JPS6016876A - レ−ザによるセラミツクの溶接方法 - Google Patents
レ−ザによるセラミツクの溶接方法Info
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- JPS6016876A JPS6016876A JP12151383A JP12151383A JPS6016876A JP S6016876 A JPS6016876 A JP S6016876A JP 12151383 A JP12151383 A JP 12151383A JP 12151383 A JP12151383 A JP 12151383A JP S6016876 A JPS6016876 A JP S6016876A
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- JP
- Japan
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- welded
- welding
- ceramic
- laser beam
- laser
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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、レーザによるセラミックの溶接方法に関する
。
。
レーザ溶接されたセラミックからなる被溶接体の継手部
は、例えば第１図に示すような状態になっている。図中
１は、セラミックからなる被溶接体である。被溶接体Ｉ
の開光部内には、溶融セラミック部２ができている。而
して、被溶接体１であるセラミックに靭性かないため、
溶融セラミック部２や被溶接体１内には、熱の影響によ
る割れ３，４が発生している。
は、例えば第１図に示すような状態になっている。図中
１は、セラミックからなる被溶接体である。被溶接体Ｉ
の開光部内には、溶融セラミック部２ができている。而
して、被溶接体１であるセラミックに靭性かないため、
溶融セラミック部２や被溶接体１内には、熱の影響によ
る割れ３，４が発生している。
このような割れの発生は、母材であるセラミックからな
る被溶接体１と溶融セラミック部２間に、溶接の際に急
激な温度差が生じ、この温度差による熱応力に対する被
溶接体１の靭性が極めて低いことに起因している。この
ため、セラミックの被溶接体１を予め溶接の前に加熱す
ることが行われている。例えば被痔接体１を形成するセ
ラミックがＡｔ２０３である場合、約ｉ ｏｏｏ℃に予
熱する必要がある。また、溶接入熱、溶接速度等の施工
条件の制御を極めてきびしく行わねばならない。すなわ
ち、第２図（Ａ）に示す如く、セラミックからなる被溶
接体１を突合せた状態にし、同図（Ｂ）に示す如く、抜
溶接体１全体を例えば所定温度’ｒｏに予熱する。次い
で、第３図（Ａ）に示す如く、被溶接体１を突合せた浴
融セラミック部２に、高出力のレーザビーム５を照射し
、溶融溶接を施す。このとき、溶融セラミック部２は、
高温ＴＭに加熱される。しかし、被溶接体１と溶融セラ
ミック部２との間隔Ｘ１は極めて短い。このため、同図
（Ｂ）に示す如く、溶融セラミック部２と被溶接体１と
の間に大きな温度差が生じる。次に、溶接が終了すると
、第４図（Ａ）に示す溶接された継手部が形成された状
態で冷却が施される。しかしながら、セラミックは熱伝
導性が悪く、凝固した継手部と被溶接体１間の間隔Ｘ２
も短いため、同図（Ｂ）に示す如く、両者間で大きな温
反差が生じる。同図中、ＴＱｌは、凝固した継手部の冷
却過程での温度であ、Ｄ、Ｔｑ２は、被溶接体１の冷却
過程での温度である。この結果、被溶接体１に予熱を施
した場合であっても、溶接の際に大きな温度が生じ、依
然、割れの発生を防止できなかった。
る被溶接体１と溶融セラミック部２間に、溶接の際に急
激な温度差が生じ、この温度差による熱応力に対する被
溶接体１の靭性が極めて低いことに起因している。この
ため、セラミックの被溶接体１を予め溶接の前に加熱す
ることが行われている。例えば被痔接体１を形成するセ
ラミックがＡｔ２０３である場合、約ｉ ｏｏｏ℃に予
熱する必要がある。また、溶接入熱、溶接速度等の施工
条件の制御を極めてきびしく行わねばならない。すなわ
ち、第２図（Ａ）に示す如く、セラミックからなる被溶
接体１を突合せた状態にし、同図（Ｂ）に示す如く、抜
溶接体１全体を例えば所定温度’ｒｏに予熱する。次い
で、第３図（Ａ）に示す如く、被溶接体１を突合せた浴
融セラミック部２に、高出力のレーザビーム５を照射し
、溶融溶接を施す。このとき、溶融セラミック部２は、
高温ＴＭに加熱される。しかし、被溶接体１と溶融セラ
ミック部２との間隔Ｘ１は極めて短い。このため、同図
（Ｂ）に示す如く、溶融セラミック部２と被溶接体１と
の間に大きな温度差が生じる。次に、溶接が終了すると
、第４図（Ａ）に示す溶接された継手部が形成された状
態で冷却が施される。しかしながら、セラミックは熱伝
導性が悪く、凝固した継手部と被溶接体１間の間隔Ｘ２
も短いため、同図（Ｂ）に示す如く、両者間で大きな温
反差が生じる。同図中、ＴＱｌは、凝固した継手部の冷
却過程での温度であ、Ｄ、Ｔｑ２は、被溶接体１の冷却
過程での温度である。この結果、被溶接体１に予熱を施
した場合であっても、溶接の際に大きな温度が生じ、依
然、割れの発生を防止できなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、溶接の
際に継手部に発生する熱応力を軽減して、割れを防止し
たレーザによるセラミックの溶接方法を提供するもので
ある。
際に継手部に発生する熱応力を軽減して、割れを防止し
たレーザによるセラミックの溶接方法を提供するもので
ある。
即ち、本発明は、セラミックからなる被溶接体を均一に
予熱した後、該被溶接体の被溶接部である開先内部及び
その周辺領域を低出力レーザビームにて局部予熱し、次
いで、該被溶接部に所定出力のレーザビームによる溶接
を施し、該溶接の直後に溶接された継手部周辺領域に低
出力レーザビームにて局部加熱するレーザによるセラミ
ックの溶接方法である。
予熱した後、該被溶接体の被溶接部である開先内部及び
その周辺領域を低出力レーザビームにて局部予熱し、次
いで、該被溶接部に所定出力のレーザビームによる溶接
を施し、該溶接の直後に溶接された継手部周辺領域に低
出力レーザビームにて局部加熱するレーザによるセラミ
ックの溶接方法である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
先ず、第５図（〜に示す如く、セラミックからなる被溶
接体１０を突合せたものを炉加熱等により、所定温度Ｔ
ムに均一に加熱する。次いで、これに出力を下げたレー
ザビーム１１を照射し、被溶接部である開先内部及びそ
の周辺領域を同図（Ｂ）に示す如く、緩やかな〃４度勾
配のついた状態になるように所定温度’ｒｐまで局部加
熱する。
接体１０を突合せたものを炉加熱等により、所定温度Ｔ
ムに均一に加熱する。次いで、これに出力を下げたレー
ザビーム１１を照射し、被溶接部である開先内部及びそ
の周辺領域を同図（Ｂ）に示す如く、緩やかな〃４度勾
配のついた状態になるように所定温度’ｒｐまで局部加
熱する。
次に、第６図（Ｎに示す如く、被溶接部１２に高出力の
レーザビーム１３を照射し、溶融溶接を施す。この溶接
によって被溶接部１２の温度は、同図（Ｂ）に示す如く
、所定の高温度ＴＭまで上昇する。しかし、被溶接体１
０と被溶接部１２間の領域のＸｌの温度差は、前述の工
程で低出力のレーザビーム１１を照射した際の予熱によ
って、広く緩やかな温度差となる。
レーザビーム１３を照射し、溶融溶接を施す。この溶接
によって被溶接部１２の温度は、同図（Ｂ）に示す如く
、所定の高温度ＴＭまで上昇する。しかし、被溶接体１
０と被溶接部１２間の領域のＸｌの温度差は、前述の工
程で低出力のレーザビーム１１を照射した際の予熱によ
って、広く緩やかな温度差となる。
後ろ後、第７図（Ｎに示す如く、溶接された継手部の冷
却を行うが、この領域に溶接終了直後に出力を下げたレ
ーザビーム１４を照射する。
却を行うが、この領域に溶接終了直後に出力を下げたレ
ーザビーム１４を照射する。
このため、溶融凝固した被溶接部１２と被溶接体１０間
の領域Ｘ２の温度差は、同図（Ｂ）に示す如く、広く緩
やかな温度差となる。
の領域Ｘ２の温度差は、同図（Ｂ）に示す如く、広く緩
やかな温度差となる。
その結果、継手部の温度差は緩やかなものとなシ、溶接
の際に発生する熱応力は軽減され、セラミックからなる
被溶接体１０に割れが発生するのを防止することができ
る。
の際に発生する熱応力は軽減され、セラミックからなる
被溶接体１０に割れが発生するのを防止することができ
る。
このような本発明の効果を確認するため下記表に示す板
厚、予熱温度、出力、溶接速度、継手部の局部加熱条件
、継手部の後局部加熱条件の下で被溶接体１０に溶接を
施し、割れの発生を調べたところ同表に実験例１〜４に
て示す結果を得た。これと比較するため低出力レーザビ
ームによる予備の局部加熱、後局部加熱を行わず、他の
条件は実験例１〜４と同様にして被溶接体に溶接を施し
たところ同表に併記する結果を得だ。
厚、予熱温度、出力、溶接速度、継手部の局部加熱条件
、継手部の後局部加熱条件の下で被溶接体１０に溶接を
施し、割れの発生を調べたところ同表に実験例１〜４に
て示す結果を得た。これと比較するため低出力レーザビ
ームによる予備の局部加熱、後局部加熱を行わず、他の
条件は実験例１〜４と同様にして被溶接体に溶接を施し
たところ同表に併記する結果を得だ。
同表から次のことが判った。実験例１からは、低出力レ
ーザビームの照射による予備及び直後の局部加熱を施す
ことにより、割れが防止されること。実験例２からは、
本発明による実験例のものでは、溶接速度を変化させて
も割れが発生しないこと。実１験例３からは、被溶接体
１０に当初に施す予熱温度を低下させることができるこ
と。実臆例４からは、被溶接体１０の板厚を増大しても
割れは発生しないことである。つまり、実験例１〜４で
裏付けら力５た本発明方法によるものでは、溶接施工条
件の範囲を広げられることが判った。
ーザビームの照射による予備及び直後の局部加熱を施す
ことにより、割れが防止されること。実験例２からは、
本発明による実験例のものでは、溶接速度を変化させて
も割れが発生しないこと。実１験例３からは、被溶接体
１０に当初に施す予熱温度を低下させることができるこ
と。実臆例４からは、被溶接体１０の板厚を増大しても
割れは発生しないことである。つまり、実験例１〜４で
裏付けら力５た本発明方法によるものでは、溶接施工条
件の範囲を広げられることが判った。
以上説明した如く、本発明に係るレーザによるセラミッ
クの溶接方法によれば、溶接の際に継手部に発生する熱
応力を軽減して、割れを防止することができるものであ
る。
クの溶接方法によれば、溶接の際に継手部に発生する熱
応力を軽減して、割れを防止することができるものであ
る。
第１図は、セラミックからなる被溶接体の溶接部に割れ
が発生している状態を示す断面図、第２図（Ａ）、第３
図（Ａ）、第４図（Ａ）及び第５図（Ａ）。 第６図囚、第７図（４）は、被溶接体に溶接を行ってい
る状態を示す説明図、第２図（Ｂ）、第３図（Ｂ）。 第４図（Ｂ）及び第５図（Ｂ）、第６図（Ｂ）、第７図
（Ｂ）は、被溶接体の位置と温度の関係を示す特性図で
ある。 １．１０・・・被溶接体、２・・・溶融セラミック部、
３．４・・・割れ、５，１１，１３．１４・・・レーザ
ビーム、１２・・・被溶接部。
が発生している状態を示す断面図、第２図（Ａ）、第３
図（Ａ）、第４図（Ａ）及び第５図（Ａ）。 第６図囚、第７図（４）は、被溶接体に溶接を行ってい
る状態を示す説明図、第２図（Ｂ）、第３図（Ｂ）。 第４図（Ｂ）及び第５図（Ｂ）、第６図（Ｂ）、第７図
（Ｂ）は、被溶接体の位置と温度の関係を示す特性図で
ある。 １．１０・・・被溶接体、２・・・溶融セラミック部、
３．４・・・割れ、５，１１，１３．１４・・・レーザ
ビーム、１２・・・被溶接部。
Claims (1)
- セラミックからなる被溶接体を均一に予熱した後、該被
溶接体の被溶接部である開先内部及びその周辺領域を低
出力レーデビームにて局部予熱し、次いで、該被溶接部
に所定出力のレーザビームによる溶接を施し、該溶接の
直後に溶接された継手部周辺領域に低出力レーザビーム
にて局部加熱することを特徴とするレーザによるセラミ
ックの溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12151383A JPS6016876A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | レ−ザによるセラミツクの溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12151383A JPS6016876A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | レ−ザによるセラミツクの溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016876A true JPS6016876A (ja) | 1985-01-28 |
Family
ID=14813059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12151383A Pending JPS6016876A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | レ−ザによるセラミツクの溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016876A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179280A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-11 | Sanki Kogyo Kk | 絶縁性金属表面処理によつて絶縁処理したシ−ム溶接機の電極 |
| US5407119A (en) * | 1992-12-10 | 1995-04-18 | American Research Corporation Of Virginia | Laser brazing for ceramic-to-metal joining |
| US5498850A (en) * | 1992-09-11 | 1996-03-12 | Philip Morris Incorporated | Semiconductor electrical heater and method for making same |
| US5534103A (en) * | 1993-10-15 | 1996-07-09 | Japan As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Method for bonding of a ceramic body and a metallic body |
| EP1201610A2 (de) * | 2000-10-24 | 2002-05-02 | Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Fügen von Bauteilen aus silikatischen Werkstoffen |
| JP2003090692A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-28 | Teikoku Printing Inks Mfg Co Ltd | 熱交換器 |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP12151383A patent/JPS6016876A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179280A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-11 | Sanki Kogyo Kk | 絶縁性金属表面処理によつて絶縁処理したシ−ム溶接機の電極 |
| US5498850A (en) * | 1992-09-11 | 1996-03-12 | Philip Morris Incorporated | Semiconductor electrical heater and method for making same |
| US5407119A (en) * | 1992-12-10 | 1995-04-18 | American Research Corporation Of Virginia | Laser brazing for ceramic-to-metal joining |
| US5534103A (en) * | 1993-10-15 | 1996-07-09 | Japan As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Method for bonding of a ceramic body and a metallic body |
| EP1201610A2 (de) * | 2000-10-24 | 2002-05-02 | Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Fügen von Bauteilen aus silikatischen Werkstoffen |
| EP1201610A3 (de) * | 2000-10-24 | 2004-01-14 | Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Fügen von Bauteilen aus silikatischen Werkstoffen |
| JP2003090692A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-28 | Teikoku Printing Inks Mfg Co Ltd | 熱交換器 |
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