JPH11123575A - ステンレス形鋼及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】殆ど矯正することも研磨することもなく、表面
を平坦に形成したステンレス形鋼を提供する。 【解決手段】ステンレス製長尺板材と直交して、他のス
テンレス製長尺板材を接合して形成する必要とする強度
を有する形鋼において、該接合をレーザ溶接により行っ
て、溶接後殆ど矯正することなく、前記長尺板材の表面
を平坦に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】この発明は、矯正することも、平坦に研磨
することもなく、長尺板材の表面を平坦に形成したＨ形
鋼のような溶接ステンレス形鋼及び該形鋼の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接ステンレス形鋼は、従来ＣＯ₂アー
ク溶接で形成していたが、熱歪みが発生する問題があっ
た。

【０００３】図１は、長尺板材１の中央部に直交して、
長尺板材２をＣＯ₂アーク溶接で接合した例を示すもの
であるが、長尺板材１は、熱歪みにより山形に屈曲す
る。

【０００４】これを平坦に矯正すると、図２に示すよう
に、長尺板材１の表面長さ方向に、２本の凸条３，３′
が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この凸条３，３′は、
研磨して除去しているが、この作業には、大変な労力を
必要とするだけでなく、完全に平坦にすることは極めて
困難な問題があった。特に、ステンレス鋼が薄板の場合
に、この熱歪みが発生し、凸条が形成される傾向が顕著
であった。

【０００６】この発明のうち請求項１に記載の発明は、
殆ど矯正することも研磨することもなく、表面を平坦に
形成した溶接ステンレス形鋼を提供することを目的とす
る。

【０００７】請求項３に記載の発明は、上記溶接ステン
レス形鋼を工業的に容易且つ安価に製造することができ
る製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う請求項１
に記載の発明の構成は、ステンレス製長尺板材１と直交
して、他のステンレス製長尺板材２を接合して形成する
必要とする強度を有する形鋼に於いて、該接合をレーザ
溶接により行って、溶接後殆ど矯正することなく、前記
長尺板材１の表面を平坦に形成したことを特徴とする。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、ステンレ
ス製長尺板材１と直交して、他のステンレス製長尺板材
２を接合する溶接線を、接触式検知器で検知しながら、
従来よりビ−ム径を大きくし焦点深度の有効範囲を広げ
たＹＡＧレ−ザによって、倣い溶接することを特徴とす
る。

【００１０】要するに請求項１に記載の発明は、レーザ
溶接とすることによって、薄板長尺材であっても、熱歪
みが全く発生せず、しかも形鋼としての必要な強度が得
られることを見出しなされたものである。

【００１１】従来のレ−ザ溶接は、テイ−チング方式で
あり、２ｍｍ以下の板厚に対して、熱をかけすぎると、
部材が反って溶接線から外れるので、入熱制御をするた
め２〜１０ｍ／分の高速溶接を行っていたから、必要な
溶け込み深さが得られ難く、形鋼としての必要な強度は
得られなかった。

【００１２】本発明は、接触式検知器で溶接線を検知す
るので、部材が反らない程度に溶接速度を遅くすること
ができ、必要な溶け込み深さが容易に得られるものであ
る。従来、レーザ溶接で接触式検知器を使用する方法は
全く行われていない。これは、従来は、ＣＯ₂ レーザ
溶接であったので、装置が大型となるので、これを移動
させることは、困難であったからである。

【００１３】本発明では、ＹＡＧレーザを使用すること
によって、ＹＡＧレーザが光フアイバーで転送できるの
で、倣い装置に容易に取り付けることができるから、接
触式検知器を使用する倣い溶接が可能となったものであ
る。

【００１４】請求項３に記載の発明では、従来よりもビ
ーム径を大きくし、焦点深度の有効範囲を広げたＹＡＧ
レーザを使用することによって、溶接線の目はずれを起
こし難くし、必要な溶け込み深さを容易に得ることがで
きるようにしている。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本発明で製作する形鋼としては、例えばＨ形鋼、
Ｔ形鋼、Ｃ、Ｌ形鋼及びコラム等が挙げられる。溶接す
るそれぞれの板厚は、特に限定されないが、１〜１２ｍ
ｍとするのが、ＹＡＧレ−ザで支障なく製造できること
から好ましい。

【００１６】特に１〜６ｍｍ程度の薄板の場合は、従来
法では、平坦に形成するのが極めて困難であったので、
効果的である。特にＨ形鋼の場合は、ウエブ部板厚１〜
８ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍ、フランジ部板厚１〜１
２ｍｍ、好ましくは１〜６ｍｍとするのが良い。

【００１７】レーザ溶接は、倣い溶接とするのがよく、
レ−ザ発振機としては、ＹＡＧレ−ザ発振機を使用する
のがよい。ＹＡＧレ−ザは、イットリウム−アルミニウ
ム−ガ−ネット単結晶に、希土類元素のネオジウムを添
加した固体を媒体とした波長１．０６μｍの近赤外線に
属するレ−ザ光である。

【００１８】従来使用されていたＹＡＧレ−ザのビ−ム
径は、０．５ｍｍ程度であった。本発明では、長尺材を
溶接するが、そのためにはビ−ム径を０．７ｍｍ〜１．
０ｍｍにするのが良い。この範囲内であれば、溶接線の
目はずれが起こり難くなることと、必要な溶け込み深さ
が容易に得られるからである。

【００１９】例えば、従来使用されていた１００ｍｍの
標準レンズに変えて、１６０ｍｍのレンズを使用する
と、ビ−ム径は０．７ｍｍ程度となり、焦点深度の有効
範囲を２ｍｍ程度広くできる。その結果、倣い溶接によ
って、溶接線の目はずれが起こり難くなる。ビ−ム径を
１．０ｍｍより大きくすると、溶接ビ−ド幅が広くな
り、レーザ溶接の持つ高意匠性が損なわれるので好まし
くない。

【００２０】本発明では、１〜１２ｍｍ程度の板厚の長
尺材を溶接するのに適しているが、強度上の理由から、
板厚に応じて１〜９ｍｍ程度の溶け込み深さが必要であ
る。このような溶け込み深さを得ることと部材の反りを
なくすため、溶接速度は、３００〜２０００ｍｍ／分程
度、好ましくは３００〜１５００ｍｍ／分と、従来のレ
−ザ溶接に比べて遅い速度とするのが良い。

【００２１】図４及び図５は、本発明の製法に使用する
溶接装置を示すものであり、溶接架台１１には、長尺の
被溶接材１２が載置されている。倣い装置１３を載せた
走行台車１９は、溶接架台１１を載置した基台１４に固
定されたレ−ル２１上を、長尺の被溶接材１２と平行に
走行するようになっている。

【００２２】接触式検知器１５及びレ−ザ加工ヘッド１
６は、被溶接材１２の溶接線を倣うように配設され、倣
い装置１３のア−ム２０に固定され、走行台車１３と一
緒に移動するようになっている。接触式検知器１５で溶
接線を検知すると、その信号に応じてレ−ザ加工ヘッド
１６は、溶接線にレ−ザを当てるように制御されてい
る。

【００２３】レ−ザ加工ヘッド１６は、光フアイバ−１
７を介して、ＹＡＧレ−ザ発信機（図示省略）に結合さ
れている。接触式検知器１５としては、高精度（検知精
度±０．１ｍｍ）の接触式の検知器を使用するのが良
く、この検知器１５を使用して倣い溶接すれば、倣い精
度±０．３ｍｍとすることができる。

【００２４】このように高精度の接触式検知器を使用
し、ビ−ム径０．７〜１．０ｍｍのＹＡＧレ−ザ発振機
を使用し、加工機移動型の台車方式を採用し、従来のレ
−ザ溶接よりも溶接速度を遅くすることによって、２ｍ
以上の長尺材のレ−ザ溶接を支障なく実施することがで
きる。

【００２５】図６及び図７は、Ｈ形鋼（又はＴ形鋼）を
すみ肉溶接によって製作する状態を示すものであり、溶
接速度３００〜２０００ｍｍ／分と従来のレ−ザ溶接よ
りも遅い速度で溶接するので、１〜９ｍｍ程度の大きな
溶け込み深さ１８が形成され、高強度の製品が得られ
る。

【００２６】厚さ３ｍｍで長さ１０ｍのステンレス鋼
１、２を使用し、上記方法によってＴ形鋼にレーザ溶接
した。得られたＴ形鋼は、図３に示すように、ステンレ
ス鋼１の表面は完全に平坦になると共に、溶接ビード４
が非常に小さいので、全体として極めて意匠性に優れて
いた。尚、従来のＣＯ₂アーク溶接で製造したＴ形鋼
は、図２に示すように、反りを矯正した時点で、厚さ６
ｍｍ以下のステンレス鋼の場合、０．０５〜０．２ｍｍ
の高さの凸条３，３′が形成され、しかも溶接ビード４
も非常に大きく、外観的に極めて劣るものであった。

【００２７】本発明によれば、ステンレス鋼からレーザ
溶接によって形鋼を製造するので、矯正したり、研磨す
ることなく、従来法では得られなかった表面平坦な意匠
性にも極めて優れた美麗な形鋼を得ることができる。

【００２８】また、従来よりビーム径を大きくし、焦点
深度の有効範囲を広げたＹＡＧレーザを使用することに
よって、溶接線の目外れが起こり難くなり、必要な溶け
込み深さが得られるから、表面平坦で且つ高強度な形鋼
が容易に得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のうち請求項
１に記載の発明によれば、従来溶接では製造し得なかっ
た表面平滑で外観美麗な形鋼を溶接によって形成するこ
とができる。しかも、従来の溶接のように、矯正作業や
平坦に研磨する作業が不要となるか、著しく簡略化され
るので、作業能率が飛躍的に向上し、この種形鋼の製造
コストを著しく低減させることができる。

【００３０】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の表面平滑で外観美麗な形鋼を工業的
に容易且つ低コストで供することができる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来法でＴ形鋼に溶接した状態を示す側面図で
ある。

【図２】図１の状態から平坦に矯正した状態を示す側面
図である。

【図３】本発明の製法で溶接した形鋼の側面図である。

【図４】本発明の形鋼を製造する状態を示す正面図であ
る。

【図５】本発明の形鋼を製造する状態を示す側面図であ
る。

【図６】本発明の方法によってすみ肉溶接する状態を示
す側面図である。

【図７】図６Ａ部の拡大図である。

【符号の説明】

１ 長尺材 ２ 接合する長尺材 ３，３′ 凸条 ４ 溶接ビード

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 貴教 東京都千代田区四番町五番地九 トピー工 業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステンレス製長尺板材１と直交して、他の
   ステンレス製長尺板材２を接合して形成する必要とする
   強度を有する形鋼に於いて、該接合をレーザ溶接により
   行って、溶接後殆ど矯正することなく、前記長尺板材１
   の表面を平坦に形成したことを特徴とするステンレス形
   鋼。
2. 【請求項２】前記レーザ溶接が、ＹＡＧレーザを使用
   し、接触式検知器で溶接線を検知する倣い溶接である請
   求項１に記載の形鋼。
3. 【請求項３】ステンレス製長尺板材１と直交して、他の
   ステンレス製長尺板材２を接合する溶接線を、接触式検
   知器で検知しながら、従来よりビ−ム径を大きくし焦点
   深度の有効範囲を広げたＹＡＧレ−ザによって、倣い溶
   接することを特徴とする長尺板材１の表面が平坦で且つ
   必要とする強度を有するステンレス形鋼の製造方法。
4. 【請求項４】前記ステンレス製長尺板材が、厚さ１〜１
   ２ｍｍの板材である請求項３に記載の製造方法。
5. 【請求項５】前記ステンレス製長尺板材が、厚さ１〜６
   ｍｍの薄板である請求項４に記載の製造方法。
6. 【請求項６】前記ステンレス製長尺板材の長さが、２ｍ
   以上である請求項３〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 【請求項７】前記ＹＡＧレ−ザのビ−ム径が、０．７ｍ
   ｍ〜１．０ｍｍである請求項３ないし６のいずれかに記
   載の製造方法。
8. 【請求項８】前記レ−ザを発するレ−ザ加工ヘッドを移
   動させる溶接速度が、３００〜２０００ｍｍ／分である
   請求項３〜７のいずれかに記載の製造方法。