JPH08309567A - アルミニウム合金の溶接方法 - Google Patents
アルミニウム合金の溶接方法Info
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- JPH08309567A JPH08309567A JP7123359A JP12335995A JPH08309567A JP H08309567 A JPH08309567 A JP H08309567A JP 7123359 A JP7123359 A JP 7123359A JP 12335995 A JP12335995 A JP 12335995A JP H08309567 A JPH08309567 A JP H08309567A
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】十分な溶込み深さを得ることができ、溶接幅を
狭くすることができるようにする。 【構成】ＴＩＧ装置によってＴＩＧアーク１３を発生さ
せ、該ＴＩＧアーク１３によって被溶接材１０の被加工
部ＰA 、ＰB を溶融させて溶融層１４を形成し、前記Ｔ
ＩＧアーク１３のアーク力によって前記溶融層１４を変
形させて凹部１６を形成し、レーザ装置によってレーザ
ビーム１８を発生させ、該レーザビーム１８を前記凹部
１６に当てて反射させる。この場合、前記ＴＩＧアーク
１３のアーク力によって溶融層１４が変形させられ、被
加工部ＰA 、ＰB に凹部１６が形成された後、レーザ装
置がレーザビーム１８を発生させ、レーザビーム１８は
被加工部ＰA 、ＰB を照射する。したがって、被加工部
ＰA 、ＰB が高温にされて溶融させられるので、レーザ
ビーム１８の吸収率が高くなる。
狭くすることができるようにする。 【構成】ＴＩＧ装置によってＴＩＧアーク１３を発生さ
せ、該ＴＩＧアーク１３によって被溶接材１０の被加工
部ＰA 、ＰB を溶融させて溶融層１４を形成し、前記Ｔ
ＩＧアーク１３のアーク力によって前記溶融層１４を変
形させて凹部１６を形成し、レーザ装置によってレーザ
ビーム１８を発生させ、該レーザビーム１８を前記凹部
１６に当てて反射させる。この場合、前記ＴＩＧアーク
１３のアーク力によって溶融層１４が変形させられ、被
加工部ＰA 、ＰB に凹部１６が形成された後、レーザ装
置がレーザビーム１８を発生させ、レーザビーム１８は
被加工部ＰA 、ＰB を照射する。したがって、被加工部
ＰA 、ＰB が高温にされて溶融させられるので、レーザ
ビーム１８の吸収率が高くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金の溶
接方法に関するものである。
接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、輸送機器、貯蔵タンク、真空容器
等の材料としてアルミニウム合金が多く使用されている
が、該アルミニウム合金の場合、鉄鋼材料と比べて溶接
を行うことが困難である。例えば、ＴＩＧ、ＭＩＧ等の
溶接方法を用いて溶接を行うと、被溶接材における不要
な部分に熱が伝達され、溶接幅（ビード幅）が広くなる
だけでなく、歪（ひず）みの発生量が多くなってしま
う。
等の材料としてアルミニウム合金が多く使用されている
が、該アルミニウム合金の場合、鉄鋼材料と比べて溶接
を行うことが困難である。例えば、ＴＩＧ、ＭＩＧ等の
溶接方法を用いて溶接を行うと、被溶接材における不要
な部分に熱が伝達され、溶接幅（ビード幅）が広くなる
だけでなく、歪（ひず）みの発生量が多くなってしま
う。
【０００３】また、レーザ（ＹＡＧレーザ）溶接方法を
用いて溶接を行うと、アルミニウム合金の表面における
レーザビームの反射率が高いので、被溶接材に投入され
るエネルギーが減少し、レーザ装置の出力をその分だけ
大きくすることが必要になるだけでなく、溶接部分にお
いて十分な溶込み深さを得ることができない。そこで、
ＴＩＧ、ＭＩＧ等の溶接装置とレーザ装置とを併用し、
該レーザ装置によって補助的な熱を発生させ、被加工部
への投入エネルギーを多くしたものが提供されている。
用いて溶接を行うと、アルミニウム合金の表面における
レーザビームの反射率が高いので、被溶接材に投入され
るエネルギーが減少し、レーザ装置の出力をその分だけ
大きくすることが必要になるだけでなく、溶接部分にお
いて十分な溶込み深さを得ることができない。そこで、
ＴＩＧ、ＭＩＧ等の溶接装置とレーザ装置とを併用し、
該レーザ装置によって補助的な熱を発生させ、被加工部
への投入エネルギーを多くしたものが提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のアルミニウム合金の溶接方法においては、被溶接材
として鉄鋼材料を想定した溶接方法をそのままアルミニ
ウム合金の溶接方法に適用している。その結果、例え
ば、ＴＩＧ、ＭＩＧ等の溶接方法を用いて溶接が行われ
るので、溶接幅が広くなるだけでなく、歪みの発生量が
多くなってしまう。
来のアルミニウム合金の溶接方法においては、被溶接材
として鉄鋼材料を想定した溶接方法をそのままアルミニ
ウム合金の溶接方法に適用している。その結果、例え
ば、ＴＩＧ、ＭＩＧ等の溶接方法を用いて溶接が行われ
るので、溶接幅が広くなるだけでなく、歪みの発生量が
多くなってしまう。
【０００５】本発明は、前記従来のアルミニウム合金の
溶接方法の問題点を解決して、レーザビームの吸収率を
高くし、十分な溶込み深さを得ることができるととも
に、溶接幅を狭くすることができ、歪みの発生量が少な
いアルミニウム合金の溶接方法を提供することを目的と
する。
溶接方法の問題点を解決して、レーザビームの吸収率を
高くし、十分な溶込み深さを得ることができるととも
に、溶接幅を狭くすることができ、歪みの発生量が少な
いアルミニウム合金の溶接方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のア
ルミニウム合金の溶接方法においては、ＴＩＧ装置によ
ってＴＩＧアークを発生させ、該ＴＩＧアークによって
被溶接材の被加工部を溶融させて溶融層を形成し、前記
ＴＩＧアークのアーク力によって前記溶融層を変形させ
て凹部を形成し、レーザ装置によってレーザビームを発
生させ、該レーザビームを前記凹部に当てて反射させ
る。
ルミニウム合金の溶接方法においては、ＴＩＧ装置によ
ってＴＩＧアークを発生させ、該ＴＩＧアークによって
被溶接材の被加工部を溶融させて溶融層を形成し、前記
ＴＩＧアークのアーク力によって前記溶融層を変形させ
て凹部を形成し、レーザ装置によってレーザビームを発
生させ、該レーザビームを前記凹部に当てて反射させ
る。
【０００７】本発明の他のアルミニウム合金の溶接方法
においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は汎（はん）用交
流ＴＩＧである。本発明の更に他のアルミニウム合金の
溶接方法においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は直流正
極性ＴＩＧである。
においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は汎（はん）用交
流ＴＩＧである。本発明の更に他のアルミニウム合金の
溶接方法においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は直流正
極性ＴＩＧである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、前記のようにアルミニウム合
金の溶接方法においては、ＴＩＧ装置によってＴＩＧア
ークを発生させ、該ＴＩＧアークによって被溶接材の被
加工部を溶融させて溶融層を形成し、前記ＴＩＧアーク
のアーク力によって前記溶融層を変形させて凹部を形成
し、レーザ装置によってレーザビームを発生させ、該レ
ーザビームを前記凹部に当てて反射させる。
金の溶接方法においては、ＴＩＧ装置によってＴＩＧア
ークを発生させ、該ＴＩＧアークによって被溶接材の被
加工部を溶融させて溶融層を形成し、前記ＴＩＧアーク
のアーク力によって前記溶融層を変形させて凹部を形成
し、レーザ装置によってレーザビームを発生させ、該レ
ーザビームを前記凹部に当てて反射させる。
【０００９】この場合、前記ＴＩＧ装置を先行させて移
動させ、ＴＩＧアークを発生させると、該ＴＩＧアーク
によって被加工部の表面が溶融させられて溶融層が形成
される。このとき、前記ＴＩＧアークのアーク力によっ
て溶融層が変形させられ、被加工部に凹部が形成され
る。続いて、レーザ装置がレーザビームを発生させ、該
レーザビームが被加工部を照射する。
動させ、ＴＩＧアークを発生させると、該ＴＩＧアーク
によって被加工部の表面が溶融させられて溶融層が形成
される。このとき、前記ＴＩＧアークのアーク力によっ
て溶融層が変形させられ、被加工部に凹部が形成され
る。続いて、レーザ装置がレーザビームを発生させ、該
レーザビームが被加工部を照射する。
【００１０】本発明の他のアルミニウム合金の溶接方法
においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は汎用交流ＴＩＧ
である。この場合、前記ＴＩＧアークによってイオン高
速流が発生させられるので、アルミニウム合金の表面に
形成されている酸化皮膜が剥（は）ぎ取られる。本発明
の更に他のアルミニウム合金の溶接方法においては、さ
らに、前記ＴＩＧ装置は直流正極性ＴＩＧである。
においては、さらに、前記ＴＩＧ装置は汎用交流ＴＩＧ
である。この場合、前記ＴＩＧアークによってイオン高
速流が発生させられるので、アルミニウム合金の表面に
形成されている酸化皮膜が剥（は）ぎ取られる。本発明
の更に他のアルミニウム合金の溶接方法においては、さ
らに、前記ＴＩＧ装置は直流正極性ＴＩＧである。
【００１１】この場合、イオン高速流によって酸化皮膜
が剥ぎ取られるのを防止することができる。
が剥ぎ取られるのを防止することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に
おける溶接装置の要部拡大図、図２は本発明の第１の実
施例における温度と吸収率との関係図である。なお、図
２において、横軸に温度を、縦軸に吸収率を採ってあ
る。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に
おける溶接装置の要部拡大図、図２は本発明の第１の実
施例における温度と吸収率との関係図である。なお、図
２において、横軸に温度を、縦軸に吸収率を採ってあ
る。
【００１３】図において、１０はアルミニウム合金の被
溶接材である。この場合、該被溶接材１０と図示しない
被溶接材とは図１の紙面において対向させられ、矢印Ａ
方向に溶接が行われる。また、１１はＴＩＧトーチ、１
２はレーザトーチであり、本実施例においては、ＴＩＧ
装置として汎用交流ＴＩＧを使用し、また、前記レーザ
装置の最大平均出力を４００〔Ｗ〕とした。この場合、
前記ＴＩＧトーチ１１はレーザトーチ１２より先行させ
て、矢印Ａ方向に移動させられる。
溶接材である。この場合、該被溶接材１０と図示しない
被溶接材とは図１の紙面において対向させられ、矢印Ａ
方向に溶接が行われる。また、１１はＴＩＧトーチ、１
２はレーザトーチであり、本実施例においては、ＴＩＧ
装置として汎用交流ＴＩＧを使用し、また、前記レーザ
装置の最大平均出力を４００〔Ｗ〕とした。この場合、
前記ＴＩＧトーチ１１はレーザトーチ１２より先行させ
て、矢印Ａ方向に移動させられる。
【００１４】前記被溶接材１０の表面上におけるＴＩＧ
装置による被加工部ＰA とレーザ装置による被加工部Ｐ
B との距離ｄ１は、例えば、２〔ｍｍ〕にされ、前記Ｔ
ＩＧトーチ１１の先端と被溶接材１０の表面との距離ｄ
２は、例えば、１．５〔ｍｍ〕にされる。そして、先行
させて移動する前記ＴＩＧトーチ１１の先端にＴＩＧア
ーク１３を発生させると、該ＴＩＧアーク１３によって
被加工部ＰA の表面が溶融させられて溶融層１４が形成
される。このとき、前記ＴＩＧアーク１３のアーク力に
よって溶融層１４が変形させられ、被加工部ＰA に凹部
１６が形成される。
装置による被加工部ＰA とレーザ装置による被加工部Ｐ
B との距離ｄ１は、例えば、２〔ｍｍ〕にされ、前記Ｔ
ＩＧトーチ１１の先端と被溶接材１０の表面との距離ｄ
２は、例えば、１．５〔ｍｍ〕にされる。そして、先行
させて移動する前記ＴＩＧトーチ１１の先端にＴＩＧア
ーク１３を発生させると、該ＴＩＧアーク１３によって
被加工部ＰA の表面が溶融させられて溶融層１４が形成
される。このとき、前記ＴＩＧアーク１３のアーク力に
よって溶融層１４が変形させられ、被加工部ＰA に凹部
１６が形成される。
【００１５】続いて、レーザ装置が前記レーザトーチ１
２の先端にレーザビーム１８を発生させ、該レーザビー
ム１８が被加工部ＰB を照射するようになっている。ま
た、前記ＴＩＧトーチ１１は、溶接装置の移動方向にお
ける下流側に向けて角度θ１だけ傾けられ、レーザトー
チ１２は、溶接装置の移動方向における上流側に向けて
角度θ２だけ傾けられる。本実施例において、角度θ１
は３０〔°〕に、角度θ２は１０〔°〕に設定される。
この場合、角度θ２は前記レーザビーム１８の反射を考
慮して設定される。
２の先端にレーザビーム１８を発生させ、該レーザビー
ム１８が被加工部ＰB を照射するようになっている。ま
た、前記ＴＩＧトーチ１１は、溶接装置の移動方向にお
ける下流側に向けて角度θ１だけ傾けられ、レーザトー
チ１２は、溶接装置の移動方向における上流側に向けて
角度θ２だけ傾けられる。本実施例において、角度θ１
は３０〔°〕に、角度θ２は１０〔°〕に設定される。
この場合、角度θ２は前記レーザビーム１８の反射を考
慮して設定される。
【００１６】なお、前記溶融層１４の表面は、ＴＩＧト
ーチ１１から流出させられた不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ
等）によってシールドされる。ところで、アルミニウム
合金から成る被溶接材１０の表面においては、レーザ媒
体の波長によって多少の差はあるが、レーザビーム１８
の吸収率はきわめて低く、１０〜２０〔％〕程度であ
る。したがって、レーザビーム１８は被溶接材１０の表
面で反射されてしまい、被溶接材１０を十分に溶融させ
ることができない。その結果、十分な溶込み深さを得る
ことができないので、溶接が困難になってしまう。
ーチ１１から流出させられた不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ
等）によってシールドされる。ところで、アルミニウム
合金から成る被溶接材１０の表面においては、レーザ媒
体の波長によって多少の差はあるが、レーザビーム１８
の吸収率はきわめて低く、１０〜２０〔％〕程度であ
る。したがって、レーザビーム１８は被溶接材１０の表
面で反射されてしまい、被溶接材１０を十分に溶融させ
ることができない。その結果、十分な溶込み深さを得る
ことができないので、溶接が困難になってしまう。
【００１７】ところが、本実施例においては、被加工部
ＰA 、ＰB が高温にされて溶融させられるので、レーザ
ビーム１８の吸収率が高くなる。図２において、Ｌ１は
アルミニウム合金にレーザビーム１８を照射したときの
吸収率、Ｌ２はステンレス鋼にレーザビーム１８を照射
したときの吸収率である。図に示すように、温度が高く
なるほど吸収率が高くなり、固相から液相への相変態が
起こると吸収率は急激に高くなる。しかも、ＴＩＧ装置
とレーザ装置とによってそれぞれ被加工部ＰA 、ＰB に
エネルギーが投入されるので、溶接入熱量が多くなる。
ＰA 、ＰB が高温にされて溶融させられるので、レーザ
ビーム１８の吸収率が高くなる。図２において、Ｌ１は
アルミニウム合金にレーザビーム１８を照射したときの
吸収率、Ｌ２はステンレス鋼にレーザビーム１８を照射
したときの吸収率である。図に示すように、温度が高く
なるほど吸収率が高くなり、固相から液相への相変態が
起こると吸収率は急激に高くなる。しかも、ＴＩＧ装置
とレーザ装置とによってそれぞれ被加工部ＰA 、ＰB に
エネルギーが投入されるので、溶接入熱量が多くなる。
【００１８】したがって、前記被溶接材１０を十分に溶
融させることができるので、十分な溶込み深さを得るこ
とができる。その結果、厚い板材の溶接が可能になるだ
けでなく、溶込み深さに対して溶接幅を狭くすることが
できるので、溶接変形が発生するのを防止することがで
きる。また、通常、前記ＴＩＧアーク１３によって溶融
層１４が形成されると、該溶融層１４の表面は鏡面仕上
げのように平滑になり、レーザビーム１８を反射してし
まう。ところが、ＴＩＧアーク１３の直下においては、
該ＴＩＧアーク１３のアーク力によって溶融層１４が変
形させられ、凹部１６が形成される。そして、該凹部１
６にレーザビーム１８を照射すると、ウォールフォーカ
シング効果（Ｗａｌｌ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）によって溶
融層１４の壁面でレーザビーム１８が反射され、溶融層
１４の内側に到達する。したがって、該レーザビーム１
８のエネルギーを被溶接材１０に有効に投入することが
できる。
融させることができるので、十分な溶込み深さを得るこ
とができる。その結果、厚い板材の溶接が可能になるだ
けでなく、溶込み深さに対して溶接幅を狭くすることが
できるので、溶接変形が発生するのを防止することがで
きる。また、通常、前記ＴＩＧアーク１３によって溶融
層１４が形成されると、該溶融層１４の表面は鏡面仕上
げのように平滑になり、レーザビーム１８を反射してし
まう。ところが、ＴＩＧアーク１３の直下においては、
該ＴＩＧアーク１３のアーク力によって溶融層１４が変
形させられ、凹部１６が形成される。そして、該凹部１
６にレーザビーム１８を照射すると、ウォールフォーカ
シング効果（Ｗａｌｌ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）によって溶
融層１４の壁面でレーザビーム１８が反射され、溶融層
１４の内側に到達する。したがって、該レーザビーム１
８のエネルギーを被溶接材１０に有効に投入することが
できる。
【００１９】さらに、通常、アルミニウム合金から成る
被溶接材１０の表面には強固な酸化皮膜（アルミナ）が
形成されているので、アルミニウム合金を溶接すると、
ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じるこ
とがある。ところが、本実施例においては、ＴＩＧ装置
として汎用交流ＴＩＧが使用されるので、ＴＩＧアーク
１３が発生させたイオン高速流によって前記酸化皮膜が
剥ぎ取られる（クリーニングアクション）。したがっ
て、ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じ
るのを防止することができる。
被溶接材１０の表面には強固な酸化皮膜（アルミナ）が
形成されているので、アルミニウム合金を溶接すると、
ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じるこ
とがある。ところが、本実施例においては、ＴＩＧ装置
として汎用交流ＴＩＧが使用されるので、ＴＩＧアーク
１３が発生させたイオン高速流によって前記酸化皮膜が
剥ぎ取られる（クリーニングアクション）。したがっ
て、ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じ
るのを防止することができる。
【００２０】また、レーザ装置のレーザビーム１８は、
通常、パルス波形を有し、被加工部ＰB を照射すると、
エネルギーは間欠的に被溶接材１０に投入される。した
がって、レーザ装置を単独で使用すると、被加工部ＰB
は、レーザビーム１８がビームオンの場合に溶融され、
ビームオフの場合に凝固し、溶融と凝固とを繰り返す。
そして、通常は、溶融箇所の凝固速度が速いので被加工
部ＰB に割れが生じてしまうことがある。
通常、パルス波形を有し、被加工部ＰB を照射すると、
エネルギーは間欠的に被溶接材１０に投入される。した
がって、レーザ装置を単独で使用すると、被加工部ＰB
は、レーザビーム１８がビームオンの場合に溶融され、
ビームオフの場合に凝固し、溶融と凝固とを繰り返す。
そして、通常は、溶融箇所の凝固速度が速いので被加工
部ＰB に割れが生じてしまうことがある。
【００２１】ところが、本実施例においては、ビームオ
フの場合でも、ＴＩＧ装置が作動させられているので、
被加工部ＰB の冷却速度を遅くすることができる。した
がって、被加工部ＰB に割れが生じるのを防止すること
ができる。続いて、本実施例における溶接装置の例につ
いて説明する。ＴＩＧ装置においては、厚さが３〔ｍ
ｍ〕のアルミニウム合金の板材を使用し、該板材の表面
に安定した溶融層１４を形成するための条件を求めた。
その際、溶接渣の発生量を低減し、溶接幅を狭くするた
めに、ＴＩＧ装置の溶接入熱量をできる限り少なくし
た。
フの場合でも、ＴＩＧ装置が作動させられているので、
被加工部ＰB の冷却速度を遅くすることができる。した
がって、被加工部ＰB に割れが生じるのを防止すること
ができる。続いて、本実施例における溶接装置の例につ
いて説明する。ＴＩＧ装置においては、厚さが３〔ｍ
ｍ〕のアルミニウム合金の板材を使用し、該板材の表面
に安定した溶融層１４を形成するための条件を求めた。
その際、溶接渣の発生量を低減し、溶接幅を狭くするた
めに、ＴＩＧ装置の溶接入熱量をできる限り少なくし
た。
【００２２】その結果、溶接速度を２００〜３００〔ｍ
ｍ／ｍｉｎ〕にしたとき、溶接電流値を３０〜６０
〔Ａ〕（ＴＩＧ電極径２．４〔ｍｍ〕）の範囲に収める
と、安定した溶融層１４を形成することができる。ま
た、ＴＩＧ装置を単独で使用すると、溶接箇所の表面に
は、深さが０．１５〔ｍｍ〕で、幅が１．５〔ｍｍ〕程
度の溶融層１４が形成された。
ｍ／ｍｉｎ〕にしたとき、溶接電流値を３０〜６０
〔Ａ〕（ＴＩＧ電極径２．４〔ｍｍ〕）の範囲に収める
と、安定した溶融層１４を形成することができる。ま
た、ＴＩＧ装置を単独で使用すると、溶接箇所の表面に
は、深さが０．１５〔ｍｍ〕で、幅が１．５〔ｍｍ〕程
度の溶融層１４が形成された。
【００２３】一方、レーザ装置を使用し、ビーム径を
０．７５〔ｍｍ〕とし、平均出力を４００〔Ｗ〕とし、
溶接速度を１００〜３００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕として溶接
を行った。また、レーザ装置を単独で使用すると、溶融
幅を狭くすることができるが、十分な溶込み深さを得る
ことができない。そして、ＴＩＧ装置及びレーザ装置を
併用すると、例えば、平均出力が２〔ｋＷ〕のレーザ装
置を単独で使用したときと同じ程度の溶融幅及び溶込み
深さで溶接を行うことができる。
０．７５〔ｍｍ〕とし、平均出力を４００〔Ｗ〕とし、
溶接速度を１００〜３００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕として溶接
を行った。また、レーザ装置を単独で使用すると、溶融
幅を狭くすることができるが、十分な溶込み深さを得る
ことができない。そして、ＴＩＧ装置及びレーザ装置を
併用すると、例えば、平均出力が２〔ｋＷ〕のレーザ装
置を単独で使用したときと同じ程度の溶融幅及び溶込み
深さで溶接を行うことができる。
【００２４】ところで、本実施例においては、ＴＩＧ装
置として汎用交流ＴＩＧが使用されるので、ＴＩＧアー
ク１３が発生させたイオン高速流によって前記酸化皮膜
が剥ぎ取られる。この場合、ブローホール、溶融金属へ
の巻込み等の欠陥が生じるのを防止することができる
が、その反面、被溶接材１０の表面が荒れてしまう。そ
の結果、溶接後において、アルマイト処理等の表面加工
を施すと、外観が悪くなってしまう。
置として汎用交流ＴＩＧが使用されるので、ＴＩＧアー
ク１３が発生させたイオン高速流によって前記酸化皮膜
が剥ぎ取られる。この場合、ブローホール、溶融金属へ
の巻込み等の欠陥が生じるのを防止することができる
が、その反面、被溶接材１０の表面が荒れてしまう。そ
の結果、溶接後において、アルマイト処理等の表面加工
を施すと、外観が悪くなってしまう。
【００２５】そこで、本発明の第２の実施例について説
明する。この場合、ＴＩＧ装置として直流正極性（Ｄｉ
ｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄ−Ｎｅｇ
ａｔｉｖｅ）ＴＩＧを使用する。したがって、前記ＴＩ
Ｇアーク１３が発生させたイオン高速流によって酸化被
膜が剥ぎ取られることはなく、被溶接材１０の表面は荒
れることがない。したがって、溶接後において、アルマ
イト処理等の表面加工を施したときに、外観を良くする
ことができる。
明する。この場合、ＴＩＧ装置として直流正極性（Ｄｉ
ｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｄ−Ｎｅｇ
ａｔｉｖｅ）ＴＩＧを使用する。したがって、前記ＴＩ
Ｇアーク１３が発生させたイオン高速流によって酸化被
膜が剥ぎ取られることはなく、被溶接材１０の表面は荒
れることがない。したがって、溶接後において、アルマ
イト処理等の表面加工を施したときに、外観を良くする
ことができる。
【００２６】また、直流正極性ＴＩＧを使用すると、汎
用交流ＴＩＧを使用したときに比べて、きわめて部分的
にかつ深く被溶接材１０を溶融させることができる。し
たがって、十分な溶込み深さを得ることができるので、
厚い板材の溶接が可能になる。続いて、本実施例におけ
る溶接装置の例について説明する。
用交流ＴＩＧを使用したときに比べて、きわめて部分的
にかつ深く被溶接材１０を溶融させることができる。し
たがって、十分な溶込み深さを得ることができるので、
厚い板材の溶接が可能になる。続いて、本実施例におけ
る溶接装置の例について説明する。
【００２７】ＴＩＧ装置においては、厚さが３〔ｍｍ〕
のアルミニウム合金の板材を使用し、該板材の表面に安
定した溶融層１４を形成するための条件を求めた。その
際、ＴＩＧ装置の溶接入熱量をできる限り少なくした。
その結果、溶接速度を２００〜７００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕
にしたとき、溶接電流値を３０〜６０〔Ａ〕（ＴＩＧ電
極径２．４〔ｍｍ〕）の範囲に収めると、安定した溶融
層１４を形成することができる。また、ＴＩＧ装置を単
独で使用すると、溶接箇所の表面には、深さが１．１
〔ｍｍ〕で、幅が２．８〔ｍｍ〕程度の溶融層１４が形
成された。
のアルミニウム合金の板材を使用し、該板材の表面に安
定した溶融層１４を形成するための条件を求めた。その
際、ＴＩＧ装置の溶接入熱量をできる限り少なくした。
その結果、溶接速度を２００〜７００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕
にしたとき、溶接電流値を３０〜６０〔Ａ〕（ＴＩＧ電
極径２．４〔ｍｍ〕）の範囲に収めると、安定した溶融
層１４を形成することができる。また、ＴＩＧ装置を単
独で使用すると、溶接箇所の表面には、深さが１．１
〔ｍｍ〕で、幅が２．８〔ｍｍ〕程度の溶融層１４が形
成された。
【００２８】一方、レーザ装置を使用し、ビーム径を
０．７５〔ｍｍ〕とし、平均出力を４００〔Ｗ〕とし、
溶接速度を３００〜５００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕として溶接
を行った。また、レーザ装置を単独で使用すると、溶融
幅を狭くすることができるが、十分な溶込み深さを得る
ことができない。そして、ＴＩＧ装置及びレーザ装置を
併用すると、例えば、平均出力が２〔ｋＷ〕のレーザ装
置を単独で使用したときと同じ程度の溶融幅及び溶込み
深さで溶接を行うことができる。
０．７５〔ｍｍ〕とし、平均出力を４００〔Ｗ〕とし、
溶接速度を３００〜５００〔ｍｍ／ｍｉｎ〕として溶接
を行った。また、レーザ装置を単独で使用すると、溶融
幅を狭くすることができるが、十分な溶込み深さを得る
ことができない。そして、ＴＩＧ装置及びレーザ装置を
併用すると、例えば、平均出力が２〔ｋＷ〕のレーザ装
置を単独で使用したときと同じ程度の溶融幅及び溶込み
深さで溶接を行うことができる。
【００２９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させるこ
とが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
のではない。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させるこ
とが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
のではない。
【００３０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アルミニウム合金のレーザ溶接方法においては、
ＴＩＧ装置によってＴＩＧアークを発生させ、該ＴＩＧ
アークによって被溶接材の被加工部を溶融させて溶融層
を形成し、前記ＴＩＧアークのアーク力によって前記溶
融層を変形させて凹部を形成し、レーザ装置によってレ
ーザビームを発生させ、該レーザビームを前記凹部に当
てて反射させる。
れば、アルミニウム合金のレーザ溶接方法においては、
ＴＩＧ装置によってＴＩＧアークを発生させ、該ＴＩＧ
アークによって被溶接材の被加工部を溶融させて溶融層
を形成し、前記ＴＩＧアークのアーク力によって前記溶
融層を変形させて凹部を形成し、レーザ装置によってレ
ーザビームを発生させ、該レーザビームを前記凹部に当
てて反射させる。
【００３１】この場合、前記ＴＩＧアークのアーク力に
よって溶融層が変形させられ、被加工部に凹部が形成さ
れた後、レーザ装置がレーザビームを発生させ、該レー
ザビームは被加工部を照射する。そして、被加工部が高
温にされて溶融させられるので、レーザビームの吸収率
が高くなる。しかも、ＴＩＧ装置とレーザ装置とによっ
て被加工部にエネルギーが投入されるので、溶接入熱量
が多くなる。
よって溶融層が変形させられ、被加工部に凹部が形成さ
れた後、レーザ装置がレーザビームを発生させ、該レー
ザビームは被加工部を照射する。そして、被加工部が高
温にされて溶融させられるので、レーザビームの吸収率
が高くなる。しかも、ＴＩＧ装置とレーザ装置とによっ
て被加工部にエネルギーが投入されるので、溶接入熱量
が多くなる。
【００３２】したがって、被溶接材を十分に溶融させる
ことができるので、十分な溶込み深さを得ることができ
る。その結果、厚い板材の溶接が可能になるだけでな
く、溶込み深さに対して溶接幅を狭くすることができる
ので、溶接変形が発生するのを防止することができる。
また、前記凹部にレーザビームを照射すると、ウォール
フォーカシング効果によって凹部の壁面でビーム光が反
射され、凹部の内側にレーザビームが到達する。したが
って、レーザビームのエネルギーを被溶接材に有効に投
入することができる。
ことができるので、十分な溶込み深さを得ることができ
る。その結果、厚い板材の溶接が可能になるだけでな
く、溶込み深さに対して溶接幅を狭くすることができる
ので、溶接変形が発生するのを防止することができる。
また、前記凹部にレーザビームを照射すると、ウォール
フォーカシング効果によって凹部の壁面でビーム光が反
射され、凹部の内側にレーザビームが到達する。したが
って、レーザビームのエネルギーを被溶接材に有効に投
入することができる。
【００３３】さらに、レーザビームがビームオフの場合
でも、ＴＩＧ装置が作動させられているので、溶接箇所
の冷却速度を遅くすることができる。したがって、溶接
箇所に割れが生じるのを防止することができる。本発明
の他のアルミニウム合金の溶接方法においては、さら
に、前記ＴＩＧ装置は汎用交流ＴＩＧである。
でも、ＴＩＧ装置が作動させられているので、溶接箇所
の冷却速度を遅くすることができる。したがって、溶接
箇所に割れが生じるのを防止することができる。本発明
の他のアルミニウム合金の溶接方法においては、さら
に、前記ＴＩＧ装置は汎用交流ＴＩＧである。
【００３４】この場合、前記ＴＩＧアークによってイオ
ン高速流が発生させられるので、アルミニウム合金の表
面に形成されている酸化皮膜が剥ぎ取られる。したがっ
て、ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じ
るのを防止することができる。本発明の更に他のアルミ
ニウム合金の溶接方法においては、さらに、前記ＴＩＧ
装置は直流正極性ＴＩＧである。
ン高速流が発生させられるので、アルミニウム合金の表
面に形成されている酸化皮膜が剥ぎ取られる。したがっ
て、ブローホール、溶融金属への巻込み等の欠陥が生じ
るのを防止することができる。本発明の更に他のアルミ
ニウム合金の溶接方法においては、さらに、前記ＴＩＧ
装置は直流正極性ＴＩＧである。
【００３５】この場合、イオン高速流によって酸化皮膜
が剥ぎ取られるのを防止することができる。したがっ
て、被溶接材の表面が荒れることがなく、溶接後におい
て、アルマイト処理等の表面加工を施したときに、外観
を良くすることができる。また、直流正極性ＴＩＧを使
用すると、汎用交流ＴＩＧを使用したときに比べて、き
わめて部分的に被溶接材を溶融させることができる。し
たがって、十分な溶込み深さを得ることができ、厚い板
材の溶接が可能になる。
が剥ぎ取られるのを防止することができる。したがっ
て、被溶接材の表面が荒れることがなく、溶接後におい
て、アルマイト処理等の表面加工を施したときに、外観
を良くすることができる。また、直流正極性ＴＩＧを使
用すると、汎用交流ＴＩＧを使用したときに比べて、き
わめて部分的に被溶接材を溶融させることができる。し
たがって、十分な溶込み深さを得ることができ、厚い板
材の溶接が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例における溶接装置の要部
拡大図である。
拡大図である。
【図２】本発明の第１の実施例における温度と吸収率と
の関係図である。
の関係図である。
【符号の説明】 １０ 被溶接材 １３ ＴＩＧアーク １４ 溶融層 １６ 凹部 １８ レーザビーム ＰA 、ＰB 被加工部
Claims (3)
- 【請求項１】 （ａ）ＴＩＧ装置によってＴＩＧアーク
を発生させ、該ＴＩＧアークによって被溶接材の被加工
部を溶融させて溶融層を形成し、（ｂ）前記ＴＩＧアー
クのアーク力によって前記溶融層を変形させて凹部を形
成し、（ｃ）レーザ装置によってレーザビームを発生さ
せ、該レーザビームを前記凹部に当てて反射させること
を特徴とするアルミニウム合金の溶接方法。 - 【請求項２】 前記ＴＩＧ装置は汎用交流ＴＩＧである
請求項１に記載のアルミニウム合金の溶接方法。 - 【請求項３】 前記ＴＩＧ装置は直流正極性ＴＩＧであ
る請求項１に記載のアルミニウム合金の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123359A JPH08309567A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アルミニウム合金の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123359A JPH08309567A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アルミニウム合金の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08309567A true JPH08309567A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14858636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123359A Withdrawn JPH08309567A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アルミニウム合金の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08309567A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001453A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 複合熱源溶接法 |
| JP2004337974A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-12-02 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co Kg | 金属性のワークの熱加工のための方法 |
| FR2864917A1 (fr) * | 2004-01-14 | 2005-07-15 | Air Liquide | Procede de soudage hybride laser-arc d'aluminium |
| CN102161134A (zh) * | 2009-12-01 | 2011-08-24 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 变极性方波钨极氩弧和激光复合焊接方法 |
| CN103862178A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种消除铝合金激光焊接气孔的方法 |
| CN104084700A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-08 | 北京工业大学 | 小电流摆动电弧阴极雾化氧化膜清理方法 |
| CN109570766A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-05 | 安徽澳雅合金有限公司 | 一种铝合金板材焊接方法 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP7123359A patent/JPH08309567A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001453A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 複合熱源溶接法 |
| JP2004337974A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-12-02 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co Kg | 金属性のワークの熱加工のための方法 |
| FR2864917A1 (fr) * | 2004-01-14 | 2005-07-15 | Air Liquide | Procede de soudage hybride laser-arc d'aluminium |
| CN102161134A (zh) * | 2009-12-01 | 2011-08-24 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 变极性方波钨极氩弧和激光复合焊接方法 |
| CN103862178A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种消除铝合金激光焊接气孔的方法 |
| CN104084700A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-08 | 北京工业大学 | 小电流摆动电弧阴极雾化氧化膜清理方法 |
| CN109570766A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-05 | 安徽澳雅合金有限公司 | 一种铝合金板材焊接方法 |
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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: 20020806 |