JPS6030591A - 電子ビーム溶接方法 - Google Patents
電子ビーム溶接方法Info
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- JPS6030591A JPS6030591A JP13685683A JP13685683A JPS6030591A JP S6030591 A JPS6030591 A JP S6030591A JP 13685683 A JP13685683 A JP 13685683A JP 13685683 A JP13685683 A JP 13685683A JP S6030591 A JPS6030591 A JP S6030591A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- welding
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- welded
- recess
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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
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/04—Electron-beam welding or cutting for welding annular seams
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、部材同士を電子ビームによって接合して得ら
れる溶接材、およびこれを得る電子ビーム溶接方法に関
する。特に、真空下においての溶接を用いて厚板や材料
中にガス生成元素が多量に含まれる部材から得るもので
ある電子ビーム溶接材、およびそのような材料から該溶
接材を得るに好適な溶接方法に関する。
れる溶接材、およびこれを得る電子ビーム溶接方法に関
する。特に、真空下においての溶接を用いて厚板や材料
中にガス生成元素が多量に含まれる部材から得るもので
ある電子ビーム溶接材、およびそのような材料から該溶
接材を得るに好適な溶接方法に関する。
通常、厚板の電子ビーム溶接は、Ｉ Ｘ １０−’’Ｉ
”ｏｒｒ以下の真空圧力下で行う。この状態では第１図
に示す如く、溶接板厚ｔの部材１と、同じく部材２とを
、電子ビーム８を照射し、貫通ビーム８′によりｌバス
で接合面３を固着するが、この場合核部材１，２同士の
接合面３は、全面的に接触させている。このような形の
継手で厚板を溶接すると、例えば材料に含まれている原
子状の酸素や窒素等が、単独でまたは他の元素と反応し
てガス化し、ビームの入射側や反入射側の電子ビームの
通過口を通って放出される。しかし、材料中のガス生成
元素が多くなると、このようなガスも多量に発生し、連
続的な放出を持続することができなくなる。このため、
圧力を伴って間欠的に放出されるようになる。
”ｏｒｒ以下の真空圧力下で行う。この状態では第１図
に示す如く、溶接板厚ｔの部材１と、同じく部材２とを
、電子ビーム８を照射し、貫通ビーム８′によりｌバス
で接合面３を固着するが、この場合核部材１，２同士の
接合面３は、全面的に接触させている。このような形の
継手で厚板を溶接すると、例えば材料に含まれている原
子状の酸素や窒素等が、単独でまたは他の元素と反応し
てガス化し、ビームの入射側や反入射側の電子ビームの
通過口を通って放出される。しかし、材料中のガス生成
元素が多くなると、このようなガスも多量に発生し、連
続的な放出を持続することができなくなる。このため、
圧力を伴って間欠的に放出されるようになる。
このような現象下では、第２図（ａ）に示す如く、溶融
金属４はその一部が凝固する前に、ガス圧の影響でビー
ムの入射側または反入射側に押し出され、垂れ落ち６を
生じ、溶接金属４の内部に空洞５を生じた状態で凝固し
てしまう。
金属４はその一部が凝固する前に、ガス圧の影響でビー
ムの入射側または反入射側に押し出され、垂れ落ち６を
生じ、溶接金属４の内部に空洞５を生じた状態で凝固し
てしまう。
この結果、溶接欠陥が間欠的に発生することにこのよう
な、ガス発生に伴う欠陥については、太ざつばに言えば
第２図（ｂ）の如く横軸に材料の硬度、たて軸に材料に
含まれる酸素量を代表してとったとすれば、図の左下部
分が欠陥を生じない範囲、右上部分が欠陥を生じる範囲
と考えることができる。
な、ガス発生に伴う欠陥については、太ざつばに言えば
第２図（ｂ）の如く横軸に材料の硬度、たて軸に材料に
含まれる酸素量を代表してとったとすれば、図の左下部
分が欠陥を生じない範囲、右上部分が欠陥を生じる範囲
と考えることができる。
かかる溶接欠陥発生の問題に対し、現状では、ビーム振
動を加えて溶融部を攪拌する方法や、材料中のガス生成
元素を少なくする手段などが講じられている。しかし前
者の方法では、必ずしも欠陥発生をすべて防ぎ得るとは
限らず、後者の手段も、結局材料の開発の必要性やコス
ト高さを招、き、いずれも根本的な解決には至っていな
い。
動を加えて溶融部を攪拌する方法や、材料中のガス生成
元素を少なくする手段などが講じられている。しかし前
者の方法では、必ずしも欠陥発生をすべて防ぎ得るとは
限らず、後者の手段も、結局材料の開発の必要性やコス
ト高さを招、き、いずれも根本的な解決には至っていな
い。
本発明の目的は、上記した問題点を解決して、ガス生成
による空洞欠陥のない良好な溶接金属材を提供すること
にあり、またこのような良好な溶接材を得られる電子ビ
ーム溶接方法を提供することにある。この目的を達成す
ることによって、厚板・超厚板や、ガス生成元素の多い
材料についても、良好な電子ビーム溶接を施すことがで
きるようになる。
による空洞欠陥のない良好な溶接金属材を提供すること
にあり、またこのような良好な溶接材を得られる電子ビ
ーム溶接方法を提供することにある。この目的を達成す
ることによって、厚板・超厚板や、ガス生成元素の多い
材料についても、良好な電子ビーム溶接を施すことがで
きるようになる。
本発明は、厚板とかガス生成元素の多い材料での電子ビ
ーム溶接においては、溶接中に発生するガスが溶湯の凝
固を乱すことにより空洞欠陥が生ずるものであることに
着目し、かかる発生ガスを逃がすことができる通路を形
成することを考え、さらにこの通路を接合面の中間部に
設けることを想到して、本発明に至ったものである。
ーム溶接においては、溶接中に発生するガスが溶湯の凝
固を乱すことにより空洞欠陥が生ずるものであることに
着目し、かかる発生ガスを逃がすことができる通路を形
成することを考え、さらにこの通路を接合面の中間部に
設けることを想到して、本発明に至ったものである。
即ち本発明に係る溶接金属材は、部材同士を電子ビーム
で突合わせ溶接して得られる電子ビーム溶接材であって
、当該部材同士の接合面に凹みを設けて電子ビーム溶接
を行うことにより、材料中のガス生成成分によって発生
したガスが該凹みから放出され、これにより該ガスに起
因する溶接材内部の欠陥を除去して形成したことを特徴
とする。
で突合わせ溶接して得られる電子ビーム溶接材であって
、当該部材同士の接合面に凹みを設けて電子ビーム溶接
を行うことにより、材料中のガス生成成分によって発生
したガスが該凹みから放出され、これにより該ガスに起
因する溶接材内部の欠陥を除去して形成したことを特徴
とする。
また本発明の電子ビーム溶接方法は、部材同士を電子ビ
ームで突合わせ溶接するに際し、部材同士を真空室にセ
ットし、該部材同士の接合面の面内の一方の部材の面ま
たは双方の部材の面に、溶接線方向に連続して一様な凹
みを設けて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビーム
を照射して前記部材同士を接合することを特徴とする。
ームで突合わせ溶接するに際し、部材同士を真空室にセ
ットし、該部材同士の接合面の面内の一方の部材の面ま
たは双方の部材の面に、溶接線方向に連続して一様な凹
みを設けて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビーム
を照射して前記部材同士を接合することを特徴とする。
さらに、円筒物部材を溶接する場合にあっては、本発明
は、同心状の円筒物部材を電子ビームで突合わせ溶接す
る電子ビーム溶接方法であって、部材同士を真空室にセ
ットし、該部材同士の接合面の面内の一方の部材の面ま
たは双方の面に、溶接線方向に連続して一様な凹みを設
け、さらにこの凹みは、溶接終端部に位置する部分に一
定長さのみ電子ビーム入射方向にのみ開口させ、あるい
は電子ビーム入射方向および反入射方向の双方に開口さ
せて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビームを照射
して前記円筒物部拐同士を接合することを特徴とする。
は、同心状の円筒物部材を電子ビームで突合わせ溶接す
る電子ビーム溶接方法であって、部材同士を真空室にセ
ットし、該部材同士の接合面の面内の一方の部材の面ま
たは双方の面に、溶接線方向に連続して一様な凹みを設
け、さらにこの凹みは、溶接終端部に位置する部分に一
定長さのみ電子ビーム入射方向にのみ開口させ、あるい
は電子ビーム入射方向および反入射方向の双方に開口さ
せて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビームを照射
して前記円筒物部拐同士を接合することを特徴とする。
上記のように構成すると、接合面の中間部で、電子ビー
ム溶接中に発生する収縮力で、ガスの通路が塞がれると
いうことはなく、空洞欠陥のない溶接材をどのような材
料についても、容易かつ確実に得られるという、所期の
目的を達成することができる。
ム溶接中に発生する収縮力で、ガスの通路が塞がれると
いうことはなく、空洞欠陥のない溶接材をどのような材
料についても、容易かつ確実に得られるという、所期の
目的を達成することができる。
なお、ビード中央部のガス圧が最大の空洞欠陥発生要因
となるため、この部分にガス通路部を設けることが最も
効果的である。
となるため、この部分にガス通路部を設けることが最も
効果的である。
以下、本発明の一実施例を、第３図乃至第６図により説
明する。
明する。
第３図は溶接時の溶接材の状態を示し、第４図は溶接後
に得られた溶接材を示している。
に得られた溶接材を示している。
第３図に示す如く、部材１，２同士を電子ビームで突合
わせ溶接する場合、部材１，２同士の接合面３．３′に
凹み１”＋２ａｔ−設け、この凹み１ａ・２ａにより空
間７を形成する。この状態で電子ビーム溶接を行うこと
により、材料中のガス生成成分によって発生したガスが
この空間７（凹みｉａ、２ａ）から放出される。これに
よって、該発生ガスに起因する溶接材内部の欠陥のない
、第４図のような溶接材が得られる。
わせ溶接する場合、部材１，２同士の接合面３．３′に
凹み１”＋２ａｔ−設け、この凹み１ａ・２ａにより空
間７を形成する。この状態で電子ビーム溶接を行うこと
により、材料中のガス生成成分によって発生したガスが
この空間７（凹みｉａ、２ａ）から放出される。これに
よって、該発生ガスに起因する溶接材内部の欠陥のない
、第４図のような溶接材が得られる。
なお、この例では部材１．２の双方の面に凹みｌａ、２
ａを設けたが、いずれか一方に設けるのでもよい。
ａを設けたが、いずれか一方に設けるのでもよい。
本実施例を更に具体的に述べれば、次の通りでおる。
第３図は、長手溶接線等の如く、両端開放形の溶接継手
の場合の一断面形状を示しているのであって、部材１，
２は溶接板厚ｔを有し、該部材１゜２の接合面３，３′
の中間部に、前記凹み１ａ。
の場合の一断面形状を示しているのであって、部材１，
２は溶接板厚ｔを有し、該部材１゜２の接合面３，３′
の中間部に、前記凹み１ａ。
２ａから成る空間７を設けている。この空間７は、溶接
線方向に沿って設ける。空間７の高さｇｌおよび幅ｔは
、溶接板厚や、材料の化学成分によって決定される。例
えば約１１０００ｐｐのＮ（窒素）を含む１００Ｉ＋ｌ
ｌ１１厚のＳＵＳ ３０４劇の溶接では、ｇは１ｍ、ｔ
は溶接板厚の５０％長さが有効であった。
線方向に沿って設ける。空間７の高さｇｌおよび幅ｔは
、溶接板厚や、材料の化学成分によって決定される。例
えば約１１０００ｐｐのＮ（窒素）を含む１００Ｉ＋ｌ
ｌ１１厚のＳＵＳ ３０４劇の溶接では、ｇは１ｍ、ｔ
は溶接板厚の５０％長さが有効であった。
このような継手を電子ビーム８．８′で溶接すると、第
４図に示す如くビード幅Ｗを有する健全な溶接金属４が
得られる。（但し、ビード幅Ｗは、空間７の高さｇより
大きくなるように溶接栄件を選定する）。よって、接合
されるべき部材１．２が、健全な溶接金属４によって溶
接されて、空洞欠陥のない溶接材が得られるものである
。
４図に示す如くビード幅Ｗを有する健全な溶接金属４が
得られる。（但し、ビード幅Ｗは、空間７の高さｇより
大きくなるように溶接栄件を選定する）。よって、接合
されるべき部材１．２が、健全な溶接金属４によって溶
接されて、空洞欠陥のない溶接材が得られるものである
。
これは、溶融凝固時の収縮力が作用しても、空間７は、
溶接開始から終端に至るまで接合面３゜３′の接触によ
り一方の開放端につながっているため、溶接金属中央部
で発生したガスも、容易にこの空間７を通り、開放端を
通じて真空中に放出されるためである。また、接合面３
，３′部で発生するガスは、電子ビーム８，８′によっ
て形成されるキーホールから板の表面および裏面の方向
に、容易に真空中に放出されていく。即ち、ビームを振
動させることにより、穴（キーホール）を大きくして、
結果的にガスが逃げ易くなるようになっている。
溶接開始から終端に至るまで接合面３゜３′の接触によ
り一方の開放端につながっているため、溶接金属中央部
で発生したガスも、容易にこの空間７を通り、開放端を
通じて真空中に放出されるためである。また、接合面３
，３′部で発生するガスは、電子ビーム８，８′によっ
て形成されるキーホールから板の表面および裏面の方向
に、容易に真空中に放出されていく。即ち、ビームを振
動させることにより、穴（キーホール）を大きくして、
結果的にガスが逃げ易くなるようになっている。
以上のことから、溶接中にガスが発生しても、これは容
易かつ確実に放出され、ガスに起因する空洞欠陥は生じ
ないのである。材料に特殊なものを用いる必要もなく、
また超厚板の材料についても効果的に適用できるもので
ある。
易かつ確実に放出され、ガスに起因する空洞欠陥は生じ
ないのである。材料に特殊なものを用いる必要もなく、
また超厚板の材料についても効果的に適用できるもので
ある。
次に、上記したのと同様な実施例を、円筒形状の部材同
士の接合に適用した例について、説明する。
士の接合に適用した例について、説明する。
この例は、第７図に示すような同心状の円筒物部材９，
１０同士を真窒室内で電子ビーム溶接するもので、第５
図にその一部分を示している。円筒部材９，１０で構成
される溶接継手の場合、前記した空間７は、板の表・裏
面に表われない。
１０同士を真窒室内で電子ビーム溶接するもので、第５
図にその一部分を示している。円筒部材９，１０で構成
される溶接継手の場合、前記した空間７は、板の表・裏
面に表われない。
このため、溶接線１１上に、溶接線の長さに比例したピ
ッチで、開口部１２を設ける。これは第５図の■−■線
断面図でちる第６図に示す如く、接合面上にて各部材９
，１０に形成された凹所’ｌａ、１０ａが画成する開口
空間部７と連続している。よって、発生したガスは凹み
９ａ、ｉｏａによる開口空間部７を通り、開口部１２を
経由して、真空中に排出されることになる。
ッチで、開口部１２を設ける。これは第５図の■−■線
断面図でちる第６図に示す如く、接合面上にて各部材９
，１０に形成された凹所’ｌａ、１０ａが画成する開口
空間部７と連続している。よって、発生したガスは凹み
９ａ、ｉｏａによる開口空間部７を通り、開口部１２を
経由して、真空中に排出されることになる。
かかる開口ｍ’、１２の高さｇ′および幅ｔ′は、溶接
線１１上に１個の場合はｇ ｔ ＝ ｇ ／ Ｚ ／の
関係が成立し、同じくｎ個の場合はｇｔ−ｎｇ′ｔ′の
関係が成立するように選定すればよい。
線１１上に１個の場合はｇ ｔ ＝ ｇ ／ Ｚ ／の
関係が成立し、同じくｎ個の場合はｇｔ−ｎｇ′ｔ′の
関係が成立するように選定すればよい。
上述の如く、本発明によれば、どのような材料であって
も、どのような厚さでも、空洞欠陥のない良好な溶接金
属による溶接材が得られ、電子ビーム溶接部の品質が向
上するという効果がある。
も、どのような厚さでも、空洞欠陥のない良好な溶接金
属による溶接材が得られ、電子ビーム溶接部の品質が向
上するという効果がある。
特に、超厚板の部材にも有効に適用でき、ガス生成元素
が多い材料についても好適であって、材質や形状を選ば
ずに容易かつ確実に好結果が得られ、実用上きわめて有
利ということができる。
が多い材料についても好適であって、材質や形状を選ば
ずに容易かつ確実に好結果が得られ、実用上きわめて有
利ということができる。
なお当然のことではあるが、本発明は図示の実施例にの
み限定されるものではない。
み限定されるものではない。
第１図は、従来技術による電子ビーム溶接継手を示す断
面図、第２図（ａ）は、発生した溶接欠陥の一例を示す
模式図、第２図（ｂ）は、欠陥の発生の範囲を説明する
ためのグラフである。第３図乃至第７図は本発明の一実
施例を示し、第３図は本実施例の電子ビーム溶接継手へ
の断面図、第４図は溶接結果の一例を示す模式図、第５
図は円筒物部材に適用した場合の溶接継手の一部たる溶
接始終端近傍を示した正面図、第６図は第５図における
■−Ｗ線断面図、第７図は当該接合すべき円筒物部材を
示す略示図である。 １．２・・・部材、ｌａ、２ａ・・・凹み、３，３′・
・・接合面、４・・・溶接金属、７・・・空間、８．８
’・・・電子ビーム、９，１０・・・円筒部材、９ａ、
１０ａ・・・凹み。 代理人 弁理士 秋本正実 第」圀 第２閃（ｏ） 石更度 第３０ 吟５区 端ムロ
面図、第２図（ａ）は、発生した溶接欠陥の一例を示す
模式図、第２図（ｂ）は、欠陥の発生の範囲を説明する
ためのグラフである。第３図乃至第７図は本発明の一実
施例を示し、第３図は本実施例の電子ビーム溶接継手へ
の断面図、第４図は溶接結果の一例を示す模式図、第５
図は円筒物部材に適用した場合の溶接継手の一部たる溶
接始終端近傍を示した正面図、第６図は第５図における
■−Ｗ線断面図、第７図は当該接合すべき円筒物部材を
示す略示図である。 １．２・・・部材、ｌａ、２ａ・・・凹み、３，３′・
・・接合面、４・・・溶接金属、７・・・空間、８．８
’・・・電子ビーム、９，１０・・・円筒部材、９ａ、
１０ａ・・・凹み。 代理人 弁理士 秋本正実 第」圀 第２閃（ｏ） 石更度 第３０ 吟５区 端ムロ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、部材同士を電子ビームで突合わせ溶接して得られる
電子ビーム溶接材において、前記部材同士の接合面に凹
みを設けて電子ビーム溶接を行うことにより、材料中の
ガス生成成分によって発生したガスが該凹みから放出さ
れ、これにより該ガスに起因する溶接材内部の欠陥を除
去して形成したことを特徴とする電子ビーム溶接材。 ２、部材同士を電子ビームで突合わせ溶接する電子ビー
ム溶接方法において、前記部材同士を真空室にセットし
、該部材同士の接合面の面内の一方の部材の面または双
方の部材の面に、溶接線方向に連続して一様な凹みを設
けて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビームを照射
して前記部材同士を接合することを特徴とする電子ビー
ム溶接方法。 ３、 同心状の円筒物部材を電子ビームで突合わせ溶接
する電子ビーム溶接方法において、前記部材同士を真空
室にセットし、該部材同士の接合面の面内の一方の部材
の面または双方の面に、溶接線方向に連続して一様な凹
みを設け、さらにこの凹みは、溶接終端部に位置する部
分に一定長さのみ電子ビーム入射方向にのみ開口させ、
あるいは電子ビーム入射方向および反入射方向の双方に
開口させて溶接継手を形成し、該溶接継手に電子ビーム
を照射して前記円筒物部材同士全接合することを特徴と
する電子ビーム溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13685683A JPS6030591A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 電子ビーム溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13685683A JPS6030591A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 電子ビーム溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030591A true JPS6030591A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0237272B2 JPH0237272B2 (ja) | 1990-08-23 |
Family
ID=15185105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13685683A Granted JPS6030591A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 電子ビーム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030591A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013018051A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Lockheed Martin Corp | ハイブリッド直接製造のための方法及びシステム |
| CN116000496A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-25 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种大厚度合金真空电子束焊接接头及方法 |
| CN116079217A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种超大厚度工件的电子束焊接接头结构及焊接方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736083A (ja) * | 1980-08-13 | 1982-02-26 | Toshiba Corp | Atsunikubuzainodenshibiimuyosetsuhoho |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP13685683A patent/JPS6030591A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5736083A (ja) * | 1980-08-13 | 1982-02-26 | Toshiba Corp | Atsunikubuzainodenshibiimuyosetsuhoho |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013018051A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Lockheed Martin Corp | ハイブリッド直接製造のための方法及びシステム |
| CN116000496A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-25 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种大厚度合金真空电子束焊接接头及方法 |
| CN116079217A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种超大厚度工件的电子束焊接接头结构及焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237272B2 (ja) | 1990-08-23 |
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