JPH07323386A - レーザ溶接方法 - Google Patents
レーザ溶接方法Info
- Publication number
- JPH07323386A JPH07323386A JP6119995A JP11999594A JPH07323386A JP H07323386 A JPH07323386 A JP H07323386A JP 6119995 A JP6119995 A JP 6119995A JP 11999594 A JP11999594 A JP 11999594A JP H07323386 A JPH07323386 A JP H07323386A
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- Japan
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- welding
- layer
- laser
- laser welding
- bead
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Abstract
(57)【要約】
【目的】レーザを用いた厚板の溶接、特に、多層溶接時
に無欠陥な溶接継手を形成する溶接方法を提供する。 【構成】鋼板１に設ける開先２を、溶接限界板厚４をル
ートフェイスとするＹ型狭開先とし、ルートフェイス部
を１層目溶接３とし、１パス完全溶込み溶接し、する。
２層目以上は、集光光学系の焦点６の位置を、焦点距離
の１／２０以上の距離７だけ前層ビード上から離すこと
によって、エネルギー密度を低下したレーザビームを開
先部に照射し、溶加材８を加えることにより熱伝導型ビ
ードを形成する。
に無欠陥な溶接継手を形成する溶接方法を提供する。 【構成】鋼板１に設ける開先２を、溶接限界板厚４をル
ートフェイスとするＹ型狭開先とし、ルートフェイス部
を１層目溶接３とし、１パス完全溶込み溶接し、する。
２層目以上は、集光光学系の焦点６の位置を、焦点距離
の１／２０以上の距離７だけ前層ビード上から離すこと
によって、エネルギー密度を低下したレーザビームを開
先部に照射し、溶加材８を加えることにより熱伝導型ビ
ードを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ溶接方法に関
し、特に厚板のレーザ溶接方法に関する。
し、特に厚板のレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来レーザ溶接はその出力が小さかった
ことから、もっぱら薄板の溶接にのみ用いられてきた。
しかし、近年、レーザ発振器の大出力化に伴い厚板の溶
接にも用いることができるようになり適用範囲が拡大さ
れつつある。しかし現在のところレーザ発振器の出力に
限界があり、適用可能板厚に制限を受ける。これはレー
ザ溶接時に発生する欠陥に起因している。レーザ溶接は
局所に高エネルギーを与えるキーホール（ｋｅｙ−ｈｏ
ｌｅ）溶接であるため、部分溶込み溶接時に欠陥を発生
しやすい。このような欠陥を発生しないためには完全溶
込み溶接する必要があり、これが溶接可能な板厚を制限
している。発振器出力、溶接姿勢により完全溶込み溶接
できない場合、部分溶込み溶接を行うと欠陥が多発す
る。このため、多層溶接できないというのが従来のレー
ザ溶接の最大の欠点であった。
ことから、もっぱら薄板の溶接にのみ用いられてきた。
しかし、近年、レーザ発振器の大出力化に伴い厚板の溶
接にも用いることができるようになり適用範囲が拡大さ
れつつある。しかし現在のところレーザ発振器の出力に
限界があり、適用可能板厚に制限を受ける。これはレー
ザ溶接時に発生する欠陥に起因している。レーザ溶接は
局所に高エネルギーを与えるキーホール（ｋｅｙ−ｈｏ
ｌｅ）溶接であるため、部分溶込み溶接時に欠陥を発生
しやすい。このような欠陥を発生しないためには完全溶
込み溶接する必要があり、これが溶接可能な板厚を制限
している。発振器出力、溶接姿勢により完全溶込み溶接
できない場合、部分溶込み溶接を行うと欠陥が多発す
る。このため、多層溶接できないというのが従来のレー
ザ溶接の最大の欠点であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、レーザ溶接を用いた厚板の溶接に関し無欠陥な溶
接継手を形成できる溶接方法を与えることを目的とす
る。特に、多層溶接時にも無欠陥な溶接継手を形成する
ことができる溶接方法を提供する。
鑑み、レーザ溶接を用いた厚板の溶接に関し無欠陥な溶
接継手を形成できる溶接方法を与えることを目的とす
る。特に、多層溶接時にも無欠陥な溶接継手を形成する
ことができる溶接方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、レーザ溶接方法に改善を加えたことにあ
る。すなわち、本発明はレーザビームの焦点位置をルー
トフェース上より焦点距離の１／２０以上離してビーム
を照射し、溶加材としてフラックスコアードワイヤを使
用することを特徴とするレーザ溶接方法である。
成するため、レーザ溶接方法に改善を加えたことにあ
る。すなわち、本発明はレーザビームの焦点位置をルー
トフェース上より焦点距離の１／２０以上離してビーム
を照射し、溶加材としてフラックスコアードワイヤを使
用することを特徴とするレーザ溶接方法である。
【０００５】また、多層溶接の場合には、１層目は完全
溶込溶接とし、２層目以上は焦点位置を前層ビード上よ
り焦点距離の１／２０以上離してビームを照射し、２層
目以上に使用する溶加材としてフラックスコアードワイ
ヤを使用して多層溶接することを特徴とするレーザ溶接
方法である。
溶込溶接とし、２層目以上は焦点位置を前層ビード上よ
り焦点距離の１／２０以上離してビームを照射し、２層
目以上に使用する溶加材としてフラックスコアードワイ
ヤを使用して多層溶接することを特徴とするレーザ溶接
方法である。
【０００６】
【作用】通常レーザ溶接のエネルギー密度は１０5 〜１
０7 Ｗ／ｃｍ2 である。このエネルギーを用いて深い溶
け込みを得る。この時溶接部に欠陥が発生するわけであ
るがその発生原因は溶融メタルの湯流れであり、発生場
所は溶接ビードのルート部に限定される。溶融メタルの
挙動を安定させることは通常の溶接雰囲気、溶接条件下
では非常に困難である。そこで本願ではレーザ溶接の特
徴を生かし、かつ継手部の溶接欠陥を消滅するため以下
の２つの方法をとる。
０7 Ｗ／ｃｍ2 である。このエネルギーを用いて深い溶
け込みを得る。この時溶接部に欠陥が発生するわけであ
るがその発生原因は溶融メタルの湯流れであり、発生場
所は溶接ビードのルート部に限定される。溶融メタルの
挙動を安定させることは通常の溶接雰囲気、溶接条件下
では非常に困難である。そこで本願ではレーザ溶接の特
徴を生かし、かつ継手部の溶接欠陥を消滅するため以下
の２つの方法をとる。
【０００７】（１） デフォーカスによりエネルギー密
度を低下したビームを開先部に照射し、開先壁を溶融す
ると共に開先面積分のメタルを溶加材を加えることによ
り供給する。このとき、エネルギー密度を低下したビー
ムではキーホール（ｋｅｙ−ｈｏｌｅ）は形成されず、
ビードは熱伝導型となる。熱伝導型ビードは溶融メタル
の挙動が安定しており欠陥が発生しない。熱伝導型ビー
ドを形成する方法として焦点位置を移動し、ビームスポ
ット径を広げる方法をとる。具体的には集光光学系の焦
点距離の１／２０以上焦点位置を供試体表面から離すこ
とによってエネルギー密度を低下させ、熱伝導型ビード
を形成する。
度を低下したビームを開先部に照射し、開先壁を溶融す
ると共に開先面積分のメタルを溶加材を加えることによ
り供給する。このとき、エネルギー密度を低下したビー
ムではキーホール（ｋｅｙ−ｈｏｌｅ）は形成されず、
ビードは熱伝導型となる。熱伝導型ビードは溶融メタル
の挙動が安定しており欠陥が発生しない。熱伝導型ビー
ドを形成する方法として焦点位置を移動し、ビームスポ
ット径を広げる方法をとる。具体的には集光光学系の焦
点距離の１／２０以上焦点位置を供試体表面から離すこ
とによってエネルギー密度を低下させ、熱伝導型ビード
を形成する。
【０００８】図２は焦点位置を供試体表面から離したと
きのエネルギー密度変化を示すグラフである。横軸は供
試体表面位置を集光光学系の焦点距離で割った値、すな
わち（デフォーカス量）／（集光光学系焦点距離）の値
を示している。縦軸は焦点位置に供試体表面としたとき
のエネルギー密度を１としたときの割合を示している。
図２から明らかなようにデフォーカス量（ビームスポッ
ト径）を集光光学系焦点距離の１／２０以上離すと、エ
ネルギー密度は１０分の１以下となる。図３は供試体表
面位置でのエネルギー密度と欠陥発生率の関係を示すグ
ラフである。横軸は図２の縦軸と同じであり、縦軸は欠
陥発生率（％）を示している。エネルギー密度が高いと
きビード形状はキーホール型となり欠陥発生率が高くな
る。エネルギー密度が低いときビード形状は熱伝導型と
なり、キーホール型に比し欠陥発生は極めて少ない。エ
ネルギー密度が０．１になる周辺でビード形状、欠陥発
生率に大きな変化がみられる。
きのエネルギー密度変化を示すグラフである。横軸は供
試体表面位置を集光光学系の焦点距離で割った値、すな
わち（デフォーカス量）／（集光光学系焦点距離）の値
を示している。縦軸は焦点位置に供試体表面としたとき
のエネルギー密度を１としたときの割合を示している。
図２から明らかなようにデフォーカス量（ビームスポッ
ト径）を集光光学系焦点距離の１／２０以上離すと、エ
ネルギー密度は１０分の１以下となる。図３は供試体表
面位置でのエネルギー密度と欠陥発生率の関係を示すグ
ラフである。横軸は図２の縦軸と同じであり、縦軸は欠
陥発生率（％）を示している。エネルギー密度が高いと
きビード形状はキーホール型となり欠陥発生率が高くな
る。エネルギー密度が低いときビード形状は熱伝導型と
なり、キーホール型に比し欠陥発生は極めて少ない。エ
ネルギー密度が０．１になる周辺でビード形状、欠陥発
生率に大きな変化がみられる。
【０００９】（２） キーホール溶接時の欠陥の発生原
因はメタルの湯流れ不良である。このことから、メタル
の湯流れを改善すれば部分溶け込み溶接も可能である。
具体的には、溶加材にフラックスコアードワイヤを使用
する。これは溶融メタル内の含有酸素量を増加し、メタ
ルの表面張力を小さくするためであり、湯流れを改善す
るため用いる。このときビードは熱伝導型でもキーホー
ル型でもどちらでもよい。
因はメタルの湯流れ不良である。このことから、メタル
の湯流れを改善すれば部分溶け込み溶接も可能である。
具体的には、溶加材にフラックスコアードワイヤを使用
する。これは溶融メタル内の含有酸素量を増加し、メタ
ルの表面張力を小さくするためであり、湯流れを改善す
るため用いる。このときビードは熱伝導型でもキーホー
ル型でもどちらでもよい。
【００１０】（３） 厚板の多層レーザ溶接では、図１
に示すように、鋼板１に設ける開先２を、溶接限界板厚
４をルートフェイスとするＹ型狭開先２を取った継手に
対し、ルートフェイス部を１層目溶接３とし、１パス完
全溶込み溶接する。この時ルートフェイス寸法は発振器
の出力により決まり、開先幅はデフォーカスした際のビ
ームのスポット径により決まる。１層目において完全溶
込のレーザ溶接を行った継手に対し、２層目以上は上記
（１）と同様に、集光光学系の焦点６の位置を、焦点距
離の１／２０以上の距離７だけ供試体表面（前層ビード
上）から離すことによって、エネルギー密度を低下した
レーザビームを開先部に照射し、溶加材８を加えること
により熱伝導型ビードを形成する。
に示すように、鋼板１に設ける開先２を、溶接限界板厚
４をルートフェイスとするＹ型狭開先２を取った継手に
対し、ルートフェイス部を１層目溶接３とし、１パス完
全溶込み溶接する。この時ルートフェイス寸法は発振器
の出力により決まり、開先幅はデフォーカスした際のビ
ームのスポット径により決まる。１層目において完全溶
込のレーザ溶接を行った継手に対し、２層目以上は上記
（１）と同様に、集光光学系の焦点６の位置を、焦点距
離の１／２０以上の距離７だけ供試体表面（前層ビード
上）から離すことによって、エネルギー密度を低下した
レーザビームを開先部に照射し、溶加材８を加えること
により熱伝導型ビードを形成する。
【００１１】
実施例−１ 本発明の溶接方法で１０ｋＷ−ＣＯ2 レーザ溶接機を用
いて板厚１５ｍｍの鋼板の溶接実験を行った。溶接条件
は、 レーザ出力：１０ｋＷ 集光ミラー焦点距離：２５４ｍｍ 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ 使用ワイヤ：フラックスコアードワイヤ 焦点位置：板表面から１５ｍｍ上方 とした。溶接実験を行った結果、無欠陥の溶接継手を得
ることができた。 実施例−２ １０ｋＷ−ＣＯ2 レーザ溶接機を用いて板厚１５ｍｍの
鋼板の多層溶接実験を行った。溶接条件は １層目 レーザ出力：１０ｋＷ 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ 焦点位置：板表面から板内部３ｍｍ。
いて板厚１５ｍｍの鋼板の溶接実験を行った。溶接条件
は、 レーザ出力：１０ｋＷ 集光ミラー焦点距離：２５４ｍｍ 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ 使用ワイヤ：フラックスコアードワイヤ 焦点位置：板表面から１５ｍｍ上方 とした。溶接実験を行った結果、無欠陥の溶接継手を得
ることができた。 実施例−２ １０ｋＷ−ＣＯ2 レーザ溶接機を用いて板厚１５ｍｍの
鋼板の多層溶接実験を行った。溶接条件は １層目 レーザ出力：１０ｋＷ 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ 焦点位置：板表面から板内部３ｍｍ。
【００１２】２層目 レーザ出力：１０ｋＷ 集光ミラー焦点距離：２５４ｍｍ 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ 使用ワイヤ：フラックスコアードワイヤ 焦点位置：板表面から１５ｍｍ上方 である。溶接実験を行った結果、無欠陥の溶接継手を得
ることができた。
ることができた。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、従来に比し、板厚の厚
い鋼板を欠陥を生じることなく、レーザ溶接することが
可能となった。
い鋼板を欠陥を生じることなく、レーザ溶接することが
可能となった。
【図１】開先形状及び１層目の溶接を示す断面図であ
る。
る。
【図２】（デフォーカス量／集光光学焦点距離）とエネ
ルギー密度との関係を示すグラフである。
ルギー密度との関係を示すグラフである。
【図３】エネルギー密度と欠陥発生率との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 鋼板 ２ 開先 ３ １層目溶接 ４ 溶接限界板
厚 ５ レーザビーム ６ 焦点 ７ 距離 ８ 溶加材
厚 ５ レーザビーム ６ 焦点 ７ 距離 ８ 溶加材
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ溶接方法において、レーザビーム
の焦点位置をルートフェース上より焦点距離の１／２０
以上離してビームを照射し、溶加材としてフラックスコ
アードワイヤを使用することを特徴とするレーザ溶接方
法。 - 【請求項２】 １層目は完全溶込溶接とし、２層目以上
は焦点位置を前層ビード上より焦点距離の１／２０以上
離してビームを照射し、２層目以上に使用する溶加材と
してフラックスコアードワイヤを使用して多層溶接する
ことを特徴とするレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119995A JPH07323386A (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | レーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119995A JPH07323386A (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | レーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07323386A true JPH07323386A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14775297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6119995A Withdrawn JPH07323386A (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07323386A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002273587A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 突合わせ溶接方法及び溶接継手 |
| KR100604633B1 (ko) * | 2004-04-26 | 2006-07-26 | 주식회사 성우하이텍 | 알루미늄 용접 블랭크의 레이저 용접 방법 |
| DE102008029724B4 (de) * | 2007-06-26 | 2010-09-30 | V&M Deutschland Gmbh | Verfahren zum Verbinden dickwandiger metallischer Werstücke mittels Schweißen |
| JP2011183427A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Kobe Steel Ltd | レーザー・アーク複合溶接方法及び該溶接方法による溶接部材の製造方法 |
| JP2013128975A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd | レーザ溶接方法 |
| JP2014167808A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-09-11 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 入力装置 |
| JP2014179110A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-09-25 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 入力装置 |
| JP2015182126A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 新日鐵住金株式会社 | 厚鋼板のホットワイヤ・レーザ複合溶接方法 |
-
1994
- 1994-06-01 JP JP6119995A patent/JPH07323386A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002273587A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 突合わせ溶接方法及び溶接継手 |
| KR100604633B1 (ko) * | 2004-04-26 | 2006-07-26 | 주식회사 성우하이텍 | 알루미늄 용접 블랭크의 레이저 용접 방법 |
| DE102008029724B4 (de) * | 2007-06-26 | 2010-09-30 | V&M Deutschland Gmbh | Verfahren zum Verbinden dickwandiger metallischer Werstücke mittels Schweißen |
| JP2011183427A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Kobe Steel Ltd | レーザー・アーク複合溶接方法及び該溶接方法による溶接部材の製造方法 |
| KR101436705B1 (ko) * | 2010-03-08 | 2014-09-02 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 레이저·아크 복합 용접 방법 및 상기 용접 방법에 의한 용접 부재의 제조 방법 |
| US9061374B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-06-23 | Kobe Steel, Ltd. | Laser/arc hybrid welding method and method for producing welded member using same |
| JP2013128975A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd | レーザ溶接方法 |
| JP2015182126A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 新日鐵住金株式会社 | 厚鋼板のホットワイヤ・レーザ複合溶接方法 |
| JP2014167808A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-09-11 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 入力装置 |
| JP2014179110A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-09-25 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 入力装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |