JPH1085970A - レーザ溶接方法 - Google Patents

レーザ溶接方法

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Publication number
JPH1085970A
JPH1085970A JP8246177A JP24617796A JPH1085970A JP H1085970 A JPH1085970 A JP H1085970A JP 8246177 A JP8246177 A JP 8246177A JP 24617796 A JP24617796 A JP 24617796A JP H1085970 A JPH1085970 A JP H1085970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
magnetic field
laser beam
workpiece
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP8246177A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Matsui
仁志 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH1085970A publication Critical patent/JPH1085970A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁束密度に勾配をもたせることなくプラズマ
を移動させることが可能なレーザ溶接方法の提供。 【解決手段】 レーザ加工部の近傍に形成されるプラズ
マ8に対して、外部電源14と接続されている一対の電
極22を近づけプラズマ8を通して電流24を流すとと
もに、これと同時に外部からプラズマ8に磁場21を与
える。プラズマ8中を移動する電子が電磁力を受け、フ
レミングの左手の法則に従って、磁場21の方向と電流
24の方向のいずれにも直角となる方向へプラズマ8が
駆動される。レーザ光11がプラズマ8によって遮られ
ることがなくなり、レーザ光11による被溶接物1の溶
融が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接方法に
関し、とくにレーザ溶接部近傍に生じるプラズマの動き
を制御するレーザ溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ溶接では、被溶接物へのレーザ光
の照射によりプラズマが発生する。プラズマは、レーザ
光を遮るため、レーザ光の被溶接物へのエネルギー伝達
効率が悪くなり、加工能力が低下する。レーザ溶接中に
生じるプラズマに外部から磁場を与え、その磁束密度に
勾配をもたせることにより、磁束密度の高い方から低い
方に向かってプラズマを移動させ、被溶接物へのエネル
ギー伝達効率を高める技術として、特開平6−1220
85号公報が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
よるプラズマの移動には、つぎの問題があった。レーザ
光の照射により生じるプラズマは、直径が1mmから数
mm程度の小さなものである。このプラズマ中に磁束密
度の勾配をもたせるためには、プラズマに入る磁束を絞
り、プラズマから出る磁束を拡げることになるが、磁束
を拡げることは比較的容易であるのに対し、磁束を絞る
ことは難しい。これは、磁束を絞る場合は、電磁コイル
が巻付けられる鉄心(フェライトコア)の先端を十分に
細くする必要があるが、先端を極端に細くしても鉄心の
磁束密度が飽和する時点では、これ以上磁束を絞ること
ができず、絞りの限界に達するからである。さらに、鉄
心の先端は、高温のプラズマの極く近傍に配置されるこ
とから、鉄心には高耐熱性が要求され、耐久性の面でも
問題がある。本発明の目的は、磁束密度に勾配をもたせ
ることなくプラズマを移動させることが可能なレーザ溶
接方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係るレーザ溶接方法は、つぎの通りである。レーザ
加工部の近傍に形成されるプラズマに対して、外部電源
と接続されている一対の電極を近づけプラズマを通して
電流を流すとともに、これと同時に外部から磁場を与え
ることを特徴とするレーザ溶接方法。
【0005】本発明に係るレーザ溶接方法では、プラズ
マを通して電流を流すことにより、プラズマ中を一定の
方向に電子が移動する。プラズマには、外部から磁場が
与えられるので、プラズマ中を移動する電子に磁場が作
用して、電子が電磁力を受けて磁気吹きが生じ、プラズ
マを移動させることができる。プラズマの移動方向は、
フレミングの左手の法則に従う。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に係るレーザ溶接方法を図
1〜図8を参照して説明する。図1および図2は本発明
の第1実施例を示しており、図3および図4は本発明の
第2実施例を示している。図5および図6は本発明の第
3実施例を示しており、図7および図8は本発明の第3
実施例を示している。本発明の全実施例に共通する部分
には、全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【0007】まず、本発明方法を実施するための装置の
全実施例に共通する部分を、たとえば図1ないし図3を
参照して説明する。レーザ溶接装置の加工ヘッド10の
下方には、金属材料からなる被溶接物1が配置されてい
る。被溶接物1は、溶接予定部位が突き合わされてい
る。加工ヘッド10の下部は、下方にいくにつれて先細
りとなっており、下端部には被溶接物1側に開口する開
口部が形成されている。加工ヘッド10内には、図示し
ないレーザ発振器からのレーザ光11を集光させる集光
部12が設けられている。レーザ光11の照射による被
溶接物1の溶融部分には、アルゴンガス等のシールドガ
スが供給される。プラズマ8は、レーザ光11の照射に
よる、シールドガスおよび金属蒸気の電離により生じ
る。レーザ溶接装置は、外部電源14を有している。被
溶接物1の突き合わせ部1aの近傍には、プラズマ8に
接近可能に一対の電極22が配置され、一対の電極22
は外部電源14に接続されている。電極22間には、プ
ラズマ8を通して電流24が流される。レーザ溶接装置
は、プラズマ8に外部から磁場21を与える磁場発生コ
イル20または磁石26を有している。
【0008】つぎに、本発明方法の全実施例に共通する
部分について説明する。被溶接物1が所定の位置に位置
決めされると、被溶接物1の突き合わせ部1aにシール
ドガスが供給され、レーザ光11が照射される。被溶接
物1の突き合わせ部1aは、レーザ光11の照射により
溶融される。レーザ光11の照射によって生じた溶融金
属2は、時間の経過とともに冷却され、凝固金属3とな
る。レーザ光11の照射時には、図1に示すように、被
溶接物1の溶融部分にはクレータ5と呼ばれるくぼみが
生じる。クレータ5内およびその近傍のシールドガスお
よび被溶接物1の金属蒸気は、レーザ光11の照射によ
って電離し、プラズマ8が生じる。プラズマ8に近づけ
て配置される一対の電極22間には、プラズマ8を通し
て電流24が流され、これと同時にプラズマ8には、磁
場発生コイル20または磁石26により磁場21が与え
られるので、プラズマ8中を移動する電子が電磁力を受
け、フレミングの左手の法則に従って、磁場21の方向
と電流24の方向のいずれにも直角となる方向にプラズ
マ8が移動する。すなわち、プラズマ8を通して電流2
4を流す工程と、磁場発生コイル20または磁石26に
よりプラズマ8に磁場21を与える工程の、両工程は同
時に実施される。
【0009】つぎに、本発明方法の各実施例に特有な部
分を説明する。本発明の第1実施例では、レーザ溶接装
置は、図1および図2に示すように、加工ヘッド10の
下端部外周に、磁場発生コイル20を有している。磁場
発生コイル20は、直流電流を流すことにより、レーザ
光11の光軸方向の向きをもつ磁場(磁界)21を発生
させる。磁場発生コイル20の直下には、一対の電極2
2が配置されている。各電極22は、プラズマ8が生じ
る被溶接物1の突き合わせ部1aを中心として左右に配
置されている。各電極22の一端部は、プラズマ8と接
触可能な位置に位置している。一方の電極22は、外部
電源14の+極に接続されている。他方の電極22は、
外部電源14の−極に接続されている。プラズマ8を通
して電極22間に流れる電流24の方向は、レーザ光1
1の光軸方向とほぼ直角となっている。電極22は、プ
ラズマ8に接触し高温となるので、冷却手段により冷却
するのが望ましい。第1実施例に係る本発明方法では、
図1および図2に示すように、磁場発生コイル20に直
流電流を流し、プラズマ8にレーザ光11の光軸方向か
ら磁場21を与えるとともに、電極22間にプラズマ8
を通してレーザ光11の光軸方向とほぼ直角方向から電
流24を流すので、図2の矢印F1 に示すように、プラ
ズマ8を被溶接物1の表面と平行で、かつ磁場21と直
角方向に移動させることができる。したがって、レーザ
光11はプラズマ8によってほとんど遮られることはな
くなり、レーザ光11の照射による被溶接物1の溶融が
促進される。
【0010】第2実施例では、レーザ溶接装置は、図3
および図4に示すように、加工ヘッド10の下端部の直
下に、第1実施例と同様に、外部電源14と接続された
一対の電極22を有している。各電極22は、プラズマ
8が生じる被溶接物1の突き合わせ部1aを中心として
左右に配置されている。加工ヘッド10の下端部の直下
には、プラズマ8に磁場21を与える2つの磁石26が
設けられている。各磁石26は、プラズマ8が発生する
位置の両側に配置されている。一方の磁石26のN極か
ら他方の磁石26のS極に向かう磁力線の向きは、電極
22間を流れる電流24の向きに対して直角となってい
る。第2実施例に係る本発明方法では、図3および図4
に示すように、電極22間にプラズマ8を通してレーザ
光11の光軸と直角方向から電流24を流すとともに、
プラズマ8に磁場21を光軸方向と直角でかつ電流24
の方向と直角方向から与えるので、図4に示すように、
プラズマ8をクレータ5内に押し込めることができる。
レーザ光11のエネルギーは、プラズマ8に吸収される
ので、被溶接物1の突き合わせ部分の溶融が促進され
る。
【0011】第3実施例では、レーザ溶接装置は、図5
および図6に示すように、加工ヘッド10の下端部外周
に、第1実施例と同様に磁場発生コイル20を有してい
る。磁場発生コイル20は、直流電流を流すことにより
磁場21を発生させる。本実施例では、発生した磁場2
1のうちプラズマ8と干渉する部分の向きは、半径方向
外方に設定されている。加工ヘッド10は、外部電源1
4の+極に接続されている。被溶接物1は、外部電源1
4の−極に接続されている。本実施例では、被溶接物1
と加工ヘッド10は電極22として機能しており、加工
ヘッド10と被溶接物1との間にプラズマ8を通して電
流24が流される。加工ヘッド10の下端部は、プラズ
マ8の発生位置の直上に位置している。加工ヘッド10
の下端部は、プラズマ8に接触し高温となるので、冷却
手段により冷却するのが望ましい。第3実施例に係る本
発明方法では、図5および図6に示すように、加工ヘッ
ド10と被溶接物1との間にプラズマ8を通して電流2
4を流すとともに、プラズマ8に磁場21を与えるが、
プラズマ8に与えられる磁場21は半径方向外方に向か
うので、図6に示すように、クレータ5内のプラズマ8
を半径方向に膨張拡散させることができる。したがっ
て、レーザ光11はプラズマ8によってほとんど遮られ
ることはなくなり、レーザ光11による被溶接物1の溶
融が促進される。
【0012】第4実施例では、レーザ溶接装置は、図7
および図8に示すように、加工ヘッド10に、第3実施
例と同様に、外部電源14の+極が接続されており、被
溶接物1には、外部電源14の−極が接続されている。
加工ヘッド10の下端部の直下には、第2実施例と同様
にプラズマ8に磁場21を与える2つの磁石26が配置
されている。各磁石26は、プラズマ8が発生する被溶
接物1の突き合わせ部1aを中心として左右に配置され
ている。一方の磁石26のN極から他方の磁石26のS
極に向かう磁力線の向きは、加工ヘッド10と被溶接物
1との間を流れる電流24の向きに対して直角となって
いる。第4実施例に係る本発明方法では、図7および図
8に示すように、加工ヘッド10と被溶接物1との間に
プラズマ8を通して電流を流すとともに、プラズマ8に
レーザ光11の光軸と直角方向から磁石26による磁場
21を与えるので、図8の矢印F2 に示すように、クレ
ータ5内のプラズマ8を被溶接物1の表面と平行な方向
へ移動させることができる。したがって、レーザ光11
はプラズマ8によってほとんど遮られることはなくな
り、レーザ光11による被溶接物1の溶融が促進され
る。
【0013】上記各実施例においては、磁場21と電流
24の方向が互いに直角でなくてもそれらの直角成分に
よってプラズマ8中を移動する電子が電磁力を受け、フ
レミングの左手の法則に従って、磁場21の方向と電流
24の方向のいずれにも直角となる方向へプラズマ8が
駆動される。したがって、磁場21の方向と電流24の
方向を適宜設定することにより、プラズマ8を任意に方
向に移動させることが可能となる。
【0014】
【発明の効果】本発明に係るレーザ溶接方法によれば、
レーザ加工部の近傍に形成されるプラズマに対して、外
部電源と接続されている一対の電極を近づけプラズマを
通して電流を流すとともに、これと同時に外部から磁場
を与えるので、磁束密度に勾配をもたせることなくプラ
ズマを移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るレーザ溶接方法を実
施するための装置の要部断面図である。
【図2】図1を溶接進行方向に対して直角方向からみた
断面図である。
【図3】本発明の第2実施例に係るレーザ溶接方法を実
施するための装置の要部平面図である。
【図4】図3を溶接進行方向に対して同じ方向からみた
断面図である。
【図5】本発明の第3実施例に係るレーザ溶接方法を実
施するための装置の要部断面図である。
【図6】図5のプラズマが半径方向外方に拡散する状態
を示す断面図である。
【図7】本発明の第4実施例に係るレーザ溶接方法を実
施するための装置の要部断面図である。
【図8】図7を溶接進行方向に対して直角方向からみた
断面図である。
【符号の説明】
1 被溶接物 8 プラズマ 10 加工ヘッド 11 レーザ光 14 外部電源 20 磁場発生コイル 21 磁場 22 電極 24 電流 26 磁石

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ加工部の近傍に形成されるプラズ
    マに対して、外部電源と接続されている一対の電極を近
    づけプラズマを通して電流を流すとともに、これと同時
    に外部から磁場を与えることを特徴とするレーザ溶接方
    法。
JP8246177A 1996-09-18 1996-09-18 レーザ溶接方法 Pending JPH1085970A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007079650A1 (fr) * 2006-01-13 2007-07-19 Cheng-Rui Xiong Procédé de contrôle et de dissipation de plasma nocif dans une production industrielle au moyen d'un champ magnétique moteur et son dispositif de génération de champ magnétique moteur
JP2009056499A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Toyota Boshoku Corp レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
CN105036057A (zh) * 2015-04-17 2015-11-11 温州大学 一种激光束直写构造图形化磁性微纳结构的方法
CN108723581A (zh) * 2018-06-15 2018-11-02 湖南大学 一种双涡旋电场辅助超快激光加工系统及其加工方法
CN110640315A (zh) * 2019-08-26 2020-01-03 江苏大学 一种外加变频磁场的激光焊接方法和装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007079650A1 (fr) * 2006-01-13 2007-07-19 Cheng-Rui Xiong Procédé de contrôle et de dissipation de plasma nocif dans une production industrielle au moyen d'un champ magnétique moteur et son dispositif de génération de champ magnétique moteur
JP2009056499A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Toyota Boshoku Corp レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
CN105036057A (zh) * 2015-04-17 2015-11-11 温州大学 一种激光束直写构造图形化磁性微纳结构的方法
CN105036057B (zh) * 2015-04-17 2016-11-02 温州大学 一种激光束直写构造图形化磁性微纳结构的方法
CN108723581A (zh) * 2018-06-15 2018-11-02 湖南大学 一种双涡旋电场辅助超快激光加工系统及其加工方法
CN110640315A (zh) * 2019-08-26 2020-01-03 江苏大学 一种外加变频磁场的激光焊接方法和装置

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