JPS60108188A - 鋼帯のレ−ザ−溶接方法 - Google Patents
鋼帯のレ−ザ−溶接方法Info
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- JPS60108188A JPS60108188A JP58214079A JP21407983A JPS60108188A JP S60108188 A JPS60108188 A JP S60108188A JP 58214079 A JP58214079 A JP 58214079A JP 21407983 A JP21407983 A JP 21407983A JP S60108188 A JPS60108188 A JP S60108188A
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- JP
- Japan
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- welding
- laser
- butt
- lens
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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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
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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
- 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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- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は銅帯の溶接接続方法に係わシ、銅帯の板厚が薄
くても溶接が容易でかつすぐれた溶接継手性能が得られ
る銅帯のレーザー溶接方法に関する。
くても溶接が容易でかつすぐれた溶接継手性能が得られ
る銅帯のレーザー溶接方法に関する。
珪素鋼板、冷延鋼板等の鋼板の製造ライン例えば巖洗ラ
イン、冷間圧延ライン、焼鈍ライン等においては、先行
の銅帯と続行の鋼帯は溶接接続され連続的に通板され処
理される。各ラインでの処理を円滑に行なうには溶接部
に起因する板破断等のトジゾルを発生させないことが重
要である。
イン、冷間圧延ライン、焼鈍ライン等においては、先行
の銅帯と続行の鋼帯は溶接接続され連続的に通板され処
理される。各ラインでの処理を円滑に行なうには溶接部
に起因する板破断等のトジゾルを発生させないことが重
要である。
また例えば銅帯がコイル状に捲かれたとき、溶接部が他
に押圧力を与え押し疵等の欠陥を生じせしめないように
する必要もある。
に押圧力を与え押し疵等の欠陥を生じせしめないように
する必要もある。
（従来技術）
従来の鋼帯の溶接方法としては、例えばＴＩＧ溶接があ
る・これはタングステン電極と銅帯との間にアークを発
生させて溶接接続するものでｓｂ、入熱が比較的大きい
ため熱延銅帯の如く板厚の厚いものには問題は少ないが
、一方、低入熱コントロールが難しく、薄い銅帯では溶
は落ちが発生し、溶接接続不良となったシ、するいは溶
接はできても熱影響部大で曲げ力が作用したとき折れが
発生しやすい。また溶接部厚みも大となシ後手入に手間
を要する。さらに溶接前の銅帯の突合せ溶接該当部は、
機械的な剪断精度をよくシ、かつ精度よく突合せる必要
があシ、この点の作業に熟練と時間を要する。
る・これはタングステン電極と銅帯との間にアークを発
生させて溶接接続するものでｓｂ、入熱が比較的大きい
ため熱延銅帯の如く板厚の厚いものには問題は少ないが
、一方、低入熱コントロールが難しく、薄い銅帯では溶
は落ちが発生し、溶接接続不良となったシ、するいは溶
接はできても熱影響部大で曲げ力が作用したとき折れが
発生しやすい。また溶接部厚みも大となシ後手入に手間
を要する。さらに溶接前の銅帯の突合せ溶接該当部は、
機械的な剪断精度をよくシ、かつ精度よく突合せる必要
があシ、この点の作業に熟練と時間を要する。
この他に例えば特開昭５４−３２１５４号公報にみられ
るようにレーデ−溶接がおる。レーザー溶接はレーザー
の高エネルギー密度という特性を活用して銅帯を低入熱
で溶接接続するもので、ｃｏ２し−ザー溶接法が一般的
である。前記公開公報によると溶接部の余盛なしに溶接
接続できるという利点があるが、一方、レーザービーム
は高エネルギー密度を得るため、非常に小さく絞シ込ん
だ状態で銅帯の突合せ部に投射されるので、この突合せ
面は隙間（ギャップ）が生じないように剪断と突合せ精
度は厳しく安水され、この点の作業性の問題が依然とし
である。この剪断と突合せ精度の緩和を図るために、レ
ーザービームの焦点を突合せ面からずらすと（Ｄｅｆｏ
ｒｃｕｓ ）エネルギー密度が減少し溶接不良°となる
。
るようにレーデ−溶接がおる。レーザー溶接はレーザー
の高エネルギー密度という特性を活用して銅帯を低入熱
で溶接接続するもので、ｃｏ２し−ザー溶接法が一般的
である。前記公開公報によると溶接部の余盛なしに溶接
接続できるという利点があるが、一方、レーザービーム
は高エネルギー密度を得るため、非常に小さく絞シ込ん
だ状態で銅帯の突合せ部に投射されるので、この突合せ
面は隙間（ギャップ）が生じないように剪断と突合せ精
度は厳しく安水され、この点の作業性の問題が依然とし
である。この剪断と突合せ精度の緩和を図るために、レ
ーザービームの焦点を突合せ面からずらすと（Ｄｅｆｏ
ｒｃｕｓ ）エネルギー密度が減少し溶接不良°となる
。
このようなレーザー溶接の問題の対策どして、例えば１
゛ｙ開昭５７−１０６４８７号公報に提案されている如
く、突合せ溶接を行なうにらたシ、突合せ部の開先間隙
に鉄粉末の如き強磁性体粉末を充填し、次いで磁場を印
加しレーザー浴接する方法がある。
゛ｙ開昭５７−１０６４８７号公報に提案されている如
く、突合せ溶接を行なうにらたシ、突合せ部の開先間隙
に鉄粉末の如き強磁性体粉末を充填し、次いで磁場を印
加しレーザー浴接する方法がある。
これによると溶接不良は減少ゴるであろうが、溶接作業
が繁雑になり、装置的にも複雑化する。
が繁雑になり、装置的にも複雑化する。
（発明の目的）
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、銅帯の突合
せ溶接該当部の剪断精度、突合せ精度が緩和され溶接が
容易でかつ銅帯は薄物であってもすぐれた溶接継手性能
が得られ例えば冷延破断等が少ない鋼帯のレーザー溶接
方法の提供を目的とする。
せ溶接該当部の剪断精度、突合せ精度が緩和され溶接が
容易でかつ銅帯は薄物であってもすぐれた溶接継手性能
が得られ例えば冷延破断等が少ない鋼帯のレーザー溶接
方法の提供を目的とする。
（発明の構成・作用）
本発明者らはレーザービームによる鋼帯の突合せ溶接に
□ついて詳細な検討を行ない、前記目的を達成するすぐ
れたレーザー溶接方法を発明した。
□ついて詳細な検討を行ない、前記目的を達成するすぐ
れたレーザー溶接方法を発明した。
以下詳細に述べる。
まず本発明者らはレーザービーム・による鋼帯の突合せ
溶接について検討した。これを銅帯の突合せ溶接断面を
説明の便宜上拡大して示す第１図を参照して述べる。
溶接について検討した。これを銅帯の突合せ溶接断面を
説明の便宜上拡大して示す第１図を参照して述べる。
第１図においてｔ＝板厚、ｄ＝突合わせギャップ、ｔ＝
ｍｍゾーン（レーザービーム投射範囲） ゛である。い
まｄのギヤツノを持って突き合わされた鋼帯１−１．１
−２の溶融ゾーンｔを溶融し、突合わせ溶接した後のビ
ード断面形状が破線の状態いなったとする。これを以後
の説明を闇単にするｋめに斜線を施こした形状になった
と仮定する。この場合、下記の式が成シ立つ。
ｍｍゾーン（レーザービーム投射範囲） ゛である。い
まｄのギヤツノを持って突き合わされた鋼帯１−１．１
−２の溶融ゾーンｔを溶融し、突合わせ溶接した後のビ
ード断面形状が破線の状態いなったとする。これを以後
の説明を闇単にするｋめに斜線を施こした形状になった
と仮定する。この場合、下記の式が成シ立つ。
ｄＸ（ｔ−２ｆｔ ）＝（ｔ−ｄ）Ｘ２Δｔ・・・・・
・■ここで、２Δｔは母材板厚と溶接後のビードの板厚
の差である。上記０式を溶融ゾーンｔについて解くと
ｚ−ｄｘｔ／２Δｔ・・・・・・（２）となる。いま、
板厚ｔがｔく０．３０＋ａｍの薄い銅帯を溶接する場合
を想定し、溶接後の継手性能（曲げ強度、引張強度等）
が劣化しない片側の前記板厚差Δｔの値を経験上１０’
とすれば（２）式よ、！１ｌｌｔ＝５ｄの式が導かれる
。更に溶接該当部の剪断精度、突合わせ精度の緩和を考
慮し突合せギャップｄを、ｄ、＝−Ｈｔとすればｍ Ｍ
！Ｉｔゾーンｔはｔ＝−！’−ｔが必要となる。ちなみ
に板厚を一０、３０ ｍｍの銅帯であれば溶融ゾーンｔ
はｔ＝０．７５咽必要である。
・■ここで、２Δｔは母材板厚と溶接後のビードの板厚
の差である。上記０式を溶融ゾーンｔについて解くと
ｚ−ｄｘｔ／２Δｔ・・・・・・（２）となる。いま、
板厚ｔがｔく０．３０＋ａｍの薄い銅帯を溶接する場合
を想定し、溶接後の継手性能（曲げ強度、引張強度等）
が劣化しない片側の前記板厚差Δｔの値を経験上１０’
とすれば（２）式よ、！１ｌｌｔ＝５ｄの式が導かれる
。更に溶接該当部の剪断精度、突合わせ精度の緩和を考
慮し突合せギャップｄを、ｄ、＝−Ｈｔとすればｍ Ｍ
！Ｉｔゾーンｔはｔ＝−！’−ｔが必要となる。ちなみ
に板厚を一０、３０ ｍｍの銅帯であれば溶融ゾーンｔ
はｔ＝０．７５咽必要である。
ところが現状のＣ０２レーザー発振器ではその波長特性
、レンズ焦点距離、レンズ前ビーム径等から集光スポッ
ト径φは０．２０ ｍｍ以下が一般的であシ、そのゆえ
に溶融ゾーンｔに相当するφ０．７５ｍｍの集光スポッ
ト径を得るために焦点位置よシレンズ側或は反レンズ側
の位置に溶接面をもりてくるいわゆる面溶接法をとるこ
とになる。
、レンズ焦点距離、レンズ前ビーム径等から集光スポッ
ト径φは０．２０ ｍｍ以下が一般的であシ、そのゆえ
に溶融ゾーンｔに相当するφ０．７５ｍｍの集光スポッ
ト径を得るために焦点位置よシレンズ側或は反レンズ側
の位置に溶接面をもりてくるいわゆる面溶接法をとるこ
とになる。
しかしこの方法を採用した場合、溶接面でレンズの焦点
がズレ（Ｄｅｆｏｃｕｓ ） しているので溶接面にお
けるレーザービームのエネルギー密度が低下することに
なる。そこでレーザーの発振出力パワーを上げるか溶接
速度を低下させ、銅帯を溶融に至らしめなければならな
いが、これには次の問題が生じることをつきとめた。
がズレ（Ｄｅｆｏｃｕｓ ） しているので溶接面にお
けるレーザービームのエネルギー密度が低下することに
なる。そこでレーザーの発振出力パワーを上げるか溶接
速度を低下させ、銅帯を溶融に至らしめなければならな
いが、これには次の問題が生じることをつきとめた。
即ち、ＣＯ２レーザーは波長が１０．６μｍであるため
、溶融する前の鋼帯への吸収率が非常に小さく（約１０
％）、なかなか溶融に至しめられないこと、又溶融に至
らしめた後においては、溶融状態の金属に対するビーム
の吸収率が１００％に近い値になることから、溶融する
前に投入していたパワーでは大きすぎ（溶融する前の溶
接スピードでは遅すぎ、結果として・ぐワー過大の状態
となる）、溶融部が溶は込み溶接欠陥を生じることにな
る。
、溶融する前の鋼帯への吸収率が非常に小さく（約１０
％）、なかなか溶融に至しめられないこと、又溶融に至
らしめた後においては、溶融状態の金属に対するビーム
の吸収率が１００％に近い値になることから、溶融する
前に投入していたパワーでは大きすぎ（溶融する前の溶
接スピードでは遅すぎ、結果として・ぐワー過大の状態
となる）、溶融部が溶は込み溶接欠陥を生じることにな
る。
これは特に板厚の薄いとき、例えば０．４Ｏｔｍｎ未膚
の板厚で生じる。
の板厚で生じる。
そこで本発明者らは溶融前の銅帯に対するビーム吸収率
向上について、レーザービームの波長特性に着目した。
向上について、レーザービームの波長特性に着目した。
すなわち、ｃｏ２レーザーの波長１０．６μｍに対し、
可視光に近いレーザーを種々検討し、その中で最も溶接
性に擾れたＹへＧレーザーによる溶接法を開発したので
ある。即ちＹＡＧレーザーの波長は１．０６μｍで、ｃ
ｏ２レーザーに対して溶融前の′／Ｎ＆に対するビーム
吸収率が４倍以上に達することをレーザー・やワー、溶
接速度、突合わせギャップ、加工レンズ焦点距離などの
条件を変化させた実験よシ知見した。
可視光に近いレーザーを種々検討し、その中で最も溶接
性に擾れたＹへＧレーザーによる溶接法を開発したので
ある。即ちＹＡＧレーザーの波長は１．０６μｍで、ｃ
ｏ２レーザーに対して溶融前の′／Ｎ＆に対するビーム
吸収率が４倍以上に達することをレーザー・やワー、溶
接速度、突合わせギャップ、加工レンズ焦点距離などの
条件を変化させた実験よシ知見した。
さらに、ＹＡＧレーザー溶接によると、溶融前の銅帯に
対するビーム吸収率と溶融状態にある銅帯へのビーム吸
収率の格差を縮小できるとともに、レンズの焦点位置よ
ジレンズ側或は反レンズ側の位置に溶接面をもってくる
溶接方法においても不都合なく銅帯の溶接が可能となる
ことを見出した。
対するビーム吸収率と溶融状態にある銅帯へのビーム吸
収率の格差を縮小できるとともに、レンズの焦点位置よ
ジレンズ側或は反レンズ側の位置に溶接面をもってくる
溶接方法においても不都合なく銅帯の溶接が可能となる
ことを見出した。
（実施例）
以下に実施例を述べる。
板厚０．２００膿の冷延鋼帯を本発明のＹＡＧレーザー
による突合せ溶接と従来のＣＯ２レーザーによる突合せ
溶接を次の条件にて行った。
による突合せ溶接と従来のＣＯ２レーザーによる突合せ
溶接を次の条件にて行った。
（１）溶接条件
レーザービーム出力＝６００Ｗ
溶接速度−６ｍ／分
突合せ部のギヤラフ６−６０〜フ０８ｍ溶接の後、溶接
接続部について破壊に至るまでの繰返し曲げ回数を調査
した。なお、曲げ曲率Ｒは５ｍ＋で９θ°曲げにて行っ
た。
接続部について破壊に至るまでの繰返し曲げ回数を調査
した。なお、曲げ曲率Ｒは５ｍ＋で９θ°曲げにて行っ
た。
その結果を第２図に示すが、本発明のＹＡＧレーザー溶
接によると突合せ部のギャップが６０〜７０μｍと大き
いにもかかわらず、溶接接続は十分であシ、繰返し曲げ
回数が００２レーザー溶接にくらべ着るしくすぐれてい
る。
接によると突合せ部のギャップが６０〜７０μｍと大き
いにもかかわらず、溶接接続は十分であシ、繰返し曲げ
回数が００２レーザー溶接にくらべ着るしくすぐれてい
る。
さらに溶接接続部の断面組織を調査し、その断面組織を
第３図に示す。この図において（、）はＹＡＧレーザー
溶接の場合で（ｂ）Ｈｃｏ２レーザー溶接の場合である
。２は母拐部、３は溶融部である０これよシ、ＹＡＧレ
ーザー溶接による溶接継手が、ｃｏ２レーザーｌ容接に
よる継手よシも溶融部の１１３が３．５〜４倍に達して
おＪ、ＹＡＧレーザー溶接は面熱源的に熱を与え溶接で
きることが明らかで、Ｄｅｆｏｃｕｓ状態で溶接した効
果が明確に現われている。このことは溶接時の突合せ精
度を緩和できることに外ならず、当然ながら剪断精度も
緩オロされる。
第３図に示す。この図において（、）はＹＡＧレーザー
溶接の場合で（ｂ）Ｈｃｏ２レーザー溶接の場合である
。２は母拐部、３は溶融部である０これよシ、ＹＡＧレ
ーザー溶接による溶接継手が、ｃｏ２レーザーｌ容接に
よる継手よシも溶融部の１１３が３．５〜４倍に達して
おＪ、ＹＡＧレーザー溶接は面熱源的に熱を与え溶接で
きることが明らかで、Ｄｅｆｏｃｕｓ状態で溶接した効
果が明確に現われている。このことは溶接時の突合せ精
度を緩和できることに外ならず、当然ながら剪断精度も
緩オロされる。
また、前述の如（ＹＡＧレーザー溶接では面熱源的にて
突合せ溶接できるので、薄い鋼帯であっても確実にかつ
作業性が容易にして溶接される。
突合せ溶接できるので、薄い鋼帯であっても確実にかつ
作業性が容易にして溶接される。
第１図はレーザービームによる鋼帯の突合せ溶接の検討
を説明するだめの図、第２図は本発明の１実施例におけ
る繰返し曲げ回数の調査結果を示す図、第３図は本発明
と従来法の溶接接続部の断面組織を示す写真図である。 第１目 第２Ｉ２１Ｉ Ｃθ２ ＹＡ＆ Ｌ−プ２斗 し−ザ＝ｙ、ａ要し
を説明するだめの図、第２図は本発明の１実施例におけ
る繰返し曲げ回数の調査結果を示す図、第３図は本発明
と従来法の溶接接続部の断面組織を示す写真図である。 第１目 第２Ｉ２１Ｉ Ｃθ２ ＹＡ＆ Ｌ−プ２斗 し−ザ＝ｙ、ａ要し
Claims (1)
- 銅帯を溶接接続するにあたシ、ＹＡＧレーデ−を鋼帯に
投射し、突合せ溶接することを特徴とする銅帯のレーザ
ー溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58214079A JPS60108188A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 鋼帯のレ−ザ−溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58214079A JPS60108188A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 鋼帯のレ−ザ−溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108188A true JPS60108188A (ja) | 1985-06-13 |
| JPH05155B2 JPH05155B2 (ja) | 1993-01-05 |
Family
ID=16649892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58214079A Granted JPS60108188A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 鋼帯のレ−ザ−溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108188A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108067843A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-25 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种带钢激光对焊工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52109457A (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-13 | Kiyuuroku Kk | Method of producing printing belt for endless belt line printer |
-
1983
- 1983-11-16 JP JP58214079A patent/JPS60108188A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52109457A (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-13 | Kiyuuroku Kk | Method of producing printing belt for endless belt line printer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108067843A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-25 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种带钢激光对焊工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05155B2 (ja) | 1993-01-05 |
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