JPH08238588A - レーザ溶接造管用内面シールド治具 - Google Patents

レーザ溶接造管用内面シールド治具

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JPH08238588A
JPH08238588A JP7065098A JP6509895A JPH08238588A JP H08238588 A JPH08238588 A JP H08238588A JP 7065098 A JP7065098 A JP 7065098A JP 6509895 A JP6509895 A JP 6509895A JP H08238588 A JPH08238588 A JP H08238588A
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JP
Japan
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pipe
jig head
jig
welding
hole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7065098A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Asada
博 朝田
Satoshi Soga
聡 曽我
Shoji Inoue
正二 井上
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタ堆積物に起因した欠陥の発生を防止
し、健全なレーザ溶接部を形成するのに適した内面シー
ルド治具を提供する。 【構成】 造管される被溶接管材20の内面に接する一
対のガスダム15,16をパイプ状部材17で接続した
治具ヘッド12に、不活性ガス13を送り込む中空導管
11を開口させている。スパッタ18が治具ヘッド12
内に落下するように溶接点14直下の位置で、孔部19
がパイプ状部材17に形成されている。中空導管11
は、治具ヘッド12内を落下しているスパッタ18を溶
接方向後方に吹き飛ばすように治具ヘッド12に開口し
ている。孔部19は、治具ヘッド12内から治具ヘッド
12と被溶接管材20との間の隙間22に不活性ガスを
流出させるガス抜き孔として兼用できる。或いは、孔部
19とは別個にガス抜き孔をパイプ状部材17に形成し
ても良い。 【効果】 治具ヘッド12内に落下したスパッタ18
は、溶接点14よりも後方に送られるので、溶接部に悪
影響を与えることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、筒状に成形した金属帯
の端部をレーザ溶接して造管する際、レーザ溶接時に発
生したスパッタが溶接管内面に付着することを防止する
機能を備えた内面シールド治具に関する。
【0002】
【従来の技術】溶接管は、金属帯材を筒状に成形し、合
せ目を溶接することにより製造されている。筒状に成形
する方法としては、従来のロール成形法や、本出願人等
が開発したロールレス成形法等がある。また、溶接法と
しては、アーク溶接,抵抗溶接等に代え、高速造管性に
優れたレーザ溶接が採用されるようになってきている。
レーザ溶接で溶接管を製造するとき、裏ビードの酸化を
防止する内面シールド治具を使用している。内面シール
ド治具は、図1(a)に示すようにガスダム1,2をシ
ャフト3で接続した構造をもっている。ガスダム1と2
との間に溶接点が位置するように、内面シールド治具を
被溶接材料4の内部に挿入する。そして、筒状に成形さ
れた被溶接材料4の内面とガスダム1,2とで区画され
る内部空間に不活性ガスを導入し、裏ビードを保護雰囲
気下に保持する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レーザ溶接で造管する
とき、他の溶接法と異なり、裏ビード側で溶融金属の飛
沫,すなわちスパッタ5が激しく飛散する。スパッタ5
は、内面シールド治具のシャフト3等に付着し、図1
(b)に示すようにスパッタ堆積物6として成長する。
スパッタ堆積物6が溶融金属に接触するまで大きくなる
と、溶融金属に接する部分が溶融し、スパッタ堆積物6
と溶融金属とが繋がる場合がある。その結果、溶融金属
量が急激に増加し、図1(c)に示すように、盛り上
り,溶け落ち等の欠陥部7が溶接部に発生し易くなる。
また、スパッタ堆積物6に繋がった溶融金属がそのまま
の状態で凝固すると、造管機が走行できなくなり、レー
ザビームにより内面シールド治具を溶損させる等の設備
故障を引き起こす原因にもなる。これらの欠点を回避す
るため、内面シールド治具に付着したスパッタを取り除
く清掃作業を頻繁に行う必要がある。頻繁な清掃作業
は、本来の生産性を阻害する要因となるため、多数の治
具を用意することが余儀なくされる。本発明は、このよ
うな問題を解消すべく案出されたものであり、溶接点直
下の位置におけるスパッタの堆積を防止することによ
り、裏ビードを保護雰囲気下に維持しながら欠陥のない
健全な裏ビードを形成すると共に、清掃の必要なく長期
間にわたる使用が可能な内面シールド治具を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ溶接造管
用内面シールド治具は、その目的を達成するため、造管
される被溶接管材の内面に接する一対のガスダムをパイ
プ状部材で接続した治具ヘッドと、治具ヘッド内部に開
口し、不活性ガスを治具ヘッドに送り込む中空導管とを
備え、スパッタが治具ヘッド内に落下するように溶接点
直下の位置でパイプ状部材に孔部を形成し、治具ヘッド
内を落下しているスパッタを溶接方向後方に吹き飛ばす
ように、前記中空導管が前記治具ヘッドに開口している
ことを特徴とする。スパッタ通過用の孔部は、治具ヘッ
ド内に送り込まれた不活性ガスを治具ヘッドと被溶接管
材の内面との間の隙間に送り出すガス抜き孔として兼用
されるように、溶接線方向に沿った長軸をもつ長孔とし
て形成することができる。或いは、スパッタ通過用の孔
部とは別個に、ガス抜き孔をパイプ状部材に形成しても
よい。
【0005】本発明に従った内面シールド治具は、たと
えば図2に示すように、シャフトを兼ねる中空導管11
の先端に治具ヘッド12を取り付けている。治具ヘッド
12は、中空導管11から吹き込まれたAr等の不活性
ガス13が溶接点14の近傍に充満されるように、両端
のガスダム15,16をパイプ状部材17で接続してい
る。パイプ状部材17には、溶接点14の直下に当る部
分にスパッタ18が通過する孔部19が形成されてい
る。不活性ガス13は、中空導管11を経て治具ヘッド
12に吹き込まれ、治具ヘッド12と被溶接管材20の
内面との隙間22に送り込まれ、裏ビードを保護雰囲気
下に維持する。このとき、溶接点14から孔部19を経
て治具ヘッド12内に落下するスパッタ18は、治具ヘ
ッド12内に吹き込まれた不活性ガス13により造管方
向後方に吹き飛ばされるため、溶接点14の直下に当る
パイプ状部材17の内面部分に堆積することがない。不
活性ガス13の流量は、溶接点14直下におけるスパッ
タの堆積を防止する上で、治具ヘッド12に開口した中
空導管11の開口部単位断面積当り0.5リットル/m
2 以上とすることが好ましい。
【0006】孔部19は、スパッタ18の飛散状況に応
じて孔部19の周縁にスパッタ18が付着堆積しないよ
うに、5mm以上の径に設計することが好ましい。ま
た、実操業では溶接位置を調整する必要があることか
ら、溶接位置の調整に対応可能なように溶接線方向に延
びた長軸をもつ長孔(図3a)で孔部19を形成するこ
ともできる。治具ヘッド12内に送り込まれた不活性ガ
ス13は、治具ヘッド12の外周面と被溶接管材20の
内周面との間の隙間22に供給され、被溶接管材20の
内面を保護雰囲気下に保持することにより裏ビードの酸
化を防止する。このとき、孔部19を経て隙間22に流
入する不活性ガス13により、溶接点14から治具ヘッ
ド12内に落下するスパッタ18の流動を妨げないよう
にすることが必要である。たとえば、小径の孔部19を
介してのみ不活性ガス13が隙間22に流入する構造で
あると、不活性ガス13の流速が大きくなり、落下して
くるスパッタ18が不活性ガス13によって吹き上げら
れる。その結果、治具ヘッド12の内部にスパッタ18
を収容できなくなる。
【0007】孔部19を通る不活性ガス13の風圧は、
図3(a)に示すように、溶接線方向に沿って長く延び
た長孔19を形成することにより低下できる。このよう
な長孔19は、不活性ガス13の風圧低下に有効である
ばかりでなく、溶接位置調整の自由度を高くする作用も
呈する。孔部19とは別個に、治具ヘッド12の内部か
ら隙間22に不活性ガス13を送り出す専用のガス抜き
孔21を設けても良い。ガス抜き孔21は、治具ヘッド
12の内部に溜ったスパッタ18が治具ヘッド12から
被溶接管材20の内面に再び落下しないように、パイプ
状部材17の底部を除く位置に形成される。ガス抜き孔
21としては、管軸方向に沿ってパイプ状部材17の周
面に形成した単数又は複数の長孔(図3b),パイプ状
部材17の複数カ所に形成した孔部(図3c),パイプ
状部材17の周面に分散させた多数の小孔(図3d)等
や、これらの組合せがある。何れのガス抜き孔21にあ
っても、溶接部近傍からスパッタ18を治具ヘッド12
内に向けて吹き飛ばすガスの圧力を阻害しないように、
溶接点14の直下位置よりも溶接線方向に関して後方に
設けることが好ましい。ガス抜き孔21の合計開口面積
を孔部19よりも大きく設計すると、孔部19のガス流
通抵抗が相対的に大きくなる。そのため、治具ヘッド1
2内に送り込まれた不活性ガス13は、スパッタ18の
流下に悪影響を及ぼす孔部19を介した流動がなく、ガ
ス抜き孔21を優先的に通過して隙間22に流入する。
【0008】
【実施例】肉厚1mmのステンレス鋼板をレーザ出力5
kW及び造管速度5m/分でレーザ溶接し、外径50.
8mmの溶接管を製造した。このとき、図3cに示す構
造を持ち、寸法諸元等を表1に示した内面シールド治具
を使用した。筒状に成形した被溶接管材20の内部に内
面シールド治具を挿入し、内面シールドガスとしてAr
を7リットル/分の流量で裏ビード側に送り込んだ。
【0009】
【表1】
【0010】本発明に従った内面シールド治具を使用し
たものでは、単位重量約1トンのコイルを3コイル分
(溶接線長さにして約2300m)レーザ溶接しても、
内面シールド治具を清掃する必要なく造管することがで
きた。他方、図1に示した従来の治具を使用したもので
は、溶接線長さが約500mに達したとき、スパッタ堆
積物6に起因する欠陥が溶接部に発生した。この対比か
ら明らかなように、本発明に従った内面シールド治具
は、溶接部から効率よくスパッタを取り除き、健全な溶
接部を得る上で有効であることが判る。
【0011】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の内面シ
ールド治具は、溶接点直下の位置でスパッタが堆積しな
いように、裏ビードを保護雰囲気下に保持する不活性ガ
スを利用して、溶接部から治具ヘッド内部に落下してく
るスパッタを溶接線後方に吹き飛ばしている。そのた
め、従来のシールド治具にみられたようにスパッタ堆積
物に起因した欠陥のない健全な溶接部を得ることが可能
になる。また、従来のシールド治具に比較して極めて長
時間にわたり清掃の必要なく使用できることから、造管
ラインの生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の内面シールド治具(a),治具内に堆
積したスパッタ(b)及びスパッタ堆積物に起因して溶
接部に欠陥が発生している状況(c)
【図2】 本発明に従った内面シールド治具
【図3】 スパッタ通過用の孔部をガス抜きに兼用した
内面シールド治具(a),孔部とは別個に設けた複数の
長孔をガス抜き孔とした内面シールド治具(b),同じ
く複数の円形孔部をガス抜き孔とした内面シールド治具
(c),同じく複数分散させた小孔をガス抜き孔とした
内面シールド治具(d)
【符号の説明】
11:中空導管 12:治具ヘッド 13:不活性
ガス 14:溶接点 15,16:ガスダム 17:パイプ状部材 1
8:スパッタ 19:スパッタ通過用の孔部 2
0:被溶接管材 21:ガス抜き孔 22:治具ヘ
ッドと被溶接管材との間の隙間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 造管される被溶接管材の内面に接する一
    対のガスダムをパイプ状部材で接続した治具ヘッドと、
    治具ヘッド内部に開口し、不活性ガスを治具ヘッドに送
    り込む中空導管とを備え、スパッタが治具ヘッド内に落
    下するように溶接点直下の位置でパイプ状部材に孔部を
    形成し、治具ヘッド内を落下しているスパッタを溶接方
    向後方に吹き飛ばすように、前記中空導管が前記治具ヘ
    ッドに開口しているレーザ溶接造管用内面シールド治
    具。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の孔部は、治具ヘッド内か
    ら治具ヘッドの外周面と被溶接管材の内面との間に不活
    性ガスを流出させるように、溶接線方向に延びた長孔と
    して形成されているレーザ溶接造管用内面シールド治
    具。
  3. 【請求項3】 治具ヘッド内から治具ヘッドの外周面と
    被溶接管材の内面との間に不活性ガスを流出させるガス
    抜き孔が孔部とは別個にパイプ状部材の周面に形成され
    ている請求項1記載のレーザ溶接造管用内面シールド治
    具。
JP7065098A 1995-02-28 1995-02-28 レーザ溶接造管用内面シールド治具 Withdrawn JPH08238588A (ja)

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Effective date: 20020507