JPH11776A - 鋼管の振動レーザ溶接方法 - Google Patents
鋼管の振動レーザ溶接方法Info
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- JPH11776A JPH11776A JP10093218A JP9321898A JPH11776A JP H11776 A JPH11776 A JP H11776A JP 10093218 A JP10093218 A JP 10093218A JP 9321898 A JP9321898 A JP 9321898A JP H11776 A JPH11776 A JP H11776A
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- steel pipe
- welding
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- laser irradiation
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- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/06—Tubes
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた溶接継ぎ手部が得られる鋼管のレーザ
溶接方法を提供する。 【解決手段】 鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを
照射して溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法に
おいて、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線に対して垂直
方向に振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで
振動させながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿
って０．５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行
う。
溶接方法を提供する。 【解決手段】 鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを
照射して溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法に
おいて、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線に対して垂直
方向に振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで
振動させながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿
って０．５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管のレーザ溶接
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ溶接法は、溶け込み比が高く加工
歪みが少ない、高速溶接が可能で残留熱影響部が少な
い、といった特徴をもつため今後の発展が大いに期待さ
れている分野である。このレーザ溶接法を鋼管と鋼管と
の突合せ溶接に適用することについては、従来から提案
されてきている。
歪みが少ない、高速溶接が可能で残留熱影響部が少な
い、といった特徴をもつため今後の発展が大いに期待さ
れている分野である。このレーザ溶接法を鋼管と鋼管と
の突合せ溶接に適用することについては、従来から提案
されてきている。
【０００３】具体的には、例えば特開昭５６−３６３９
５号公報には、レーザビーム等の高エネルギービームを
パイプの表面に照射して鋼管の溶接を行う方法が記載さ
れている。また、特開昭５８−１４８０８９号公報には
レーザを用いたパイプの加工装置が記載されている。
５号公報には、レーザビーム等の高エネルギービームを
パイプの表面に照射して鋼管の溶接を行う方法が記載さ
れている。また、特開昭５８−１４８０８９号公報には
レーザを用いたパイプの加工装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
溶接により鋼管の突合せ溶接には、次のような問題があ
った。 １）鋼管の切断は通常ガス切断法などで行われるため、
鋼管の性状や鋼管とガイドレールとの軸ずれ等によって
切断部の形状が直線から外れることはまぬがれない。こ
のため鋼管と鋼管との突合せ部にギャップが生じる。こ
のギャップがレーザ溶接の溶融部の幅よりも大きけれ
ば、その部分では鋼管が溶接されなくなる。 ２）鋼管の突合せ部に形成される溶融部の形状は、図１
に示すように溶融部の最大幅と最小幅との差が大きく、
このため溶融部に凝固割れが発生することがある。 ３）例えば、Ｃ：０．３１％以下、Ｍｎ：２．０％以
下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０６％以下を含有す
るような鋼に高速なレーザ溶接工程を適用する場合、溶
融部の小さいレーザ溶接では溶融部の冷却が比較的高速
で行われるため、溶接部が高硬度化して鋼管の性質が不
均一になる。これに対して、溶接速度の低下・レーザパ
ワーの強力化等によって溶融幅を大きくすれば溶融部の
冷却を遅くすることは可能だが、この場合には溶融部に
溶け落ちが発生しやすくなる。特に、鋼管の場合、溶接
姿勢が立向きおよび上向きとなるため、垂れ落ちが生じ
やすい。 ４）溶融部に発生した気泡が凝固した溶融部に閉じ込め
られてブローホールとなり、凝固割れの原因となる。本
発明は上述した従来技術の問題点を解決し、優れた溶接
継ぎ手部が得られる鋼管のレーザ溶接方法を提供するこ
とを目的とする。
溶接により鋼管の突合せ溶接には、次のような問題があ
った。 １）鋼管の切断は通常ガス切断法などで行われるため、
鋼管の性状や鋼管とガイドレールとの軸ずれ等によって
切断部の形状が直線から外れることはまぬがれない。こ
のため鋼管と鋼管との突合せ部にギャップが生じる。こ
のギャップがレーザ溶接の溶融部の幅よりも大きけれ
ば、その部分では鋼管が溶接されなくなる。 ２）鋼管の突合せ部に形成される溶融部の形状は、図１
に示すように溶融部の最大幅と最小幅との差が大きく、
このため溶融部に凝固割れが発生することがある。 ３）例えば、Ｃ：０．３１％以下、Ｍｎ：２．０％以
下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０６％以下を含有す
るような鋼に高速なレーザ溶接工程を適用する場合、溶
融部の小さいレーザ溶接では溶融部の冷却が比較的高速
で行われるため、溶接部が高硬度化して鋼管の性質が不
均一になる。これに対して、溶接速度の低下・レーザパ
ワーの強力化等によって溶融幅を大きくすれば溶融部の
冷却を遅くすることは可能だが、この場合には溶融部に
溶け落ちが発生しやすくなる。特に、鋼管の場合、溶接
姿勢が立向きおよび上向きとなるため、垂れ落ちが生じ
やすい。 ４）溶融部に発生した気泡が凝固した溶融部に閉じ込め
られてブローホールとなり、凝固割れの原因となる。本
発明は上述した従来技術の問題点を解決し、優れた溶接
継ぎ手部が得られる鋼管のレーザ溶接方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】本発明は、以下の通りである。 （１）鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを照射して
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線に対して垂直方向に振
幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させ
ながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って０．
５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うことを
特徴とする鋼管の振動レーザ溶接方法。 （２）鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを照射して
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線方向に振幅０．５〜
１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させながら、レ
ーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って０．５〜３．０
m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うことを特徴とする
鋼管の振動レーザ溶接方法。 （３）鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを照射して
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線と垂直方向に振幅０．
５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させると共
に鋼管の突合せ線方向に振幅０．５〜１．０mmかつ振動
数１０〜６０Hzで振動させながら、レーザ照射位置を鋼
管の突合せ部に沿って０．５〜３．０m/sec で移動させ
て鋼管の溶接を行うことを特徴とする鋼管の振動レーザ
溶接方法。
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線に対して垂直方向に振
幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させ
ながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って０．
５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うことを
特徴とする鋼管の振動レーザ溶接方法。 （２）鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを照射して
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線方向に振幅０．５〜
１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させながら、レ
ーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って０．５〜３．０
m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うことを特徴とする
鋼管の振動レーザ溶接方法。 （３）鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを照射して
溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法において、
レーザ照射位置を鋼管の突合せ線と垂直方向に振幅０．
５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させると共
に鋼管の突合せ線方向に振幅０．５〜１．０mmかつ振動
数１０〜６０Hzで振動させながら、レーザ照射位置を鋼
管の突合せ部に沿って０．５〜３．０m/sec で移動させ
て鋼管の溶接を行うことを特徴とする鋼管の振動レーザ
溶接方法。
【０００６】本発明の振動レーザ溶接方法は、重量％で
Ｃ：０．０１〜０．３１％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍ
ｎ：１．０〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．
０３％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よ
りなる鋼管に適用することができる。Ｃは、鋼管の靱性
および引張強度の確保に対し必須成分である。Ｍｎは、
同様に靱性引張強度および衝撃値の確保に対し必須成分
である。また、ＡＰＩ５Ｌ規格を満たす鋼管に適用する
こともできる。必要に応じてＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、
Ｖ、ＴｉおよびＢ等の添加元素の少なくとも一つを加え
てもよい。
Ｃ：０．０１〜０．３１％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍ
ｎ：１．０〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．
０３％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よ
りなる鋼管に適用することができる。Ｃは、鋼管の靱性
および引張強度の確保に対し必須成分である。Ｍｎは、
同様に靱性引張強度および衝撃値の確保に対し必須成分
である。また、ＡＰＩ５Ｌ規格を満たす鋼管に適用する
こともできる。必要に応じてＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、
Ｖ、ＴｉおよびＢ等の添加元素の少なくとも一つを加え
てもよい。
【０００７】図１（ａ）に、従来のレーザ溶接法により
形成された溶接部の形状を示す。この図に示すように、
従来のレーザ溶接法では最大溶融幅ＷMAX と最小溶融幅
ＷMI N との差が大きく、凝固後に図１（ｂ）に示すよう
な凝固割れが発生する頻度も高かった。
形成された溶接部の形状を示す。この図に示すように、
従来のレーザ溶接法では最大溶融幅ＷMAX と最小溶融幅
ＷMI N との差が大きく、凝固後に図１（ｂ）に示すよう
な凝固割れが発生する頻度も高かった。
【０００８】図２に、｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融
幅｝の値と凝固割れ長さとの相関を示す。図２において
凝固割れ長さの指標としては、発生した凝固割れの長さ
の溶接部の厚み全体に対する比率（％）を用いている。
また、データは、１５mm厚鋼板の突合せ部に１２kWＣＯ
2 レーザをパワー密度１．５ MW/cm2 で照射し、溶接速
度１．０m/min でレーザ溶接した際のものである。図２
に示すように、｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の
値を小さくすれば、凝固割れの発生を低減できることが
わかる。
幅｝の値と凝固割れ長さとの相関を示す。図２において
凝固割れ長さの指標としては、発生した凝固割れの長さ
の溶接部の厚み全体に対する比率（％）を用いている。
また、データは、１５mm厚鋼板の突合せ部に１２kWＣＯ
2 レーザをパワー密度１．５ MW/cm2 で照射し、溶接速
度１．０m/min でレーザ溶接した際のものである。図２
に示すように、｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の
値を小さくすれば、凝固割れの発生を低減できることが
わかる。
【０００９】そこで本発明では、レーザ照射位置を鋼管
の突合せ線に対して垂直方向（以下、Ｙ方向という）に
振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動さ
せながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って
０．５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うこ
ととした。図３に、本発明の範囲でレーザ照射位置をＹ
方向に振動させながらレーザ溶接を行うことで得られる
溶接部の形状を示す。本発明による溶接部では、｛（Ｗ
MAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の値は０に近く、凝固割
れの発生を低減できる。また、本発明による溶融幅は、
従来法による溶融幅よりも広いため、目外れの防止・低
減にも有効である。
の突合せ線に対して垂直方向（以下、Ｙ方向という）に
振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動さ
せながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って
０．５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うこ
ととした。図３に、本発明の範囲でレーザ照射位置をＹ
方向に振動させながらレーザ溶接を行うことで得られる
溶接部の形状を示す。本発明による溶接部では、｛（Ｗ
MAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の値は０に近く、凝固割
れの発生を低減できる。また、本発明による溶融幅は、
従来法による溶融幅よりも広いため、目外れの防止・低
減にも有効である。
【００１０】ここで、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部
に沿って０．５〜３．０m/sec で移動させる、すなわち
溶接速度を０．５〜３．０m/sec としたのは、０．５m/
sec未満では鋼管への入熱量が過大となり溶け落ち等が
発生するためであり、３．０m/sec 超では逆に鋼管への
入熱量が過少で溶接不全が発生するためである。
に沿って０．５〜３．０m/sec で移動させる、すなわち
溶接速度を０．５〜３．０m/sec としたのは、０．５m/
sec未満では鋼管への入熱量が過大となり溶け落ち等が
発生するためであり、３．０m/sec 超では逆に鋼管への
入熱量が過少で溶接不全が発生するためである。
【００１１】また、レーザ照射位置をＹ方向に振動させ
る際の条件を上記のように規定した理由について以下に
述べる。本発明では、レーザ照射位置をＹ方向に振動さ
せることで、鋼管突合せ部に形成される溶融部の幅を拡
大し、また｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の値が
０に近い均一な幅の溶融部を得ることを目的としてい
る。ここで、Ｙ方向の振動が１０Hz未満であれば単に溶
融部が蛇行するのみであって、本発明の目的が達成でき
ない。またＹ方向の振動は６０Hzを超えて速くしても効
果が飽和に近付き、装置側の負担が大きくなるだけであ
る。そこで、本発明ではＹ方向の振動を１０〜６０Hzと
した。また、Ｙ方向の振幅が０．５mm未満では十分に本
発明の効果が得られず、１．０mm超とすれば溶融部が突
合せ線から外れてしまうことが考えられる。そこで、本
発明ではＹ方向の振幅を０．５〜１．０mmとした。
る際の条件を上記のように規定した理由について以下に
述べる。本発明では、レーザ照射位置をＹ方向に振動さ
せることで、鋼管突合せ部に形成される溶融部の幅を拡
大し、また｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の値が
０に近い均一な幅の溶融部を得ることを目的としてい
る。ここで、Ｙ方向の振動が１０Hz未満であれば単に溶
融部が蛇行するのみであって、本発明の目的が達成でき
ない。またＹ方向の振動は６０Hzを超えて速くしても効
果が飽和に近付き、装置側の負担が大きくなるだけであ
る。そこで、本発明ではＹ方向の振動を１０〜６０Hzと
した。また、Ｙ方向の振幅が０．５mm未満では十分に本
発明の効果が得られず、１．０mm超とすれば溶融部が突
合せ線から外れてしまうことが考えられる。そこで、本
発明ではＹ方向の振幅を０．５〜１．０mmとした。
【００１２】また、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線方
向（以下、Ｘ方向とする）に振幅０．５〜１．０mmかつ
振動数１０〜６０Hzで振動させながら上述した溶接速度
でレーザ溶接を行ってもよい。
向（以下、Ｘ方向とする）に振幅０．５〜１．０mmかつ
振動数１０〜６０Hzで振動させながら上述した溶接速度
でレーザ溶接を行ってもよい。
【００１３】このように、レーザ照射位置をＸ方向に振
動させながらレーザ溶接を行った場合における溶接部の
熱履歴を、図４に概略的に示す。図４には、従来法にお
ける溶接部の熱履歴を併せて示す。図４に記載されてい
るように、本発明法による溶接部が８００℃から５００
℃まで冷却されるのに要する時間は、従来法における同
様の所要時間よりも長い。したがって、本発明による溶
接部の冷却速度は従来法よりも緩やかであり、溶接部の
硬化が起きにくい熱履歴となっているのである。
動させながらレーザ溶接を行った場合における溶接部の
熱履歴を、図４に概略的に示す。図４には、従来法にお
ける溶接部の熱履歴を併せて示す。図４に記載されてい
るように、本発明法による溶接部が８００℃から５００
℃まで冷却されるのに要する時間は、従来法における同
様の所要時間よりも長い。したがって、本発明による溶
接部の冷却速度は従来法よりも緩やかであり、溶接部の
硬化が起きにくい熱履歴となっているのである。
【００１４】図４に示すように、本発明法では溶融金属
が融点以上に滞留する時間が長いため、溶融金属中に発
生した気泡が溶融金属中を浮上して溶融部から抜け出し
やすくなり、ブローホールの発生が低減されるという効
果もある。
が融点以上に滞留する時間が長いため、溶融金属中に発
生した気泡が溶融金属中を浮上して溶融部から抜け出し
やすくなり、ブローホールの発生が低減されるという効
果もある。
【００１５】レーザ照射位置をＸ方向に振動させる際の
条件を上記のように規定した理由について以下に述べ
る。本発明では、レーザ照射位置をＸ方向に振動させて
溶接部の熱履歴を制御することで、溶融部の硬化を防
ぎ、またブローホール発生を低減することを目的として
いる。ここで、レーザ照射位置の振幅が０．５mm未満で
は振動させる効果が出ず、熱履歴の制御が不十分であ
る。一方、レーザ照射位置を１．０mm超の振幅で振動さ
せても溶融幅の増大により溶融金属に垂れ落ちが発生
し、溶接欠陥となる。そこで、レーザ照射位置の振幅は
０．５〜１．０mmとした。
条件を上記のように規定した理由について以下に述べ
る。本発明では、レーザ照射位置をＸ方向に振動させて
溶接部の熱履歴を制御することで、溶融部の硬化を防
ぎ、またブローホール発生を低減することを目的として
いる。ここで、レーザ照射位置の振幅が０．５mm未満で
は振動させる効果が出ず、熱履歴の制御が不十分であ
る。一方、レーザ照射位置を１．０mm超の振幅で振動さ
せても溶融幅の増大により溶融金属に垂れ落ちが発生
し、溶接欠陥となる。そこで、レーザ照射位置の振幅は
０．５〜１．０mmとした。
【００１６】また、本発明の溶接速度範囲とＸ方向振幅
範囲においてレーザ照射位置の振動数を１０Hz未満とし
たのでは、振動速度が遅すぎ本発明の効果が得られな
い。一方、６０Hz超としても効果が飽和に近付くばかり
か、装置側の負担が大きくなり好ましくない。そこで、
レーザ照射位置の振動数は１０〜６０Hzとした。
範囲においてレーザ照射位置の振動数を１０Hz未満とし
たのでは、振動速度が遅すぎ本発明の効果が得られな
い。一方、６０Hz超としても効果が飽和に近付くばかり
か、装置側の負担が大きくなり好ましくない。そこで、
レーザ照射位置の振動数は１０〜６０Hzとした。
【００１７】さらに、レーザ照射位置をＹ方向に振動さ
せると同時に、Ｘ方向にも振動させながらレーザ溶接を
行うようにしてもよい。この時の各方向の振動条件は、
個別に振動させた場合の条件とそれぞれ同等でよい。
せると同時に、Ｘ方向にも振動させながらレーザ溶接を
行うようにしてもよい。この時の各方向の振動条件は、
個別に振動させた場合の条件とそれぞれ同等でよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図５に、本発明の鋼管の振動レーザ溶接方法を実
施する装置の一例を概略的に示す。図５において、３は
被加工物である鋼管、Ｌはレーザビーム、１はレーザ発
振器、１１はレーザ伝送装置、２１は加工ヘッドであ
る。レーザ発振器１としては、例えば出力１０〜３０kW
の連続波ＣＯ2 レーザ発振器が適している。レーザ発振
器１から出射されたレーザビームＬはミラー５によって
反射され、レーザ伝送装置１１に導入される。
する。図５に、本発明の鋼管の振動レーザ溶接方法を実
施する装置の一例を概略的に示す。図５において、３は
被加工物である鋼管、Ｌはレーザビーム、１はレーザ発
振器、１１はレーザ伝送装置、２１は加工ヘッドであ
る。レーザ発振器１としては、例えば出力１０〜３０kW
の連続波ＣＯ2 レーザ発振器が適している。レーザ発振
器１から出射されたレーザビームＬはミラー５によって
反射され、レーザ伝送装置１１に導入される。
【００１９】レーザ伝送装置１１は、第１継ぎ手１７、
第１ビームダクト１３、第２継ぎ手１８、第２ビームダ
クト１５、第３継ぎ手１９よりなっている。各ビームダ
クトは中空筒状であって、レーザビームはその内部を伝
送される。図６に、第２継ぎ手１８の構造を概略的に示
す。第１ビームダクト１３と第２ビームダクト１５とは
ベアリング３５を介して相互に回動自在に接続されてお
り、第１ビームダクト１３内に配置されたミラー３１と
第２ビームダクト１５内に配置されたミラー３３とによ
ってレーザビームＬは第１ビームダクト１３内から第２
ビームダクト１５内へと伝送される。以上第２継ぎ手１
８について説明したが、第１継ぎ手１７、第３継ぎ手１
９もこれと同様な構造・機能を有している。以上のよう
な構造によって、レーザ伝送装置１１は各継ぎ手によっ
て折れ曲がり自在であり、かつレーザビームＬを上流側
のビームダクトから下流側のビームダクトへと伝送する
ことができる。
第１ビームダクト１３、第２継ぎ手１８、第２ビームダ
クト１５、第３継ぎ手１９よりなっている。各ビームダ
クトは中空筒状であって、レーザビームはその内部を伝
送される。図６に、第２継ぎ手１８の構造を概略的に示
す。第１ビームダクト１３と第２ビームダクト１５とは
ベアリング３５を介して相互に回動自在に接続されてお
り、第１ビームダクト１３内に配置されたミラー３１と
第２ビームダクト１５内に配置されたミラー３３とによ
ってレーザビームＬは第１ビームダクト１３内から第２
ビームダクト１５内へと伝送される。以上第２継ぎ手１
８について説明したが、第１継ぎ手１７、第３継ぎ手１
９もこれと同様な構造・機能を有している。以上のよう
な構造によって、レーザ伝送装置１１は各継ぎ手によっ
て折れ曲がり自在であり、かつレーザビームＬを上流側
のビームダクトから下流側のビームダクトへと伝送する
ことができる。
【００２０】以上のようなレーザ伝送装置１１によっ
て、レーザビームＬは加工ヘッド２１に伝送される。加
工ヘッド２１上にはミラー２５と集光光学系２７が配置
されていて、これらによってレーザビームＬは鋼管３の
被溶接部３１に照射される。
て、レーザビームＬは加工ヘッド２１に伝送される。加
工ヘッド２１上にはミラー２５と集光光学系２７が配置
されていて、これらによってレーザビームＬは鋼管３の
被溶接部３１に照射される。
【００２１】本発明法にしたがってレーザ照射位置を振
動させるには、例えば図７、図８に示すようにミラー２
５と集光光学系２７とを組み合わせ、ミラー２５を矢印
方向に振動させればよい。図７、８において、溶接方向
を紙面に対して水平とすればレーザ照射位置をＸ方向に
振動させることができ、溶接方向を紙面に対して垂直と
すればレーザ照射位置をＹ方向に振動させることができ
る。なお、図７、８においてはミラー２５を振動させて
いるが、集光光学系２７を振動させても同様の効果が得
られることはいうまでもない。
動させるには、例えば図７、図８に示すようにミラー２
５と集光光学系２７とを組み合わせ、ミラー２５を矢印
方向に振動させればよい。図７、８において、溶接方向
を紙面に対して水平とすればレーザ照射位置をＸ方向に
振動させることができ、溶接方向を紙面に対して垂直と
すればレーザ照射位置をＹ方向に振動させることができ
る。なお、図７、８においてはミラー２５を振動させて
いるが、集光光学系２７を振動させても同様の効果が得
られることはいうまでもない。
【００２２】ここで、加工ヘッド２１を加工ヘッド駆動
機構２９によって、鋼管３の外周に設けられたガイドレ
ール２３上を周回させれば、鋼管突合せ部全周にわたっ
て溶接を行うことが可能である。
機構２９によって、鋼管３の外周に設けられたガイドレ
ール２３上を周回させれば、鋼管突合せ部全周にわたっ
て溶接を行うことが可能である。
【００２３】
【実施例】前述の装置を用い、直径約７１１mm、板厚約
１５mmのパイプライン用鋼管の溶接を行った。レーザ発
振器１には出力２５kWのＣＯ2 レーザ発振器を、ビーム
ダクトには外形１５０mm, 内径１４４mm，肉厚３mmのス
テンレス鋼管を、ベアリングにはＪＩＳ規格に指定され
た外径１５０mmのボールベアリングをそれぞれ用いた。
集光光学系には焦点距離５００mmの放物面鏡を用いて、
レーザビームが鋼管突合せ部表面に０．５mm径で集光さ
れるようにした。
１５mmのパイプライン用鋼管の溶接を行った。レーザ発
振器１には出力２５kWのＣＯ2 レーザ発振器を、ビーム
ダクトには外形１５０mm, 内径１４４mm，肉厚３mmのス
テンレス鋼管を、ベアリングにはＪＩＳ規格に指定され
た外径１５０mmのボールベアリングをそれぞれ用いた。
集光光学系には焦点距離５００mmの放物面鏡を用いて、
レーザビームが鋼管突合せ部表面に０．５mm径で集光さ
れるようにした。
【００２４】ここで、レーザビームが鋼管突合せ部表面
に照射される位置が、振幅：０．７mm、振動数：５０H
z、振動方向：Ｙ方向で振動するようにミラー２５を振
動させながら、加工ヘッド２１を速度１．０m/min で周
回させたところ、レーザの目外れは発生せず、また溶接
部の凝固割れや溶接部の硬化もみられない高品質な溶接
継ぎ手を得ることができた。
に照射される位置が、振幅：０．７mm、振動数：５０H
z、振動方向：Ｙ方向で振動するようにミラー２５を振
動させながら、加工ヘッド２１を速度１．０m/min で周
回させたところ、レーザの目外れは発生せず、また溶接
部の凝固割れや溶接部の硬化もみられない高品質な溶接
継ぎ手を得ることができた。
【００２５】また、同じ溶接条件で、レーザ照射位置が
振幅：０．７mm、振動数：５０Hz、振動方向：Ｘ方向で
振動するようにミラーを振動させて溶接を行ったとこ
ろ、同じく高品質の溶接継ぎ手を得ることができた。
振幅：０．７mm、振動数：５０Hz、振動方向：Ｘ方向で
振動するようにミラーを振動させて溶接を行ったとこ
ろ、同じく高品質の溶接継ぎ手を得ることができた。
【図１】（ａ）従来のレーザ溶接法により形成された溶
接部の形状を示す図面である。 （ｂ）従来のレーザ溶接法により形成された溶接部に発
生した溶融割れを示す図面である。
接部の形状を示す図面である。 （ｂ）従来のレーザ溶接法により形成された溶接部に発
生した溶融割れを示す図面である。
【図２】｛（ＷMAX −ＷMIN ）／平均溶融幅｝の値と凝
固割れ長さとの相関を示す図表である。
固割れ長さとの相関を示す図表である。
【図３】レーザ照射位置をＹ方向に振動させながらレー
ザ溶接を行うことで得られる溶接部の形状を示す図面で
ある。
ザ溶接を行うことで得られる溶接部の形状を示す図面で
ある。
【図４】レーザ照射位置をＸ方向に振動させながらレー
ザ溶接を行った場合における、溶接部の熱履歴を概略的
に示す図表である。
ザ溶接を行った場合における、溶接部の熱履歴を概略的
に示す図表である。
【図５】本発明の鋼管の振動レーザ溶接方法を実施する
装置の一例の概略図である。
装置の一例の概略図である。
【図６】第２継ぎ手の構造を概略的に示す図面である。
【図７】レーザ照射位置を振動させる方法の説明図であ
る。
る。
【図８】レーザ照射位置を振動させる方法の説明図であ
る。
る。
Ｌ レーザビーム １ レーザ発振器 ３ 鋼管 ５ ミラー １１ レーザ伝送装置 １３ 第１ビームダクト １５ 第２ビームダクト １７ 第１継ぎ手 １８ 第２継ぎ手 １９ 第３継ぎ手 ２１ 加工ヘッド ２３ ガイドレール ２５ ミラー ２７ 集光光学系 ２９ 加工ヘッド駆動装置 ３１，３３ ミラー ３５ ベアリング ３７ 被溶接部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 康博 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを
照射して溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法に
おいて、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線に対して垂直
方向に振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで
振動させながら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿
って０．５〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行
うことを特徴とする鋼管の振動レーザ溶接方法。 - 【請求項２】 鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを
照射して溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法に
おいて、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線方向に振幅
０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動させな
がら、レーザ照射位置を鋼管の突合せ部に沿って０．５
〜３．０m/sec で移動させて鋼管の溶接を行うことを特
徴とする鋼管の振動レーザ溶接方法。 - 【請求項３】 鋼管を突き合わせ、突合せ部にレーザを
照射して溶融させて溶接を行う鋼管のレーザ溶接方法に
おいて、レーザ照射位置を鋼管の突合せ線と垂直方向に
振幅０．５〜１．０mmかつ振動数１０〜６０Hzで振動さ
せると共に鋼管の突合せ線方向に振幅０．５〜１．０mm
かつ振動数１０〜６０Hzで振動させながら、レーザ照射
位置を鋼管の突合せ部に沿って０．５〜３．０m/sec で
移動させて鋼管の溶接を行うことを特徴とする鋼管の振
動レーザ溶接方法。 - 【請求項４】 前記鋼管が、重量％でＣ：０．０１〜
０．３１％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．０〜２．
０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下を含有
し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる請求項１、
２または３記載の鋼管の振動レーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093218A JPH11776A (ja) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | 鋼管の振動レーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8850197 | 1997-04-07 | ||
| JP9-88501 | 1997-04-07 | ||
| JP10093218A JPH11776A (ja) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | 鋼管の振動レーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11776A true JPH11776A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=26429867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10093218A Withdrawn JPH11776A (ja) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | 鋼管の振動レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11776A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4708391A (en) * | 1986-07-03 | 1987-11-24 | Mazda Motor Corporation | Rear body structure for motor vehicle |
| US10730139B2 (en) | 2014-08-08 | 2020-08-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Laser welding device and laser welding method |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP10093218A patent/JPH11776A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4708391A (en) * | 1986-07-03 | 1987-11-24 | Mazda Motor Corporation | Rear body structure for motor vehicle |
| US10730139B2 (en) | 2014-08-08 | 2020-08-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Laser welding device and laser welding method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |