JPH11314185A - レーザ肉盛溶接方法 - Google Patents

レーザ肉盛溶接方法

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JPH11314185A
JPH11314185A JP10225821A JP22582198A JPH11314185A JP H11314185 A JPH11314185 A JP H11314185A JP 10225821 A JP10225821 A JP 10225821A JP 22582198 A JP22582198 A JP 22582198A JP H11314185 A JPH11314185 A JP H11314185A
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JP
Japan
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welding
pass
laser
overlay
layer
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JP10225821A
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English (en)
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Koji Nezaki
孝二 根▲崎▼
Kazuyuki Ninomiya
和之 二宮
Takahiro Arakawa
敬弘 荒川
Takao Takahashi
隆雄 高橋
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素鋼又は低合金鋼の母材表面への肉盛溶接
において、溶接後の焼鈍処理を行うことなく、焼き入れ
された個所を焼きなます。 【解決手段】 母材1の表面に、第1パス目のレーザ溶
接を行って溶接ビード2-1を形成させる。次に、溶接ビ
ード2-1の隣りに、溶接ビード2-1と重なるように第2
パス目のレーザ溶接を行って溶接ビード2-2を形成させ
る。更に、同様に溶接ビード2-3を形成させる。直前の
パスで焼き入れされた硬化領域3を、次のパスで生じた
テンパー現象により順次軟化させ、焼きなます。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素鋼や低合金鋼材
料からなる母材の表面に実施するレーザ肉盛溶接方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、原子力プラント等において用
いられている配管系途中の継手フランジのシール面に腐
食が発生した場合、シール面を肉盛溶接することにより
補修することが行われている。
【0003】上記継手フランジの如き金属材料母材、特
に、炭素鋼や低合金鋼からなる母材の表面に肉盛溶接を
行う場合、TIG溶接法等が採用されるが、TIG溶接
法による肉盛溶接の場合、母材表面部が焼き入れされて
硬化した部分が残るため、通常は、溶接後に焼鈍を行っ
たり、あるいは、肉盛溶接を多層重ねて焼きなますこと
が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記焼鈍処
理の場合、焼鈍によって生ずる変形を嫌うもの(公差の
厳しいもの)や、材質が変化するもの(ステンレス鋼の
鋭敏化等)への適用には不向きであり、一方、多層溶接
では、TIGの場合、6層位溶接しなければならないの
で工数の面で不利である。
【0005】そこで、本発明は、炭素鋼又は低合金鋼の
如き材料からなる母材表面への肉盛溶接において、溶接
後の焼鈍処理や多層重ね溶接を行うことなく、母材表面
部の硬化された個所を軟化させることができるようにし
ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる
母材の表面に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該
第1パス目の溶接ビードと所要のピッチで重なるように
第2パス目のレーザ溶接を行い、以後、同様に、直前パ
スの溶接ビードと所要のピッチで重なるように所要数の
パスのレーザ溶接を繰り返すことにより、各パスのレー
ザ溶接時に発生した母材のテンパー現象で直前パスのレ
ーザ溶接により生じた母材の硬化領域を順次軟化させる
ようにするレーザ肉盛溶接方法とする。
【0007】溶接ビードが順次重なるようにレーザ溶接
を行うと、前のパスで焼き入れされて硬化した部分が次
のレーザ溶接によるテンパー現象により焼きなまされる
ので、硬化が抑えられる。
【0008】又、レーザ出力を2.7kW、レーザ照射速
度を0.3m/min 、ビードピッチを2.0mm以下とした
溶接施工条件で、各パスのレーザ溶接を実施することに
より、溶接後の焼鈍が必要とされない硬さ350Hv以下
とすることができる。
【0009】更に、炭素鋼又は低合金鋼の如き材料から
なる母材の表面に、第1パス目のレーザ溶接を行った
後、該第1パス目の溶接ビードと少なくとも幅端部が重
なるように第2パス目のレーザ溶接を行い、以後、同様
に、直前パスの溶接ビードと少なくとも幅端部が重なる
ように所要数のパスのレーザ溶接を繰り返すことにより
1層目の肉盛溶接を行い、次に、該1層目の肉盛溶接に
よる溶接ビード上に、1層目の肉盛溶接と同様に、2層
目の肉盛溶接を行うことにより、1層目、2層目の各パ
スのレーザ溶接時に発生した母材のテンパー現象で母材
の硬化領域を軟化させるようにした場合は、1層目の肉
盛溶接の際に充分軟化されない領域があっても、2層目
の肉盛溶接時のテンパー現象によって再度軟化されるた
め、軟化の程度がより大きくなる。
【0010】更に又、2層目の肉盛溶接による溶接ビー
ド上に、更に3層以内のレーザ肉盛溶接を行うようにし
てもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0012】図1(イ)(ロ)は本発明の実施の一形態
を示すもので、炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる
母材1の表面を、レーザクラッド法により補修する場合
について示す。
【0013】すなわち、先ず、図1(イ)に示す如く、
母材1の表面の補修すべき個所に、第1パス目のレーザ
溶接を行って溶接ビード2-1を形成させる。これによ
り、母材1の表面部には、溶接ビード2-1に近い位置に
硬化領域3が形成され、その外側にテンパー領域4が形
成されることになる。
【0014】次に、図1(ロ)に示す如く、第1パスで
形成された溶接ビード2-1の隣りに、該溶接ビード2-1
と幅方向で重なるように所要量位置をずらして(たとえ
ば、1/2ピッチ)、第2パス目のレーザ溶接を行うこ
とにより、溶接ビード2-1と重なる溶接ビード2-2を形
成させるようにし、更に、同様に、第3パス目のレーザ
溶接を行って、溶接ビード2-2と重なるよう溶接ビード
2-3を形成させる。
【0015】このように、溶接ビードが2-1,2-2,2
-3の如く重なるように施工すると、直前のパスで焼き入
れされて硬化した母材1表面部の硬化領域3を、次のパ
スで生じた母材1のテンパー現象によって順次軟化させ
ることができ、焼きなました状態とすることができる。
したがって、TIG溶接法の場合の如き、溶接後の焼鈍
処理や多層重ね溶接を行う必要がなくなる。
【0016】なお、上記実施の形態では、母材1の表面
にレーザ溶接を3パス行った場合を示したが、これに限
られるものではないことは勿論である。
【0017】次いで、図2(イ)(ロ)は本発明の他の
実施の形態を示すもので、上記実施の形態におけるピッ
チに対する制限を改善できるようにしたものである。
【0018】すなわち、図2(イ)に示す如く、母材1
の表面に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該第1
パス目の溶接ビード2-1と少なくとも幅端部が僅かに重
なるように、たとえば、ビードピッチを3.0mmとして
第2パス目のレーザ溶接を行い、以後、同様に直前のパ
スの溶接ビードと少なくとも僅かに幅端部が重なるよう
に所要数のパス(図では第5パス目までを示す)のレー
ザ溶接を繰返すことにより1層目の肉盛溶接を行う。
【0019】次に、上記1層目の肉盛溶接による溶接ビ
ード2-1〜2-5上に、1層目の肉盛溶接と同じ要領で第
1パスから第4パス目までのレーザ溶接を行って、2層
目の肉盛溶接を行うようにする。
【0020】図2(イ)(ロ)に示すように施工する
と、図1(イ)(ロ)に示すものよりもビードピッチを
広くした分、1層目の肉盛溶接で軟化されない部分が増
えるが、1層目の肉盛溶接の際に充分軟化されない領域
があっても、2層目の肉盛溶接時にテンパー領域4によ
って再度軟化されるため、軟化の程度をより大きくする
ことができる、なお、この場合、2層目の肉盛溶接によ
り発生する硬化域3は1層目の中にあって母材1には達
しないため、硬化は発生しない。
【0021】又、図3は本発明の更に他の実施の形態を
示すもので、図2(イ)(ロ)に示したレーザ肉盛溶接
方法において、更に同様な要領で3層目のレーザ肉盛溶
接を行うようにしたものである。
【0022】図3に示すようにすると、広範囲に亘って
肉盛量を多くしたいというような要望があったときに、
特に有利となる。
【0023】なお、図3では肉盛層数を3層とした場合
を示したが、4〜5層程度までなら、TIGの場合の多
層溶接に比して工数面で有利である。
【0024】
【実施例】次に、本発明者等が行った実験結果について
説明する。
【0025】図4は、レーザ出力を2.7kW、レーザ照
射速度を0.3m/min 、ビードピッチを1.7mm、ワイ
ヤ送給量を0.7m/min とした溶接施工条件で、母材試
験片に第5パスまでレーザ肉盛溶接を行った後、母材試
験片の表面から深さ0.5mmの位置におけるマイクロビ
ッカース硬さ分布を計測した結果を示すもので、第5パ
スは最終パスであり、溶接時のテンパーを受けていない
ため、硬さは500Hvと高いが、その他のパスはそれぞ
れ軟化されており、最高硬さは330Hvであった。な
お、1P、2P、3P、4P、5Pはそれぞれ第1パ
ス、第2パス、第3パス、第4パス、第5パスの影響部
を示し、s,eはそれぞれビードの幅方向始、終端位置
を示し、aは母材変色域、bは母材不変色域をそれぞれ
示している。
【0026】又、図5は、レーザ出力を2.7kW、レー
ザ照射速度を0.3m/min 、ビードピッチを2.2mm、
ワイヤ送給量を0.7m/min とした溶接施工条件で第5
パスまでレーザ肉盛溶接を行った後の母材試験片の同様
な硬さ分布の計測結果を示すもので、第5パス以外で
も、最高硬さは410Hvであった。
【0027】上記図4、図5を始めとして種々の溶接施
工条件での硬さ分布を計測したところ、図6に示す如
く、ビードピッチを狭くするにしたがって軟化の程度も
大きくなり、ビードピッチを2.0mm以下にすると、最
終パス以外のパスの最高硬さが、工業的に使用が許され
ている硬さ350Hv以下となり、溶接後の焼鈍処理を不
要にできることが判明した。
【0028】更に、図7は、レーザ出力を2.7kW、レ
ーザ照射速度を0.3m/min 、ビードピッチを3.0m
m、ワイヤ送給量を0.7mm/minとした溶接施工条件
で、図2(イ)(ロ)に示すように、1層目として第5
パスまでレーザ肉盛溶接を行い、更に、2層目として第
4パスまでレーザ肉盛溶接を行った後の母材試験片の同
様な硬さ分布の計測結果を示すもので、最高硬さは30
0Hvであり、すべてのパスが工業的に使用が許されてい
る硬さ350Hv以下となり、溶接後の焼鈍処理を不要に
できることが判明した。
【0029】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のレーザ肉盛溶
接方法によれば次の如き優れた効果を発揮する。 (1) 炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる母材の表面
に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該第1パス目
の溶接ビードと所要のピッチで重なるように第2パス目
のレーザ溶接を行い、以後、同様に、直前パスの溶接ビ
ードと所要のピッチで重なるように所要数のパスのレー
ザ溶接を繰り返すことにより、各パスのレーザ溶接時に
発生した母材のテンパー現象で直前パスのレーザ溶接に
より生じた母材の硬化領域を順次軟化させるようにする
ので、溶接後の焼鈍処理を行うことなく母材の表面部を
焼きなますことができる。 (2) レーザ出力を2.7kW、レーザ照射速度を0.3m/
min 、ビードピッチを2.0mm以下とした溶接施工条件
で、各パスのレーザ溶接を実施するようにすることによ
って、母材の表面部を工業的に使用が許されている硬さ
350Hv以下とすることができる。 (3) 炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる母材の表面
に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該第1パス目
の溶接ビードと少なくとも幅端部が重なるように第2パ
ス目のレーザ溶接を行い、以後、同様に、直前パスの溶
接ビードと少なくとも幅端部が重なるように所要数のパ
スのレーザ溶接を繰り返すことにより1層目の肉盛溶接
を行い、次に、該1層目の肉盛溶接による溶接ビード上
に、1層目の肉盛溶接と同様に、2層目の肉盛溶接を行
うことにより、1層目、2層目の各パスのレーザ溶接時
に発生した母材のテンパー現象で母材の硬化領域を軟化
させるようにすることによって、1層目のレーザ肉盛時
のテンパー現象で充分に軟化できなくても、2層目で、
より確実に且つより大きく軟化させることができて、母
材の表面部を工業的に使用が許されている硬さ350Hv
以下とすることができ、広範囲に亘って肉盛量を厚くし
たい場合に有利となる。 (4) 2層目の肉盛溶接による溶接ビード上に、更に3層
以内のレーザ肉盛溶接を行うようにしても、TIGの多
層溶接に比して工数面で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ肉盛溶接方法の実施の一形態を
示すもので、(イ)は第1パスを施工した後の状態を示
す母材溶接部の断面図、(ロ)は第3パス(最終パス)
を終了した後の状態を示す母材溶接部の断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示すもので、(イ)
は1層目の肉盛溶接を施工した状態を示す母材溶接部の
断面図、(ロ)は2層目の肉盛溶接を施工した状態を示
す母材溶接部の断面図である。
【図3】本発明の更に他の実施の形態を示す母材溶接部
の断面図である。
【図4】ビードピッチを1.7mmとした場合の硬さ分布
の計測結果を示す図である。
【図5】ビードピッチを2.2mmとした場合の硬さ分布
の計測結果を示す図である。
【図6】ビッカース硬さとビードピッチとの関係の計測
結果を示す図である。
【図7】ビードピッチを3.0mmとして2層盛りした場
合の硬さ分布の計測結果を示す図である。
【符号の説明】
1 母材 2-1,2-2,2-3,2-4,2-5 溶接ビード 3 硬化領域 4 テンパー領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 隆雄 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる
    母材の表面に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該
    第1パス目の溶接ビードと所要のピッチで重なるように
    第2パス目のレーザ溶接を行い、以後、同様に、直前パ
    スの溶接ビードと所要のピッチで重なるように所要数の
    パスのレーザ溶接を繰り返すことにより、各パスのレー
    ザ溶接時に発生した母材のテンパー現象で直前パスのレ
    ーザ溶接により生じた母材の硬化領域を順次軟化させる
    ようにすることを特徴とするレーザ肉盛溶接方法。
  2. 【請求項2】 レーザ出力を2.7kW、レーザ照射速度
    を0.3m/min 、ビードピッチを2.0mm以下とした溶
    接施工条件で、各パスのレーザ溶接を実施する請求項1
    記載のレーザ肉盛溶接方法。
  3. 【請求項3】 炭素鋼又は低合金鋼の如き材料からなる
    母材の表面に、第1パス目のレーザ溶接を行った後、該
    第1パス目の溶接ビードと少なくとも幅端部が重なるよ
    うに第2パス目のレーザ溶接を行い、以後、同様に、直
    前パスの溶接ビードと少なくとも幅端部が重なるように
    所要数のパスのレーザ溶接を繰り返すことにより1層目
    の肉盛溶接を行い、次に、該1層目の肉盛溶接による溶
    接ビード上に、1層目の肉盛溶接と同様に、2層目の肉
    盛溶接を行うことにより、1層目、2層目の各パスのレ
    ーザ溶接時に発生した母材のテンパー現象で母材の硬化
    領域を軟化させるようにすることを特徴とするレーザ肉
    森溶接方法。
  4. 【請求項4】 2層目の肉盛溶接による溶接ビード上
    に、更に3層以内のレーザ肉盛溶接を行うようにする請
    求項3記載のレーザ肉盛溶接方法。
JP10225821A 1998-03-04 1998-08-10 レーザ肉盛溶接方法 Pending JPH11314185A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109926801A (zh) * 2019-04-16 2019-06-25 四川坤成润科技有限公司 一种空芯柱塞的加工方法
CN115283869A (zh) * 2022-07-28 2022-11-04 上海宝冶集团有限公司 一种不锈钢复合板缺陷处的补焊方法

Cited By (3)

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CN109926801A (zh) * 2019-04-16 2019-06-25 四川坤成润科技有限公司 一种空芯柱塞的加工方法
CN109926801B (zh) * 2019-04-16 2024-04-09 四川坤成润科技有限公司 一种空芯柱塞的加工方法
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