JPH1034361A - フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法 - Google Patents
フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法Info
- Publication number
- JPH1034361A JPH1034361A JP8190507A JP19050796A JPH1034361A JP H1034361 A JPH1034361 A JP H1034361A JP 8190507 A JP8190507 A JP 8190507A JP 19050796 A JP19050796 A JP 19050796A JP H1034361 A JPH1034361 A JP H1034361A
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- JP
- Japan
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- welding
- laser
- stainless steel
- steel strip
- ferritic stainless
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
- B23K2103/05—Stainless steel
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 フェライト系ステンレス鋼をプロセスライ
ンでレーザ溶接により突合せ溶接することを工業生産上
の目的とし、その突合せ継手ＨＡＺの結晶粒粗大化を抑
制しうる溶接条件を見出し、その溶接条件管理によって
当該突合せ溶接を後熱処理に頼らずに実施可能にするこ
とを技術的課題とする。 【解決手段】 フェライト系ステンレス鋼帯を突合せて
レーザ溶接するにあたり、レーザ溶接条件のうちレーザ
出力Ｐと溶接速度ｖとを下式に与え、その計算入熱ＨＩ
が1.6 〜5.0 になるようにして溶接する。 ＨＩ＝Ｐ／ｖ ； Ｐ（kW），ｖ（m/mim ）
ンでレーザ溶接により突合せ溶接することを工業生産上
の目的とし、その突合せ継手ＨＡＺの結晶粒粗大化を抑
制しうる溶接条件を見出し、その溶接条件管理によって
当該突合せ溶接を後熱処理に頼らずに実施可能にするこ
とを技術的課題とする。 【解決手段】 フェライト系ステンレス鋼帯を突合せて
レーザ溶接するにあたり、レーザ溶接条件のうちレーザ
出力Ｐと溶接速度ｖとを下式に与え、その計算入熱ＨＩ
が1.6 〜5.0 になるようにして溶接する。 ＨＩ＝Ｐ／ｖ ； Ｐ（kW），ｖ（m/mim ）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスラインに
おけるフェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法に関
するものである。
おけるフェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼帯のプロイセスラインにおいては鋼帯
の先行尾端と後行先端との突合せ接合にレーザ溶接等の
エネルギービーム溶接が多用される。しかし、接合され
る鋼帯の鋼種や溶け込み形状により、接合部にブローホ
ールやピットが生成して継手性能が低下することがあ
る。このような溶接欠陥の防止対策として、例えば特開
平6-285657号公報に記載されているように、レーザ溶接
においてフィラワイヤ径とレーザビーム径の比を適正範
囲に管理する方法や、また、例えば特開昭52-110245 号
公報に記載されているように、電子ビーム溶接において
低酸素の中間媒体金属部材を挿入する方法等が知られて
いる。
の先行尾端と後行先端との突合せ接合にレーザ溶接等の
エネルギービーム溶接が多用される。しかし、接合され
る鋼帯の鋼種や溶け込み形状により、接合部にブローホ
ールやピットが生成して継手性能が低下することがあ
る。このような溶接欠陥の防止対策として、例えば特開
平6-285657号公報に記載されているように、レーザ溶接
においてフィラワイヤ径とレーザビーム径の比を適正範
囲に管理する方法や、また、例えば特開昭52-110245 号
公報に記載されているように、電子ビーム溶接において
低酸素の中間媒体金属部材を挿入する方法等が知られて
いる。
【０００３】フェライト系ステンレス鋼の溶接において
は、上記ブローホール等以外に、熱影響部（以下、ＨＡ
Ｚと記す。）の結晶粒粗大化に起因する継手脆化の問題
があり、これに対しては、溶接後にＨＡＺを350 ℃以上
の温度で１hr保持する所謂「後熱処理」する方法が周知
である（例えば、吉武、中村「ステンレス鋼の溶接」昭
和55年１月、産報出版、ｐ78参照）。
は、上記ブローホール等以外に、熱影響部（以下、ＨＡ
Ｚと記す。）の結晶粒粗大化に起因する継手脆化の問題
があり、これに対しては、溶接後にＨＡＺを350 ℃以上
の温度で１hr保持する所謂「後熱処理」する方法が周知
である（例えば、吉武、中村「ステンレス鋼の溶接」昭
和55年１月、産報出版、ｐ78参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術を参
考に、フェライト系ステンレス鋼を突合せ接合する技術
を連続プロセスラインに実用化するための実験を重ねた
ところ、低入熱といわれているレーザ溶接法によって
も、レーザ照射側表層のＨＡＺの結晶粒度が粗大化する
ことがわかった。
考に、フェライト系ステンレス鋼を突合せ接合する技術
を連続プロセスラインに実用化するための実験を重ねた
ところ、低入熱といわれているレーザ溶接法によって
も、レーザ照射側表層のＨＡＺの結晶粒度が粗大化する
ことがわかった。
【０００５】このため、ＨＡＺ結晶粒粗大化起因の脆化
対策として、前記「後熱処理」のプロセスラインへの適
用可能性を検討したが、プロセスラインのような連続生
産設備では省力化の要請から無人運転される溶接機に自
動後熱処理機能を具備せしめることが前提であり、ガス
直火加熱による方法は、鋼帯に付着した圧延油の引火延
焼による火災の危険性があること、また、電気式間接加
熱による方法は設備スペースおよび設備費が増大するこ
とから、そのような自動後熱処理装置の導入は困難であ
った。
対策として、前記「後熱処理」のプロセスラインへの適
用可能性を検討したが、プロセスラインのような連続生
産設備では省力化の要請から無人運転される溶接機に自
動後熱処理機能を具備せしめることが前提であり、ガス
直火加熱による方法は、鋼帯に付着した圧延油の引火延
焼による火災の危険性があること、また、電気式間接加
熱による方法は設備スペースおよび設備費が増大するこ
とから、そのような自動後熱処理装置の導入は困難であ
った。
【０００６】そこで、本発明は、フェライト系ステンレ
ス鋼をプロセスラインでレーザ溶接により突合せ溶接す
ることを工業生産上の目的とし、突合せ継手部の脆化が
生じないフェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法を
提案することを課題とする。本発明者らは、この目的の
ために、フェライト系ステンレス鋼帯のレーザ溶接部Ｈ
ＡＺの結晶粒粗大化機構の解明に努め、その結果、この
機構は、溶接時に、まず圧延組織の回復が生じ、次に再
結晶を経て結晶粒の粗大化に至るというものであるが、
市販品の熱処理済の製品に比し、圧延加工度の大きいプ
ロセス中間品でこの回復・再結晶・粒粗大化の過程が特
に顕著に進行し、また、この過程の溶接入熱条件への依
存性が大きい、すなわち同じ加工度の鋼帯でも溶接入熱
によってＨＡＺの結晶粒径が大きく変化すること、さら
には、レーザ出力と溶接速度とを管理指標として溶接入
熱を適切な範囲に制御することによって、ＨＡＺ結晶粒
を継手脆化をもたらさないレベルに粗大化抑制可能であ
ることを知見し、かかる知見に基づいて本発明を完成し
た。
ス鋼をプロセスラインでレーザ溶接により突合せ溶接す
ることを工業生産上の目的とし、突合せ継手部の脆化が
生じないフェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法を
提案することを課題とする。本発明者らは、この目的の
ために、フェライト系ステンレス鋼帯のレーザ溶接部Ｈ
ＡＺの結晶粒粗大化機構の解明に努め、その結果、この
機構は、溶接時に、まず圧延組織の回復が生じ、次に再
結晶を経て結晶粒の粗大化に至るというものであるが、
市販品の熱処理済の製品に比し、圧延加工度の大きいプ
ロセス中間品でこの回復・再結晶・粒粗大化の過程が特
に顕著に進行し、また、この過程の溶接入熱条件への依
存性が大きい、すなわち同じ加工度の鋼帯でも溶接入熱
によってＨＡＺの結晶粒径が大きく変化すること、さら
には、レーザ出力と溶接速度とを管理指標として溶接入
熱を適切な範囲に制御することによって、ＨＡＺ結晶粒
を継手脆化をもたらさないレベルに粗大化抑制可能であ
ることを知見し、かかる知見に基づいて本発明を完成し
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、フェライト系
ステンレス鋼帯を突合せてレーザ溶接するにあたり、レ
ーザ溶接条件のうちレーザ出力Ｐと溶接速度ｖとを下式
に与え、その計算入熱ＨＩが1.6 〜5.0 になるようにし
て溶接することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼
のレーザ溶接方法である。
ステンレス鋼帯を突合せてレーザ溶接するにあたり、レ
ーザ溶接条件のうちレーザ出力Ｐと溶接速度ｖとを下式
に与え、その計算入熱ＨＩが1.6 〜5.0 になるようにし
て溶接することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼
のレーザ溶接方法である。
【０００８】 ＨＩ＝Ｐ／ｖ ； Ｐ（kW），ｖ（m/mim ） 本発明は、フィラワイヤを用いるレーザ溶接にも適用す
ることができる。
ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、フェライト系ステンレ
ス鋼帯をレーザ溶接によって突合せ接合するにあたり、
レーザビーム照射側の入熱を支配するレーザ出力Ｐと溶
接速度ｖとの関係、Ｐ／ｖを適正値に保つことにより、
フェライト系ステンレス鋼帯のＨＡＺ結晶粒の粗大化を
抑制したものである。
ス鋼帯をレーザ溶接によって突合せ接合するにあたり、
レーザビーム照射側の入熱を支配するレーザ出力Ｐと溶
接速度ｖとの関係、Ｐ／ｖを適正値に保つことにより、
フェライト系ステンレス鋼帯のＨＡＺ結晶粒の粗大化を
抑制したものである。
【００１０】本発明によれば、前記式によるＨＩ値を1.
6 以上5.0 以下に保つことにより、接合可能条件下で鋼
帯表面への単位溶接速度当たりの入熱量が制限されるた
め、ＨＡＺにおいて圧延加工後の組織の回復・再結晶が
遅れて結晶粒粗大化が防止でき、破断までの曲げ回数が
５回以上の反復曲げ試験性能を有する継手接合部が得ら
れ、接合部がプロセスラインを通過しても破断すること
がない。
6 以上5.0 以下に保つことにより、接合可能条件下で鋼
帯表面への単位溶接速度当たりの入熱量が制限されるた
め、ＨＡＺにおいて圧延加工後の組織の回復・再結晶が
遅れて結晶粒粗大化が防止でき、破断までの曲げ回数が
５回以上の反復曲げ試験性能を有する継手接合部が得ら
れ、接合部がプロセスラインを通過しても破断すること
がない。
【００１１】
【実施例】AISI409 相当の板厚4.0mm のフェライト系ス
テンレス鋼帯を母材とし、図３に概念を示すレーザ溶接
法によって、レーザ出力Ｐ（kW）と溶接速度ｖ（m/mim
）を種々変えて作製した突合せ溶接継手について、Ｈ
ＡＺ結晶粒を測定するとともに反復曲げ試験を行った。
図３において、１は本実施例でＣＯ2 レーザ源としたレ
ーザ源、２は集光レンズ、３は本実施例でJIS Z 3321に
規定されるY309L の1.2 mmφのものを使用したフィラワ
イヤ、４はフェライト系ステンレス鋼帯、５はレーザビ
ームである。なお、レーザ出力Ｐは、レーザ源１の電源
電力計測値を用い、反復曲げ試験の曲げ半径は200mm と
した。
テンレス鋼帯を母材とし、図３に概念を示すレーザ溶接
法によって、レーザ出力Ｐ（kW）と溶接速度ｖ（m/mim
）を種々変えて作製した突合せ溶接継手について、Ｈ
ＡＺ結晶粒を測定するとともに反復曲げ試験を行った。
図３において、１は本実施例でＣＯ2 レーザ源としたレ
ーザ源、２は集光レンズ、３は本実施例でJIS Z 3321に
規定されるY309L の1.2 mmφのものを使用したフィラワ
イヤ、４はフェライト系ステンレス鋼帯、５はレーザビ
ームである。なお、レーザ出力Ｐは、レーザ源１の電源
電力計測値を用い、反復曲げ試験の曲げ半径は200mm と
した。
【００１２】図１は、ＨＡＺの結晶粒密度とＨＩ値との
関係を示すグラフである。また、図２は、破断までの反
復曲げ回数とＨＡＺの結晶粒密度との関係を示すグラフ
である。図１に示すように、ＨＩ値が5.0 以下で結晶粒
密度が10個／μm2以上のＨＡＺ組織が得られる。しか
し、ＨＩ値が1.6 未満になると入熱不足により接合不可
能になる。
関係を示すグラフである。また、図２は、破断までの反
復曲げ回数とＨＡＺの結晶粒密度との関係を示すグラフ
である。図１に示すように、ＨＩ値が5.0 以下で結晶粒
密度が10個／μm2以上のＨＡＺ組織が得られる。しか
し、ＨＩ値が1.6 未満になると入熱不足により接合不可
能になる。
【００１３】また、図２に示すように、破断までの反復
曲げ回数は、ＨＩ値が5.0 超えであり結晶粒密度が９個
／μm2以下のＨＡＺ組織を呈するに至った継手では、５
回未満であるのに対し、ＨＩ値を本発明の規定を満たす
5.0 以下でかつ前記接合可能下限の1.6 以上として作製
され結晶粒密度10個／μm2以上のＨＡＺ組織が得られた
継手では、５回以上と良好な値が得られる。
曲げ回数は、ＨＩ値が5.0 超えであり結晶粒密度が９個
／μm2以下のＨＡＺ組織を呈するに至った継手では、５
回未満であるのに対し、ＨＩ値を本発明の規定を満たす
5.0 以下でかつ前記接合可能下限の1.6 以上として作製
され結晶粒密度10個／μm2以上のＨＡＺ組織が得られた
継手では、５回以上と良好な値が得られる。
【００１４】なお、図２に示されるように、結晶粒密度
が大きくなるにつれて反復曲げ性能が向上するが、図１
に示されるようにＨＩ値が1.6 未満で接合不可能となる
ため、この向上傾向は図２において結晶粒密度18個／μ
m2を超える領域では未検証である。このように、レーザ
溶接のＨＩ値を1.6 〜5.0 に規制することにより、フェ
ライト系ステンレス鋼帯の突合せ接合部がプロセスライ
ン通過時に破断しないことが期待できる。
が大きくなるにつれて反復曲げ性能が向上するが、図１
に示されるようにＨＩ値が1.6 未満で接合不可能となる
ため、この向上傾向は図２において結晶粒密度18個／μ
m2を超える領域では未検証である。このように、レーザ
溶接のＨＩ値を1.6 〜5.0 に規制することにより、フェ
ライト系ステンレス鋼帯の突合せ接合部がプロセスライ
ン通過時に破断しないことが期待できる。
【００１５】なお、ＨＩ値を求める際のレーザ出力Ｐ
は、本実施例ではレーザ源１の電源電力計測値とした
が、これに限らず、溶接部近傍で直接レーザビーム５を
光学計測して得た値を用いてもよい。ここに開示した実
施例以外に板厚、規格等を変更した実験を重ね、その結
果を踏まえて、フェライト系ステンレス鋼帯のプロセス
ラインに本発明を実用化した結果、適用前には0.2 〜0.
3 ％の割合で発生していた突合せ継手ＨＡＺの通過曲げ
破断が皆無になるという格別の効果が得られた。
は、本実施例ではレーザ源１の電源電力計測値とした
が、これに限らず、溶接部近傍で直接レーザビーム５を
光学計測して得た値を用いてもよい。ここに開示した実
施例以外に板厚、規格等を変更した実験を重ね、その結
果を踏まえて、フェライト系ステンレス鋼帯のプロセス
ラインに本発明を実用化した結果、適用前には0.2 〜0.
3 ％の割合で発生していた突合せ継手ＨＡＺの通過曲げ
破断が皆無になるという格別の効果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、フェライト系ステンレ
ス鋼帯のレーザ溶接による突合せ接合継手ＨＡＺの結晶
粒粗大化が抑制でき、後熱処理を行わずともコイル継ぎ
溶接部の反復曲げ性能を向上させ得ることから、連続プ
ロセスラインでのフェライト系ステンレス鋼帯の高能率
安定生産が可能になり、生産コストが低減できるという
格段の効果を奏する。
ス鋼帯のレーザ溶接による突合せ接合継手ＨＡＺの結晶
粒粗大化が抑制でき、後熱処理を行わずともコイル継ぎ
溶接部の反復曲げ性能を向上させ得ることから、連続プ
ロセスラインでのフェライト系ステンレス鋼帯の高能率
安定生産が可能になり、生産コストが低減できるという
格段の効果を奏する。
【図１】ＨＡＺの結晶粒密度とＨＩ値との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２】破断までの反復曲げ回数とＨＡＺの結晶粒密度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図３】レーザ溶接法の概念図である。
１ レーザ源 ２ 集光レンズ ３ フィラワイヤ ４ フェライト系ステンレス鋼帯 ５ レーザビーム
Claims (2)
- 【請求項１】 フェライト系ステンレス鋼帯を突合せて
レーザ溶接するにあたり、レーザ溶接条件のうちレーザ
出力Ｐと溶接速度ｖとを下式に与え、その計算入熱ＨＩ
が1.6 〜5.0 になるようにして溶接することを特徴とす
るフェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法。 ＨＩ＝Ｐ／ｖ ； Ｐ（kW），ｖ（m/mim ） - 【請求項２】 フェライト系ステンレス鋼帯を突合せて
フィラワイヤを用いてレーザ溶接するにあたり、レーザ
溶接条件のうちレーザ出力Ｐと溶接速度ｖとを下式に与
え、その計算入熱ＨＩが1.6 〜5.0 になるようにして溶
接することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼のレ
ーザ溶接方法。 ＨＩ＝Ｐ／ｖ ； Ｐ（kW），ｖ（m/mim ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8190507A JPH1034361A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8190507A JPH1034361A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034361A true JPH1034361A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16259249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8190507A Pending JPH1034361A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1034361A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008126241A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接方法およびその装置 |
| JP2008264839A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザ溶接装置、レーザ溶接方法及び金属板材の製造方法 |
| US20150314393A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-11-05 | Posco | Method for Laser Welding and Welded Metal Using the Same |
| CN111988938A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 广州创利宝科技有限公司 | 一种通讯设备存放保护设备 |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP8190507A patent/JPH1034361A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008126241A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接方法およびその装置 |
| JP2008264839A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザ溶接装置、レーザ溶接方法及び金属板材の製造方法 |
| US20150314393A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-11-05 | Posco | Method for Laser Welding and Welded Metal Using the Same |
| CN111988938A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 广州创利宝科技有限公司 | 一种通讯设备存放保护设备 |
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