JPH08290204A - 鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法 - Google Patents
鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法Info
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- JPH08290204A JPH08290204A JP7092702A JP9270295A JPH08290204A JP H08290204 A JPH08290204 A JP H08290204A JP 7092702 A JP7092702 A JP 7092702A JP 9270295 A JP9270295 A JP 9270295A JP H08290204 A JPH08290204 A JP H08290204A
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- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
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- B21B15/0085—Joining ends of material to continuous strip, bar or sheet
Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼片突合せ部を短時間でレーザ仮付溶接する
ことができ、圧接時に鋼片接合部に破断が生じない、鋼
片の接合におけるレーザ仮付溶接方法を提供する。 【構成】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を突き
合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、先行
鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、レー
ザ出力とレーザビーム走査速度とを一定に保持して、突
合せ部を鋼片全幅にわたって仮付溶接する。
ことができ、圧接時に鋼片接合部に破断が生じない、鋼
片の接合におけるレーザ仮付溶接方法を提供する。 【構成】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を突き
合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、先行
鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、レー
ザ出力とレーザビーム走査速度とを一定に保持して、突
合せ部を鋼片全幅にわたって仮付溶接する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、シートバーやスラブ
などの熱間圧延鋼片の接合において用いられる、レーザ
仮付溶接方法に関する。
などの熱間圧延鋼片の接合において用いられる、レーザ
仮付溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱間圧延ラインはスラブを１本ず
つ抽出して粗圧延機群により、所要厚のシートバーに圧
延し、このシートバーを仕上げ圧延機群により所要厚の
ストリップに圧延した後、コイラーによってコイルに巻
き取るようになっている。この従来の熱間圧延ラインに
あっては圧延材を１本ずつ個別に圧延するという非連続
圧延であり、能率が悪く、コイル全長にわたり均一な品
質も得られないという欠点がある。
つ抽出して粗圧延機群により、所要厚のシートバーに圧
延し、このシートバーを仕上げ圧延機群により所要厚の
ストリップに圧延した後、コイラーによってコイルに巻
き取るようになっている。この従来の熱間圧延ラインに
あっては圧延材を１本ずつ個別に圧延するという非連続
圧延であり、能率が悪く、コイル全長にわたり均一な品
質も得られないという欠点がある。
【０００３】これら従来の熱間圧延ラインの欠点を解決
すべく、圧延中の先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部
を突き合わせて、突合せ部を仮付けした後で、先行鋼片
と後行鋼片を連続圧延する方法が提案されている。
すべく、圧延中の先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部
を突き合わせて、突合せ部を仮付けした後で、先行鋼片
と後行鋼片を連続圧延する方法が提案されている。
【０００４】例えば特開昭６１−１２６９８３号公報に
は、突合せ部をホットスカーファーで加熱し、突合せ部
に押圧力を加えて仮付溶接し、圧延機によって圧接する
方法が開示されている。また特開平４−８９１０９号公
報には、突合せ部に交流磁界を印加して加熱し、突合せ
部に押圧力を加えて仮付溶接し、圧延機によって圧接す
る方法が開示されている。
は、突合せ部をホットスカーファーで加熱し、突合せ部
に押圧力を加えて仮付溶接し、圧延機によって圧接する
方法が開示されている。また特開平４−８９１０９号公
報には、突合せ部に交流磁界を印加して加熱し、突合せ
部に押圧力を加えて仮付溶接し、圧延機によって圧接す
る方法が開示されている。
【０００５】しかしこれらの方法では、鋼片に面圧にし
て３kgf/mm2 以上の高い押圧力を加えて仮付溶接を行う
必要があり、鋼片に押圧力を加えるクランパーが鋼片表
面に疵をつけるという問題があった。またこれらの仮付
溶接方法では、溶接部にバリが生じて、製品疵に繋がる
といった欠点もある。
て３kgf/mm2 以上の高い押圧力を加えて仮付溶接を行う
必要があり、鋼片に押圧力を加えるクランパーが鋼片表
面に疵をつけるという問題があった。またこれらの仮付
溶接方法では、溶接部にバリが生じて、製品疵に繋がる
といった欠点もある。
【０００６】このような問題点を解決するために、Ｗ
Ｏ．９４／１６８３８号公報記載の方法が提案されてい
る。これは、先行鋼片と後行鋼片をレーザ溶接によって
仮付溶接し、圧延機によって圧接するというものであ
る。仮付溶接自体には押圧力を必要としないので、鋼片
には位置決めのための０．５kgf/mm2 程度の力が加わる
だけであり、クランパーが鋼片表面に疵をつけることは
なく、溶接部にバリが生じることもない。
Ｏ．９４／１６８３８号公報記載の方法が提案されてい
る。これは、先行鋼片と後行鋼片をレーザ溶接によって
仮付溶接し、圧延機によって圧接するというものであ
る。仮付溶接自体には押圧力を必要としないので、鋼片
には位置決めのための０．５kgf/mm2 程度の力が加わる
だけであり、クランパーが鋼片表面に疵をつけることは
なく、溶接部にバリが生じることもない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図２はレーザ溶接の際
の溶込み深さと溶接速度との関係を示している。図２
は、溶接速度が増加すると溶込み深さが急激に浅くなる
ことを示している。したがって、ＷＯ．９４／１６８３
８号公報記載の方法のようにレーザ溶接により仮付溶接
を行う場合に、先行鋼片と後行鋼片の突合せ部全面をレ
ーザ溶接すると、レーザ溶接に長時間を要する。なお、
圧延ライン速度に合わせて溶接時間を短縮するためにレ
ーザ発振器の出力を増大することもできるが、レーザ溶
接装置が高額になる。
の溶込み深さと溶接速度との関係を示している。図２
は、溶接速度が増加すると溶込み深さが急激に浅くなる
ことを示している。したがって、ＷＯ．９４／１６８３
８号公報記載の方法のようにレーザ溶接により仮付溶接
を行う場合に、先行鋼片と後行鋼片の突合せ部全面をレ
ーザ溶接すると、レーザ溶接に長時間を要する。なお、
圧延ライン速度に合わせて溶接時間を短縮するためにレ
ーザ発振器の出力を増大することもできるが、レーザ溶
接装置が高額になる。
【０００８】本発明は、鋼片突合せ部を短時間でレーザ
仮付溶接することができ、圧接時に鋼片接合部に破断が
生じない、鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法を提
供するものである。
仮付溶接することができ、圧接時に鋼片接合部に破断が
生じない、鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法を提
供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明の鋼片の接合
におけるレーザ仮付溶接方法は、先行鋼片の後端部と後
行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接に
よって仮付けし、先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合す
る方法において、レーザ出力とレーザビーム走査速度と
を一定に保持して、突合せ部を鋼片全幅にわたって仮付
溶接することを特徴とする。この際、図１（ａ）に示す
ように、レーザ溶接による溶込み深さｄは、鋼片厚みＨ
の１０〜７５％であるようにするのが効果的である。
におけるレーザ仮付溶接方法は、先行鋼片の後端部と後
行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接に
よって仮付けし、先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合す
る方法において、レーザ出力とレーザビーム走査速度と
を一定に保持して、突合せ部を鋼片全幅にわたって仮付
溶接することを特徴とする。この際、図１（ａ）に示す
ように、レーザ溶接による溶込み深さｄは、鋼片厚みＨ
の１０〜７５％であるようにするのが効果的である。
【００１０】第２の発明の鋼片の接合におけるレーザ仮
付溶接方法は、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、
先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、
レーザ出力を一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザ
ビーム走査速度を鋼片中央部におけるレーザビーム走査
速度よりも低速にして、突合せ部の鋼片全幅にわたって
仮付溶接することを特徴とする。第３の発明の鋼片の接
合におけるレーザ仮付溶接方法は、先行鋼片の後端部と
後行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接
によって仮付けし、先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合
する方法において、レーザビーム走査速度を一定に保持
し、鋼片側端部におけるレーザ出力を鋼片中央部におけ
るレーザ出力よりも高出力にして、突合せ部の鋼片全幅
にわたって仮付溶接することを特徴とする。第２および
第３の発明において、図１（ｂ）に示すように、鋼片側
端部における溶込み深さｌが鋼片厚みＨの２５〜７５％
であり、鋼片中央部における溶込み深さｄが鋼片厚みＨ
の５〜７５％であるようにするのが効果的である。溶込
み深さｄを深くする鋼片側端部の幅ｂは、５〜５０ mm
が適当である。
付溶接方法は、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、
先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、
レーザ出力を一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザ
ビーム走査速度を鋼片中央部におけるレーザビーム走査
速度よりも低速にして、突合せ部の鋼片全幅にわたって
仮付溶接することを特徴とする。第３の発明の鋼片の接
合におけるレーザ仮付溶接方法は、先行鋼片の後端部と
後行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接
によって仮付けし、先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合
する方法において、レーザビーム走査速度を一定に保持
し、鋼片側端部におけるレーザ出力を鋼片中央部におけ
るレーザ出力よりも高出力にして、突合せ部の鋼片全幅
にわたって仮付溶接することを特徴とする。第２および
第３の発明において、図１（ｂ）に示すように、鋼片側
端部における溶込み深さｌが鋼片厚みＨの２５〜７５％
であり、鋼片中央部における溶込み深さｄが鋼片厚みＨ
の５〜７５％であるようにするのが効果的である。溶込
み深さｄを深くする鋼片側端部の幅ｂは、５〜５０ mm
が適当である。
【００１１】この発明において接合する鋼片は、厚み２
０〜５０mmのシートバーもしくはスラブであり、温度は
９００〜１１００℃である。先行鋼片の後端部と後行鋼
片の先端部は、走間シャーやレーザ切断装置などによっ
て形状を整えてから、突き合わせてレーザ溶接を行うよ
うにしてもよい。
０〜５０mmのシートバーもしくはスラブであり、温度は
９００〜１１００℃である。先行鋼片の後端部と後行鋼
片の先端部は、走間シャーやレーザ切断装置などによっ
て形状を整えてから、突き合わせてレーザ溶接を行うよ
うにしてもよい。
【００１２】レーザ溶接は、例えば出力２５〜５０kWの
連続波ＣＯ2 レーザ発振器を用い、ライン上を走行する
鋼片の突合せ部に沿って、レーザビーム照射位置を開先
を倣いながら移動させて行うようにしてもよい。
連続波ＣＯ2 レーザ発振器を用い、ライン上を走行する
鋼片の突合せ部に沿って、レーザビーム照射位置を開先
を倣いながら移動させて行うようにしてもよい。
【００１３】本発明で接合する鋼片は、厚みが２０〜５
０mmであるので、突合せ面は切断による上下の非突合せ
面を除くと厚みの約３／４となる。そして、その突合せ
面の全面を完全に溶接するには、例えば出力４５kWのレ
ーザ発振器を用いた場合、２〜７m/min 程度の低速度で
レーザビームを走査して溶接する必要がある。しかし仮
付溶接の目的は、その後で圧延機によって圧接した際に
生じる破断や圧接不良を防止することであるから、必ず
しも突合せ面の全面を完全に溶接する必要はない。
０mmであるので、突合せ面は切断による上下の非突合せ
面を除くと厚みの約３／４となる。そして、その突合せ
面の全面を完全に溶接するには、例えば出力４５kWのレ
ーザ発振器を用いた場合、２〜７m/min 程度の低速度で
レーザビームを走査して溶接する必要がある。しかし仮
付溶接の目的は、その後で圧延機によって圧接した際に
生じる破断や圧接不良を防止することであるから、必ず
しも突合せ面の全面を完全に溶接する必要はない。
【００１４】図３は、圧延機による圧接で接合した先行
鋼片と後行鋼片の上面平面図である。図３に示されてい
るように圧延することによって、後行鋼片先端部の中央
部分が先行鋼片後端部に入り込んで圧接されるので、後
行鋼片の入り込みが少ない鋼片両端部において、圧延に
よる破断が生じやすい。したがって、鋼片突合せ部の両
端部を確実に仮付溶接する必要がある。しかし、突合せ
部の両端部のみを仮付溶接しただけでは、その後の圧接
に不良が生じることが判明した。
鋼片と後行鋼片の上面平面図である。図３に示されてい
るように圧延することによって、後行鋼片先端部の中央
部分が先行鋼片後端部に入り込んで圧接されるので、後
行鋼片の入り込みが少ない鋼片両端部において、圧延に
よる破断が生じやすい。したがって、鋼片突合せ部の両
端部を確実に仮付溶接する必要がある。しかし、突合せ
部の両端部のみを仮付溶接しただけでは、その後の圧接
に不良が生じることが判明した。
【００１５】図４（ａ）は、鋼片突合せ部の両端部から
それぞれ４００mmにわたってレーザ仮付溶接を行った１
０００mm幅，４０mm厚みの鋼片と、仮付溶接を行った鋼
片をその後で圧延機により圧接した鋼片接合部との上面
平面図である。図４（ｂ）は、鋼片突合せ部を均等な間
隔で１００mmづつ５箇所でレーザ仮付溶接を行った同様
の鋼片と、鋼片接合部との上面平面図である。それぞれ
のレーザ溶接には４５kWレーザを用い、溶込み深さは鋼
片厚みの１０％となるようにレーザ仮付溶接を行った。
図４（ａ）、（ｂ）どちらの場合でも、鋼片接合部の端
部に圧延による破断は生じなかったが、間欠的に未接合
の部分が残ってしまう。どちらの場合でも、レーザ仮付
溶接を行った部分には破断は生じず、十分な強度で接合
されていた。
それぞれ４００mmにわたってレーザ仮付溶接を行った１
０００mm幅，４０mm厚みの鋼片と、仮付溶接を行った鋼
片をその後で圧延機により圧接した鋼片接合部との上面
平面図である。図４（ｂ）は、鋼片突合せ部を均等な間
隔で１００mmづつ５箇所でレーザ仮付溶接を行った同様
の鋼片と、鋼片接合部との上面平面図である。それぞれ
のレーザ溶接には４５kWレーザを用い、溶込み深さは鋼
片厚みの１０％となるようにレーザ仮付溶接を行った。
図４（ａ）、（ｂ）どちらの場合でも、鋼片接合部の端
部に圧延による破断は生じなかったが、間欠的に未接合
の部分が残ってしまう。どちらの場合でも、レーザ仮付
溶接を行った部分には破断は生じず、十分な強度で接合
されていた。
【００１６】圧延による接合で以上のような結果が得ら
れた理由は、次のように考えられる。鋼片の厚み方向に
ついては厚みが数１０％にわたり圧延される。鋼片の表
層部の数１０％のみが仮付けされ、鋼片底部に仮付けが
施されていない部分があっても、変形が大きいため両鋼
片の間に働く力が大きく圧接が完全に達成される。一
方、鋼片幅方向では圧延過程における幅変化量は厚み方
向の変化に比べて非常にわずかである。図３に示したよ
うに、圧延過程において圧延されながら後行鋼片の先端
部が先行鋼片の後端部に食い込むようにして圧接され
る。これは基本的には鋼片の各部分の平面的な２次元滑
り方向の移動に過ぎず、鋼片中央部を除いてその変形量
も少ない。そのため、圧接の際に鋼片幅方向に働く接合
力は、鋼片厚み方向には働く接合力に比べて非常に小さ
い。したがって、わずかでも仮付け未了部分があると、
変形量が小さいために中央部以外の、接合力の弱い部分
に未接合部が発生する。
れた理由は、次のように考えられる。鋼片の厚み方向に
ついては厚みが数１０％にわたり圧延される。鋼片の表
層部の数１０％のみが仮付けされ、鋼片底部に仮付けが
施されていない部分があっても、変形が大きいため両鋼
片の間に働く力が大きく圧接が完全に達成される。一
方、鋼片幅方向では圧延過程における幅変化量は厚み方
向の変化に比べて非常にわずかである。図３に示したよ
うに、圧延過程において圧延されながら後行鋼片の先端
部が先行鋼片の後端部に食い込むようにして圧接され
る。これは基本的には鋼片の各部分の平面的な２次元滑
り方向の移動に過ぎず、鋼片中央部を除いてその変形量
も少ない。そのため、圧接の際に鋼片幅方向に働く接合
力は、鋼片厚み方向には働く接合力に比べて非常に小さ
い。したがって、わずかでも仮付け未了部分があると、
変形量が小さいために中央部以外の、接合力の弱い部分
に未接合部が発生する。
【００１７】図５に、レーザ仮付溶接部の長さの鋼片全
幅に対する割合と、仮付した鋼片を圧延した際に生じる
未圧接部の全鋼片幅に対する割合との関係を示す。レー
ザ仮付溶接および圧延の条件は図４の条件と同様であ
る。図５から分かるように、圧延により未圧接部が生じ
ないようにするには、鋼片全幅にわたってレーザ仮付溶
接を行う必要がある。
幅に対する割合と、仮付した鋼片を圧延した際に生じる
未圧接部の全鋼片幅に対する割合との関係を示す。レー
ザ仮付溶接および圧延の条件は図４の条件と同様であ
る。図５から分かるように、圧延により未圧接部が生じ
ないようにするには、鋼片全幅にわたってレーザ仮付溶
接を行う必要がある。
【００１８】図６に、レーザ仮付溶接部の溶込み深さの
鋼片厚みに対する比と圧接時破断回数との関係を示す。
レーザ仮付溶接は図４のレーザ仮付溶接と同じ条件で鋼
片全幅にわたって行い、圧延は図４の条件と同様で行っ
た。図６から分かるように、溶込み深さが深くなるほど
破断の発生数は減少し、溶込み深さが鋼片厚みの１０％
以上になると破断は発生しなくなる。
鋼片厚みに対する比と圧接時破断回数との関係を示す。
レーザ仮付溶接は図４のレーザ仮付溶接と同じ条件で鋼
片全幅にわたって行い、圧延は図４の条件と同様で行っ
た。図６から分かるように、溶込み深さが深くなるほど
破断の発生数は減少し、溶込み深さが鋼片厚みの１０％
以上になると破断は発生しなくなる。
【００１９】また、本発明で接合する鋼片は１０００℃
程度の高温材料であるため、レーザ溶接時に生じる溶融
プールは、常温の材料を溶接する場合に生じる溶融プー
ルよりも長大・大容量になる。また、ライン上を走行す
る鋼片を仮付溶接して接合する場合、鋼片は揺れ動いて
いる。以上のことから本発明のレーザ仮付溶接時には、
常温材料に対して行うレーザ溶接の場合よりも、溶接時
の溶落ち欠陥が発生しやすくなっている。溶接時に溶落
ち欠陥が発生すると、圧延による圧接に耐える溶接強度
が得られない。本発明者らは、実験を繰り返し、溶込み
深さの鋼片厚みに対する割合が７５％を超えるレーザ溶
接では溶落ちが発生することを見出だした。
程度の高温材料であるため、レーザ溶接時に生じる溶融
プールは、常温の材料を溶接する場合に生じる溶融プー
ルよりも長大・大容量になる。また、ライン上を走行す
る鋼片を仮付溶接して接合する場合、鋼片は揺れ動いて
いる。以上のことから本発明のレーザ仮付溶接時には、
常温材料に対して行うレーザ溶接の場合よりも、溶接時
の溶落ち欠陥が発生しやすくなっている。溶接時に溶落
ち欠陥が発生すると、圧延による圧接に耐える溶接強度
が得られない。本発明者らは、実験を繰り返し、溶込み
深さの鋼片厚みに対する割合が７５％を超えるレーザ溶
接では溶落ちが発生することを見出だした。
【００２０】以上のことから、第１の発明の鋼片の接合
におけるレーザ仮付溶接方法では、レーザ出力とレーザ
ビーム走査速度とを一定に保持して、突合せ部の鋼片全
幅にわたって仮付溶接を行うようにしており、またその
際にレーザ溶接による溶込み深さが鋼片厚みの１０〜７
５％とすれば、圧接した際に破断は生じず、溶落ちも発
生しない。溶込み深さを鋼片厚みの１０〜７５％とする
には、例えば厚みが４０ mm とすると、レーザ出力が４
５kWの場合、レーザビーム走査速度を４〜３０m/min と
すればよい。
におけるレーザ仮付溶接方法では、レーザ出力とレーザ
ビーム走査速度とを一定に保持して、突合せ部の鋼片全
幅にわたって仮付溶接を行うようにしており、またその
際にレーザ溶接による溶込み深さが鋼片厚みの１０〜７
５％とすれば、圧接した際に破断は生じず、溶落ちも発
生しない。溶込み深さを鋼片厚みの１０〜７５％とする
には、例えば厚みが４０ mm とすると、レーザ出力が４
５kWの場合、レーザビーム走査速度を４〜３０m/min と
すればよい。
【００２１】さらに本発明者らは、仮付溶接での溶込み
深さが足りず、圧延による圧接で破断が生じる際の破断
開始点は、鋼片の両端部であることを実験により見出だ
した。このことから、鋼片両端部での溶込み深さをある
程度以上深くすれば、鋼片中央部での溶込み深さが浅く
ても、圧延による圧接で十分な強度の得られる仮付溶接
が可能であると予想される。
深さが足りず、圧延による圧接で破断が生じる際の破断
開始点は、鋼片の両端部であることを実験により見出だ
した。このことから、鋼片両端部での溶込み深さをある
程度以上深くすれば、鋼片中央部での溶込み深さが浅く
ても、圧延による圧接で十分な強度の得られる仮付溶接
が可能であると予想される。
【００２２】図７は、鋼片側端部の溶込み深さと圧接時
の耳割れ発生回数との関係を示している。鋼片側端から
５mmの範囲で溶込み深さを一定とし、鋼片中央部の溶込
み深さは鋼片厚みの５％である。鋼片および圧延の条件
は、図４と同一である。図７によると、鋼片側端部の溶
込み深さが鋼片厚みの２５％であれば、耳割れが発生し
ないことがわかる。また、鋼片側端部の仮付け幅が５０
mm 未満では、強度不足のため溶込み深さを鋼片厚みと
等しくしても、耳割れを０にすることはできなかった。
の耳割れ発生回数との関係を示している。鋼片側端から
５mmの範囲で溶込み深さを一定とし、鋼片中央部の溶込
み深さは鋼片厚みの５％である。鋼片および圧延の条件
は、図４と同一である。図７によると、鋼片側端部の溶
込み深さが鋼片厚みの２５％であれば、耳割れが発生し
ないことがわかる。また、鋼片側端部の仮付け幅が５０
mm 未満では、強度不足のため溶込み深さを鋼片厚みと
等しくしても、耳割れを０にすることはできなかった。
【００２３】図８は、鋼片中央部の溶込み深さと圧接時
の破断回数との関係を示している。鋼片側端から５mmの
範囲で溶込み深さを鋼片厚みの２５％一定とし、鋼片中
央部の溶込み深さを変化させた。鋼片および圧延の条件
は、図４と同一である。鋼片側端を長さ５ mm にわたっ
て深く仮付溶接することにより、鋼片中央部の溶込み深
さを鋼片厚みの５％まで浅くしても、圧延による圧接で
十分な接合強度が得られることが分かる。
の破断回数との関係を示している。鋼片側端から５mmの
範囲で溶込み深さを鋼片厚みの２５％一定とし、鋼片中
央部の溶込み深さを変化させた。鋼片および圧延の条件
は、図４と同一である。鋼片側端を長さ５ mm にわたっ
て深く仮付溶接することにより、鋼片中央部の溶込み深
さを鋼片厚みの５％まで浅くしても、圧延による圧接で
十分な接合強度が得られることが分かる。
【００２４】以上のことから、第２の発明の鋼片の接合
におけるレーザ仮付溶接方法では、レーザ出力を一定に
保持し、鋼片側端部におけるレーザビーム走査速度を鋼
片中央部におけるレーザビーム走査速度よりも低速にし
て、突合せ部の鋼片全幅にわたって仮付溶接するように
している。また、第３の発明の鋼片の接合におけるレー
ザ仮付溶接方法では、レーザビーム走査速度を一定に保
持し、鋼片側端部におけるレーザ出力を鋼片中央部にお
けるレーザ出力よりも高出力にして、突合せ部の鋼片全
幅にわたって仮付溶接するようにしている。どちらの発
明も、鋼片側端部での溶込み深さを、鋼片中央部におけ
る溶込み深さよりも深くすることを目的としている。
におけるレーザ仮付溶接方法では、レーザ出力を一定に
保持し、鋼片側端部におけるレーザビーム走査速度を鋼
片中央部におけるレーザビーム走査速度よりも低速にし
て、突合せ部の鋼片全幅にわたって仮付溶接するように
している。また、第３の発明の鋼片の接合におけるレー
ザ仮付溶接方法では、レーザビーム走査速度を一定に保
持し、鋼片側端部におけるレーザ出力を鋼片中央部にお
けるレーザ出力よりも高出力にして、突合せ部の鋼片全
幅にわたって仮付溶接するようにしている。どちらの発
明も、鋼片側端部での溶込み深さを、鋼片中央部におけ
る溶込み深さよりも深くすることを目的としている。
【００２５】ここで、鋼片側端部における溶込み深さが
鋼片厚みの２５％以上で、鋼片中央部における溶込み深
さが鋼片厚みの５％以上であるようにレーザ溶接を行え
ばより好ましく、接合強度が得られるのは上記したとお
りである。なお、溶込み深さが鋼片厚みの７５％を超え
ると溶落ち欠陥が発生するので、鋼片厚みの７５％を溶
込み深さの上限とした。
鋼片厚みの２５％以上で、鋼片中央部における溶込み深
さが鋼片厚みの５％以上であるようにレーザ溶接を行え
ばより好ましく、接合強度が得られるのは上記したとお
りである。なお、溶込み深さが鋼片厚みの７５％を超え
ると溶落ち欠陥が発生するので、鋼片厚みの７５％を溶
込み深さの上限とした。
【００２６】第２の発明の場合、例えばレーザ出力を４
５kWの一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザビーム
走査速度を３．０m/min 、鋼片中央部におけるレーザビ
ーム走査速度を２５〜３０m/min としてレーザ溶接を行
えば、上記した条件の溶込み深さが得られる。第３の発
明の場合、例えばレーザビーム走査速度を３．０m/min
の一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザ出力を４５
kW、鋼片中央部におけるレーザ出力を５〜１０kWとして
レーザ溶接を行えば、上記した条件の溶込み深さが得ら
れる。
５kWの一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザビーム
走査速度を３．０m/min 、鋼片中央部におけるレーザビ
ーム走査速度を２５〜３０m/min としてレーザ溶接を行
えば、上記した条件の溶込み深さが得られる。第３の発
明の場合、例えばレーザビーム走査速度を３．０m/min
の一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザ出力を４５
kW、鋼片中央部におけるレーザ出力を５〜１０kWとして
レーザ溶接を行えば、上記した条件の溶込み深さが得ら
れる。
【００２７】
【実施例】熱間圧延シートバーの接合を例として、この
発明の実施例を説明する。図９は熱間圧延設備に設けら
れたシートバー接合設備を模式的に示す側面図であり、
図１０は同設備の平面図である。シートバー１、３の先
端部および後端部はペンデュラムシャー１１でバー幅方
向に沿って切り落とされ、接合面が形成される。つい
で、先行シートバー１の後端面と後行シートバー３の前
端面とを突き合わせ、この突合せ部５にレーザビームを
溶接ヘッド１５から照射し、突合せ部５を仮付溶接７す
る。レーザビームは、レーザ発振器１３からレーザビー
ム伝送光学系１４を介して、溶接ヘッド１５に伝送され
る。レーザ発振器１３は固定されているが、溶接ヘッド
１５はシートバー１、３と同期して移動しながら、突合
せ部５をレーザビームで走査する。仮付溶接に引き続い
て、圧延機列１６により、両シートバー１、３を連続圧
延して、シートバー１とシートバー３の接合は完了す
る。
発明の実施例を説明する。図９は熱間圧延設備に設けら
れたシートバー接合設備を模式的に示す側面図であり、
図１０は同設備の平面図である。シートバー１、３の先
端部および後端部はペンデュラムシャー１１でバー幅方
向に沿って切り落とされ、接合面が形成される。つい
で、先行シートバー１の後端面と後行シートバー３の前
端面とを突き合わせ、この突合せ部５にレーザビームを
溶接ヘッド１５から照射し、突合せ部５を仮付溶接７す
る。レーザビームは、レーザ発振器１３からレーザビー
ム伝送光学系１４を介して、溶接ヘッド１５に伝送され
る。レーザ発振器１３は固定されているが、溶接ヘッド
１５はシートバー１、３と同期して移動しながら、突合
せ部５をレーザビームで走査する。仮付溶接に引き続い
て、圧延機列１６により、両シートバー１、３を連続圧
延して、シートバー１とシートバー３の接合は完了す
る。
【００２８】［実施例１］上記構成のシートバー接合設
備において、板厚４０ mm 、板幅１９８０ mm 、温度１
０００℃、ライン上を１００m/min で走行中のシートバ
ー１、３の接合を行った。レーザ発振器１３の出力を２
５kWとして焦点距離５００ mm の集光ミラーで集光し、
レーザビーム走査速度を１５０ mm/s として突合せ部５
の全幅にわたって仮付溶接７を行ったところ、突合せ部
５の全幅にわたって溶込み深さ８ mm のビードが得られ
た。なお、仮付溶接７の所要時間は約１３秒であった。
従来のように、溶込み深さが板厚と等しくなるようにレ
ーザ仮付溶接を行うには、レーザビーム走査速度を１５
mm/s とする必要があり、仮付溶接７の所要時間は１３
２秒必要となる。
備において、板厚４０ mm 、板幅１９８０ mm 、温度１
０００℃、ライン上を１００m/min で走行中のシートバ
ー１、３の接合を行った。レーザ発振器１３の出力を２
５kWとして焦点距離５００ mm の集光ミラーで集光し、
レーザビーム走査速度を１５０ mm/s として突合せ部５
の全幅にわたって仮付溶接７を行ったところ、突合せ部
５の全幅にわたって溶込み深さ８ mm のビードが得られ
た。なお、仮付溶接７の所要時間は約１３秒であった。
従来のように、溶込み深さが板厚と等しくなるようにレ
ーザ仮付溶接を行うには、レーザビーム走査速度を１５
mm/s とする必要があり、仮付溶接７の所要時間は１３
２秒必要となる。
【００２９】その後、圧延機列１６の初段圧延機１７に
おいて圧下率４０％の圧延を行ったところ、突合せ部５
は破断・欠陥なく圧接された。圧延機列１６の後続の圧
延機によってさらに連続圧延を実施し、板厚１２ mm の
製品に仕上げたところ、破断なく良好な製品が得られ
た。
おいて圧下率４０％の圧延を行ったところ、突合せ部５
は破断・欠陥なく圧接された。圧延機列１６の後続の圧
延機によってさらに連続圧延を実施し、板厚１２ mm の
製品に仕上げたところ、破断なく良好な製品が得られ
た。
【００３０】［実施例２］上記構成のシートバー接合設
備において、板厚４０ mm 、板幅１９８０ mm 、温度１
０００℃、ライン上を１００m/min で走行中のシートバ
ー１、３の接合を行った。レーザ発振器１３の出力を２
５kWとして焦点距離５００ mm の集光ミラーで集光し、
突合せ部５のシートバー側端部５ mm ではレーザビーム
走査速度を６０ mm/s とし、突合せ部５のそれ以外の部
分ではレーザビーム走査速度を４００ mm/s として仮付
溶接７を行ったところ、突合せ部５のシートバー側端部
５ mm には溶込み深さ１２ mm のビードが、突合せ部５
のそれ以外の部分には溶込み深さ２ mm のビードが得ら
れた。なお、仮付溶接７の所要時間は約５秒であった。
備において、板厚４０ mm 、板幅１９８０ mm 、温度１
０００℃、ライン上を１００m/min で走行中のシートバ
ー１、３の接合を行った。レーザ発振器１３の出力を２
５kWとして焦点距離５００ mm の集光ミラーで集光し、
突合せ部５のシートバー側端部５ mm ではレーザビーム
走査速度を６０ mm/s とし、突合せ部５のそれ以外の部
分ではレーザビーム走査速度を４００ mm/s として仮付
溶接７を行ったところ、突合せ部５のシートバー側端部
５ mm には溶込み深さ１２ mm のビードが、突合せ部５
のそれ以外の部分には溶込み深さ２ mm のビードが得ら
れた。なお、仮付溶接７の所要時間は約５秒であった。
【００３１】その後、圧延機列１６の初段圧延機１７に
おいて圧下率４０％の圧延を行ったところ、突合せ部５
は破断・欠陥なく圧接された。圧延機１７の後続の圧延
機によってさらに連続圧延を実施し、板厚１２ mm の製
品に仕上げたところ、破断なく良好な製品が得られた。
おいて圧下率４０％の圧延を行ったところ、突合せ部５
は破断・欠陥なく圧接された。圧延機１７の後続の圧延
機によってさらに連続圧延を実施し、板厚１２ mm の製
品に仕上げたところ、破断なく良好な製品が得られた。
【００３２】
【発明の効果】本発明のレーザ仮付溶接方法によれば、
高速なレーザ仮付溶接が可能となり、レーザ仮付溶接時
間を短縮できる。レーザ溶接装置は小型となり、価格も
低減できる。また、圧延ライン全体の高速化が図れるた
め、生産性を高めることも可能である。
高速なレーザ仮付溶接が可能となり、レーザ仮付溶接時
間を短縮できる。レーザ溶接装置は小型となり、価格も
低減できる。また、圧延ライン全体の高速化が図れるた
め、生産性を高めることも可能である。
【図１】本発明のレーザ仮付溶接パターンを示す図面で
ある。
ある。
【図２】レーザ溶接速度と溶込み深さとの関係を示す線
図である。
図である。
【図３】レーザ仮付溶接後、圧延により圧接した先行鋼
片と後行鋼片の接合面を示す面図である。
片と後行鋼片の接合面を示す面図である。
【図４】レーザ仮付溶接パターンと未接合部分との関係
を示す図面である。
を示す図面である。
【図５】鋼片幅方向のレーザ仮付溶接長さと圧接時の破
断回数との関係を示す線図である。
断回数との関係を示す線図である。
【図６】レーザ仮付溶接部の溶込み深さと圧接時の破断
回数との関係を示す線図である。
回数との関係を示す線図である。
【図７】鋼片側端部の溶込み深さと圧接時の耳割れ回数
との関係を示す線図である。
との関係を示す線図である。
【図８】鋼片中央部の溶込み深さと圧接時の破断回数と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図９】熱間圧延設備に設けられたシートバー接合設備
を模式的に示す側面図である。
を模式的に示す側面図である。
【図１０】図９に示したシートバー接合設備の平面図で
ある。
ある。
１ 先行シートバー ３ 後行シートバー ５ 突合せ部 ７ 仮付溶接部 １１ ペンデュラムシャー １３ レーザ発振器 １４ レーザビーム伝送光学系 １５ レーザ加工ヘッド １６ 圧延機列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有墨 誠治 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内
Claims (5)
- 【請求項１】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、
先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、
レーザ出力とレーザビーム走査速度とを一定に保持し
て、突合せ部を鋼片全幅にわたって仮付溶接することを
特徴とする鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法。 - 【請求項２】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、
先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、
レーザ出力を一定に保持し、鋼片側端部におけるレーザ
ビーム走査速度を鋼片中央部におけるレーザビーム走査
速度よりも低速にして、突合せ部を鋼片全幅にわたって
仮付溶接することを特徴とする鋼片の接合におけるレー
ザ仮付溶接方法。 - 【請求項３】 先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部を
突き合わせ、突合せ部をレーザ溶接によって仮付けし、
先行鋼片と後行鋼片を圧接して接合する方法において、
レーザビーム走査速度を一定に保持し、鋼片側端部にお
けるレーザ出力を鋼片中央部におけるレーザ出力よりも
高出力にして、突合せ部を鋼片全幅にわたって仮付溶接
することを特徴とする鋼片の接合におけるレーザ仮付溶
接方法。 - 【請求項４】 レーザ溶接による溶込み深さが鋼片厚み
の１０〜７５％であることを特徴とする請求項１記載の
鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法。 - 【請求項５】 鋼片側端部におけるレーザ溶接による溶
込み深さが鋼片厚みの２５〜７５％であり、鋼片中央部
におけるレーザ溶接による溶込み深さが鋼片厚みの５〜
７５％であることを特徴とする請求項２または３記載の
鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270295A JP3210542B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270295A JP3210542B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08290204A true JPH08290204A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3210542B2 JP3210542B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=14061827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09270295A Expired - Fee Related JP3210542B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 鋼片の接合におけるレーザ仮付溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210542B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008213005A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| CN113084348A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-09 | 华南理工大学 | 一种用于超薄均热板二次除气封口的焊接方法 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP09270295A patent/JP3210542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008213005A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| CN113084348A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-09 | 华南理工大学 | 一种用于超薄均热板二次除气封口的焊接方法 |
| CN113084348B (zh) * | 2021-03-03 | 2024-05-07 | 华南理工大学 | 一种用于超薄均热板二次除气封口的焊接方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3210542B2 (ja) | 2001-09-17 |
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