JPH07251284A - Ａｌ合金のレーザー溶接方法 - Google Patents
Ａｌ合金のレーザー溶接方法Info
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- JPH07251284A JPH07251284A JP6069010A JP6901094A JPH07251284A JP H07251284 A JPH07251284 A JP H07251284A JP 6069010 A JP6069010 A JP 6069010A JP 6901094 A JP6901094 A JP 6901094A JP H07251284 A JPH07251284 A JP H07251284A
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- Japan
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- welding
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- heating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接ビードの割れの発生を防止することがで
き、寸法精度が高く欠陥のない健全なＡｌ合金溶接部を
得ることができるＡｌ合金のレーザー溶接方法を提供す
る。 【構成】 被溶接Ａｌ合金材１をレーザー溶接するにあ
たり、溶接ビーム５による溶融金属池２の周囲にリング
状加熱ビーム６を照射して加熱しつつ溶接することによ
り、温度低下時の収縮による歪を溶接割れ発生限界歪以
下に小さくする。
き、寸法精度が高く欠陥のない健全なＡｌ合金溶接部を
得ることができるＡｌ合金のレーザー溶接方法を提供す
る。 【構成】 被溶接Ａｌ合金材１をレーザー溶接するにあ
たり、溶接ビーム５による溶融金属池２の周囲にリング
状加熱ビーム６を照射して加熱しつつ溶接することによ
り、温度低下時の収縮による歪を溶接割れ発生限界歪以
下に小さくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ又はＡｌ合金（以
下Ａｌ合金という）の接合に適用されるＡｌ合金のレー
ザー溶接方法に関する。
下Ａｌ合金という）の接合に適用されるＡｌ合金のレー
ザー溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ合金は比重の割に強度が高くリサイ
クル性に富むため、各種製品に盛んに利用されており、
このＡｌ合金製品の加工に不可欠な溶接技術には、従来
からミグ溶接やティグ溶接等のアーク溶接が用いられて
いるが、Ａｌ合金は熱膨脹係数が大きいので溶接により
大きな熱変形が生ずるため、これを防止するには加熱域
が狭くて深い溶け込みが得られるエネルギー密度の高い
レーザー溶接の適用が強く望まれるに至っている。
クル性に富むため、各種製品に盛んに利用されており、
このＡｌ合金製品の加工に不可欠な溶接技術には、従来
からミグ溶接やティグ溶接等のアーク溶接が用いられて
いるが、Ａｌ合金は熱膨脹係数が大きいので溶接により
大きな熱変形が生ずるため、これを防止するには加熱域
が狭くて深い溶け込みが得られるエネルギー密度の高い
レーザー溶接の適用が強く望まれるに至っている。
【０００３】しかしながら、一部のＡｌ合金のレーザー
溶接においては、図８平面図に示すように、被溶接Ａｌ
合金１の溶接ビード３に沿って割れ１１が発生する場合
があり、このような割れ１１の発生因子は次のように考
えられる。すなわち一般に溶融金属は微量の化学成分に
よってその液相線と固相線間の凝固温度には幅があり、
そのうえ周囲への熱放出が均一でないことから一様に冷
却凝固が行われないために、遅れて凝固する部分が存在
し、また溶融金属は冷却に伴ってその体積が収縮する。
従って冷却によって凝固領域が多く液相領域が少なくな
り、この変形し易い液相領域に温度低下に伴う収縮に起
因する引張力が発生し、それによる歪が集中する結果、
開口して割れになる。そこで、Ａｌ合金にレーザー溶接
を適用するには、割れの発生を防止できる溶接施工方法
を確立する必要がある。
溶接においては、図８平面図に示すように、被溶接Ａｌ
合金１の溶接ビード３に沿って割れ１１が発生する場合
があり、このような割れ１１の発生因子は次のように考
えられる。すなわち一般に溶融金属は微量の化学成分に
よってその液相線と固相線間の凝固温度には幅があり、
そのうえ周囲への熱放出が均一でないことから一様に冷
却凝固が行われないために、遅れて凝固する部分が存在
し、また溶融金属は冷却に伴ってその体積が収縮する。
従って冷却によって凝固領域が多く液相領域が少なくな
り、この変形し易い液相領域に温度低下に伴う収縮に起
因する引張力が発生し、それによる歪が集中する結果、
開口して割れになる。そこで、Ａｌ合金にレーザー溶接
を適用するには、割れの発生を防止できる溶接施工方法
を確立する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、溶接ビードの割れの発
生を防止することができ、寸法精度が高く溶接欠陥のな
い健全なＡｌ合金溶接部を得ることができるＡｌ合金の
レーザー溶接方法を提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、溶接ビードの割れの発
生を防止することができ、寸法精度が高く溶接欠陥のな
い健全なＡｌ合金溶接部を得ることができるＡｌ合金の
レーザー溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の第
１番目は、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接
ビームによる溶融金属池の周囲にレーザー光を照射して
加熱しつつ溶接することを特徴とする。また本発明の第
２番目は、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接
ビームによる溶融金属池及びその周囲にレーザー光を照
射して加熱しつつ溶接することを特徴とする。
１番目は、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接
ビームによる溶融金属池の周囲にレーザー光を照射して
加熱しつつ溶接することを特徴とする。また本発明の第
２番目は、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接
ビームによる溶融金属池及びその周囲にレーザー光を照
射して加熱しつつ溶接することを特徴とする。
【０００６】
【作用】Ａｌ合金のレーザー溶接において、溶接冷却時
の液相領域に生じて溶接ビードの割れ発生の因となる温
度低下時の収縮による歪は、溶融金属の周囲の状況によ
って異なるので、第１番目の本発明においては、溶接金
属の冷却凝固過程でその周囲を加熱し、Ａｌ合金固有の
溶接割れ発生限界歪以下に収縮による歪を小さくして割
れの発生を防止する。また第２番目の本発明において
は、溶融金属池及びその周囲を加熱し、溶接部周辺の温
度分布勾配を改善して、冷却凝固過程にある溶融金属の
液相領域に作用する引張の歪を小さくする。
の液相領域に生じて溶接ビードの割れ発生の因となる温
度低下時の収縮による歪は、溶融金属の周囲の状況によ
って異なるので、第１番目の本発明においては、溶接金
属の冷却凝固過程でその周囲を加熱し、Ａｌ合金固有の
溶接割れ発生限界歪以下に収縮による歪を小さくして割
れの発生を防止する。また第２番目の本発明において
は、溶融金属池及びその周囲を加熱し、溶接部周辺の温
度分布勾配を改善して、冷却凝固過程にある溶融金属の
液相領域に作用する引張の歪を小さくする。
【０００７】
【実施例】本発明Ａｌ合金のレーザー溶接方法の実施例
を図面について説明すると、図１は第１番目の発明を示
す模式図、図２は同上の平面図、図３は同上における溶
接ビームと加熱ビームのパターンの説明図、図４は同上
における効果を説明する平面図、図５は第２番目の発明
を示す模式図、図６は同上の平面図、図７は同上におけ
る効果を説明する断面図である。
を図面について説明すると、図１は第１番目の発明を示
す模式図、図２は同上の平面図、図３は同上における溶
接ビームと加熱ビームのパターンの説明図、図４は同上
における効果を説明する平面図、図５は第２番目の発明
を示す模式図、図６は同上の平面図、図７は同上におけ
る効果を説明する断面図である。
【０００８】まず第１番目の発明の図１，図２におい
て、被溶接Ａｌ合金材１に対向して２台のレーザー発振
器４を設置し、１台の出力は溶接ビーム５に、他の１台
の出力はリング状に整形されたリング状加熱ビーム６と
して用いる。リング状加熱ビーム６は被溶接Ａｌ合金材
１を接合する溶接中の溶融金属池２の周囲を加熱し、リ
ング状加熱部８を形成する。このリング状加熱ビーム６
のリング形状の内径はほゞ溶接ビード３の幅となるよう
にし、またそのビーム出力は被溶接Ａｌ合金材１が溶融
しないように調整される。なお溶接ビーム５とリング状
加熱ビーム６のそれぞれのレーザー光は、図３に示すよ
うに、パルス状の出力形態でその位相は逆相に調整され
ており、溶融金属池２が冷却凝固する時にその周囲を加
熱する。
て、被溶接Ａｌ合金材１に対向して２台のレーザー発振
器４を設置し、１台の出力は溶接ビーム５に、他の１台
の出力はリング状に整形されたリング状加熱ビーム６と
して用いる。リング状加熱ビーム６は被溶接Ａｌ合金材
１を接合する溶接中の溶融金属池２の周囲を加熱し、リ
ング状加熱部８を形成する。このリング状加熱ビーム６
のリング形状の内径はほゞ溶接ビード３の幅となるよう
にし、またそのビーム出力は被溶接Ａｌ合金材１が溶融
しないように調整される。なお溶接ビーム５とリング状
加熱ビーム６のそれぞれのレーザー光は、図３に示すよ
うに、パルス状の出力形態でその位相は逆相に調整され
ており、溶融金属池２が冷却凝固する時にその周囲を加
熱する。
【０００９】このように溶融金属池２の冷却凝固過程で
その周囲を加熱することによって割れが防止できるわけ
であり、それを図４について説明する。図４は便宜上線
状の溶融金属池２′の場合を考え、溶融金属池２′をは
さむ加熱領域１０は加熱温度とその領域の大きさに応じ
て体積膨脹する。ところが、この加熱領域１０は温度の
低い外域によってその変形が妨げられる。この結果その
内側に膨脹しようとするので、冷却凝固過程にある溶融
金属池２′は周囲から縮小する方向に強制される。すな
わち液相領域に発生する引張の歪は小さくなり、被溶接
Ａｌ合金材１固有の割れの発生する限界歪以下に小さく
することができれば割れの発生を防止することができ
る。
その周囲を加熱することによって割れが防止できるわけ
であり、それを図４について説明する。図４は便宜上線
状の溶融金属池２′の場合を考え、溶融金属池２′をは
さむ加熱領域１０は加熱温度とその領域の大きさに応じ
て体積膨脹する。ところが、この加熱領域１０は温度の
低い外域によってその変形が妨げられる。この結果その
内側に膨脹しようとするので、冷却凝固過程にある溶融
金属池２′は周囲から縮小する方向に強制される。すな
わち液相領域に発生する引張の歪は小さくなり、被溶接
Ａｌ合金材１固有の割れの発生する限界歪以下に小さく
することができれば割れの発生を防止することができ
る。
【００１０】次に第２番目の発明の図５，図６において
は、円柱状加熱ビーム７として溶融金属池２及びその周
囲を加熱するためその形状が円柱状に整形されたものを
用い、溶融金属池２及びその周囲に円柱状加熱部９を形
成する以外は、第１番目の発明とほゞ同じである。しか
して、このように溶融金属池２を含むその周囲を加熱す
ることによって、溶接部周辺の温度分布勾配を改善して
冷却凝固過程にある溶融金属の液相領域に作用する引張
の歪を小さくできるわけを、図７について説明する。図
７において、（ａ）は加熱のある場合を、（ｂ）は加熱
なしの場合を示す。加熱のある場合のその断面における
ある温度の等温度線は、加熱なしの場合のそれに比較し
て板厚方向に対する傾きが小さい。すなわち被溶接Ａｌ
合金材１の表裏での温度差が小さい。冷却過程において
溶融金属に作用する溶接方向と直角方向の歪は、被溶接
Ａｌ合金材１に平行な成分と、裏面側の温度が低いこと
による曲げ成分に分けることができる。溶融金属池２及
びその周囲の温度を加熱して、被溶接Ａｌ合金材１表裏
の温度差を少なくすることにより冷却過程における歪の
曲げ成分を低減でき、割れの発生を抑制することができ
る。
は、円柱状加熱ビーム７として溶融金属池２及びその周
囲を加熱するためその形状が円柱状に整形されたものを
用い、溶融金属池２及びその周囲に円柱状加熱部９を形
成する以外は、第１番目の発明とほゞ同じである。しか
して、このように溶融金属池２を含むその周囲を加熱す
ることによって、溶接部周辺の温度分布勾配を改善して
冷却凝固過程にある溶融金属の液相領域に作用する引張
の歪を小さくできるわけを、図７について説明する。図
７において、（ａ）は加熱のある場合を、（ｂ）は加熱
なしの場合を示す。加熱のある場合のその断面における
ある温度の等温度線は、加熱なしの場合のそれに比較し
て板厚方向に対する傾きが小さい。すなわち被溶接Ａｌ
合金材１の表裏での温度差が小さい。冷却過程において
溶融金属に作用する溶接方向と直角方向の歪は、被溶接
Ａｌ合金材１に平行な成分と、裏面側の温度が低いこと
による曲げ成分に分けることができる。溶融金属池２及
びその周囲の温度を加熱して、被溶接Ａｌ合金材１表裏
の温度差を少なくすることにより冷却過程における歪の
曲げ成分を低減でき、割れの発生を抑制することができ
る。
【００１１】かくして第１番目及び第２番目の発明方法
によれば、被溶接Ａｌ合金材１の溶接にあたり、従来の
ミグ溶接やティグ溶接等による熱膨脹係数のために生ず
る大きな熱変形を防止するとともに、従来のレーザー溶
接では生ずることがあった溶接ビードの割れの発生を有
効確実に防止し、寸法精度が高く溶接欠陥のない健全な
溶接ビード３を得ることができる。
によれば、被溶接Ａｌ合金材１の溶接にあたり、従来の
ミグ溶接やティグ溶接等による熱膨脹係数のために生ず
る大きな熱変形を防止するとともに、従来のレーザー溶
接では生ずることがあった溶接ビードの割れの発生を有
効確実に防止し、寸法精度が高く溶接欠陥のない健全な
溶接ビード３を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】要するに本発明によれば、Ａｌ合金をレ
ーザー溶接するにあたり、溶接ビームによる溶融金属池
の周囲にレーザー光を照射して加熱しつつ溶接すること
と、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接ビーム
による溶融金属池及びその周囲にレーザー光を照射して
加熱しつつ溶接することとにより、溶接ビードの割れの
発生を防止することができ、寸法精度が高く溶接欠陥の
ない健全なＡｌ合金溶接部を得ることができるＡｌ合金
のレーザー溶接方法を得るから、本発明は産業上極めて
有益なものである。
ーザー溶接するにあたり、溶接ビームによる溶融金属池
の周囲にレーザー光を照射して加熱しつつ溶接すること
と、Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、溶接ビーム
による溶融金属池及びその周囲にレーザー光を照射して
加熱しつつ溶接することとにより、溶接ビードの割れの
発生を防止することができ、寸法精度が高く溶接欠陥の
ない健全なＡｌ合金溶接部を得ることができるＡｌ合金
のレーザー溶接方法を得るから、本発明は産業上極めて
有益なものである。
【図１】本発明Ａｌ合金のレーザー溶接方法の第１番目
の発明の実施例を示す模式図である。
の発明の実施例を示す模式図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】同上における溶接ビームと加熱ビームのパター
ンの説明図である。
ンの説明図である。
【図４】同上における効果を説明する平面図である。
【図５】第２番目の発明の実施例を示す模式図である。
【図６】同上の平面図である。
【図７】同上における効果を説明する断面図である。
【図８】従来の方法による割れを示す平面図である。
１ 被溶接Ａｌ合金材 ２ ，２′ 溶融金属池 ３ 溶接ビード ４ レーザー発振器 ５ 溶接ビーム ６ リング状加熱ビーム ７ 円柱状加熱ビーム ８ リング状加熱部 ９ 円柱状加熱部 10 加熱領域 11 割れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 崇 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、
溶接ビームによる溶融金属池の周囲にレーザー光を照射
して加熱しつつ溶接することを特徴とするＡｌ合金のレ
ーザー溶接方法。 - 【請求項２】 Ａｌ合金をレーザー溶接するにあたり、
溶接ビームによる溶融金属池及びその周囲にレーザー光
を照射して加熱しつつ溶接することを特徴とするＡｌ合
金のレーザー溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06901094A JP3272534B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Ａｌ合金のレーザー溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06901094A JP3272534B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Ａｌ合金のレーザー溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251284A true JPH07251284A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3272534B2 JP3272534B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=13390202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06901094A Expired - Fee Related JP3272534B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Ａｌ合金のレーザー溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272534B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007537877A (ja) * | 2003-05-17 | 2007-12-27 | エムテーウー・アエロ・エンジンズ・ゲーエムベーハー | 部品の加熱方法 |
| WO2009040103A1 (de) * | 2007-09-24 | 2009-04-02 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur laserbearbeitung |
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-
1994
- 1994-03-14 JP JP06901094A patent/JP3272534B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20200035502A (ko) * | 2014-07-21 | 2020-04-03 | 지멘스 에너지, 인코포레이티드 | 접합 공정에서 용융지 형상의 최적화 |
| US11440138B2 (en) | 2014-07-21 | 2022-09-13 | Siemens Energy, Inc. | Optimization of melt pool shape in a joining process |
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|---|---|
| JP3272534B2 (ja) | 2002-04-08 |
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