JPS58100982A - エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 - Google Patents
エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法Info
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- JPS58100982A JPS58100982A JP56198056A JP19805681A JPS58100982A JP S58100982 A JPS58100982 A JP S58100982A JP 56198056 A JP56198056 A JP 56198056A JP 19805681 A JP19805681 A JP 19805681A JP S58100982 A JPS58100982 A JP S58100982A
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- Japan
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- welding
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- electric resistance
- energy beam
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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
- B23K28/00—Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
- B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
熱によって物体を溶接する電気抵抗溶接法に関する。
物体を溶接することは広範囲な分野で必要とされる技術
で各種の方法が用いられているが、その中で電気抵抗溶
接法は最もよく使われている技術の１つである。例えば
溶接管の製造分野においては、一般に電縫管と呼ばれる
管の溶接速度の速い、即ち生産性の高い溶接法として用
いられている。
で各種の方法が用いられているが、その中で電気抵抗溶
接法は最もよく使われている技術の１つである。例えば
溶接管の製造分野においては、一般に電縫管と呼ばれる
管の溶接速度の速い、即ち生産性の高い溶接法として用
いられている。
電縫管の製造方法、例えば従来の高周波接触溶接法によ
る溶接造管工程の１例を第１図により説明する。
る溶接造管工程の１例を第１図により説明する。
まず図には示していない成形ロール群によって管状に成
形された銅帯（以下管状体という）１のエツジ部２はス
クイズロール３によって突合わせられ衝合部を頂点とす
るクサビ形状を呈する。スクイズロール３の上流に配設
された接触子４，４には高周波電圧が印加され、１つの
接触子４から他の接触子４への高周波電流回路がクサビ
形状をなすエツジ部２に沿って形成される。この高周波
電流によってエツジ部２が加熱されクサビ形状の頂点す
なわち溶接点において溶接温度に達しスクイズロール３
によシ加圧溶接される。
形された銅帯（以下管状体という）１のエツジ部２はス
クイズロール３によって突合わせられ衝合部を頂点とす
るクサビ形状を呈する。スクイズロール３の上流に配設
された接触子４，４には高周波電圧が印加され、１つの
接触子４から他の接触子４への高周波電流回路がクサビ
形状をなすエツジ部２に沿って形成される。この高周波
電流によってエツジ部２が加熱されクサビ形状の頂点す
なわち溶接点において溶接温度に達しスクイズロール３
によシ加圧溶接される。
電縫管の溶接品質には溶接電力の大小が大きく影響する
。例えば溶接電力が過少であればエツジ部２は低入熱状
態となシ冷接と呼ばれる溶接欠陥が発生する。溶接電力
が過大になりエツジ部２が高入熱状態となるとベネトレ
ータと呼ばれる溶接欠陥が発生する場合がある。低入熱
造管で発生する冷接はエツジ部２の加熱不足が主原因で
あり、高入熱造管で発生するベネトレータはエツジ部２
が溶融し溶融金属が電磁力によって溶接面から排出され
るだめに溶接点が管軸方向に周期的位置変動を繰返すこ
とが主原因である。
。例えば溶接電力が過少であればエツジ部２は低入熱状
態となシ冷接と呼ばれる溶接欠陥が発生する。溶接電力
が過大になりエツジ部２が高入熱状態となるとベネトレ
ータと呼ばれる溶接欠陥が発生する場合がある。低入熱
造管で発生する冷接はエツジ部２の加熱不足が主原因で
あり、高入熱造管で発生するベネトレータはエツジ部２
が溶融し溶融金属が電磁力によって溶接面から排出され
るだめに溶接点が管軸方向に周期的位置変動を繰返すこ
とが主原因である。
一般に電縫溶接造管に用いる高周波電力としては１０〜
５００ ｋＨｚの周波数帯が用いられ、高周波特有の「
表皮効果」と「近接効果」の２つの現象の相乗効果によ
り周波数が高く々るほど電気的溶接効率は大きくなる。
５００ ｋＨｚの周波数帯が用いられ、高周波特有の「
表皮効果」と「近接効果」の２つの現象の相乗効果によ
り周波数が高く々るほど電気的溶接効率は大きくなる。
これが電縫溶接造管に広く高周波電力が用いられる理由
である。
である。
ところが、この高周波特有の現象は第２図に示す如きエ
ツジ部２の肉厚方向の温度不均一をもたらす。即ちエツ
ジ部２のコーナ部２１の高周波電 □流密度が肉厚
中央部２２の高周波電流密度より高くなシ肉厚方向で温
度不均一となる。
ツジ部２の肉厚方向の温度不均一をもたらす。即ちエツ
ジ部２のコーナ部２１の高周波電 □流密度が肉厚
中央部２２の高周波電流密度より高くなシ肉厚方向で温
度不均一となる。
このエツジ部２の肉厚方向のＳ度不均−は肉厚が厚くな
るほど（例えば電縫造管においては６Ｗｌｉ以上）助長
される傾向にある。この肉厚方向の温度不均一が助長さ
−れると溶接点に至っても溶接温度に達しガい低入熱部
分が生じ冷接の原因となる。
るほど（例えば電縫造管においては６Ｗｌｉ以上）助長
される傾向にある。この肉厚方向の温度不均一が助長さ
−れると溶接点に至っても溶接温度に達しガい低入熱部
分が生じ冷接の原因となる。
との冷接の発生を防止するために接触子４への印加電圧
をあげ溶接電力を大きくするとコーナ部２１が購入熱状
態になり啄ネトレータ々どの溶接欠陥が発生する場合が
ある。従って電縫溶接造管においては厚肉になるほど無
欠陥溶接は困難となる。
をあげ溶接電力を大きくするとコーナ部２１が購入熱状
態になり啄ネトレータ々どの溶接欠陥が発生する場合が
ある。従って電縫溶接造管においては厚肉になるほど無
欠陥溶接は困難となる。
これらの現象はストレートシームの電縫管に限らずス・
ぐイラル管や■ビームなど形鋼の電気抵抗溶接において
も見られる。
ぐイラル管や■ビームなど形鋼の電気抵抗溶接において
も見られる。
一方溶接時の熱影響が少なく優れた溶接品質が得られる
溶接法としてレーザ、電子ビームなどのエネルギビーム
を用いる溶接法があり、特開昭５６−１１４５９０にお
いてこれらエネルギビームを浴接されるべきクサビ形状
の頂点すなわち溶接点に投射する浴接法が提案されてい
る。この方法に（５） よ７れは従来の突合せ面上からエネルギビームを投射す
る方法にくらべ熱影響の極めて少ない、従ってエネルギ
効率の良い溶接が行える。
溶接法としてレーザ、電子ビームなどのエネルギビーム
を用いる溶接法があり、特開昭５６−１１４５９０にお
いてこれらエネルギビームを浴接されるべきクサビ形状
の頂点すなわち溶接点に投射する浴接法が提案されてい
る。この方法に（５） よ７れは従来の突合せ面上からエネルギビームを投射す
る方法にくらべ熱影響の極めて少ない、従ってエネルギ
効率の良い溶接が行える。
しかしこれらエネルギビームを用いる溶接法は例えばレ
ーザ溶接では大出力溶接機がなく、電子ビーム溶接では
真空中で溶接する必要があるなどの制約があシ、主とし
て溶接時の熱影響を避ける場合や難溶液材料の溶接など
特殊用途に用いられている。
ーザ溶接では大出力溶接機がなく、電子ビーム溶接では
真空中で溶接する必要があるなどの制約があシ、主とし
て溶接時の熱影響を避ける場合や難溶液材料の溶接など
特殊用途に用いられている。
本発明は溶接品質が優れて且つ高卵率のエネルギビーム
併用電気抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
併用電気抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
本発明は、相向い合う溶接面が漸近し溶接点を頂点とす
るクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギを供給しク
サビ形状の頂点を溶接温度まで加熱し溶接する電気抵抗
溶接法において、該溶接法に併用して溶接面がなすクサ
ビ形状の開放側から頂点方向へエネルギビームを投射し
て溶接することを特徴とするエネルギビーム併用電気抵
抗溶接法である。
るクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギを供給しク
サビ形状の頂点を溶接温度まで加熱し溶接する電気抵抗
溶接法において、該溶接法に併用して溶接面がなすクサ
ビ形状の開放側から頂点方向へエネルギビームを投射し
て溶接することを特徴とするエネルギビーム併用電気抵
抗溶接法である。
（６）
以下本発明の構成を図面により詳細に説明する。
第３図は電縫管の溶接における本発明の実施例を示す図
である。
である。
管状体１のエツジ部２は接触子４から供給される高周波
電力によって発生するジュール熱およびレーデ照射装置
５から照射されるレーデビームによって全肉厚範囲に亘
って溶接温度に均一的に加熱される。
電力によって発生するジュール熱およびレーデ照射装置
５から照射されるレーデビームによって全肉厚範囲に亘
って溶接温度に均一的に加熱される。
即ち１つの接触子４から溶接点を通り他の接触子４に達
する高周波電流によってエツジ部２が加熱されそのコー
ナ部２１は溶接点において溶接温度に達する。とのとき
肉厚中央部２２は加熱はされているが溶接温度には達し
ておらず低入熱状態であり、従来の電縫溶接造管におい
ては冷接と々る状態にある。
する高周波電流によってエツジ部２が加熱されそのコー
ナ部２１は溶接点において溶接温度に達する。とのとき
肉厚中央部２２は加熱はされているが溶接温度には達し
ておらず低入熱状態であり、従来の電縫溶接造管におい
ては冷接と々る状態にある。
レーザ照射装置５から照射されるレーザビームは既知の
手段であるミラー６．７，８．９を用いてエツジ部２，
２が形成するクサビ形状の開放側から溶接点に矢印Ｆで
示されるように照射される。
手段であるミラー６．７，８．９を用いてエツジ部２，
２が形成するクサビ形状の開放側から溶接点に矢印Ｆで
示されるように照射される。
このときレーデビームの強度、および溶接点ての光学的
吸収が溶接品質および溶接熱効率に影響する。レーザビ
ームの形状は第４図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）に
示すようなブロードフォーカスビーム、シャープフォー
カスビーム、ラインフォーカスビームのいずれでもよ＜
（ａ） 、 （ｃ）の場合はレーザビームは高周波電
流による加熱で低入熱と々っている肉腫中央部２２をカ
バーする大きさに々っているが、（ｂ）の場合は例えば
ミラー７を振動させるととによりレーザビームを肉厚方
向に走査させ、その撮動振幅が高周波電流の加熱で低入
熱状態と々っている肉厚中央部２２をカバーするように
することが必要である。これによシ全肉厚範囲において
溶接温度に均一的に加熱できる。
吸収が溶接品質および溶接熱効率に影響する。レーザビ
ームの形状は第４図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）に
示すようなブロードフォーカスビーム、シャープフォー
カスビーム、ラインフォーカスビームのいずれでもよ＜
（ａ） 、 （ｃ）の場合はレーザビームは高周波電
流による加熱で低入熱と々っている肉腫中央部２２をカ
バーする大きさに々っているが、（ｂ）の場合は例えば
ミラー７を振動させるととによりレーザビームを肉厚方
向に走査させ、その撮動振幅が高周波電流の加熱で低入
熱状態と々っている肉厚中央部２２をカバーするように
することが必要である。これによシ全肉厚範囲において
溶接温度に均一的に加熱できる。
第５図に示す例は第３図の構成においてクサビ形状の頂
点の直前の空隙へ、ヘリウム、アルゴン。
点の直前の空隙へ、ヘリウム、アルゴン。
チッソなどのガスを供給する手段を附加した他の実施例
である。クサビ形状の頂点の直前の空隙へアルゴンなど
の電離しやすいがスを供給すること ゛によりクサ
ビ形状の頂点の直前の空隙にプラズマが発生する。この
プラズマはレーザビームの反射を防止すると同時にプラ
ズマそのものが溶接点の加熱に寄与するのでレーザビー
ム単独の加熱よりも効率よく且つ均一な加熱が行える。
である。クサビ形状の頂点の直前の空隙へアルゴンなど
の電離しやすいがスを供給すること ゛によりクサ
ビ形状の頂点の直前の空隙にプラズマが発生する。この
プラズマはレーザビームの反射を防止すると同時にプラ
ズマそのものが溶接点の加熱に寄与するのでレーザビー
ム単独の加熱よりも効率よく且つ均一な加熱が行える。
第６図は更に本発明の他の実施例を示すものである。
この例では高周波電力およびレーデビームの出力を一定
とした場合に管状体１のエツジ部２の温度を変動させる
要因、すなわち溶接入熱変動要因として管状体１の肉厚
を板厚計１１℃管状体１の移動速度を速度計１２で測定
し、又管状体１のエツジ部２に与えられた加熱エネルギ
の結果としての溶接直後の温度を温変計１３で測定し、
得られたそれぞれの信号を演算制御装置１４へ送る。演
算制御装置１４は送られたこれらの信号と既知のデータ
を加え管状体１のエツジ部２の温度が溶接点において溶
接温度に達するよう高周波電力とレーザビームの出力を
制御する。
とした場合に管状体１のエツジ部２の温度を変動させる
要因、すなわち溶接入熱変動要因として管状体１の肉厚
を板厚計１１℃管状体１の移動速度を速度計１２で測定
し、又管状体１のエツジ部２に与えられた加熱エネルギ
の結果としての溶接直後の温度を温変計１３で測定し、
得られたそれぞれの信号を演算制御装置１４へ送る。演
算制御装置１４は送られたこれらの信号と既知のデータ
を加え管状体１のエツジ部２の温度が溶接点において溶
接温度に達するよう高周波電力とレーザビームの出力を
制御する。
次に本発明の作用、効果を説明する。
本発明においては電気抵抗溶接とエネルギビームを併用
するだめに高周波電力による加熱はその（９） 高周波特有の現象を利用することにより特に溶接面のコ
ーナ部を溶接温度まで効率よく加熱し、エネルギビーム
は溶接面の中央部を溶接温度まで加熱する。従って溶接
面は過大熱状態とは々らないので溶接点が管軸方向に移
動することがないためベネトレータは発生せず、又高周
波電力だけでは加熱が不充分な溶接面の中央部も溶接に
心壁な加熱を受けるため全溶接面に亘って溶接温度に達
し冷接も発生せず常に安定して高品質の溶接が行える。
するだめに高周波電力による加熱はその（９） 高周波特有の現象を利用することにより特に溶接面のコ
ーナ部を溶接温度まで効率よく加熱し、エネルギビーム
は溶接面の中央部を溶接温度まで加熱する。従って溶接
面は過大熱状態とは々らないので溶接点が管軸方向に移
動することがないためベネトレータは発生せず、又高周
波電力だけでは加熱が不充分な溶接面の中央部も溶接に
心壁な加熱を受けるため全溶接面に亘って溶接温度に達
し冷接も発生せず常に安定して高品質の溶接が行える。
又第４図（ａ）、（ｃ）に示すような形状のエネルギビ
ームは第４図（ｂ）に示す形状のエネルギビームよりも
エネルギ密度が低いだめ通常の平面にエネルギビームを
照射する場合には加熱効率が著しく低下するが、本発明
においてはクサビ形状の開放側から頂点方向にエネルギ
ビームを投射することによシ溶接点は恰も光学的な黒体
のように作用し、すなわちエネルギビームは反射しなが
ら溶接点に収束してゆくので溶接点でのエネルギ吸収率
は著しく同上するので加熱効率も同上する。
ームは第４図（ｂ）に示す形状のエネルギビームよりも
エネルギ密度が低いだめ通常の平面にエネルギビームを
照射する場合には加熱効率が著しく低下するが、本発明
においてはクサビ形状の開放側から頂点方向にエネルギ
ビームを投射することによシ溶接点は恰も光学的な黒体
のように作用し、すなわちエネルギビームは反射しなが
ら溶接点に収束してゆくので溶接点でのエネルギ吸収率
は著しく同上するので加熱効率も同上する。
（１０）
更に溶接入熱の変動要因となる因子を測定しこの信号と
結果としての溶接後の温度を測定して得だ信号を既知の
データと併せて演算し高周波＠１力および又はエネルギ
ビームの出力を制御することにより常に安定して優れた
溶接品質が得られる。
結果としての溶接後の温度を測定して得だ信号を既知の
データと併せて演算し高周波＠１力および又はエネルギ
ビームの出力を制御することにより常に安定して優れた
溶接品質が得られる。
本発明の効果を実施例により従来法と比較して説明する
。
。
実施内容は第１表の如くである。
ｒｌｌ）
ｆｌｏ）
以上電気抵抗溶接とエネルギビームを併用した本発明の
方法によれば従来法による電縫管にくらべその溶接品質
は格段にすぐれ冷接およびベネトレータなどの溶接欠陥
の発生は激減する。又従来の電縫管においては困難であ
った厚肉管を高品質かつ高能率で造管できるものである
。
方法によれば従来法による電縫管にくらべその溶接品質
は格段にすぐれ冷接およびベネトレータなどの溶接欠陥
の発生は激減する。又従来の電縫管においては困難であ
った厚肉管を高品質かつ高能率で造管できるものである
。
第１図は従来の高周波接触式溶接法による造管工程の概
要を示す斜視図、第２図は第１図中Ａ−Ａ断面における
エツジ部の温度分布を示す図、第３図、第５図、第６図
は本発明の実施態様例を示す図、第４図（ａ） ＋ （
ｂ） 、（ｃ）はレーザビームの形状および照射部を示
す図である。 １・・・管状体 ２・・・エツジ部３・・・
溶接ロール ４・・・接触子５・・・レーザ照射
装置 ６．７，８．９・・・ミラー１０・・・ガス供
給管 １１・・・板厚計１２・・・速度計
１３・・・温度計１４・・・演算制御装置 １５・
・・成形ロール２１・・・エツジ部のコーナ部 ２２
・・・エツジ部の肉厚中央部（１３） （ＩＺ） 第２図中のａ、ｂ、ｃ・・・等温線 Ｆ・・・エネルギビーム ＬＢａ 、 ＬＢＩ） ＋ ＬＢｃ ・”レーザビーム
Ａａ＊ Ａｂ ＋ ＡＣ・・・レーザ照射部。 （１４）
要を示す斜視図、第２図は第１図中Ａ−Ａ断面における
エツジ部の温度分布を示す図、第３図、第５図、第６図
は本発明の実施態様例を示す図、第４図（ａ） ＋ （
ｂ） 、（ｃ）はレーザビームの形状および照射部を示
す図である。 １・・・管状体 ２・・・エツジ部３・・・
溶接ロール ４・・・接触子５・・・レーザ照射
装置 ６．７，８．９・・・ミラー１０・・・ガス供
給管 １１・・・板厚計１２・・・速度計
１３・・・温度計１４・・・演算制御装置 １５・
・・成形ロール２１・・・エツジ部のコーナ部 ２２
・・・エツジ部の肉厚中央部（１３） （ＩＺ） 第２図中のａ、ｂ、ｃ・・・等温線 Ｆ・・・エネルギビーム ＬＢａ 、 ＬＢＩ） ＋ ＬＢｃ ・”レーザビーム
Ａａ＊ Ａｂ ＋ ＡＣ・・・レーザ照射部。 （１４）
Claims (3)
- （１）相向い合う溶接面が漸近し溶接点を頂点とするク
サビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギを供給し、発生
するジュール熱でクサビ形状の頂点の温度を溶接温度ま
で加熱し溶接する電気抵抗溶接法において、該クサビ形
状の開放側から溶接点となるべき頂点方向へエネルギビ
ームを投射して、電気抵抗溶接と併用することを特徴と
するエネルギビーム併用電気抵抗溶接法。 - （２） 相向い合う溶接面が漸近し溶接点を頂点とす
るクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギを供給し、
発生するジュール熱でクサビ形状の頂点の温度を溶接温
度まで加熱し溶接する電気抵抗溶接法において、該クサ
ビ形状の頂点の直前の空隙に電離性の良いガスを供給し
、さらに該クサビ形状の開放側から溶接点となるべき頂
点方向へエネルギビームを投射して、電気抵抗溶接と併
用することを特徴とするエネルギビーム併用電気抵抗溶
接法。 - （３）相向い合う溶接面が顕近し溶接点を頂点とするク
サビ形状を外す被溶接物へ電気エネルギを供給し、発生
するジュール熱でクサビ形状の頂点の温度を溶接温度ま
で加熱し溶接する電気抵抗溶接法において、該クサビ形
状の開放側から溶接点となるべき頂点方向へエネルギビ
ームを投射して電気抵抗溶接と併用し、溶接人熱制御手
役として、溶接入熱変動要因および溶接温度を測定し、
その信号と既知のデータとを加えて演算し、その結果に
より高周波電力および／またはエネルギビーム出力を副
筒することを特徴とするエネルギビーム併用電気抵抗溶
接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198056A JPS58100982A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198056A JPS58100982A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100982A true JPS58100982A (ja) | 1983-06-15 |
| JPH0212674B2 JPH0212674B2 (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16384790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56198056A Granted JPS58100982A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100982A (ja) |
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- 1981-12-09 JP JP56198056A patent/JPS58100982A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0212674B2 (ja) | 1990-03-23 |
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