９５号公報に示すように、溶
接後、砥石で研削除去する方法が提案されている。

【０００５】次に、第２の方法として、溶け落ちや目違
いを改善する方法としては、実公昭６２−２７３４７号
公報に示すように裏当て金装置を用いて提案されてい
る。

【０００６】更に、第３の方法として、板厚の異なる溶
接継手に対しては、特公平３−１１００８９号公報に示
すようにレ−ザ光の焦点位置を突き合わせ継手の開先中
心から板厚の厚い側に平行に移動させる方法が提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の方法で
は、溶接欠陥部を研削することによって、表裏ビ−ドの
形状が改善されるが、研削屑が飛散し、被溶接材表面に
キズをつけ、加工工程も１つ増加するため、生産時間の
損失が大きく、生産性が阻害される。

【０００８】第２の方法は、裏側の溶け落ちや目違いを
改善できるものの板厚が異なる被溶接部の表ビ−ドの改
善は困難である。

【０００９】第３の方法は表ビ−ドの形状が良好に調整
されるが、厚い板側の表ビ−ドの近傍は入熱が過大にな
る。このため、結晶粒の粗大化が生じ、とくに、低入熱
溶接を必要とするフェライト系ステンレス鋼では溶接熱
影響部（以下、ＨＡＺ）の強度低下が避けられない。一
方、厚い板側の裏ビ−ドの近傍では、表面側でレ−ザビ
−ムエネルギ−を消費することから、板厚が厚い範囲で
は溶け込み不足が生じる等の不具合がある。

【００１０】以上のように、従来の方法では鋼種、板厚
により適用方法の制限を受け、多鋼種を連続生産するに
は不十分であった。

【００１１】本発明は上記の通りの問題点を解決するこ
とを目的とし、具体的には、溶接部の表ビ−ド、裏ビ−
ドの形状改善とＨＡＺ劣化、溶込み不足防止を兼ね備え
たレ−ザビ−ム溶接方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明方法は
板厚の異なる帯状金属材の対向端部を突き合わせて、突
き合わせ開先を形成し、この突き合わせ開先に対し斜め
下向きにレ−ザビ−ムを照射して、突き合わせ溶接する
ことを特徴とする。

【００１３】更に具体的に示すと、フィラ−ワイヤを用
いることなく、板厚の異なる溶接継手を形成する場合に
は、斜め下向きに照射されるレ−ザビ−ムを、厚い帯状
金属材から薄い帯状金属材に指向させると共に、その焦
点位置を突き合わせ開先の中心に合わせることを特徴と
する。

【００１４】更に、フィラ−ワイヤを介在させて板厚の
異なる溶接継手を形成する場合には、突き合わせ開先に
フィラ−ワイヤを介在させた場合は、斜め下向きに照射
されるレ−ザビ−ムを薄い帯状金属材から厚い帯状金属
材に指向させると共に、その中心線を、フィラ−ワイヤ
の直径の中心と厚い帯状金属材の対向端面の隅部とを結
んだ線上に一致させることを特徴とする。

【００１５】そこで、これら手段たる構成ならびにその
作用について図面によって更に詳しく説明すると、次の
通りである。

【００１６】なお、図１は本発明によってフィラ−ワイ
ヤを用いずに板厚の異なる溶接継手を形成する場合の一
例の説明図であり、図２はその詳細を拡大して示す説明
図であり、図３は本発明によってフィラ−ワイヤを介在
させて板厚の異なる溶接継手を形成する場合の一例の説
明図であり、図４はその詳細を拡大して示す説明図であ
り、図５はフィラ−ワイヤを用いなかった場合の本発明
法と従来法の比較試験結果を示すグラフであり、図６は
フィラ−ワイヤを介在させた場合の本発明法と従来法の
比較試験の結果を示すグラフである。

【００１７】まず、図１、図２、図３ならびに図４にお
いて、符号１は厚い帯状金属材、２は薄い帯状金属材、
３は裏当て金、４は出側のクランプ装置、５は入側のク
ランプ装置、６はレ−ザビ−ム、７は開先中心線を示
す。溶接に先立って、厚い帯状金属材１を出側のクラン
プ装置４でクランプする一方、薄い帯状金属材２を入側
のクランプ装置５でクランプして、両金属材１、２の対
向端面を突き合わせて突き合わせ開先を形成する。

【００１８】この突き合わせ開先に対し、例えば、フィ
ラ−ワイヤを介在させない場合には、レ−ザビ−ム６を
厚い帯状金属材１から薄い帯状金属材２に向けて斜めに
下向きに照射し、しかも、レ−ザビ−ム６の焦点の位置
を突き合わせ開先の中心に合わせる。

【００１９】このように溶接すると、レ−ザビ−ム６の
通過経路を厚い帯状金属材１の肩部１ａから開先中心と
したので、厚い帯状金属材１のＨＡＺが脆化することな
く、溶け込み不足も起こすことがない。

【００２０】更に詳しく説明すると、フィラ−ワイヤを
使用しないで板厚の異なる帯状金属材１、２を突き合わ
せ溶接すると、照射されるレ−ザビ−ムのエネルギ−は
フィラ−ワイヤの溶融や、厚い帯状金属材１の厚み方向
全体にわたっての溶融に消費されることがない。これに
対し、レ−ザビ−ム６が照射されるのは、厚い帯状金属
材１の肩部１ａのみであるため、厚い帯状金属材１の肩
部１ａのみが溶融し、この溶融金属が開先に流入する。
このため、厚い帯状金属材１側では入熱過大が避けられ
る。更に、レ−ザビ−ム６は開先中心に焦点をもつこと
から、開先中心のエネルギ−密度がきわめて高くなるた
め、開先内の溶融金属に十分かつ良好な撹拌力が与えら
れる。そのため、厚い帯状金属材１側の裏ビ−ド近傍も
溶融金属の対流によって母材と接合し、溶け込み不足等
の欠陥を防止できる。

【００２１】また、図１ならびに図２に示す例に代っ
て、フィラ−ワイヤ８を介在させて溶接する場合には、
図３ならびに図４に示すように、厚い帯状金属材１と薄
い帯状金属材２とを突き合わせて形成される開先におい
て、その薄い帯状金属材２の上にフィラ−ワイヤ８を供
給する。レ−ザビ−ム６は薄い帯状金属材２の上方から
フィラ−ワイヤ８の中心を経由して厚い帯状金属材１の
裏側の隅部１ｂに向けて下向きに斜めに照射する。この
ようにレ−ザビ−ム溶接すると、ＨＡＺの脆化や溶け込
み不足が回避できる。

【００２２】すなわち、図４に詳細に示すように、レ−
ザビ−ム６は厚い帯状金属材１を通過せずにフィラ−ワ
イヤ８ならびに薄い帯状金属材２の肩部２ａを通過す
る。このため、厚い帯状金属材１側の表面側肩部１ａの
溶融にはレ−ザビ−ムエネルギ−が関与することなく、
開先近傍のフィラ−ワイヤ８と薄い帯状金属材２の肩部
２ａのみの溶融に関与し、この溶融金属が開先に流入さ
れる。従って、厚い帯状金属材１の入熱過大が避けられ
る。

【００２３】更に、レ−ザビ−ム８は厚い帯状金属材１
の裏側の隅部１ｂに向かい、開先ル−ト部でエネルギ−
密度が高められるため、開先ル−ト部で溶融金属の撹拌
が生じ、溶解込み不足が防止できる。

【００２４】図５は板厚が３．５ｍｍおよび２．５ｍｍ
のステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）をフィラ−ワイヤを
用いずに本発明法と従来法により溶接を行なった後、反
復曲げにより溶接部が破断するまでの曲げ回数を調査し
た結果を示すものである。

【００２５】図６は同じく板厚が３．０ｍｍおよび２．
５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４２０Ｊ２）をフィラ
−ワイヤを用いて溶接した場合の結果である。

【００２６】いずれにおいても本発明法は従来法より溶
接部強度が大きく向上していることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、本発明法は、
板厚の異なる帯状金属材の対向端部を突き合わせて、こ
の突き合わせ開先に対し斜め下向きにレ−ザビ−ムを照
射して、突き合わせ溶接する方法である。したがって、
斜め下向きに照射されるレ−ザビ−ムによって厚い帯状
金属材はその一部が溶融されるだけであって、熱影響部
の機械的強度が十分に保持される。

【００２８】また、フィラ−ワイヤを介在させない場合
にも、この斜め下向きに照射されるレ−ザビ−ムを、厚
い帯状金属材から薄い帯状金属材に指向させると共に、
その焦点位置を突き合わせ開先の中心に合わせると、開
先の中心のレ−ザビ−ムのエネルギ−密度が高められて
溶融金属の撹拌効果が与えられる。

【００２９】また、フィラ−ワイヤを介在させる場合に
は、斜め下向きに照射されるレ−ザビ−ムを薄い帯状金
属材から厚い帯状金属材に指向させると共に、その中心
線を、フィラ−ワイヤの直径の中心と厚い帯状金属材の
対向端面の隅部とを結んだ線上に一致させる。この場合
も、同様に溶融金属の撹拌効果が与えられて、良好なビ
−ドが表裏両面に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によってフィラ−ワイヤを用いずに板厚
の異なる溶接継手を形成する場合の一例の説明図であ
る。

【図２】その詳細を拡大して示す説明図である。

【図３】本発明によってフィラ−ワイヤを介在させて板
厚の異なる溶接継手を形成する場合の一例の説明図であ
る。

【図４】その詳細を拡大して示す説明図である。

【図５】フィラ−ワイヤを用いなかった場合の本発明法
と従来法の比較試験結果を示すグラフである。

【図６】フィラ−ワイヤを介在させた場合の本発明法と
従来法の比較試験の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 厚い帯状金属材 ２ 薄い帯状金属材 ３ 裏当て金 ４ 出側のクランプ装置 ５ 入側のクランプ装置 ６ レ−ザビ−ム ７ 開先中心線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板厚の異なる帯状金属材の対向端部を突
   き合わせて、突き合わせ開先を形成し、この突き合わせ
   開先に対し斜め下向きにレ−ザビ−ムを照射して、突き
   合わせ溶接することを特徴とする板厚の異なる帯状金属
   材のレ−ザビ−ム溶接方法。
2. 【請求項２】 斜め下向きに照射される前記レ−ザビ−
   ムを、厚い前記帯状金属材から薄い前記帯状金属材に指
   向させると共に、その焦点位置を前記突き合わせ開先の
   中心に合わせることを特徴とする請求項１記載の板厚の
   異なる帯状金属材のレ−ザビ−ム溶接方法。
3. 【請求項３】 前記突き合わせ開先にフィラ−ワイヤを
   介在させた場合は、斜め下向きに照射される前記レ−ザ
   ビ−ムを薄い帯状金属材から厚い帯状金属材に指向させ
   ると共に、その中心線を、前記フィラ−ワイヤの直径の
   中心と厚い帯状金属材の対向端面の隅部とを結んだ線上
   に一致させることを特徴とする請求項１記載の板厚の異
   なる帯状金属材のレ−ザビ−ム溶接方法。