JPS58184085A - レ−ザ溶接法 - Google Patents
レ−ザ溶接法Info
- Publication number
- JPS58184085A JPS58184085A JP57067746A JP6774682A JPS58184085A JP S58184085 A JPS58184085 A JP S58184085A JP 57067746 A JP57067746 A JP 57067746A JP 6774682 A JP6774682 A JP 6774682A JP S58184085 A JPS58184085 A JP S58184085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- laser beam
- plasma
- back side
- weld zone
- 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
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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
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
-
- 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
- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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端面を突合わせて
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番では突合せ
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Ｋ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。
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Ｋ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。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開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九分布し、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
端面の溶融がおくれ、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、添加金属
ワイヤの送給制御がむつかしいという問題もある。
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開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九分布し、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
端面の溶融がおくれ、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、添加金属
ワイヤの送給制御がむつかしいという問題もある。
一方、被溶接材において、レーザビームの入射側が入熱
が大きく、裏側は入熱が少なくて、被溶接材と添加金属
の混合が不十分で、添付金属１ が溶接金属中に偏析し、充分な継手特性が得られない。
が大きく、裏側は入熱が少なくて、被溶接材と添加金属
の混合が不十分で、添付金属１ が溶接金属中に偏析し、充分な継手特性が得られない。
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にし、添加金属を溶接部の該プ
ラズマ雰囲気に供給し、かつ溶接部の裏側を加熱する。
、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にし、添加金属を溶接部の該プ
ラズマ雰囲気に供給し、かつ溶接部の裏側を加熱する。
これＫ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 ・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を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人いる前にそれ
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：□い 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。このように溶接部の、レーザビーム入射側にお
いてレーザエネルギがプラズマに吸収されプラズマ雰囲
気が溶接部を加熱、保温するので、溶接部の、レーザビ
ーム入射側とその裏側の温度差が大きい。そこで、裏側
を補助加熱する。補助加熱源としては、アークトーチ、
火炎トーチ、あるいはレーザビーム反射板などを用いる
。以上により、通常の溶接ワイヤの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 ・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を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人いる前にそれ
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：□い 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。このように溶接部の、レーザビーム入射側にお
いてレーザエネルギがプラズマに吸収されプラズマ雰囲
気が溶接部を加熱、保温するので、溶接部の、レーザビ
ーム入射側とその裏側の温度差が大きい。そこで、裏側
を補助加熱する。補助加熱源としては、アークトーチ、
火炎トーチ、あるいはレーザビーム反射板などを用いる
。以上により、通常の溶接ワイヤの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外のヘリウムガスが供給される。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。
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外のヘリウムガスが供給される。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。レーザビーム３を照射して
いる間アーク溶接トーチ１１より希ガスを放出しながら
アークトーチ１１がアーク付勢されて溶接部の裏側にプ
ラズマを形成し裏側を加熱、保温する。これにより、溶
接端面の溶融金属と添加金属の混合はレーザビーム入射
側からその裏側にわたって均一におこなわれ、均質な溶
−となる。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ｌＯとト°−チ１１を溶接線９に沿初せて矢印と逆方
向に定速度で駆動してもよい。
端面の溶融金属と混合する。レーザビーム３を照射して
いる間アーク溶接トーチ１１より希ガスを放出しながら
アークトーチ１１がアーク付勢されて溶接部の裏側にプ
ラズマを形成し裏側を加熱、保温する。これにより、溶
接端面の溶融金属と添加金属の混合はレーザビーム入射
側からその裏側にわたって均一におこなわれ、均質な溶
−となる。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ｌＯとト°−チ１１を溶接線９に沿初せて矢印と逆方
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Ｉｃ Ｃｏ。
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Ｉｃ Ｃｏ。
および／又は０．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、ワイヤの先端をし〜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げればならない。
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、ワイヤの先端をし〜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げればならない。
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を形
成しＫ＜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を形
成しＫ＜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２図に本発明をもう１つの態様で実施する装置構成を
示す。これにおいてはレーザ反射板１２が溶接部の裏側
に配置されており、この反射板１２は水冷されており、
プラズマ発生用のガスが反射板内に供給されている。溶
接部を貫通して反射板１２（ の球面状の反射面に当ったレーザビームは該供給ガスを
プラズマ化する。この被溶接材裏面に生成するプラズマ
によって溶接部裏面を加熱する。反射板１２は溶接線９
に沿う長い樋状の半円形反射面を有する長尺体として溶
接線９と平行に配置してもよい。補助加熱源としてこれ
らの他にガス炎トーチを用いてもよい。
示す。これにおいてはレーザ反射板１２が溶接部の裏側
に配置されており、この反射板１２は水冷されており、
プラズマ発生用のガスが反射板内に供給されている。溶
接部を貫通して反射板１２（ の球面状の反射面に当ったレーザビームは該供給ガスを
プラズマ化する。この被溶接材裏面に生成するプラズマ
によって溶接部裏面を加熱する。反射板１２は溶接線９
に沿う長い樋状の半円形反射面を有する長尺体として溶
接線９と平行に配置してもよい。補助加熱源としてこれ
らの他にガス炎トーチを用いてもよい。
第１図は本発明を一態様で実施する装置構成を示す側面
図、第２図は本発明をもう１つの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″１゜ ７：ワイヤフィーダ ８ニガイド ９：溶接線 １０：レーザ溶接機］１：アー
クトーチ １２：反射板
図、第２図は本発明をもう１つの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″１゜ ７：ワイヤフィーダ ８ニガイド ９：溶接線 １０：レーザ溶接機］１：アー
クトーチ １２：反射板
Claims (3)
- （１） 溶接部近傍に、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し、溶接
部の裏側を加熱するレーザ溶接法。 - （２） シールドガスアークトーチと溶接部の裏側の間
にアークを発生させてアークで発生するプラズマ雰囲気
で溶接部の裏側を加熱するレーザ溶接法。 - （３） 溶接部の裏側にレーザ反射体を置いて、溶接
部を貫通したレーザビームにより裏側にプラズマを生成
させ、該プラズマで裏側を加熱する前記特許請求の範囲
第（１）項記載のレーザ溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067746A JPS58184085A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067746A JPS58184085A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184085A true JPS58184085A (ja) | 1983-10-27 |
Family
ID=13353813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57067746A Pending JPS58184085A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | レ−ザ溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184085A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232078A (ja) * | 1985-04-09 | 1986-10-16 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | レ−ザ溶接方法 |
| US5343015A (en) * | 1992-11-06 | 1994-08-30 | Fintube Limited Partnership | Laser assisted high frequency welding |
| US5796069A (en) * | 1997-01-10 | 1998-08-18 | Crc-Evans Pipeline International, Inc. | Arc and laser welding process for pipeline |
-
1982
- 1982-04-22 JP JP57067746A patent/JPS58184085A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232078A (ja) * | 1985-04-09 | 1986-10-16 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | レ−ザ溶接方法 |
| US5343015A (en) * | 1992-11-06 | 1994-08-30 | Fintube Limited Partnership | Laser assisted high frequency welding |
| US5796069A (en) * | 1997-01-10 | 1998-08-18 | Crc-Evans Pipeline International, Inc. | Arc and laser welding process for pipeline |
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