JPS60210377A - Welding of workpiece - Google Patents

Welding of workpiece

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Publication number
JPS60210377A
JPS60210377A JP4848185A JP4848185A JPS60210377A JP S60210377 A JPS60210377 A JP S60210377A JP 4848185 A JP4848185 A JP 4848185A JP 4848185 A JP4848185 A JP 4848185A JP S60210377 A JPS60210377 A JP S60210377A
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JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
energy beam
electron beam
energy
welding
Prior art date
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Pending
Application number
JP4848185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ペーター・アンデルル
エルヴイン・カツペルスベルガー
ヨハネス・コイ
クルト・レープ
クラウスペーター・メンヒ
ヴイルヘルム・シエフエルス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPS60210377A publication Critical patent/JPS60210377A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、エネルギービームを少なくとも工作物の加工
方向に転向させることにより工作物を溶接する方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for welding workpieces by deflecting an energy beam at least in the processing direction of the workpieces.

従来の技術 特に溶融可能な材料から成る工作物の大きな壁厚を溶接
する際には、エネルギービーム、有利には電子ビームの
衝突位置で、金属蒸気で充満しかつ溶融液状材料のジャ
ケットによって包囲されたキャピラリが生じ、該キャピ
ラリを介してエネルギービームは深く工作物中に侵入す
る。蒸気カビラリを包囲する溶融ジャケットには静水圧
が作用し、該静水圧はその上の液体柱の高さ及び密度に
よって掬えられ、ひいてはまた重力の方向に対して相対
的なキャピラリの方向にも左右される。この場合には、
祠料の蒸発に基づき、溶融物ジャケットのギヤlクラリ
側の表面に作用する蒸気圧は、エネルギービームがそれ
を介して深く工作物中に侵入することができる蒸気キャ
ピラリが形成される原因となる。
PRIOR ART In particular, when welding large wall thicknesses of workpieces made of meltable materials, the point of impact of the energy beam, preferably the electron beam, is filled with metal vapor and surrounded by a jacket of molten liquid material. A capillary is formed through which the energy beam penetrates deeply into the workpiece. Hydrostatic pressure acts on the melt jacket surrounding the vapor capillary, which is absorbed by the height and density of the liquid column above it, and thus also by the direction of the capillary relative to the direction of gravity. Depends on it. In this case,
Due to the evaporation of the abrasive material, the steam pressure acting on the surface of the gear clary side of the melt jacket causes a steam capillary to be formed through which the energy beam can deeply penetrate into the workpiece. .

PC’l’出願米国81101740号(国際公開第W
 082102652号)から、工作物を約38mmの
厚さ捷でパルス化したエネルギービームで溶接すること
は公知である。この場合には、パルスにおいて特にシー
ムの基部領域に生じるスパイク並びに空洞及び多孔性を
回避するために、工作物中に侵入せしめられるエネルギ
ーは網点スクリンで工作物」二で分配される。
PC'l' Application US 81101740 (International Publication No. W
082102652), it is known to weld workpieces with a pulsed energy beam with a thickness of about 38 mm. In this case, in order to avoid spikes and cavities and porosity that occur in the pulses, especially in the base region of the seam, the energy introduced into the workpiece is distributed over the workpiece with a dot screen.

しかしながら、工作物への制御されたエイ・ルギー侵入
のだめの」1記網点スクリンでは、犬き々/シーム断面
が溶融さ−れ、ひいては溶接ンーノ、の深さ7幅比が小
さくなる。これは小さな加−1,/深さをイjする幅広
い溶接シーム及びエネルギービームの悪いエネルギー利
用率を惹起する更に、西独国特許出願公開第15658
65−′;)明細書から、所定の出力で僅かな熱負荷で
もって厚い材オ」片を溶接することができるように、ビ
ームを予め形成した入口に導入する電子ビーム摩溶接法
が公知である。
However, in a dot screen with controlled energy penetration into the workpiece, the dot/seam cross section is melted, which in turn reduces the depth to width ratio of the weld. This leads to a wide weld seam with a small addition/depth and a poor energy utilization of the energy beam.
65-';) From the specification, an electron beam abrasive welding process is known in which a beam is introduced into a preformed inlet in order to be able to weld thick pieces of material at a given power and with a low heat load. be.

しかしながら、このような方法では収縮が生じ、該収縮
は溶接シームのイ」加重々開放によって排除しなければ
ならない。
However, in such a method shrinkage occurs, which must be eliminated by progressive opening of the weld seam.

更に、西独国特許出願公開第2204295号明細書か
ら、高速で電子ビームを用いた溶接法が公知であり、こ
の場合には電子ビームは溶接線に沿って往復運動せしめ
られる。
Furthermore, a high-speed welding method with an electron beam is known from DE 2 204 295 A1, in which the electron beam is moved back and forth along the welding line.

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、エネルギービームを用いた特に厚壁の
工作物を溶接する際に狭い溶融横断面で大きな加工深さ
を達成することであった。
Problem to be Solved by the Invention The object of the invention was to achieve large processing depths with narrow weld cross sections when welding particularly thick-walled workpieces with an energy beam.

問題点を解決するだめの手段 前記課題は本発明に」;す、エネルギービームを少なく
とも工作物の加工方向に転向させることにより工作物を
溶接する方法において、エネルギービーム13を加工方
向(22)で連続的に方向転換させながら工作物10の
2つのビーム衝突位置16.17に向けかつその都度エ
ネルギービーム13を2個所のビーム衝突位置16.1
70夫々でキャピラル23を形成させて深く工作物10
内に侵入させかつその際エネルギービーム13を時間的
に前後して2同上作物10の11は同じ位置20に作用
させることを特徴とする工作物の溶接法により解決され
る。
Means for Solving the Problems The present invention provides a method for welding workpieces by deflecting the energy beam at least in the processing direction (22) of the workpiece. Directing the energy beam 13 in each case to the two beam impact positions 16.17 of the workpiece 10 with continuous changes of direction
70 respectively to form a capillary 23 and deeply insert the workpiece 10.
The problem is solved by a method for welding workpieces, which is characterized in that the energy beam 13 penetrates into the workpiece and in this case the energy beam 13 acts on the same position 20 of the two crops 10 one after another in time.

本発明の有利な実施態様は、特許請求の範囲第2項以下
に記載されている。
Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

発明の効果 本発明によシ得られる利点は特に、垂直のビーム方向で
も、空洞、多孔性、スパイク等の溶接欠陥を生じること
なく、同時に狭い加工、ないしは溶融横断面を形成して
、例えば深さ250 mra 4での溶接シームを得る
ことができることにある。
Effects of the Invention The advantages obtained with the invention are, in particular, that even in the vertical beam direction, it is possible to form narrow machining or weld cross-sections without creating weld defects such as cavities, porosity, spikes, etc., e.g. It is possible to obtain welded seams with a diameter of 250 mra 4.

実施例 次に図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。Example The invention will now be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

ろ00朋の厚さ11を有する鋼l Q Cr、Mo 9
10から成る工作物を詳細には示されていない真空室内
で約10−” ミ!Jバールの真空室圧で1闘S−1の
送9等速度で垂直な加工位置において電子ビーム130
下を走行させる。略示した電子ビーム発生器12で発生
°した電子ビーム13の出力は6Q KWである。
Steel l Q Cr, Mo 9 with a thickness of 11
A workpiece consisting of 10 parts is machined in a vacuum chamber (not shown in detail) by an electron beam 130 in a vertical machining position at a constant feed speed of 1 to 9 cm at a vacuum chamber pressure of about 10-" J bar.
run underneath. The output of the electron beam 13 generated by the schematically illustrated electron beam generator 12 is 6Q KW.

電子ビーム13は有利には送り方向14とは反対方向、
すなわち所定の加工進行方向22の長手方向で電子ビー
ム発生器12のビームガイド装置15によって、電子ビ
ーム13が、相互の間隔19を有する2つのビーム衝突
位置16.17に衝突するように転向きれる。例えば両
者のビーム衝突位置16.17に150 msの夫々同
じ作用時間で、加工方向22で最初のビーム衝突位置1
7に第1のキャピラリ23′がかつ第2のビーム衝突位
置16に第2のキャピラI) 2 g’が生じる。この
場合、加工方向22で前方に位置する第1のキャピラリ
23′はエネルギービーム発生器12の軸線25に対し
て角度26を成して転向された電子ビーム13により、
かつ第2の細管2yは工作物の表面に対して垂直に衝突
する電子ビーム13に」、つて形成される。ビームガイ
ド装置150転向パルスの制御は時間的に対称形の方形
振動18によって行なうのが有利である。
The electron beam 13 is preferably directed opposite to the feed direction 14;
That is, in the longitudinal direction of a predetermined processing direction 22, the electron beam 13 is deflected by the beam guide device 15 of the electron beam generator 12 so that it impinges on two beam impact positions 16, 17 having a mutual spacing 19. For example, the first beam collision position 1 in the processing direction 22 has the same action time of 150 ms at both beam collision positions 16 and 17.
7 a first capillary 23' and a second beam impact position 16 a second capillary I) 2 g'. In this case, the first capillary 23 ′ located in front in the processing direction 22 is affected by the electron beam 13 directed at an angle 26 to the axis 25 of the energy beam generator 12 .
And the second capillary 2y is formed by the electron beam 13 impinging perpendicularly on the surface of the workpiece. Advantageously, the control of the deflection pulses of the radiation guide arrangement 150 is carried out by means of a temporally symmetrical rectangular oscillation 18.

第1の加工工程中、すなわち工作物10での振動開始時
には、送り方向14で前方のないしは第2のビーム衝突
位置16は工作物10上には存在しない。送り方向14
で後方のないしは第1のビーム衝突位置17は電子ビー
ム13が加工方向22に周期的に転向されることによっ
て工作物10の左側縁部29に位置する。この第1のビ
ーム衝突位置11に転向された電子ビーム13が15[
]ms間作用することによシ第1のキャピラリ23′が
生じ、該キャピラリは電子ビーム13の下を連続的に送
シ方向14で有利には1 mm s−’の送シ速度で工
作物10が連続的に移動せしめられると同時に方形振動
18によって連続的に方向転換を伴って進行する転向に
基づき右側に向って工作物表面24上を移動する。工作
物表面24上の距離19に相応する方形振動18の振幅
は有利には7朋でありかつ工作物の送り速度は1 mt
n s−1であるので、7S後に転向され々い電子ビー
ム13が工作物10左側縁部29にビーム衝突位置16
に当る。このビーム衝突位@16に電子ビーム13が1
5Q ms間作用することにより第2のキャピラリ23
″が生じ、該キャピラリ23″も第1のキャピラリ23
′と同様に右側に向って工作物10上を移行する。この
場合、送り方向14での1 mm5−1の送り速度及び
距1tua19に相応する振幅を有する電子ビームの転
向により、−面でd、工作物領域27がη=し、該工作
物領域は転向された電子ビーム13によって最初に例え
ば20111++mの深さまで溶融せしめられかつ7S
後に工作物10の表面24に垂直に当る電子ビーム13
によって2番目に例えば250+++mの深さ1で溶融
せしめられる。この工作物領域2γ内で、電子ビーム1
3は時間的に相前後して2同上作物10の同一位置20
に作用する。この場合、実地に計いて、ビーム衝突位置
16及び17の合同の合致は不必要であることが立証さ
れプこ。他面、この工作物領域27の前方に方形振動1
8による電子ビーム13のパックステップ転向によつて
工作物領域21が生じ、該工作物領域21は最初に転向
された電子ビーム13によって形成されたキャピラリ2
3′の並列により構成され、この場合有利には6ヘルツ
の転向周波数で同時に1 ma s−1の送シ速度で1
 mmの溶接シーム長さ上に6つのビーム衝突位置17
が存在する。
During the first machining step, ie at the start of vibrations on the workpiece 10, no forward or second beam impact position 16 in the feed direction 14 is present on the workpiece 10. feed direction 14
The rear or first beam impingement position 17 is located at the left-hand edge 29 of the workpiece 10 by periodically deflecting the electron beam 13 in the machining direction 22 . The electron beam 13 diverted to this first beam collision position 11 is 15[
] ms, a first capillary 23' is formed, which continuously passes under the electron beam 13 in the transport direction 14 at a transport speed of preferably 1 mm s-' to the workpiece. 10 is continuously moved and at the same time moves to the right over the workpiece surface 24 due to the deflection that progresses with continuous changes of direction due to the rectangular oscillation 18. The amplitude of the rectangular vibration 18 corresponding to the distance 19 above the workpiece surface 24 is preferably 7 mm and the workpiece feed rate is 1 mt.
n s-1, the deflected electron beam 13 hits the left edge 29 of the workpiece 10 at the beam impact position 16 after 7S.
corresponds to The electron beam 13 is 1 at this beam collision position @16
The second capillary 23 by acting for 5Q ms
'' is generated, and the capillary 23'' is also the first capillary 23
', it moves over the workpiece 10 toward the right. In this case, due to the deflection of the electron beam with a feed rate of 1 mm5-1 in the feed direction 14 and an amplitude corresponding to the distance 1tua19, in the - plane d, the workpiece area 27 becomes η=; The electron beam 13 is first melted to a depth of, for example, 20111++ m and 7S
The electron beam 13 subsequently hits the surface 24 of the workpiece 10 perpendicularly.
The second melting step is performed at a depth 1 of, for example, 250+++ m. Within this workpiece region 2γ, the electron beam 1
3 is the same position 20 of 2 ditto crops 10 temporally one after the other.
It acts on In this case, practical measurements have shown that a joint coincidence of beam impact positions 16 and 17 is unnecessary. On the other hand, in front of this workpiece area 27 there is a square vibration 1
The pack-step deflection of the electron beam 13 by 8 produces a workpiece region 21 which is initially connected to the capillary 2 formed by the deflected electron beam 13.
3' in parallel, preferably at a switching frequency of 6 Hz and at the same time a transmission speed of 1 ma s-1.
6 beam impact positions on the weld seam length of mm 17
exists.

有利には、ビーム衝突位置16,1γに溶接の際に同じ
ビーム出力を有する6 0 Kwの電子ビーム出力を負
荷する。電子ビーム13が加工方向22で方向転換を伴
って進行しながら、距離19で相互に離れて位置するビ
ーム衝突位置16.17に対して、同じ位置20に2回
同じ電子ビーム13を衝突させる際には、その都度2つ
のビーム衝突位置16.17間で深部の溶融部がほとん
ど硬化するように転向させられる、垂直なビーム方向を
伴う工作物10の2つの時間的及び位置的に連続したス
テップから成る上記処理を、所定の溶接シーム長さが達
成されるまで繰返す。
Advantageously, the beam impact position 16,1γ is loaded with an electron beam power of 60 Kw with the same beam power during welding. When the same electron beam 13 is made to collide twice at the same position 20 with respect to beam collision positions 16 and 17 located apart from each other by a distance of 19 while the electron beam 13 advances in the processing direction 22 with a direction change. , two temporally and positionally successive steps of the workpiece 10 with perpendicular beam direction, each time diverted between the two beam impact positions 16, 17 so that the deep melt zone is almost hardened. The above process consisting of is repeated until the predetermined weld seam length is achieved.

々お電子ビーム13によって溶融しながっだ冷い材料に
当る転向された電子ビーム13は、第1のビーム衝突位
置17で材料内に深く侵入する強度の材料加熱を惹起す
る。パルス形の電子ビーム作用及び前方の第1のビーム
衝突位置11の周囲におけるなお冷い材料内への強度の
熱誘導のために、キャピラリ23′と固形材料との間に
溶融物の小さなかつ不規則に形成された層厚さが生じる
。この小さすぎかつ不均一に形成された融溶物は、その
質量に相応する静水圧をキャピラリ23′を開放する蒸
気噴流並びにキャピラリ23′に侵入する電子ビーノ、
13に作用させることはできない。従って、電子ビーム
13は材料内に、相応する持続ビート溶接及びより大き
な溶融物容量で可能であるよりも深く侵入する。
The deflected electron beam 13 striking the colder material, which is still being melted by the electron beam 13, causes intense heating of the material at the first beam impact location 17, penetrating deep into the material. Due to the pulsed electron beam action and the intense heat induction into the still cold material around the forward first beam impact location 11, a small and uneven amount of melt is created between the capillary 23' and the solid material. Regularly shaped layer thicknesses result. This too small and non-uniformly formed melt exerts a hydrostatic pressure commensurate with its mass, which causes a steam jet to open the capillary 23' as well as an electronic beam entering the capillary 23'.
13 cannot be made to act. The electron beam 13 therefore penetrates deeper into the material than would be possible with a corresponding sustained beat weld and a larger melt volume.

第1のビーム衝突位置17に垂直に衝突する電子ビーム
13の7s間の不作用期後に侵入し゛たエネルギーによ
り、溶融物の十分な容量を有する幅の狭い浴が形成され
る。実質的に利料、ビーム出力及び工作物厚さに依存す
る、第1のe−ム衝突位置47から第2のビーム衝突位
置161での距離19は、拐料の深部の溶融物はまさに
硬化するが、但しこの既に転向された電子ビーム13で
負荷された工作物帯域21に対して二「作物10の表面
24に垂直に当る電子ビーム13が衝突する場合に、熱
がシーム面に対して横方向になお十分には拡散できない
ように規定されている。実際に、第1のビーム衝突位置
16と第2のビーム衝突位置17の2〜22mmの距離
19で欠陥の無い溶接シームが生じる。この電子ビーム
13の時間的及び場所的制御は、電子ビーム13で工作
物の2回目の負荷で250朋のキャピラリ2yの深さ2
8が達成される。
The energy penetrating after a 7 s inactive period of the electron beam 13 impinging perpendicularly on the first beam impingement location 17 forms a narrow bath with sufficient volume of the melt. The distance 19 from the first beam impact location 47 to the second beam impact location 161, which depends substantially on the beam rate, beam power and workpiece thickness, is such that the melt deep in the material is just about to harden. However, if the workpiece zone 21 loaded with this already deflected electron beam 13 is impinged by the electron beam 13 perpendicular to the surface 24 of the crop 10, heat will be transferred to the seam surface. In fact, a defect-free weld seam occurs at a distance 19 of 2 to 22 mm between the first beam impact position 16 and the second beam impact position 17. This temporal and spatial control of the electron beam 13 is such that at the second loading of the workpiece with the electron beam 13, the depth 2 of the capillary 2y is 250 mm.
8 is achieved.

このバックステップ転向による作業順序では、工作物領
域21内での相判の強力な予熱のために、電子ビームに
よる2回目の負荷の際に十分な溶融物容量が形成される
、従ってこの場合には電子ビーム作用の休止間における
浴形成は実質的に妨害されない。
In this working sequence with backstep turning, due to the mutually strong preheating in the workpiece area 21, a sufficient melt volume is created during the second loading with the electron beam, so that in this case Bath formation during pauses in electron beam action is substantially undisturbed.

前記方法で、最も狭い/−ム幅31で250mraの溶
接深さ28を有する、空洞及び多孔性を有しない/−ム
30が得られた。工作物1oを垂直なビーム方向で加工
する際に転向された電子ビーム13の異なった方向によ
り、実際に好ましいシームが生じた。しかも、加重[方
向22で前方に位置するキャピラリ23′が電子ビーム
発生器12の軸線25に対する角度26で工材物10の
表面24に当る電子ビーム13にょシ、かつ後方の第2
のキャピラリ23〃が工作物10の表面24に垂直に当
る電子ビーム13によって形成されることによシ、溶接
/−ム30内にオーパラツノに関して特別の利点が得ら
れた第1図の実施例では、2つのほぼ同じ寸法の工作物
10を相互に溶接した、図面には簡明化のためにその一
方の工作物だけが示されている本発明による方法は、異
なった寸法の工作物を溶接する際、特に厚壁の工作物に
5〜15+imの範囲の幅36を有する薄い工作物を溶
接する際に特に有利に使用可能である。
In the method described, a cavity- and porosity-free /-mem 30 was obtained with a weld depth 28 of 250 mra at the narrowest /-mem width 31. Due to the different direction of the deflected electron beam 13 when machining the workpiece 1o in the vertical beam direction, a favorable seam actually occurred. Moreover, the capillary 23' located at the front in the direction 22 is applied to the electron beam 13 hitting the surface 24 of the workpiece 10 at an angle 26 to the axis 25 of the electron beam generator 12, and the second capillary at the rear
In the embodiment of FIG. 1, special advantages are obtained with respect to the opal horn in the welding/membrane 30 by virtue of the fact that the capillary 23 is formed by the electron beam 13 impinging perpendicularly on the surface 24 of the workpiece 10. , two workpieces 10 of approximately the same dimensions are welded together, only one of which is shown in the drawing for clarity.The method according to the invention welds workpieces of different dimensions. In particular, it can be used with particular advantage when welding thin workpieces with a width 36 in the range from 5 to 15+ mm to thick-walled workpieces.

第2図には、厚壁工作物が10で示されている。工作物
10は切欠き32を有し、該切欠き内に例えば面が合致
するように薄い板33(幅6mra)が嵌合されている
。この板を本発明方法に基づきその全高にわたって工作
物10と結合させる。この際、前記の第1図による実施
例と類似した操作パラメータで深いかつ幅の狭い溶接シ
ームが得られる。
In FIG. 2, a thick-walled workpiece is indicated at 10. The workpiece 10 has a notch 32, into which a thin plate 33 (width 6 mra) is fitted, for example, so that its surfaces match. This plate is connected to the workpiece 10 over its entire height according to the method of the invention. A deep and narrow weld seam is obtained with operating parameters similar to the embodiment according to FIG. 1 described above.

異なった材料から成る部材10.33を溶接する際には
異なった熱起電力(例えばフェライト鋼とオーステナイ
ト鋼との間)を示すので、溶融物浴の近くに大きな熱電
流が形成され、その磁界は電子ビーム13が工材物10
に当る前に、特に工作物表面24の前方にある領域にお
いて有害に作用することがある。相応するビーム転向は
、第2図に示すように、特にシーム方向に対して直角な
面内で行なわれかつそうして結合欠陥を生じることがあ
る。溶接浴の周囲における温度分布は工作物形状及び溶
接工程の制御に依在するので、前記電子ビーム転向は時
間的に一定ではない。従って、ビームが工作物に侵入す
る前のビーム方向の相応する傾斜による補償は極く部分
的な補助手段をもたらし得るにすぎない。従って、電子
ビーム13の磁気シールド板35(第6図)を工作物1
0上の溶接すべき接合部の上に、該シールド板が接合部
の少なくとも一方側で、この工作物10に対する磁気接
点から例えば30+++mの側方距離を有するように固
定するのが有利である。溶接試料の始点及び終了点で、
磁気シールド板35は溶接試料上に30順だけ突出する
When welding parts 10.33 made of different materials exhibiting different thermoelectromotive forces (e.g. between ferritic and austenitic steels), large thermocurrents are formed near the melt bath and the magnetic field The electron beam 13 is the workpiece 10
Before it hits the workpiece surface 24, it can have a detrimental effect, especially in the area in front of the workpiece surface 24. A corresponding beam deflection, as shown in FIG. 2, takes place in particular in a plane perpendicular to the seam direction and can thus lead to coupling defects. Since the temperature distribution around the welding bath depends on the workpiece geometry and the control of the welding process, the electron beam deflection is not constant in time. Compensation by a corresponding tilting of the beam direction before the beam penetrates the workpiece can therefore only provide a partial aid. Therefore, the magnetic shield plate 35 (FIG. 6) of the electron beam 13 is
It is advantageous to fasten the shield plate on the joint to be welded on at least one side of the joint in such a way that it has a lateral distance of, for example, 30+++ m from the magnetic contact to this workpiece 10. At the start and end points of the welding sample,
The magnetic shield plates 35 protrude above the welding sample by 30 orders.

このシールド効果は、薄板をそれと固定溶接されないよ
うに、工作物表面24に近づけて取付けることができる
ほどに完全になる。
This shielding effect is so complete that the sheet metal can be mounted close to the workpiece surface 24 without being permanently welded thereto.

溶接の際の場合によるスパッタは以下のようにして有利
に回避することができる。
Occasional spatter during welding can advantageously be avoided in the following way.

1、 方形転向が時間的に非対称形である、例えば先の
点が短い(不作用期が長い、すなわち冷い固形の金属中
への典型的なパルス作用)、それに対して後方の溶接点
では滞在時間が長くかつ不作用期が短い(持続ビーム溶
接に類似した作用);それに対して同期したビーム電流
変調、第1の(短い)溶接点は高いビーム電流を有する
1. The rectangular deflection is temporally asymmetric, e.g. short at the leading point (long dead period, i.e. typical pulse action in cold solid metal), whereas at the rear welding point Long residence times and short dead periods (effect similar to continuous beam welding); whereas synchronous beam current modulation, the first (shorter) welding point has a higher beam current.

2、 スポットの周期振動による後方の溶接位置におけ
るパルス作用に基づくスパッタの回避:2番目の長いパ
ルスにおいてまずデフォーカスし、次いでフォーカスす
るか又はその逆の動作動が行なう。これは例えばビーム
電流変調に基づく高電圧の変動による実現される。この
場合にはもちろんこの時間的に非対称の変調の開閉比及
びビーム電流差は高電圧装置の運動及び内部抵抗に合わ
せるべきである又は転向によるスポットの振動:方形転
換により高い周波数の縦振動を前方の溶接位置の切欠き
の下でオーバラツゾさせる。特に後方の溶接位置での作
用時間が前方におけるよりも長い場合には、そこ°で硬
化フロントを長く延びた撲形に成形するために種々の方
法を使用することができる。
2. Avoidance of spatter due to pulse action in the rear welding position due to periodic oscillation of the spot: in the second long pulse first defocusing and then focusing or vice versa is carried out. This is achieved, for example, by high voltage variations based on beam current modulation. In this case, of course, the switching ratio and the beam current difference of this temporally asymmetric modulation should be matched to the motion and internal resistance of the high-voltage device or the vibration of the spot due to turning: the longitudinal vibration of the high frequency is forwarded by square turning. Overlap under the notch at the weld location. Particularly if the working time at the rear welding location is longer than at the front, various methods can be used to shape the hardening front there into an elongated bruise shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明方法の2つの実施例を示し、第1図は本発
明方法を実施する銘水電子ビーム装置と共に、溶接の際
の所定の加工過程を示す工作物の銘水縦断面図、第2図
は銘水電子ビーム装置と共に、2つ異なった拐料間の溶
接を行なう際の所定の加工過程を示す工作物の銘水断面
図、及び第6図は2つの異なった材料の結合溶接の際に
生じる磁界を補償する磁気シールド板を有する、第2図
のシーム部分の銘水断面図である。 10・・・工作物、12・・・エネルギービーム発生器
、13・・・エネルギービーム、16.17・・・ビー
ム衝突位置、18・・・周期的方形振動、19・・・振
幅、20・・・ビームの作用位置、22・・・加工゛方
向、23’、23”・・・第1及び第2のキャピラリ、
24・・・工作物表面、25・・・げ−ム発生器の軸線
第1頁の続き ■発明者 ヨハネス・コイ @発明者 クルト・レープ 0発 明 者 クラウスベーター・メ ンヒ @発明者 ヴイルヘルム・シェフ エルレス ドイツ連邦共和国ゲルメリング・シュタインベルクシュ
トラーセ 22 ドイツ連邦共和国ミュンヘン80・ローゼンハイマー・
シュトラーセ 165 ドイツ連邦共和国グラーフラート書ハウブシュトラ−セ
The drawings show two embodiments of the method of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a workpiece showing a predetermined processing process during welding, along with an electron beam device for carrying out the method of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view of a workpiece showing a predetermined processing process when welding two different materials together with an electron beam device, and Figure 6 is a joint welding of two different materials. FIG. 3 is a cross-sectional view of the seam portion of FIG. 2, which has a magnetic shielding plate that compensates for the magnetic field generated during this process. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Workpiece, 12... Energy beam generator, 13... Energy beam, 16.17... Beam collision position, 18... Periodic square vibration, 19... Amplitude, 20. ...beam action position, 22...processing direction, 23', 23''...first and second capillaries,
24...Workpiece surface, 25...Axis of the game generatorContinued from page 1 ■Inventor Johannes Coy @ inventor Kurt Leb0 Inventor Klausbater Mönch @ inventor Wilhelm Scheff Erles Federal Republic of Germany Germering Steinbergstrasse 22 Federal Republic of Germany Munich 80 Rosenheimer
Strasse 165 Grafrat Haubstrasse, Federal Republic of Germany

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エネルギービームを少なくとも工作物の加工方向に
転向させることにより工作物を溶接する方法において、
エネルギービーム(13)を加工方向(22)で連続的
に方向転換させながら工作物(10)の2つのビーム衝
突位置(16,17)に向けかつその都度エネルギービ
ーム(13)を2個所のビーム衝突位置(16,17)
の夫々でキャピラル(23)を形成させて深く工作物(
10)内に侵入させかつその際エネルギービーム(13
)を時間的に前後して2目玉作物(10)のはぼ同じ位
置(20)に作用させることを特徴とする工作物の溶接
法。 2 垂面なビーム方向で加工する際に、エネルギービー
ム(13)の作用時間が10〜500 msである、特
許請求の範囲第1項記載の方法 3、 エネルギーぎ−ム(13)のビーム衝突位置(1
6,17)への転向を周期的方形振動(18)で制御す
る、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4、方形振動(18)の振幅(19)が工作物表面(2
4)で2〜20朋である、特許請求の範囲第1項から第
6項までのいずれが1項記載の方法。 5、方形振動(18)の周波数が1〜60ヘルツである
、特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれか1項
記載の方法。 6、 エネルギービーム(13)が電子ビームである、
特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1項記
載の方法。 Z 加工方向(22)の前方に位置する第1のキャピラ
リ(23’)をエネルギービーム発生器(12)の軸線
(25)に対して角度(26)を成して工作物(10)
の表面(24)に衝突するエネルギービーム(13)に
ょって、かつ後方の第2のキヤビン!J(23″)を工
作物(10)の表面(24)に対して垂直に衝突するエ
ネルギービーム(13)によって形成する、特許請求の
範囲第1項から第6項までのいずれか1項記載の方法。 8 両者のビーム衝突位置(16,17)に同じビーム
出力で衝突させる、特許請求の範囲第1項から第7項ま
でのいずれか1項記載の方法。 9 エネルギービーム(13)を両者のビーム衝突位置
(16,17)に同じフォーカスで衝突させる、特許請
求の範囲第1項から第8項までのいずれか1項記載の方
法。 10 両者のビーム衝突位置(16,17)への□エネ
ルギービーム(13)の作用時間が同じであり、該作用
時間が有利には 10〜50Qmsである、特許請求の
範囲第1項から第9項寸でのいずれか1項記載の方法。
[Claims] 1. A method for welding a workpiece by deflecting an energy beam at least in the processing direction of the workpiece, comprising:
The energy beam (13) is directed at the two beam collision positions (16, 17) of the workpiece (10) while continuously changing its direction in the processing direction (22), and each time the energy beam (13) is directed to the two beam collision positions (16, 17). Collision position (16, 17)
Form a capillary (23) with each of the holes and deeply insert the workpiece (
10) and at that time an energy beam (13)
) is applied to approximately the same position (20) of the second target crop (10) at different times. 2. Method 3 according to claim 1, in which the action time of the energy beam (13) is 10 to 500 ms when processing in a vertical beam direction, beam collision of the energy beam (13) Position (1
3. The method according to claim 1, wherein the deflection to 6, 17) is controlled by periodic rectangular oscillations (18). 4. The amplitude (19) of the rectangular vibration (18) is
4) is 2 to 20 tom, the method according to any one of claims 1 to 6. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the frequency of the square vibration (18) is between 1 and 60 hertz. 6. The energy beam (13) is an electron beam.
A method according to any one of claims 1 to 5. Z The first capillary (23') located at the front in the machining direction (22) forms an angle (26) with the axis (25) of the energy beam generator (12) and connects the workpiece (10).
by the energy beam (13) impinging on the surface (24) of the second cabin! J (23″) is formed by an energy beam (13) impacting perpendicularly to the surface (24) of the workpiece (10), according to one of the claims 1 to 6. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the energy beam (13) is caused to collide with the same beam output at both beam collision positions (16, 17). The method according to any one of claims 1 to 8, wherein both beams collide at the collision positions (16, 17) with the same focus. 10. To both the beam collision positions (16, 17) 10. The method according to claim 1, wherein the energy beams (13) have the same duration of action, preferably between 10 and 50 Qms.
JP4848185A 1984-03-13 1985-03-13 Welding of workpiece Pending JPS60210377A (en)

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US3746831A (en) * 1971-03-29 1973-07-17 Welding Research Inc Method for electron beam welding at high speeds

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