JPH10272577A - 開先用の高精度溶接方法 - Google Patents
開先用の高精度溶接方法Info
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- JPH10272577A JPH10272577A JP9092772A JP9277297A JPH10272577A JP H10272577 A JPH10272577 A JP H10272577A JP 9092772 A JP9092772 A JP 9092772A JP 9277297 A JP9277297 A JP 9277297A JP H10272577 A JPH10272577 A JP H10272577A
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- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＡＧによって開先内を溶接する際、アーク
の発生点が開先底部にならず、融合不良が発生する。 【解決手段】 レーザーをＭＡＧ先行して開先に照射
し、鋼材の加熱あるいはレーザー誘起プラズマを発生さ
せ、この照射部にアークの陰極点を誘導する。レーザー
の平均出力は５０〜５００Ｗ、パルスのピーク出力は５
００Ｗ〜１０ｋＷであるパルスレーザーあるいはＱスイ
ッチ発振のレーザーを使用する。ＭＡＧのワイヤの狙い
位置から２ｍｍ以内にレーザーを照射する。
の発生点が開先底部にならず、融合不良が発生する。 【解決手段】 レーザーをＭＡＧ先行して開先に照射
し、鋼材の加熱あるいはレーザー誘起プラズマを発生さ
せ、この照射部にアークの陰極点を誘導する。レーザー
の平均出力は５０〜５００Ｗ、パルスのピーク出力は５
００Ｗ〜１０ｋＷであるパルスレーザーあるいはＱスイ
ッチ発振のレーザーを使用する。ＭＡＧのワイヤの狙い
位置から２ｍｍ以内にレーザーを照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】造管、造船、建築における開
先溶接の高精度化に関する。
先溶接の高精度化に関する。
【０００２】
【従来の技術】造管、造船、あるいは建築物の開先部を
ＭＡＧ溶接することがある。この時の開先角度は６０゜
程度である。これまでは鋼材部のアーク発生点(陰極点)
が必ずしも、開先部の底にならず、開先部の底にアーク
が到達できず、融合不良になることがある。この課題を
解決するため、例えば、ＭＡＧトーチやワイヤを振動さ
せる技術が開発されている。また、ＭＡＧ溶接時のシー
ルドガスを不活性ガスに変えたＭＩＧ溶接の場合につい
て、四国工業技術試験所報告第15巻第４号1984年におい
て、１〜５kWの高出力のレーザーで開先の底を溶融さ
せ、これとＭＩＧのワイヤからの溶融金属を融合させる
技術も開発されている。
ＭＡＧ溶接することがある。この時の開先角度は６０゜
程度である。これまでは鋼材部のアーク発生点(陰極点)
が必ずしも、開先部の底にならず、開先部の底にアーク
が到達できず、融合不良になることがある。この課題を
解決するため、例えば、ＭＡＧトーチやワイヤを振動さ
せる技術が開発されている。また、ＭＡＧ溶接時のシー
ルドガスを不活性ガスに変えたＭＩＧ溶接の場合につい
て、四国工業技術試験所報告第15巻第４号1984年におい
て、１〜５kWの高出力のレーザーで開先の底を溶融さ
せ、これとＭＩＧのワイヤからの溶融金属を融合させる
技術も開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】トーチを振動させる場
合には、ワイヤのぶれが、また、ワイヤを振動させる場
合にはワイヤのねじれが発生し、必ずしも有効な対策で
はない。また、レーザーを用いる手法では、レーザーに
よってキーホールを形成し、この底に、ワイヤ先端を延
長した点がある。従って、キーホール形成するに必要な
高出力のレーザーが必要である。また、このため、溶接
部にはレーザー溶接特有の急冷凝固組織が形成され、レ
ーザー照射による熱影響が大きく、靱性などに課題が残
る。さらにここではＭＩＧ溶接が用いられているため、
活性ガスをシールドに用い、アークの指向性がＭＩＧよ
りも強く、ＭＡＧ溶接に対する上記技術の適用可否につ
いては知られていない。本発明では、こうした課題を解
決するため、小出力のレーザーでＭＡＧ溶接時の開先内
でのアークの発生点を制御する技術を提供することにあ
る。
合には、ワイヤのぶれが、また、ワイヤを振動させる場
合にはワイヤのねじれが発生し、必ずしも有効な対策で
はない。また、レーザーを用いる手法では、レーザーに
よってキーホールを形成し、この底に、ワイヤ先端を延
長した点がある。従って、キーホール形成するに必要な
高出力のレーザーが必要である。また、このため、溶接
部にはレーザー溶接特有の急冷凝固組織が形成され、レ
ーザー照射による熱影響が大きく、靱性などに課題が残
る。さらにここではＭＩＧ溶接が用いられているため、
活性ガスをシールドに用い、アークの指向性がＭＩＧよ
りも強く、ＭＡＧ溶接に対する上記技術の適用可否につ
いては知られていない。本発明では、こうした課題を解
決するため、小出力のレーザーでＭＡＧ溶接時の開先内
でのアークの発生点を制御する技術を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、 （１）鋼材の開先をＭＡＧ溶接する際、レーザーをＭＡ
Ｇアークに先行して照射して、鋼材表面を加熱あるいは
レーザー誘起プラズマを発生させ、この照射部にアーク
の陰極点を誘導することを特徴とする開先用の高精度溶
接方法にある。
ろは、 （１）鋼材の開先をＭＡＧ溶接する際、レーザーをＭＡ
Ｇアークに先行して照射して、鋼材表面を加熱あるいは
レーザー誘起プラズマを発生させ、この照射部にアーク
の陰極点を誘導することを特徴とする開先用の高精度溶
接方法にある。
【０００５】（２）また、レーザーの平均出力が５０Ｗ
以上５００Ｗ以下、ピーク出力が２００Ｗ以上１０ｋＷ
以下のパルスレーザー発振またはＱスイッチ発振レーザ
ーを照射することを特徴とする前記１に記載したの開先
用の高精度溶接方法にある。 （３）また、レーザー照射する位置が、開先底部である
こととする前記１〜２に記載したの開先用の高精度溶接
方法にある。 （４）また、レーザー照射する位置が、開先底部から２
ｍｍ以内の開先の傾斜面であることを特徴とする前記１
〜３記載の開先用の高精度溶接方法にある。 （５）そして、レーザー照射する位置をオシレートし、
アークの陰極をこの照射位置に併せて動かすこと特徴と
する前記１〜４に記載したの開先用の高精度溶接方法あ
る。
以上５００Ｗ以下、ピーク出力が２００Ｗ以上１０ｋＷ
以下のパルスレーザー発振またはＱスイッチ発振レーザ
ーを照射することを特徴とする前記１に記載したの開先
用の高精度溶接方法にある。 （３）また、レーザー照射する位置が、開先底部である
こととする前記１〜２に記載したの開先用の高精度溶接
方法にある。 （４）また、レーザー照射する位置が、開先底部から２
ｍｍ以内の開先の傾斜面であることを特徴とする前記１
〜３記載の開先用の高精度溶接方法にある。 （５）そして、レーザー照射する位置をオシレートし、
アークの陰極をこの照射位置に併せて動かすこと特徴と
する前記１〜４に記載したの開先用の高精度溶接方法あ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１に本発明の概略図を示す。Ｍ
ＡＧ溶接トーチ１を用いて、溶接ワイヤ２を溶接する
際、ワイヤの先端３を鋼材４方向に延長した鋼材の表面
５部にレーザー６を照射する。この時のレーザーの発振
形態は図２、あるいは図３のようなパルス発振、あるい
はＱスイッチ発振を用いる。
ＡＧ溶接トーチ１を用いて、溶接ワイヤ２を溶接する
際、ワイヤの先端３を鋼材４方向に延長した鋼材の表面
５部にレーザー６を照射する。この時のレーザーの発振
形態は図２、あるいは図３のようなパルス発振、あるい
はＱスイッチ発振を用いる。
【０００７】レーザーの平均出力とパルスのピーク出力
は、アークの発生を誘導するためにそれぞれ５０Ｗ、２
００Ｗ以上必要である。また、レーザーの平均出力やパ
ルスピーク出力がそれぞれ５００Ｗ、１０ｋＷを越える
と溶接部の靭性が低下するため、それぞれ５００Ｗ、１
０ｋＷ以下にする。
は、アークの発生を誘導するためにそれぞれ５０Ｗ、２
００Ｗ以上必要である。また、レーザーの平均出力やパ
ルスピーク出力がそれぞれ５００Ｗ、１０ｋＷを越える
と溶接部の靭性が低下するため、それぞれ５００Ｗ、１
０ｋＷ以下にする。
【０００８】アークの発生を誘導できる範囲について図
４および図５に示す。溶接の進行方向の後方から見た図
を図４に示す。ＭＡＧトーチ１からでたワイヤ２を延長
し、開先の底とぶつかった点を７とし、その７から開先
傾斜面にそって、表面に向かった距離を８と定義する。
また、溶接の進行方向の横方向から見た図を図５に示
す。レーザー６を照射した開先部を９、ＭＡＧのワイヤ
を延長した点を７とし、レーザーの照射部がアークに先
行する距離を１０と定義する。
４および図５に示す。溶接の進行方向の後方から見た図
を図４に示す。ＭＡＧトーチ１からでたワイヤ２を延長
し、開先の底とぶつかった点を７とし、その７から開先
傾斜面にそって、表面に向かった距離を８と定義する。
また、溶接の進行方向の横方向から見た図を図５に示
す。レーザー６を照射した開先部を９、ＭＡＧのワイヤ
を延長した点を７とし、レーザーの照射部がアークに先
行する距離を１０と定義する。
【０００９】最も効率的にアークを誘導するためには８
および１０がゼロの時である。一方、誘導できる限界と
いう観点からは、開先底部から２ｍｍ以上離れた箇所か
らアークが発生すると溶接部に融合不良が生じやすい。
また、レーザーで誘導できるレーザー照射部とアークの
発生点との距離の限界が２ｍｍであるため、レーザー照
射位置は、８および１０は２ｍｍ以内にする必要があ
る。
および１０がゼロの時である。一方、誘導できる限界と
いう観点からは、開先底部から２ｍｍ以上離れた箇所か
らアークが発生すると溶接部に融合不良が生じやすい。
また、レーザーで誘導できるレーザー照射部とアークの
発生点との距離の限界が２ｍｍであるため、レーザー照
射位置は、８および１０は２ｍｍ以内にする必要があ
る。
【００１０】開先内部でレーザーでアークを誘導する
際、図４、図５の範囲で図６のようにレーザーする。レ
ーザーのトーチを溶接進行方向と垂直方向１１、あるい
は平行方向１２にオシレートすることにより、レーザー
照射の位置もそれぞれ１３、１４方向に動き、その結
果、アークの発生点もこの１３や１４にそって動く。溶
接部のブローホール低減には垂直、平行方向を併せるこ
とが望ましい。このレーザー照射のオシレートに併せ
て、アークの発生点も動く。特に、オシレートすること
によって、溶融金属の温度分布や溶融部の形状が均一に
なる。溶着金属の表面形状や溶込形状を良好にするため
に、レーザー照射をオシレートすることが必要である。
際、図４、図５の範囲で図６のようにレーザーする。レ
ーザーのトーチを溶接進行方向と垂直方向１１、あるい
は平行方向１２にオシレートすることにより、レーザー
照射の位置もそれぞれ１３、１４方向に動き、その結
果、アークの発生点もこの１３や１４にそって動く。溶
接部のブローホール低減には垂直、平行方向を併せるこ
とが望ましい。このレーザー照射のオシレートに併せ
て、アークの発生点も動く。特に、オシレートすること
によって、溶融金属の温度分布や溶融部の形状が均一に
なる。溶着金属の表面形状や溶込形状を良好にするため
に、レーザー照射をオシレートすることが必要である。
【００１１】
実施例１ 表１に本発明による開先溶接時の融合不良ならびに熱影
響に効果をしめす。このように本発明の技術により、融
合不良が解消した。
響に効果をしめす。このように本発明の技術により、融
合不良が解消した。
【００１２】
【表１】
【００１３】実施例２ 表２に本発明によるレーザー照射条件を変えた場合の開
先溶接時の融合不良ならびに熱影響に効果をしめす。こ
のように本発明の技術により、融合不良と熱影響問題を
同時に解決できた。
先溶接時の融合不良ならびに熱影響に効果をしめす。こ
のように本発明の技術により、融合不良と熱影響問題を
同時に解決できた。
【００１４】
【表２】
【００１５】実施例３ 表３にレーザー照射位置を変え、本発明の効果がある範
囲を示す。ＭＡＧ条件は２５０Ａ、２８Ｖ、レーザー照
射条件は平均出力２００Ｗ、ピーク出力は５ｋＷで、溶
接速度は全て２５ｃｍ／ｍｉｎ、鋼材は高張力鋼８０、
溶接材料の直径１．２ｍｍである。このように本発明の
技術ではレーザー照射位置はアークの狙い位置に対して
０〜２ｍｍの範囲で効果がある。
囲を示す。ＭＡＧ条件は２５０Ａ、２８Ｖ、レーザー照
射条件は平均出力２００Ｗ、ピーク出力は５ｋＷで、溶
接速度は全て２５ｃｍ／ｍｉｎ、鋼材は高張力鋼８０、
溶接材料の直径１．２ｍｍである。このように本発明の
技術ではレーザー照射位置はアークの狙い位置に対して
０〜２ｍｍの範囲で効果がある。
【００１６】
【表３】
【００１７】実施例４ レーザーのオシレートの有無の開先内のビード形状形態
への効果を表４に示す。ＭＡＧ条件は２５０Ａ、２８
Ｖ、レーザー照射条件は平均出力２００Ｗ、ピーク出力
は５ｋＷ、レーザーの照射位置はワイヤ延長した開先底
部（図４、図５において（８）＝０、（１０）＝０）、
溶接速度は全て２５ｃｍ／ｍｉｎ、鋼材は高張力鋼８
０、溶接材料の直径１．２ｍｍである。オシレートする
ことにより、ビード形状が平滑になる。
への効果を表４に示す。ＭＡＧ条件は２５０Ａ、２８
Ｖ、レーザー照射条件は平均出力２００Ｗ、ピーク出力
は５ｋＷ、レーザーの照射位置はワイヤ延長した開先底
部（図４、図５において（８）＝０、（１０）＝０）、
溶接速度は全て２５ｃｍ／ｍｉｎ、鋼材は高張力鋼８
０、溶接材料の直径１．２ｍｍである。オシレートする
ことにより、ビード形状が平滑になる。
【００１８】
【表４】
【００１９】
【発明の効果】本発明により造管、造船、建築物の狭開
先溶接において、融合不良の少ない、そしてレーザー溶
接単独よりも廉価で熱影響(靱性)の問題が少ない溶接技
術が完成した。
先溶接において、融合不良の少ない、そしてレーザー溶
接単独よりも廉価で熱影響(靱性)の問題が少ない溶接技
術が完成した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略図
【図２】パルス発振の出力を示すグラフ
【図３】Ｑスイッチ発振の出力を示すグラフ
【図４】アーク発生を誘導できる範囲を示す図
【図５】アーク発生を誘導できる範囲を示す図
【図６】レーザー照射のオシレートを説明する図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 初彦 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 小原 昌弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 水橋 伸雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 児玉 真二 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 藤 雅雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (5)
- 【請求項１】 鋼材の開先をＭＡＧ溶接する際、レーザ
ーをＭＡＧアークに先行して照射して、鋼材表面を加熱
あるいはレーザー誘起プラズマを発生させ、この照射部
にアークの陰極点を誘導することを特徴とする開先用の
高精度溶接方法。 - 【請求項２】 レーザーの平均出力が５０Ｗ以上５００
Ｗ以下、ピーク出力が２００Ｗ以上１０ｋＷ以下のパル
スレーザー発振またはＱスイッチ発振レーザーを照射す
ることを特徴とする請求項１記載の開先用の高精度溶接
方法。 - 【請求項３】レーザー照射する位置が、開先底部である
ことを特徴とする請求項１〜２記載の開先用の高精度溶
接方法。 - 【請求項４】 レーザー照射する位置が、開先底部から
２ｍｍ以内の開先の傾斜面であることを特徴とする請求
項１〜３記載の開先用の高精度溶接方法。 - 【請求項５】 レーザー照射する位置をオシレートし、
アークの陰極をこの照射位置に併せて動かすこと特徴と
する請求項１〜４記載の開先用の高精度溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09277297A JP3590501B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 開先用の高精度溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09277297A JP3590501B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 開先用の高精度溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272577A true JPH10272577A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3590501B2 JP3590501B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=14063721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09277297A Expired - Fee Related JP3590501B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 開先用の高精度溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3590501B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054923A1 (fr) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Procede de guidage laser d'un arc, soudage avec guidage de l'arc et dispositif se rapportant a ce procede |
| EP1193023A3 (de) * | 2000-10-02 | 2003-12-17 | Inocon Technologie Gesellschaft m.b.H | Schweissverfahren |
| US8471173B2 (en) * | 2004-05-10 | 2013-06-25 | Fronius International Gmbh | Laser hybrid welding method and laser hybrid welding torch using a zinc and/or carbon and/or aluminum-containing rod |
| CN104551406A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-29 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 轨道车辆侧梁增强活性激光mag复合焊接方法 |
| CN105108341A (zh) * | 2015-10-09 | 2015-12-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种中厚超高强钢板激光-mag焊接方法 |
| CN109226968A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-18 | 渤海造船厂集团有限公司 | 一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-mag复合焊接的方法 |
| CN115007981A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-06 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种窄坡口低应力的厚壁管道对焊方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP09277297A patent/JP3590501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000054923A1 (fr) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Procede de guidage laser d'un arc, soudage avec guidage de l'arc et dispositif se rapportant a ce procede |
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| KR100468810B1 (ko) * | 1999-03-16 | 2005-01-29 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 레이저에 의한 아크유도방법 및 그것을 사용한 아크유도용접 및 장치 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3590501B2 (ja) | 2004-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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