JPH067985A

JPH067985A - レーザ照射ノズルおよびそれを用いたレーザ装置

Info

Publication number: JPH067985A
Application number: JP5054361A
Authority: JP
Inventors: Koichi Haruta; 浩一春田; Yuichiro Terashi; 雄一郎寺師
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-01-18

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ照射ノズルにおいて、ノズル詰まり防
止、金属酸化物の付着防止等を図る。【構成】先端に円錐型同心環状をなす内側ノズルと外
側ノズルとを備えて、内側ノズルと外側ノズルとの間に
アシストガスを噴出するアシストガス噴出口を形成した
レーザ照射ノズルにおいて、前記照射ノズルのワークに
対するレーザ光焦点位置から照射ノズル先端までの距離
ｈを所定距離とし、前記照射ノズルの内側円錐型同心環
先端の外径断面積に対する内側、外側両ノズル間のアシ
ストガス噴出口断面積を所定の比率にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接，切断，穴開け等
のレーザ加工におけるレーザ照射ノズルに関するもので
あり、レーザ加工時に被加工対象に向けてアシストガス
を吹き付けるアシストガス噴出口を有するレーザ照射ノ
ズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工の一応用例としてレーザ溶接
装置がある。一般に、レーザ溶接では発生するプラズマ
の挙動が溶融池挙動を大きく左右するため、プラズマの
除去を目的としたシールドガス吹き付けが行なわれる。
また、ノズルに溶接ヒュームやスパッタが付着して光学
系を損ねるため、ヒュームおよびスパッタ抑止法が検討
されてきた。

【０００３】シールドガスの吹き付け方法には、センタ
ーガス方式とサイドガス方式の２種類がある。センター
ガス方式（図２４参照）は、レーザビームと同軸にガス
を吹き付けるもので、おもにレーザ切断用に使用されて
いる（例えば、特公昭５８−２７５４号公報、特公昭５
９−３７１５９号公報参照）。

【０００４】また、サイドガス方式（図２５参照）は、
レーザビームと違う経路でガスを吹き付けるもので、サ
イドノズルを用いて溶接時のプラズマ押し付けや溶接ビ
ード改善の目的で使用されている（例えば、特公昭６０
−３２５５６号公報、特開昭５８−１６８４９０号公報
参照）。

【０００５】さらに環状ノズルを用いた例もあり、この
場合、前記ノズルはシールドガスを集中する目的で使用
されたり（例えば、特開昭５６−１５１１９１号参
照）、切断時の溶着金属の防止の目的で使用される（例
えば、特公平０３−２３２７５号参照）。

【０００６】シールドガスの種類としてはＡｒ，Ｈｅ，
Ｘｅ，Ｋｒ，Ｎｅ等の希ガス、Ｎ₂等の不活性ガス、Ｃ
Ｏ₂，Ｈ₂，酸素，アセチレン等の反応ガス、およびこれ
らガスの混合ガス（例えば空気）が用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
は以下の問題点がある。溶接ワークからのスパッタ，金属蒸気の飛散により
ノズル先端が詰まる。Ａｌ等の材料ではワーク表面へのレーザ照射により
ワークから出た金属酸化物（化学量論組成以外のものも
含む）が付着し、ビード外観が低下する。レーザ走査方向（溶接方向）に対するノズル方向
（ガス吹き付け方向）に指向性がある。過剰量のシールドガスでは、溶融池が吹き飛ばさ
れ、アンダカットやハンピング等のビード形態の不良が
発生する。特に、溶融粘度の低い材料では起こり易い。過少量のシールドガスでは、溶融池内の金属が酸化
され、凝固組織を不健全にする。良好なシールドガス吹き付け状態では、溶け込み深
さが飽和するが、不良状態では、溶け込み深さが減少す
る。

【０００８】これらの問題点がレーザ溶接時には同時発
生的に生ずる。そのため、工業的に満足されるシールド
ガス吹き付けを達成するにはこれらの問題点をすべて同
時的に解決する方法が切望されている。

【０００９】特に先に説明した特開昭５６−１５１１９
１号公報では、環状ノズルからレーザビーム照射部位に
向けて不活性ガスを吹き付けるレーザ加工法が示されて
いるが（同公報図２および図４）、内側ノズルと外側ノ
ズルとの角度やワークとの位置関係についてはまったく
考慮されておらず、前記〜の問題点は依然として解
決されてはいなかった。

【００１０】また、特公平３−２３２７５号公報におい
ても、前記と同様の問題が残存していた。本発明は、上
記のレーザ照射ノズルにおいて、上記問題の少なくとも
１つを解決でき、ノズル詰まり防止、金属酸化物の付着
防止、ガス吹き付け方向の無指向性、ビード形態の健全
化、溶融金属の酸化防止、ワークへの溶け込み深さの確
実性を図ることのできるレーザ照射ノズルを提供するこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、先端に円錐型
同心環状をなす内側ノズルと外側ノズルとを備えると共
に、内側ノズルと外側ノズルとの間に、アシストガスを
噴出するアシストガス噴出口を形成したレーザ照射ノズ
ルにおいて、以下のように構成した。

【００１２】第一に、図１に示すように、このレーザ照
射ノズル先端の形状は、レーザ光の像側焦平面からレー
ザ照射ノズル先端までの距離（以下、単にノズル先端の
距離ということもある）をｈ(mm)とし、内側ノズル先端
２の外径断面積(mm²)に対する内側ノズル２と外側ノズ
ル１との間のアシストガス噴出口３断面積(mm²)の比
（以下、単にノズル面積比ということもある）をη
（％）としたときに、で囲まれる領域内とした。

【００１３】第二に、内側ノズル２外面の垂直軸からの
傾き角θ（度）は、レーザ出射光学系の開口数ＮＡがＮ
Ａ＝SINθ₀により定義されるレーザ光の集光角θ
₀（度）（通常好ましくは、１０〜３０度の範囲）を用
いて θ＝ｋθ₀ （但し、１≦ｋ≦２）・・・（３）とした。従って内側ノズル２先端の外周半径ｒ_in(mm)はｒ_in＝ｈ・tanθ ・・・（４）で表され、よって内側ノズル２先端の外周断面積Ｓ₀(mm
²)はＳ₀＝πｒ_in ² ・・・（５）となる。

【００１４】ここで、ｋの値の範囲については、１より
も小さい値としたときには実質的に照射されるレーザ光
にノズルの先端が当たってしまい、ノズル先端が熱損傷
したり、レーザ出力が低下することになるために不適当
である。

【００１５】一方、ｋを２以上とした場合には、先に説
明したように、金属酸化物の付着、ビード形態の外観不
良、ワークへの溶け込み深さ不足等を生じる可能性が高
い。したがって、１≦ｋ≦２の範囲さらに好ましくは
１．０５≦ｋ≦１．５０の範囲が最適である。

【００１６】また、外側ノズル１先端の内周半径をｒ
_out(mm)とすると、外側ノズル１先端の内周断面積Ｓ₁(m
m²)はＳ₁＝πｒ_out ² ・・・（７）となる。

【００１７】さらに、内側ノズル２先端と外側ノズル１
先端間の隙間の断面積△Ｓ(mm²)と、前記内側ノズル２
先端の外径断面積Ｓ₀(mm²)との比η（％）を定義する
と、ηは η＝△Ｓ／Ｓ₀ ＝（Ｓ₁−Ｓ₀）／Ｓ₀×１００・・・（８）で表わされる。

【００１８】また、ノズル先端詰まりの防止、ビード形
態の健全化、かつ溶け込み深さを損なわない等の効果を
得るために、前記レーザ照射ノズルの形状は、好ましく
はで囲まれる領域内にあるとよい。

【００１９】また、さらに金属酸化物の付着防止、ガス
吹き付け方向の無指向性、溶融金属の酸化防止、かつ溶
け込み深さを損なわない等の効果を得るために、前記レ
ーザ照射ノズルの形状は、最も好ましくはで囲まれる領域内にあるのがよい。

【００２０】前記特定の値η（％）を実現させるために
は、外側ノズルを正確な△Ｓ値を持つように加工するだ
けでよく、従ってその実現方法については特に限定され
ない。例えば、図３（図中、１０はレーザ出射口）に示
すような単純な２重層ノズルであれば、外側ノズル先端
の内周半径ｒ_OUTをｒ_OUT＝（Ｓ₁／π）^1/2 となるように加工する方法でもよいし、また図４に示す
ように、ｒ_OUTを一定にして内側及び外側ノズル２，１
間にスペーサ１１を挿入する方法でもよい。

【００２１】さらに以上のような本発明のレーザ照射ノ
ズルにおいては、前記アシストガス噴出口からのアシス
トガスの流量を１０リットル/min以上となるように使用
することが好ましい。

【００２２】本発明において、内側及び外側ノズルの材
料としては、Ａｌ合金，Ｃｕ合金，炭素鋼，ステンレス
鋼，Ｔｉ合金，Ｍｇ合金，Ｍｏ合金等の遷移金属を主成
分とする合金、およびこれらの合金表面に対し、Ｗ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ｖ等の金属材料，またはこれらの酸化物，窒
化物，ホウ化物等のセラミック材料を用いて溶射，ＣＶ
Ｄ，ＰＶＤ，窒化・炭化等の方法で耐熱，硬化処理を施
した複合材料が好適に使用される。

【００２３】本発明のレーザ照射ノズルは、これらの材
料を用いて切削加工等の機械加工で安価に製作すること
ができる。また本発明において被溶接材料としては、例
えばＡｌ合金，Ｃｕ合金，合金鋼，炭素鋼，ステンレス
鋼，Ｎｉ合金，Ｚｎ合金，Ｍｇ合金，Ｍｏ合金，及びＴ
ｉ合金等の遷移金属等を主成分とする合金等が使用され
る。

【００２４】

【実施例】図２３は本発明のレーザ装置の全体構成を示
している。同図において、交流４００Ｖが供給されるレ
ーザ電源１７はレーザヘッド１８に所定の電力を供給し
ており、レーザヘッド１８で発生された所定周波数のレ
ーザ光は光ファイバＦを経由して出射ユニット２０（レ
ーザ照射ノズル）に導かれる。

【００２５】前記レーザ電源１７とレーザヘッド１８に
は冷却機２１より冷却水が巡回供給され、所定以上の加
熱を防止されている。前記出射ユニット２０はそのＸＹ
Ｚ方向およびθ方向への移動を駆動ステージ２２とアー
ム２３とによって制御されており、この駆動ステージ２
２およびアーム２３は、ディスプレイ２４、レーザコン
トローラ２５、プログラミングボックス２６およびロボ
ットコントロールユニット２７からなる制御系で制御さ
れている。

【００２６】また出射ユニット２０の先端にはアシスト
ガス（Ａｒ）源２８とエアーコンプレッサ３０とが接続
されている。この出射ユニット２０の先端構造（照射ノ
ズル構造）については図１〜図５を用いて以下に詳述す
る。

【００２７】図５は本発明の特徴的な構造であるレーザ
照射ノズルの一実施例であって、光ファイバＦの先端に
レーザ出射ユニット２０が接続されている。本ユニット
は、２枚の集光レンズ４ａ，４ｂを内装した筒状胴部５
と、この筒状胴部５に連結された先端筒部６とを有す
る。先端筒部６の先端には先端先細りのノズル部８が設
けられている。

【００２８】ノズル部８は、図１，２に示したように、
同心環状円錐形の外側ノズル１と内側ノズル２とを２層
に重ね、円錐の頂点からある距離で切断された形状にな
っている。この切断により、外側ノズル１と内側ノズル
２との間には、アシストガスを溶接試料表面に向けて噴
出するアシストガス噴出口３が形成され、また内側ノズ
ル２の先端にはレーザ出射口１０が形成され、集光レン
ズ４ａ，４ｂで集光されたレーザ光をレーザ出射口１０
から出射するようになっている。

【００２９】２層の同心環状円錐形ノズルのうちの内側
ノズル２は、内側形状がレーザビームに触れない半径の
円錐形状に加工され、一方、外側形状は外面と中心軸と
の傾きがθ度という傾きを有する円錐形状で、しかもこ
の外側円錐形の頂点がレーザ光の焦点位置に一致するよ
うに加工されている。

【００３０】外側ノズル１と内側ノズル２との間はガス
導入部１６を介してアシストガス源に接続されるガス流
路１２となっており、アシストガス噴出口３に続いてい
る。集光レンズ４ａ，４ｂのレーザ出射口１０側の前方
には、前記レーザ出射口１０とレンズ４ｂとの間におい
て、透明な保護ガラス９が介挿されている。

【００３１】以上の構成のレーザ出射ユニットを用いて
溶接を行った。この溶接実験に使用したレーザ出射条件
及び光学系を下記に示す。レーザ：パルスＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）マルチモード平均出力４８０(W) 繰り返し周波数８(pps) 光学系：焦点距離ｆ１２０(mm) 集光角θ₀ １４．５°（開口数ＮＡ＝SINθ₀）試料位置（レーザ光のジャストフォーカス位置）また、溶接に使用した試料はＪＩＳＡ５０５２（Ｌ１００(mm)×Ｗ３０(mm)×Ｔ
１．０(mm)）で、２枚を重ね合わせて溶接した。なお、溶接速度５０(cm/min) 溶接長２０(mm) アシストガスＡｒである。

【００３２】本実施例では、ｋ＝１．０５とし、ノズル
先端の距離ｈを変化させると共に、各ｈに対して、ノズ
ル面積比η（％）の値を変化させた場合の各形状の溶接
ビードに与える影響を評価した。具体的には、ｈをｈ(mm)：５、１０、２０、３０、４０、５０の６種類に変化させ、また、各ｈにつきη（％）を５種
類に変化させて、計３０種類のレーザ照射ノズルを用意
した。またアシストガス流量は０〜４０（リットル／mi
n）の範囲で変化させた。

【００３３】溶接ビードを評価する項目は、ビードの乱
れ等のビード形状外観、試料表面への金属酸化物の付着
状況、試料表面の酸化度評価、レーザ照射ノズル先端の
溶接スパッタ・ヒューム等による詰まり具合いの評価、
そして溶け込み深さへの影響である。

【００３４】次にアシストガス流量が２０（リットル／
min）のときの評価結果を示す。（１）ビード形状の評価結果各条件による溶接ビードに対し、まずビードの乱れ等、
外観の評価を行なった。その結果を図６に示す。

【００３５】図６で×（不可：溶接結果は図１１の写真
図参照）の曲線で示される条件では、流速過多による溶
融金属の乱れ、いわゆるハンピング・ビード、並びにビ
ードのアンダーカットが認められる。△（可：溶接結果
は図１２の写真図参照）の曲線で示される条件の場合
は、アンダーカットは著しくはないもののややハンピン
グ気味のビードが見られる。また○（良：溶接結果は図
１３の写真図参照）で示される条件の場合は、良好なビ
ード形状が得られている。（２）金属酸化物付着状況の評価結果前記各溶接条件における金属酸化物付着状況の評価結果
を図７に示す。×（不可：溶接結果は図１４の写真図参
照）の曲線で示される条件下では広範で多量の黒色金属
酸化物の付着が認められる。△（可：溶接結果は図１５
の写真図参照）の曲線で示される条件下では、×の条件
の場合に比べ金属酸化物付着範囲のやや狭くなったビー
ド外観が見られる。○（良：溶接結果は図１６の写真図
参照）の曲線で示される条件下では、金属酸化物の付着
が少ない良好なビード外観が得られている。（３）試料表面酸化度の評価結果前記各溶接条件における試料表面酸化度の評価結果を図
８に示す。×（不可：溶接結果は図１７の写真図参照）
の曲線で示される条件下では、試料表面に多量の、かつ
広範な白色の表面酸化領域が存在している状況が認めら
れる。△（可：溶接結果は図１８の写真図参照）の曲線
で示される条件の場合は、×の条件の場合に比べ少量で
表面酸化領域のやや狭くなったビード外観が見られる。
○（良：溶接結果は図１９の写真図参照）の曲線で示さ
れる条件下では、表面酸化領域の少ない良好なビード外
観が得られている。（４）レーザ照射ノズル詰まり度の評価結果前記各溶接条件におけるレーザ照射ノズル詰まり度の評
価結果を図９に示す。×（不可）の曲線で示される条件
下では溶接スパッタ・ヒュームがレーザ照射ノズル先端
に付着している状況が認められた。こうした条件下で
は、ある程度の数量を溶接した場合に、ノズル先端がス
パッタ等で詰まり、アシストガスが良好に噴射されな
い、ひいてはアシストガスの噴射が止められる等の不都
合が生じる。一方、○（良）の曲線で示される条件下で
は溶接スパッタ・ヒュームの付着は認められなかった。（５）溶接溶け込み深さの評価結果前記各溶接条件について溶け込み深さへの影響を評価し
たが、ほぼ全ての条件下で影響は認められなかった。

【００３６】以上の結果を総合的に評価した結果を図１
０に示す。領域Ｉをで囲まれる領域とし、領域IIをで囲まれる領域とし、またで囲まれる領域を領域IIIとする。領域Ｉ内であれば良
好な結果が得られ、その中でも領域II内のノズル形状で
使用すると、さらに好ましい結果を生ずる。最も推賞さ
れるノズル形状は領域III内にあり、この領域内にある
形状であれば良好なビード外観が得られることが保証さ
れる。また、以上の全ての領域においてノズルの無指向
性も確認されている。

【００３７】また、前記各溶接条件につきアシストガス
流量を変化させたところ、１０（リットル／min）以上
の流量であれば、上記範囲が支障なく使用できる範囲で
あることが確認された。

【００３８】さらに、外側ノズル先端の内周半径ｒ_OUT
を一定にして図４に示すように内側及び外側ノズル２，
１間に金属、セラミックス、耐熱性プラスチック製のよ
うな挿入物を入れた場合においても同様の結果が得られ
た。（比較例１）上記実施例においてノズル先端の距離ｈを
５(mm)とした場合の同軸ノズルによる溶接実験の結果を
図２２の写真図に示す。アシストガス流量を実施例の場
合と同様に変化させたにも関わらず、全ての流量におい
て広範で多量な金属酸化物の付着が認められ、溶接外観
不良となった。（比較例２）従来のセンターガス方式（図２４にノズル
構造を図示）によるアシストガス吹き付け溶接実験の結
果を図２０の写真図に示す。

【００３９】図２０の写真図に示されるように、この方
式においてはアシストガス流量を実施例の場合と同様に
変化させたにもかかわらず、全ての流量において表面へ
の広範で多量な金属酸化物の付着が認められ、溶接外観
不良となった。（比較例３）従来のサイドガス方式（図２５にノズル構
造を図示）による溶接実験の結果を図２１の写真図に示
す。

【００４０】本比較例でもアシストガス流量を実施例の
場合と同様に変化させたが、この写真図に示されるよう
に、どのアシストガス流量においても、ガス吹き付けの
下流方向に金属酸化物の広範で多量の付着が認められ、
溶接外観不良となった。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、前記構成のレーザ照射
ノズルにおいて、ワークに対するレーザ光焦点位置から
ノズル先端までの距離、および内側ノズル先端の外径断
面積に対する内側及び外側の両ノズル間のアシストガス
噴出口断面積の比を特定することによって、ガス吹き付
け方向の無指向性、ビード形態の健全化、溶融金属の酸
化防止、かつ溶け込み深さを損なわないアシストガス吹
き付け方法を提供することができ、とくにこのレーザ照
射ノズルを使用したアシストガス吹き付け方法によりノ
ズル詰まり防止、金属酸化物の付着防止を有効に図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ照射ノズルの一例のノズル先
端断面図

【図２】本発明のレーザ照射ノズルの一例のノズル先
端斜視図

【図３】本発明のレーザ照射ノズルの一例のノズル先
端横断面図

【図４】本発明のレーザ照射ノズルの一例のノズル先
端横断面図

【図５】本発明のレーザ照射ノズルの一例であるレー
ザ出射ユニットの半断面図

【図６】実施例で行ったレーザ溶接におけるビード形
状評価図

【図７】実施例で行ったレーザ溶接における金属酸化
物付着状況評価図

【図８】実施例で行ったレーザ溶接におけるワークの
表面酸化度評価図

【図９】実施例で行ったレーザ溶接におけるノズル詰
まり評価図

【図１０】本発明のレーザ照射ノズルにおける前記ノ
ズル先端からワークまでの距離ｈとノズル面積比η
（％）との関係を示した図

【図１１】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１２】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１３】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１４】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１５】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１６】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１７】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１８】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図１９】実施例のレーザ溶接で得られた試料金属表
面状態を示す写真図

【図２０】比較例２のレーザ溶接で得られた試料金属
表面状態を示す写真図

【図２１】比較例３のレーザ溶接で得られた試料金属
表面状態を示す写真図

【図２２】比較例１のレーザ溶接で得られた試料金属
表面状態を示す写真図

【図２３】本発明の実施例であるレーザ装置の全体概
略構成を示す説明図

【図２４】比較例２で用いるセンターガス方式の照射
ノズルの先端構造を示す説明図

【図２５】比較例３で用いるサイドガス方式の照射ノ
ズルの先端構造を示す説明図

【符号の説明】

１・・・外側ノズル、２・・・内側ノズル、３・・・アシストガス噴出口、４ａ，４ｂ・・・集光レンズ、５・・・筒状胴部、６・・・先端筒部、８・・・ノズル部、９・・・保護ガラス、１０・・・レーザ出射口、１１・・・スペーサ、１２・・・ガス流路、１６・・・ガス導入部、１７・・・レーザ電源、１８・・・レーザヘッド、２０・・・レーザ出射ユニット、２１・・・冷却機、２２・・・駆動ステージ、２３・・・アーム、２４・・・ディスプレイ、２５・・・レーザコントローラ、２６・・・プログラミングボックス、２７・・・ロボットコントロールユニット、２８・・・アシストガス源、３０・・・エアーコンプレッサ、Ｆ・・・光ファイバ、

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１８】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１９】金属組織の図（実施例のレーザ溶接で得ら
れた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２０】金属組織の図（比較例２のレーザ溶接で得
られた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２１】金属組織の図（比較例３のレーザ溶接で得
られた試料金属表面状態を示す写真）

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２２】金属組織の図（比較例１のレーザ溶接で得
られた試料金属表面状態を示す写真）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に円錐型同心環状をなす内側ノズル
と外側ノズルとを備えると共に、内側ノズルと外側ノズ
ルとの間に、アシストガスを噴出するアシストガス噴出
口を形成したレーザ照射ノズルにおいて、内側ノズル外
面の垂直軸からの傾き角θ（度）が、レーザの開口数Ｎ
ＡをＮＡ＝SINθ₀としたときに、θ＝ｋθ₀（但し、ｋ
は１≦ｋ≦２）で表わされ、かつレーザ照射ノズル先端
の形状が、レーザ光の像側焦平面からレーザ照射ノズル
先端までの距離をｈ(mm)とし、内側ノズル先端の外径断
面積(mm²)に対する内側ノズルと外側ノズルとの間のア
シストガス噴出口断面積(mm²)の比をη（％）としたと
きに、で囲まれる領域内としたことを特徴とするレーザ照射ノ
ズル。
【請求項２】前記レーザ照射ノズルの形状が、で囲まれる領域内にあることを特徴とする請求項１記載
のレーザ照射ノズル。
【請求項３】前記レーザ照射ノズルの形状が、で囲まれる領域内にあることを特徴とする請求項２記載
のレーザ照射ノズル。
【請求項４】アシストガス噴出口からのアシストガス
の流量が１０リットル/min 以上で使用されることを特
徴とする請求項１記載のレーザ照射ノズル。
【請求項５】前記ｋの値が１．０５≦ｋ≦１．５０で
あることを特徴とする請求項１記載のレーザ照射ノズ
ル。
【請求項６】レーザ照射ノズルを備えており、前記レーザ照射ノズルは、その先端に円錐型同心環状を
なす内側ノズルと外側ノズルとを備え、前記内側ノズルと外側ノズルとの間が、アシストガスを
噴出するアシストガス噴出口として形成され、前記内側ノズルと外側ノズルとの位置関係が、内側ノズル外面の垂直軸からの傾き角θ（度）が、レー
ザの開口数ＮＡをＮＡ＝SINθ₀としたときに、θ＝ｋθ
₀（但し、ｋは１≦ｋ≦２）で表わされ、かつレーザ照
射ノズル先端の形状が、ワークに対するレーザ光焦点位
置からレーザ照射ノズル先端までの距離をｈ(mm)とし、
内側ノズル先端の外径断面積(mm²)に対する内側ノズル
と外側ノズルとの間のアシストガス噴出口断面積(mm²)
の比をη（％）としたときに、で囲まれる領域内となるようにしたレーザ照射ノズルを
備えたレーザ装置。