JPS58184082A - レ−ザ溶接法 - Google Patents
レ−ザ溶接法Info
- Publication number
- JPS58184082A JPS58184082A JP57067743A JP6774382A JPS58184082A JP S58184082 A JPS58184082 A JP S58184082A JP 57067743 A JP57067743 A JP 57067743A JP 6774382 A JP6774382 A JP 6774382A JP S58184082 A JPS58184082 A JP S58184082A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- gas
- wire
- plasma atmosphere
- welded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/211—Bonding by welding with interposition of special material to facilitate connection of the parts
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (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】
本発明はレーザ溶接に関する。
レーザ溶接においては、溶接すべき２端面な突合わせて
端面間中央にレーザビームを集束照射する。
端面間中央にレーザビームを集束照射する。
端面が平滑でありしかも密着している場合には突合せ端
面の両者にレーザエネルギが分布し、両端面が溶接され
る。しかしながら、端面間のギャップをレーザビームが
通過するときには、溶接がおこなわれず、端面に凹凸が
あるときには溶接が不完全になる。これを防止するため
に従来においては端面に予め添加金属層を形成したり、
端面間ギャップの上開口を添加金属ワイヤで覆ったり、
端面にまたがるブリッジを添加金属で形成したりしてい
る。しかし、端面に添加金属層を形成する方法では、そ
れに更に工数を要すると共に、添加金属層間にギャップ
を無くすことは不可能である。
面の両者にレーザエネルギが分布し、両端面が溶接され
る。しかしながら、端面間のギャップをレーザビームが
通過するときには、溶接がおこなわれず、端面に凹凸が
あるときには溶接が不完全になる。これを防止するため
に従来においては端面に予め添加金属層を形成したり、
端面間ギャップの上開口を添加金属ワイヤで覆ったり、
端面にまたがるブリッジを添加金属で形成したりしてい
る。しかし、端面に添加金属層を形成する方法では、そ
れに更に工数を要すると共に、添加金属層間にギャップ
を無くすことは不可能である。
ギャップの上開口を添加金属ワイヤで覆う方法では、弾
力があるワイヤを正確にギャップ上に位置決めするのが
むつかしくワイヤ配架が大変である。
力があるワイヤを正確にギャップ上に位置決めするのが
むつかしくワイヤ配架が大変である。
ブリッジ形成法のうち優れたものに、溶接部に照射する
レーザビームに向けて添加金属ワイヤを突出す方法があ
る。これにおいてはレーザビームで溶けた添加金属がギ
ャップを埋め、次いでレーザビームがこのギャップを埋
めた添加金属に当たる。
レーザビームに向けて添加金属ワイヤを突出す方法があ
る。これにおいてはレーザビームで溶けた添加金属がギ
ャップを埋め、次いでレーザビームがこのギャップを埋
めた添加金属に当たる。
しかしながらこのブリッジ形成法でも、レーザエネルギ
ーが隔時的に添加金属の溶融と溶接端面の溶融に交互に
消費されることになり、エネルギーが溶接方向に高低に
分布し、溶接部における添加金属と端面金属との混合攪
拌が不十分となり、溶接品質が低い。また、添加金属ワ
イヤの送り速度が高いとレーザエネルギの大部分がワイ
ヤ溶融に消費されて溶接すべき端面の溶融が遅れ、送り
速度が低いとブリッジが不完全となって未溶接部が残る
などの問題があり、添加釡属ワイヤの送給制御がむつか
しいという問題もある。
ーが隔時的に添加金属の溶融と溶接端面の溶融に交互に
消費されることになり、エネルギーが溶接方向に高低に
分布し、溶接部における添加金属と端面金属との混合攪
拌が不十分となり、溶接品質が低い。また、添加金属ワ
イヤの送り速度が高いとレーザエネルギの大部分がワイ
ヤ溶融に消費されて溶接すべき端面の溶融が遅れ、送り
速度が低いとブリッジが不完全となって未溶接部が残る
などの問題があり、添加釡属ワイヤの送給制御がむつか
しいという問題もある。
本発明はレーザビームエネルギの利用効率を高くして高
品質の均一な溶接をおこなうことを目的とする。
品質の均一な溶接をおこなうことを目的とする。
上記目的を達成するために本発明においては、溶接部に
、プラズマ形成用のガスを供給し、レーザビームエネル
ギは該ガスを、添加金属を溶融させうる温度を維持しか
つ溶接部の端面金属と添加金属を混合するに十分なエネ
ルギーを有するプラズマとし、添加金属を溶接部のプラ
ズマ雰囲気に供給する。
、プラズマ形成用のガスを供給し、レーザビームエネル
ギは該ガスを、添加金属を溶融させうる温度を維持しか
つ溶接部の端面金属と添加金属を混合するに十分なエネ
ルギーを有するプラズマとし、添加金属を溶接部のプラ
ズマ雰囲気に供給する。
これによれば、レーザビームによって形成されたプラズ
マが、溶接部を加熱、保温すると共に添加金、・・・、
１ 属を溶かす。つまり、溶接部に形成されたプラズマ雰囲
気が蓄熱体として作用し、溶接部へのレーザビームの照
射間断を防いでビームエネルギーな効率よく利用すると
共に、添加金属が固体のままでレーザ照射視野に入る前
にそれを溶かし、ブリッジを形成させる。添加金属の供
給が速いときにはプラズマ雰囲気の、添加金属溶融に消
費するエネルギーが大きくなり、添加金属の供給が遅い
ときにはプラズマ雰囲気の蓄熱が大きくなる。このよう
にプラズマ雰囲気は添加金属の供給速度の変化に対して
熱緩衝機能を有する。したがって通常の溶接ワイヤ送り
制御と同様な送り制御で添加金属を供給して安定した高
い溶接品質を得ることができる。
マが、溶接部を加熱、保温すると共に添加金、・・・、
１ 属を溶かす。つまり、溶接部に形成されたプラズマ雰囲
気が蓄熱体として作用し、溶接部へのレーザビームの照
射間断を防いでビームエネルギーな効率よく利用すると
共に、添加金属が固体のままでレーザ照射視野に入る前
にそれを溶かし、ブリッジを形成させる。添加金属の供
給が速いときにはプラズマ雰囲気の、添加金属溶融に消
費するエネルギーが大きくなり、添加金属の供給が遅い
ときにはプラズマ雰囲気の蓄熱が大きくなる。このよう
にプラズマ雰囲気は添加金属の供給速度の変化に対して
熱緩衝機能を有する。したがって通常の溶接ワイヤ送り
制御と同様な送り制御で添加金属を供給して安定した高
い溶接品質を得ることができる。
第１図に本発明な一態様で実施する装置構成を示す。第
１図において、１がレーザビーム照射器であり、被溶接
材２の略表面に焦点が設定されている。レーザビーム３
の、被溶接材２への入射点に向けて、ガス流路４を通し
て所定量（３〜２０ ’／ｍｉ！ｒ）のヘリウムガスが
、郡給される。このヘリウムガスは溶接部附近でレーザ
ビーム３の照射を受けてプラズマ雰囲気を形成する。レ
ーザビーム３はこのプラズマ雰囲気を通って溶接部に入
射する。ワイヤリール５に巻回されている添加金属ワイ
ヤ６は、ワイヤフィーダ７で巻戻されて、位置調整機構
のガイド８を通してレーザビーム３に向けて送られるが
、レーザビーム３にその先端が達するまでにプラズマ雰
囲気の熱で溶融し、溶接端面突合せの上部に移行しブリ
ッジを形成する。このブリッジはプラズマ雰囲気で加熱
、保温され、溶接端面の溶融金属と混合する。この例で
は、被溶接材２が矢印方向に定速度で送られる。なお、
被溶接材２を静止としてレーザ溶接機１０を溶接線９に
沿わせて矢印と逆方向に定速度で駆動してもよい。
１図において、１がレーザビーム照射器であり、被溶接
材２の略表面に焦点が設定されている。レーザビーム３
の、被溶接材２への入射点に向けて、ガス流路４を通し
て所定量（３〜２０ ’／ｍｉ！ｒ）のヘリウムガスが
、郡給される。このヘリウムガスは溶接部附近でレーザ
ビーム３の照射を受けてプラズマ雰囲気を形成する。レ
ーザビーム３はこのプラズマ雰囲気を通って溶接部に入
射する。ワイヤリール５に巻回されている添加金属ワイ
ヤ６は、ワイヤフィーダ７で巻戻されて、位置調整機構
のガイド８を通してレーザビーム３に向けて送られるが
、レーザビーム３にその先端が達するまでにプラズマ雰
囲気の熱で溶融し、溶接端面突合せの上部に移行しブリ
ッジを形成する。このブリッジはプラズマ雰囲気で加熱
、保温され、溶接端面の溶融金属と混合する。この例で
は、被溶接材２が矢印方向に定速度で送られる。なお、
被溶接材２を静止としてレーザ溶接機１０を溶接線９に
沿わせて矢印と逆方向に定速度で駆動してもよい。
添加金属ワイヤ６は、ストリップワイヤ、ソリッドワイ
ヤ、コアドワイヤなどでもよい。またガスはアルゴンな
どの希ガス、あるいは希ガスＫＣＯ。
ヤ、コアドワイヤなどでもよい。またガスはアルゴンな
どの希ガス、あるいは希ガスＫＣＯ。
および／又はＯ７を混合した混合ガスでもよい。プラズ
マが形成される領域が大きいと、添加金属ワイヤ６の送
り速度制御の精度が低くても所要のブリッジが形成され
るが、レーザビームの減衰が大きくなるので、その分レ
ーザビームエネルギを高くする必要がある。プラズマが
形成される領域が小さいとレーザビームの減衰が小さい
ので、低いレーザビームエネルギで十分な溶接入熱が得
られるが、ワイヤの先端をレーザビームの極く直近で溶
かすので、ワイヤ送り精度を高くしなければならない。
マが形成される領域が大きいと、添加金属ワイヤ６の送
り速度制御の精度が低くても所要のブリッジが形成され
るが、レーザビームの減衰が大きくなるので、その分レ
ーザビームエネルギを高くする必要がある。プラズマが
形成される領域が小さいとレーザビームの減衰が小さい
ので、低いレーザビームエネルギで十分な溶接入熱が得
られるが、ワイヤの先端をレーザビームの極く直近で溶
かすので、ワイヤ送り精度を高くしなければならない。
なお、添加金属ワイヤ６の先端を被溶接材２に接触させ
ると被溶接材２の移動によって影響されて、添加金属ワ
イヤ６の先端位置が不正確になり、適正位置にブリッジ
が形成しなくなる。従って添加金属ワイヤ６は、ガイド
８で、被溶接材２に接触しないように支持する。
ると被溶接材２の移動によって影響されて、添加金属ワ
イヤ６の先端位置が不正確になり、適正位置にブリッジ
が形成しなくなる。従って添加金属ワイヤ６は、ガイド
８で、被溶接材２に接触しないように支持する。
第１図は本発明な一態様で実施する装置構成を示す側面
図である。 １：レーザビーム照射器 ２：被溶接材３：レーザビー
ム ４：ガス流路５：ワイヤリール ６
：添加金属ワイヤ７：ワイヤフィーダ ８ニガイド
図である。 １：レーザビーム照射器 ２：被溶接材３：レーザビー
ム ４：ガス流路５：ワイヤリール ６
：添加金属ワイヤ７：ワイヤフィーダ ８ニガイド
Claims (1)
- 溶接部近傍に１ヘリウム、アルゴン等の希ガス、もしく
は希ガスに少なくとも炭酸ガスおよび酸素ガスの一方を
加えた混合ガスを供給し、溶接部に照射するレーザビー
ムで添加金属を溶かし５るプラズマ雰囲気を形成し、こ
のプラズマ雰囲気に添加金属を供給する、レーザ溶接法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067743A JPS58184082A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067743A JPS58184082A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184082A true JPS58184082A (ja) | 1983-10-27 |
Family
ID=13353727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57067743A Pending JPS58184082A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184082A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043775A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Nippon Steel Corporation | Method and apparatus for butt welding of hot rolled billet with laser beam |
| US6770840B2 (en) | 1997-03-28 | 2004-08-03 | Nippon Steel Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| CN110328447A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-10-15 | 丰田自动车株式会社 | 金属部件的激光对接焊方法 |
-
1982
- 1982-04-22 JP JP57067743A patent/JPS58184082A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043775A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Nippon Steel Corporation | Method and apparatus for butt welding of hot rolled billet with laser beam |
| US6770840B2 (en) | 1997-03-28 | 2004-08-03 | Nippon Steel Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| EP2269762A3 (en) * | 1997-03-28 | 2014-10-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| CN110328447A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-10-15 | 丰田自动车株式会社 | 金属部件的激光对接焊方法 |
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