JPH0832368B2 - アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法 - Google Patents
アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法Info
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- JPH0832368B2 JPH0832368B2 JP62221562A JP22156287A JPH0832368B2 JP H0832368 B2 JPH0832368 B2 JP H0832368B2 JP 62221562 A JP62221562 A JP 62221562A JP 22156287 A JP22156287 A JP 22156287A JP H0832368 B2 JPH0832368 B2 JP H0832368B2
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- upset
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属板，金属線あるいはこれらを成形加工し
た部材の突き合わせ溶接に関する。
た部材の突き合わせ溶接に関する。
金属板，金属線あるいはこれらを成形加工した部材を
突き合わせ溶接するに当たっては、特に金属板や線材が
比較的薄くあるいは細い場合には、アプセット溶接，フ
ラッシュアプセット溶接等の突合せ抵抗溶接法、あるい
は、レーザー，電子ビームなどの高エネルギービーム溶
接法が多く用いられている。
突き合わせ溶接するに当たっては、特に金属板や線材が
比較的薄くあるいは細い場合には、アプセット溶接，フ
ラッシュアプセット溶接等の突合せ抵抗溶接法、あるい
は、レーザー，電子ビームなどの高エネルギービーム溶
接法が多く用いられている。
アプセット溶接方法は、互いに溶接すべき二つの部材
を固定台と移動台にそれぞれクランプして、移動台を固
定台に向けて前進運動させ、被溶接物の突合せ端面を突
き合わせたのち所定の加圧力を作用せしめつつ、部材間
に電流を通電して被溶接物の固有抵抗及び突合せ面にお
ける接触抵抗等による抵抗発熱により被溶接部材を加熱
し、かつ部材に塑性変形を生ぜしめて接合する。
を固定台と移動台にそれぞれクランプして、移動台を固
定台に向けて前進運動させ、被溶接物の突合せ端面を突
き合わせたのち所定の加圧力を作用せしめつつ、部材間
に電流を通電して被溶接物の固有抵抗及び突合せ面にお
ける接触抵抗等による抵抗発熱により被溶接部材を加熱
し、かつ部材に塑性変形を生ぜしめて接合する。
また、フラッシュアプセット溶接方法は、上記アプセ
ット溶接と同様な部材配置と工程で行うが、溶接工程中
に部材間にフラッシュを発生させて、より効率良く発熱
させるものである。
ット溶接と同様な部材配置と工程で行うが、溶接工程中
に部材間にフラッシュを発生させて、より効率良く発熱
させるものである。
これらの抵抗溶接では、溶接材料が不用であること、
短時間で溶接できるため高能率であること、接合すべき
部材の端部加工にさほど高い精度を要求しないことな
ど、経済上のメリットが大きい。
短時間で溶接できるため高能率であること、接合すべき
部材の端部加工にさほど高い精度を要求しないことな
ど、経済上のメリットが大きい。
また、全断面を同時に接合するという特徴があり、溶
接線を端部から順次溶接する、アーク溶接やビーム溶接
による溶接に比較して、溶接部の温度勾配に起因する歪
の問題が小さいという特徴がある。
接線を端部から順次溶接する、アーク溶接やビーム溶接
による溶接に比較して、溶接部の温度勾配に起因する歪
の問題が小さいという特徴がある。
フラッシュアプセット溶接とアプセット溶接の比較で
は、フラッシュアプセット溶接では溶接前の端部加工が
よりラフでも実行可能であるという特徴があり、一方、
アプセット溶接では溶接工程中にフラッシュの発生を伴
わないため作業環境を汚さず精密な制御装置を必要とす
るラインの自動化に適しているなど、それぞれ特徴がみ
られる。
は、フラッシュアプセット溶接では溶接前の端部加工が
よりラフでも実行可能であるという特徴があり、一方、
アプセット溶接では溶接工程中にフラッシュの発生を伴
わないため作業環境を汚さず精密な制御装置を必要とす
るラインの自動化に適しているなど、それぞれ特徴がみ
られる。
アプセット溶接方法に付いては例えば特開昭61−3878
7号公報，特開昭61−38788号公報等に記載されている。
7号公報，特開昭61−38788号公報等に記載されている。
高エネルギービーム溶接方法は、溶接部にレーザビー
ム或は高エネルギーの電子ビームを照射する事により溶
融し溶接する方法であって、エネルギー密度の高い集中
熱源であることから加熱溶融範囲が狭く、溶接対象物の
材質的ないしは幾何学的形状の変化が起きる範囲が狭く
なり、また高能率であることから経済上のメリットが大
きく広く利用されている。
ム或は高エネルギーの電子ビームを照射する事により溶
融し溶接する方法であって、エネルギー密度の高い集中
熱源であることから加熱溶融範囲が狭く、溶接対象物の
材質的ないしは幾何学的形状の変化が起きる範囲が狭く
なり、また高能率であることから経済上のメリットが大
きく広く利用されている。
アプセット溶接方法は、上記利点が享受できる反面以
下のような欠点を持っている。
下のような欠点を持っている。
発熱のための電気的に大きなパワー、および、加圧の
ための機械的な大きなパワーが必要である。
ための機械的な大きなパワーが必要である。
接合界面に大きな余盛りができるため溶接後の削除が
必要であり、工程が増えるばかりか材料のロスが多く歩
留りが悪い。
必要であり、工程が増えるばかりか材料のロスが多く歩
留りが悪い。
接合界面、特に溶接端部、に於て酸化物や冷接などの
欠陥が残り易く、またこれらの欠陥に対する適切な非破
壊検査方法が無いため、抜取りによる破壊検査を用いて
品質の安定確保を図らなければならない故に、高い信頼
性を要求される部材について品質保証の点でもコストア
ップの大きな要因となっている。
欠陥が残り易く、またこれらの欠陥に対する適切な非破
壊検査方法が無いため、抜取りによる破壊検査を用いて
品質の安定確保を図らなければならない故に、高い信頼
性を要求される部材について品質保証の点でもコストア
ップの大きな要因となっている。
一方、高エネルギービーム溶接方法には以下のような
欠点がある。
欠点がある。
集中熱源であるために突合せ精度が要求され、前工程
に手間が掛かる。これの対策として、特開昭57−160582
号公報は、予備溶接した後エネルギービームを照射して
溶接する方法を開示している。
に手間が掛かる。これの対策として、特開昭57−160582
号公報は、予備溶接した後エネルギービームを照射して
溶接する方法を開示している。
溶接対象物が急速加熱および急速冷却されるため、過
度の硬化などを生じ、望ましくない材質的変化を来す。
度の硬化などを生じ、望ましくない材質的変化を来す。
溶接終点での溶接対象物端部の引けや、溶接部断面に
おけるアンダーカットやへこみ等、溶融金属不足によ
る、溶融終了後では手直しの出来ない、また加工された
ものの機械的強度に悪影響を及ぼす、ビード形状の不良
を起し易い。
おけるアンダーカットやへこみ等、溶融金属不足によ
る、溶融終了後では手直しの出来ない、また加工された
ものの機械的強度に悪影響を及ぼす、ビード形状の不良
を起し易い。
尚、あらかじめレーザ照射により電気的に接触させ、
その後通電し抵抗発熱させる電気溶接方法が特開昭57−
202985号公報に提示されているが、これは、著しく相異
なる熱容量をもった２つの被溶接物を効率よく接合する
ためのものである。
その後通電し抵抗発熱させる電気溶接方法が特開昭57−
202985号公報に提示されているが、これは、著しく相異
なる熱容量をもった２つの被溶接物を効率よく接合する
ためのものである。
本発明は、前記二溶接方法の欠点を互いに相殺、或は
一方の欠点を他方の長所で補うことにより、ただ単に二
つの溶接方法を組み合せただけに留まらず、全く新しい
溶接方法を提案することを目的とするものである。
一方の欠点を他方の長所で補うことにより、ただ単に二
つの溶接方法を組み合せただけに留まらず、全く新しい
溶接方法を提案することを目的とするものである。
本発明の要旨とするところは、金属材料を突き合わせ
アプセット溶接方法により高エネルギービーム溶接のた
めの間隙のない溶接線を形成したのち高エネルギービー
ムを該溶接線に沿って照射して溶接する方法であって、
かつ必要に応じて照射前、照射後のうちの１工程或は２
工程以上に於て、該金属材料に通電し、加熱する。
アプセット溶接方法により高エネルギービーム溶接のた
めの間隙のない溶接線を形成したのち高エネルギービー
ムを該溶接線に沿って照射して溶接する方法であって、
かつ必要に応じて照射前、照射後のうちの１工程或は２
工程以上に於て、該金属材料に通電し、加熱する。
具体例として、第１図に、切り板１を突合せ溶接する
際の基本的構成を示す。３は切り板１を突き合わせて加
圧する際の油圧シリンダー、４は切り板１をクランプす
るための油圧シリンダーである。また５は、炭素ガスレ
ーザ光束を照射するためのノズルであって、アルゴンガ
スあるいはヘリウムガス等の、加工する際のガスを噴射
できる。６はレーザ光束を、突き合わせ界面に沿って移
動させるために使われるガイド、すなわち、レーザ光束
伝送チューブである。２は切り板に通電するための電源
トランスであり、これは、加圧中及びレーザ光束照射
前，照射中，照射後に通電するために用いられる。
際の基本的構成を示す。３は切り板１を突き合わせて加
圧する際の油圧シリンダー、４は切り板１をクランプす
るための油圧シリンダーである。また５は、炭素ガスレ
ーザ光束を照射するためのノズルであって、アルゴンガ
スあるいはヘリウムガス等の、加工する際のガスを噴射
できる。６はレーザ光束を、突き合わせ界面に沿って移
動させるために使われるガイド、すなわち、レーザ光束
伝送チューブである。２は切り板に通電するための電源
トランスであり、これは、加圧中及びレーザ光束照射
前，照射中，照射後に通電するために用いられる。
前記アプセット溶接による前記溶接対象物への通電
は、突合せ部の抵抗発熱により溶接対象物を加熱昇温
し、軟化させうる。加圧は前記昇温された溶接部を互い
に押し付けることにより接合界面に塑性変形を与え、馴
染みを良くしうるとともに小さな余盛りを形成しうる。
これにより高エネルギービーム照射に必要な、間隙のな
い突合せ端部が得られ、また小さな余盛りが高エネルギ
ービームを照射する際に溶接材料の代替物として働く。
このとき、高エネルギービームを照射して溶融すべき板
厚は、前記溶接対象物の本来の厚みに予備的アプセット
溶接により生じた余盛りの高さを含めたものとなる。余
盛り形成は、アプセット溶接時の溶接電流値と加圧力の
強さにより決まり、従って高エネルギービームの出力
は、前記予備的アプセット溶接時の抵抗発熱による入熱
量及び加圧力に基づいて決定されなければならない。そ
して前記高エネルギービームの照射は、前記予備的なア
プセット溶接により得られた不完全な接合界面を溶融し
溶接しうる。
は、突合せ部の抵抗発熱により溶接対象物を加熱昇温
し、軟化させうる。加圧は前記昇温された溶接部を互い
に押し付けることにより接合界面に塑性変形を与え、馴
染みを良くしうるとともに小さな余盛りを形成しうる。
これにより高エネルギービーム照射に必要な、間隙のな
い突合せ端部が得られ、また小さな余盛りが高エネルギ
ービームを照射する際に溶接材料の代替物として働く。
このとき、高エネルギービームを照射して溶融すべき板
厚は、前記溶接対象物の本来の厚みに予備的アプセット
溶接により生じた余盛りの高さを含めたものとなる。余
盛り形成は、アプセット溶接時の溶接電流値と加圧力の
強さにより決まり、従って高エネルギービームの出力
は、前記予備的アプセット溶接時の抵抗発熱による入熱
量及び加圧力に基づいて決定されなければならない。そ
して前記高エネルギービームの照射は、前記予備的なア
プセット溶接により得られた不完全な接合界面を溶融し
溶接しうる。
前記アプセット溶接後高エネルギービーム照射前，照
射中，照射後、のうち１工程或は２工程以上に於ての通
電は、接合界面及び該金属材料中における抵抗発熱によ
って、前記高エネルギービームによる溶接対象物の急速
加熱，急速冷却を緩和し、溶接部の過度の硬化を防止し
うる。該通電のタイミングの一例を第２図に示す。
射中，照射後、のうち１工程或は２工程以上に於ての通
電は、接合界面及び該金属材料中における抵抗発熱によ
って、前記高エネルギービームによる溶接対象物の急速
加熱，急速冷却を緩和し、溶接部の過度の硬化を防止し
うる。該通電のタイミングの一例を第２図に示す。
また、高エネルギービームとしてレーザ光束を用いる
場合には、該金属材料の溶融を容易ならしめるアンゴン
ガス或は他の加工ガスを吹き付けることが出来る。アン
ゴンガスを用いた場合は、レーザ光照射による溶融幅は
広くなり、ヘリウムガスを用いた場合は、アンゴンガス
の場合に比較して溶融幅を狭くなる。加工ガスとしてど
ちらを用いるべきか、或はこれらの混合ガス、或は他の
どのガスを用いるかは、該溶接対象物の冶金的性質と、
余盛り形状，板厚を勘案して決定する必要がある。
場合には、該金属材料の溶融を容易ならしめるアンゴン
ガス或は他の加工ガスを吹き付けることが出来る。アン
ゴンガスを用いた場合は、レーザ光照射による溶融幅は
広くなり、ヘリウムガスを用いた場合は、アンゴンガス
の場合に比較して溶融幅を狭くなる。加工ガスとしてど
ちらを用いるべきか、或はこれらの混合ガス、或は他の
どのガスを用いるかは、該溶接対象物の冶金的性質と、
余盛り形状，板厚を勘案して決定する必要がある。
本例はアプセット溶接装置と炭酸ガスレーザ加工機と
を一つの装置にまとめたものをあげたが、アプセット溶
接装置とレーザ加工装置を個々に設定し、予備的にアプ
セット溶接を行ったのちレーザ加工装置にセットし溶接
溶液を行うこともできる。また、予備的にアプセット溶
接を行った後、電子ビーム溶接によって溶融接合をうる
ことも出来る。
を一つの装置にまとめたものをあげたが、アプセット溶
接装置とレーザ加工装置を個々に設定し、予備的にアプ
セット溶接を行ったのちレーザ加工装置にセットし溶接
溶液を行うこともできる。また、予備的にアプセット溶
接を行った後、電子ビーム溶接によって溶融接合をうる
ことも出来る。
実施例として、JIS G3131 SPHC材（30mm,3.1mm厚）を
交流アプセット溶接後レーザ溶接をした例をあげる。こ
の実施例では、アプセット溶接装置と炭酸ガスレーザ加
工機の２つの設備を用いた。
交流アプセット溶接後レーザ溶接をした例をあげる。こ
の実施例では、アプセット溶接装置と炭酸ガスレーザ加
工機の２つの設備を用いた。
予備的なアプセット溶接は第１表に示した条件によ
り、レーザ照射の条件は第２表に示したもので行った。
予備的なアプセット溶接に必要とされる機械的および電
気的パワーは、アプセット溶接に較べ十分に小さくなっ
ていることが分かる。ちなみにアプセット溶接のみで必
要とされる溶接部性能をうめるためには、溶接電流とし
て170Amp/mm2、加圧力として10kg/mm2程度が必要とされ
る。
り、レーザ照射の条件は第２表に示したもので行った。
予備的なアプセット溶接に必要とされる機械的および電
気的パワーは、アプセット溶接に較べ十分に小さくなっ
ていることが分かる。ちなみにアプセット溶接のみで必
要とされる溶接部性能をうめるためには、溶接電流とし
て170Amp/mm2、加圧力として10kg/mm2程度が必要とされ
る。
第３表に、本発明によって得られた接合部性能を従来
の接合方法のそれと比較して示した。また第４表に、各
方法の溶接効率について比較した。これらの表から明ら
かなように本発明の方法は従来法に比較して多くの点で
優れている。
の接合方法のそれと比較して示した。また第４表に、各
方法の溶接効率について比較した。これらの表から明ら
かなように本発明の方法は従来法に比較して多くの点で
優れている。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば下記の数々の効果が
得られ、産業上貢献するところ大である。
得られ、産業上貢献するところ大である。
1.予備的に行うアプセット溶接により、レーザ溶接に必
要な溶接対象物の突合せ開先を形成することが出来るの
で、レーザ溶接のみでは必要となる溶接前の開先加工工
程を省き、レーザ光束を利用した溶接が出来る。
要な溶接対象物の突合せ開先を形成することが出来るの
で、レーザ溶接のみでは必要となる溶接前の開先加工工
程を省き、レーザ光束を利用した溶接が出来る。
2.アプセット溶接では問題となる接合界面に発生し易い
欠陥をレーザ光束を照射することにより溶融かくはんす
ることによって無害化することが出来る。
欠陥をレーザ光束を照射することにより溶融かくはんす
ることによって無害化することが出来る。
3.接合部の余盛りを、アプセット溶接で形成される余盛
りより小さくできるので、後工程が軽減されかつ材料ロ
スを減らすことにより歩留まりを上げ、限界加工コスト
を低減することが出来る。同時にアプセット溶接に必要
とされるほどの電気的、機械的パワーは必要でなくな
る。
りより小さくできるので、後工程が軽減されかつ材料ロ
スを減らすことにより歩留まりを上げ、限界加工コスト
を低減することが出来る。同時にアプセット溶接に必要
とされるほどの電気的、機械的パワーは必要でなくな
る。
4.レーザ溶接では問題とされる溶接ビードの形状欠陥
は、予備的に使用するアプセット溶接により形成される
小さな余盛りが溶接材料の代替物として働き、これの発
生を防ぐことができる。
は、予備的に使用するアプセット溶接により形成される
小さな余盛りが溶接材料の代替物として働き、これの発
生を防ぐことができる。
5.過度の急速加熱，急速冷却により、レーザ溶接で生じ
易い溶接対象物の好ましからざる冶金的性質の変化を通
電により緩和して冷却速度を制御することが出来る。
易い溶接対象物の好ましからざる冶金的性質の変化を通
電により緩和して冷却速度を制御することが出来る。
第１図は本発明を実施するための装置構成の一例を示す
斜視図、第２図は溶接対象物の急速加熱，急速冷却を緩
和するための通電タイミングを示すタイムチャートであ
る。 1:切り板、2:電源トランス 3:加圧用シリンダ、4:クランプ用油圧シリンダー 5:レーザ照射用ノズル、6:ガイドチューブ
斜視図、第２図は溶接対象物の急速加熱，急速冷却を緩
和するための通電タイミングを示すタイムチャートであ
る。 1:切り板、2:電源トランス 3:加圧用シリンダ、4:クランプ用油圧シリンダー 5:レーザ照射用ノズル、6:ガイドチューブ
Claims (6)
- 【請求項１】突き合わせアプセット溶接により高エネル
ギービーム溶接のために間隙のない溶接線を形成したの
ち高エネルギービームを前記溶接線に沿って照射して金
属材料を溶接することを特徴とするアプセット溶接を併
用した高エネルギービーム溶接方法。 - 【請求項２】前記高エネルギービームの照射前，照射
中，照射後のうちの１工程あるいは２工程以上に於いて
前記金属材料に通電して加熱する前記特許請求の範囲第
（１）項記載の、アプセット溶接を併用した高エネルギ
ービーム溶接方法。 - 【請求項３】前記高エネルギービームは、遠赤外範囲の
波長を有するレーザビームである特許請求の範囲第
（１）項記載の、アプセット溶接を併用した高エネルギ
ービーム溶接方法。 - 【請求項４】前記高エネルギービームは、遠赤外範囲の
波長を有するレーザビームである特許請求の範囲第
（２）項記載の、アプセット溶接を併用した高エネルギ
ービーム溶接方法。 - 【請求項５】レーザビームを照射するに際して、金属材
料の溶融を容易ならしめるアンゴンガス或は他のガスを
吹き付ける特許請求の範囲第（３）項又は第（４）項記
載の、アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶
接方法。 - 【請求項６】高エネルギービームは電子ビームである特
許請求の範囲第（１）項あるいは第（２）項記載のアプ
セット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221562A JPH0832368B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法 |
| EP88114343A EP0306036B1 (en) | 1987-09-04 | 1988-09-02 | A high-power-density beam welding method in combination with upset welding and apparatus therefor |
| DE8888114343T DE3879589T2 (de) | 1987-09-04 | 1988-09-02 | Schweissverfahren mit einem energiestrahl hoher leistungsdichte in verbindung mit einem widerstandsstumpf-schweissverfahren und vorrichtung hierzu. |
| CA000577068A CA1308784C (en) | 1987-09-04 | 1988-09-02 | High-power-density beam welding method in combination with upset weldingand apparatus therefor |
| US07/240,612 US4899030A (en) | 1987-09-04 | 1988-09-06 | High-power-density beam welding method in combination with upset welding and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221562A JPH0832368B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6466084A JPS6466084A (en) | 1989-03-13 |
| JPH0832368B2 true JPH0832368B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16768673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62221562A Expired - Lifetime JPH0832368B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | アプセット溶接を併用した高エネルギービーム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832368B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02137685A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 金属板突合せ溶接方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60148691A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-05 | Nippon Steel Corp | 冷延薄板の溶接方法および装置 |
| JPH0753317B2 (ja) * | 1985-12-06 | 1995-06-07 | 新日本製鐵株式会社 | レ−ザビ−ム併用高周波電縫溶接の入熱制御方法 |
-
1987
- 1987-09-04 JP JP62221562A patent/JPH0832368B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6466084A (en) | 1989-03-13 |
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