JPS6054837B2 - How to join metal strips - Google Patents

How to join metal strips

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Publication number
JPS6054837B2
JPS6054837B2 JP55041416A JP4141680A JPS6054837B2 JP S6054837 B2 JPS6054837 B2 JP S6054837B2 JP 55041416 A JP55041416 A JP 55041416A JP 4141680 A JP4141680 A JP 4141680A JP S6054837 B2 JPS6054837 B2 JP S6054837B2
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JP
Japan
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laser beam
welding
laser
cutting
strip
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JP55041416A
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Japanese (ja)
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JPS56139295A (en
Inventor
善満 宇都
尭 大前
康之 吉田
智 鈴木
貞二郎 藤坂
平三郎 古川
寿三郎 今村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6054837B2 publication Critical patent/JPS6054837B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • B23K26/26Seam welding of rectilinear seams

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属ストリップの切断、溶接および溶接後の
熱処理の連続した三種の熱加工が可能なCO。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a CO that can perform three consecutive types of thermal processing: cutting, welding, and post-welding heat treatment of metal strips.

レーザ加工装置を用いて金属ストリップ接合工程のワン
ステージ化により、該接合工程のダウンタイムを減少す
ると共に溶接精度の向上を図つた接合方法に関する。
製鉄機械の各種プロセスライン例えば酸洗、焼鈍、メッ
キおよびコイルビルトラインなどにおいては炭素鋼、低
合金鋼、ステンレス鋼等の金属ストリップを連続的に処
理するため、該金属ストリップの端部を相互に接合する
ことが行なわれる。
The present invention relates to a joining method that reduces downtime in the joining process and improves welding accuracy by making the metal strip joining process one stage using a laser processing device.
In various process lines of steelmaking machinery, such as pickling, annealing, plating, and coil building lines, metal strips of carbon steel, low alloy steel, stainless steel, etc. are processed continuously, so the ends of the metal strips are connected to each other. Joining is performed.

これら金属ストリップ接続工程の一例として連続酸洗
設備の概略を第1図に示す。 1はストリップコイル、
2はコイルオープナー、3はアツプカツトシヤ、4はア
ーク溶接機又は抵抗溶接機、5はエントリールーパ、6
はループカー、7は酸洗タンクである。
FIG. 1 shows an outline of continuous pickling equipment as an example of these metal strip connection processes. 1 is a strip coil,
2 is a coil opener, 3 is a top cutter, 4 is an arc welder or resistance welder, 5 is an entry looper, 6
is a loop car, and 7 is a pickling tank.

ストリップコイル1はコイルオープナー2で巻戻されア
ツプカツトシヤ3で始端部及び終端部を直線状に切断さ
れた後、抵抗溶接機又はアーク溶接機4によつて、順次
、前後のストリップ端部どうしが突合せ又は重ね合せ溶
接され連続したストリップとなる。連続したストリップ
はエントリールーパ5及びループカー6等を経て酸洗タ
ンク7で酸洗される。尚エントリールーパ5及びループ
カー6等のループ設備は、ストリップ接合時のダウンタ
イム中も酸洗タンク内のストリップを定速で進行させる
ためのものである。また、金属ストリップの材質が溶接
により熱硬化する場合、例えば低合金鋼、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼等の場合には溶接機4の後方にガスフ
レーム焼鈍などによる焼鈍設備が併設される。上記従来
の接合方法においては、熱硬化してしまう材料から成る
金属ストリップコイルの接合工程が前述のように切断工
程、溶接工程及ひ溶接後の熱処理(焼鈍)工程とを含む
3つのステージより成り、このため長時間のダウンタイ
ムを生じ、ラインの能率向上を阻害する一方、更にこれ
に起因して非常に大きなルーパ容量を必要としており設
備が大型化する問題がある。また溶接部は裏板、余盛等
が多くなり、ロールの耐久性が低下し易いため余肉を除
去する設備例えばグラインダー或いはトリミング工程が
必要であつた。本発明は金属ストリップの切断、溶接お
よび溶接後の熱処理の連続した三種の熱加工が可能なC
O2レーザ加工装置を用いて熱硬化してしまう材料から
成る金属ストリップ接合工程のワンステージ化により、
該接合■程のダウンタイムを減少すると共に溶接精製度
の向上を図つたものであり、その構成は、溶接したとき
に溶接部が硬化してしまう材料から成る金属ストリップ
の接続工程において、先行ストリップの終端部および後
行ストリップの始端部を必要量重ね合せて、集束したレ
ーザビームにより重ね切断し、次いで該切断部を突き合
せて集束したレーザビームにより突き合せ溶接し、更に
該溶接部にレーザビーム吸収被膜処理を施し、当該溶接
部に非集束したレーザビームを照射して加熱軟化するこ
とを特徴とする。以下に本発明を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
After the strip coil 1 is rewound by a coil opener 2 and its starting and ending ends are cut into straight lines by an up-cut shear 3, the front and rear ends of the strip are sequentially butted together by a resistance welder or an arc welder 4. or lap welded into a continuous strip. The continuous strip passes through an entry looper 5, a loop car 6, etc., and is pickled in a pickling tank 7. The loop equipment such as the entry looper 5 and the loop car 6 is used to advance the strip in the pickling tank at a constant speed even during downtime during strip joining. Further, when the material of the metal strip is thermally hardened by welding, for example, in the case of low alloy steel, martensitic stainless steel, etc., an annealing equipment such as gas flame annealing is installed behind the welding machine 4. In the above-mentioned conventional joining method, the joining process of metal strip coils made of thermosetting material consists of three stages including a cutting process, a welding process, and a post-welding heat treatment (annealing) process, as described above. This results in a long downtime, hindering improvement in line efficiency, and furthermore, this requires a very large looper capacity, resulting in an increase in the size of the equipment. In addition, the welded portion has a large amount of backing plate, excess material, etc., which tends to reduce the durability of the roll, and therefore requires equipment such as a grinder or a trimming process to remove the excess material. The present invention is a C
By using O2 laser processing equipment to create a one-stage joining process for metal strips made of heat-hardened materials,
This method aims to reduce the downtime associated with the welding process and improve the welding quality, and its structure is such that the preceding strip is used in the process of connecting metal strips made of materials that harden when welded. The terminal end of the trailing strip and the starting end of the trailing strip are overlapped by the required amount and overlapped and cut using a focused laser beam.Then, the cut parts are brought together and butt welded using a focused laser beam, and the welded part is then welded with a laser beam. It is characterized by applying a beam absorption coating treatment, and irradiating the welded part with a non-focused laser beam to soften it by heating. The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the drawings.

本発明はCO2レーザビームを用いて金属ストリップ接
合工程を1ステージで行うものであり、該方法の実施に
用いる装置構成例を第2図に示す。第2図中8はCO2
レーザ発振器、9は紙面に対し垂直方向に設けられるガ
イド軸、10はレーザビーム集束用光学系を具えたレー
ザ加工用ヘッドであり、ガイド軸9に沿つて、紙面の垂
直方向に移動する。11はレーザビーム、12aは先行
ストリップ、12bは後行ストリップ、13a,13b
は先行ストリップ12a1後行ストリップ12bを上下
左右の所定位置に固定するクランプであり、14はクラ
ンプ13a,13bを上下左右方向に移動させるための
駆動機構である。
The present invention performs a metal strip bonding process in one stage using a CO2 laser beam, and an example of the configuration of an apparatus used to carry out this method is shown in FIG. 8 in Figure 2 is CO2
The laser oscillator, 9 is a guide shaft provided perpendicular to the plane of the paper, and 10 is a laser processing head equipped with a laser beam focusing optical system, which moves along the guide axis 9 in the direction perpendicular to the plane of the paper. 11 is a laser beam, 12a is a leading strip, 12b is a trailing strip, 13a, 13b
14 is a clamp that fixes the leading strip 12a1 and the trailing strip 12b at predetermined positions in the vertical and horizontal directions, and 14 is a drive mechanism for moving the clamps 13a and 13b in the vertical and horizontal directions.

CO2レーザ発振器8で発振されたレーザビームは、主
にレーザビームの方向を転換する平面反射鏡からなる光
学系を介して、ガイド軸9に沿つてレーザ加工用ヘッド
10に搬送され、さらにこのヘッド内でミラー或はレン
ズによつて集束され、高エネルギ密度のレーザビーム1
1としてストリップ12a,12bに照射される。加工
用ヘッド10はガイド軸9に沿つて紙面に対して垂直方
向に任意速度で移動し、レーザ切断および溶接等を行な
う。また加工用ヘッド10は上下方向にも移動可能に設
け、レーザビーム11の焦点位置を金属ストリップの上
方ないし下方に設定できるようにしてあり、レーザビー
ム11により金属ストリップを溶かさずに適当な温度に
加熱できるようになつている。該加工用ヘッド10の上
下動機構の概略を第3図に示す。第3図において10は
加工用ヘッドであり、11はレーザビームである。該加
工用ヘッド10は装置本体に固定される支持部31と該
支持部31に支えられ上下動する可動部32とを具える
。該支持部31には下方に突出したフレーム37が設け
られ、該フレーム37には駆動モータ33と連結するネ
ジ軸34および該ネジ軸34の軸受35が設けられ、該
ネジ軸34に前記可動部32のフランジ38が螺合し、
該可動部32はネジ軸34の回転によつて上下動する。
更に可動部32の内部にはレーザビーム11を集束する
凸レンズ36などの光学機器が組み込まれ、前記支持部
31の内部を通じて送られるレーザビーム11を金属ス
トリップ上に集束させる。この場合、前記可動部32の
上下動によりレーザビーム11の集束位置を上下に移動
し、金属ストリップ上に正確に合せることができる。ま
た、レーザビームの焦点Fの位置を大きく上下させる場
合、例えば溶接後、後熱処理のためレーザビームの焦点
Fの位置を上方に移動させる場合には第3図に示す駆動
機構とは別に第4図に示すように加工用ヘッド10の内
部にレーザビーム11の焦点位置が異なる複数の照射機
構を設ける。該照射機構を第4図に基づいて説明すると
、加工用ヘッド10の内部に複数の反射鏡41,42を
並設し、第1反射鏡41の回動によりレーザビーム11
が第2反射鏡42に送られるようにし、必要に応じてレ
ーザビーム11の通路を切換える。これら各反射鏡41
,42の下方にはそれぞれ焦点距離の異なる凸レンズ4
3,44を設け、反射されたレーザビーム11を金属ス
トリップ上ないしその上方に集束して照射させる。尚、
レーザビーム11は切断、溶接、後処理時に呼応してレ
ーザを照射し、それ以外の時にはレーザ加工用ヘッド1
0から照射されないように上記レーザビーム11の通路
内にシャッタを設け、該シャッタの開閉機構を前記加工
工程に連動させる。一方、上記加工用ヘッド10の下方
には金属ストリップ12a,12bを固定するクランプ
13a,13bを設け、更に該クランプ13a,13b
は駆動機構14により上下左右に移動できるようにし、
金属ストリップ12a,12bの搬送状態および切断、
溶接等の加工時に金属ストリップ12a,12bを所定
位置に合せて固定するようにする。次に上記加工装置を
用いた接合方法を具体的に説明する。まず、切断工程を
第5図により説明する。
The laser beam oscillated by the CO2 laser oscillator 8 is conveyed to the laser processing head 10 along the guide axis 9 through an optical system mainly consisting of a plane reflecting mirror that changes the direction of the laser beam, and then is transported to the laser processing head 10 along the guide axis 9. A high energy density laser beam 1 is focused by a mirror or lens within the
1 and irradiates the strips 12a and 12b. The processing head 10 moves at an arbitrary speed along the guide shaft 9 in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and performs laser cutting, welding, and the like. The processing head 10 is also movable in the vertical direction so that the focal position of the laser beam 11 can be set above or below the metal strip, so that the laser beam 11 can bring the metal strip to an appropriate temperature without melting it. It can be heated. An outline of the vertical movement mechanism of the processing head 10 is shown in FIG. In FIG. 3, 10 is a processing head, and 11 is a laser beam. The processing head 10 includes a support part 31 fixed to the main body of the apparatus, and a movable part 32 supported by the support part 31 and movable up and down. The support portion 31 is provided with a frame 37 that protrudes downward, the frame 37 is provided with a screw shaft 34 connected to the drive motor 33 and a bearing 35 of the screw shaft 34, and the screw shaft 34 is connected to the movable portion. 32 flanges 38 are screwed together,
The movable part 32 moves up and down by the rotation of the screw shaft 34.
Further, an optical device such as a convex lens 36 for focusing the laser beam 11 is incorporated inside the movable part 32, and the laser beam 11 sent through the inside of the support part 31 is focused on the metal strip. In this case, by moving the movable part 32 up and down, the focusing position of the laser beam 11 can be moved up and down to accurately align it on the metal strip. In addition, when the position of the focal point F of the laser beam is to be moved up or down significantly, for example, when the position of the focal point F of the laser beam is to be moved upward for post-heat treatment after welding, a fourth drive mechanism is used separately from the drive mechanism shown in FIG. As shown in the figure, a plurality of irradiation mechanisms with different focal positions of laser beams 11 are provided inside the processing head 10. The irradiation mechanism will be explained based on FIG.
is sent to the second reflecting mirror 42, and the path of the laser beam 11 is switched as necessary. Each of these reflecting mirrors 41
, 42 have convex lenses 4 each having a different focal length.
3 and 44 to focus and irradiate the reflected laser beam 11 onto or above the metal strip. still,
The laser beam 11 irradiates the laser in response to cutting, welding, and post-processing, and at other times the laser processing head 1
A shutter is provided in the path of the laser beam 11 so that the laser beam 11 is not irradiated from zero, and the opening/closing mechanism of the shutter is linked to the processing step. On the other hand, below the processing head 10, clamps 13a and 13b are provided for fixing the metal strips 12a and 12b.
can be moved vertically and horizontally by a drive mechanism 14,
Conveyance state and cutting of metal strips 12a, 12b,
The metal strips 12a and 12b are fixed in position during processing such as welding. Next, a joining method using the above processing device will be specifically explained. First, the cutting process will be explained with reference to FIG.

先行ストリップ12aの後端部および後行ストリップ1
2bの始端部を必要量2枚重ねし、クランプ13a,1
3bにより固定する。次にレーザ加工用ヘッド10を紙
面垂直方向に金属ストリップ12a,12bを横断する
形で移動させ、レーザビーム11を照射して金属ストリ
ップ12a,12bを重ね切断する。切断後、不要材1
5a,15bを取り除き駆動機構14により出側クラン
プ13aを金属ストリップ12bの板厚分だけ上昇させ
る。その後レーザによる切断溝の巾を埋めるため駆動機
構14によりクランプ13bを金属ストリップ12a,
12bの進行方向に微小量移動し、一方、同様にクラン
プ13aを逆方向に微小量移動してルートギャップが0
Tf0!LのI型開先突合せ継手を形成する。これによ
りここを、レーザビーム11が走査すれば特別な倣い装
置を必要とすることなく突合溶接が可能な状態となる。
なお、レーザビーム11により鉄鋼を切断する場合は一
般にレーザ照射部に酸素噴流16を吹付け鉄鋼を燃焼さ
せスラグを吹飛ばすという手法が採られる。ここで酸素
噴流16を供給するノズルは切断ノズル17となる。一
方、ステンレス鋼をレーザで切断する場合、軟鋼をレー
ザ切断する場合と比べ切断スラグの流動性が悪く酸素ガ
スで吹飛しても完全に母材から離れず切断精度が低下す
る懸念がある。そこでステンレス鋼ストリップに本発明
を適用した場合にもステンレス鋼のレーザ切断を高精度
にし、溶接開先に使用可能な切断部を得ることができる
ように本発明では、ステンレス鋼のレーザ切断の場合に
は酸素噴流中にある割合で鉄粉を混入させる。すなわち
、ステンレス鋼切断時のスラグ流動性の悪さは母材中の
クロムが酸化されて生成されるクロム酸化合物が原因で
あり、流動性に優る鉄酸化物の比率が増せば流動性は大
幅に向上する。したがつてステンレス鋼レーザ切断の精
度は大幅に向上し、軟鋼切断の場合と同等になる。むろ
ん切断ノズル17はレーザ加工ヘッド10に付属してレ
ーザビーム11と同位置同速度で移動させる。次に溶接
工程を第6図により説明する。
The rear end of the leading strip 12a and the trailing strip 1
2b start end portions are overlapped by the required amount, and clamps 13a, 1
3b. Next, the laser processing head 10 is moved in a direction perpendicular to the plane of the paper to cross the metal strips 12a, 12b, and the laser beam 11 is irradiated to overlap and cut the metal strips 12a, 12b. After cutting, unnecessary material 1
5a and 15b are removed, and the drive mechanism 14 raises the outlet clamp 13a by the thickness of the metal strip 12b. After that, in order to fill the width of the groove cut by the laser, the drive mechanism 14 moves the clamp 13b to the metal strip 12a,
12b is moved by a minute amount in the direction of movement, and on the other hand, similarly, the clamp 13a is moved a minute amount in the opposite direction to make the root gap 0.
Tf0! Form an L I-shaped groove butt joint. As a result, if the laser beam 11 scans this area, butt welding becomes possible without the need for a special copying device.
Note that when cutting steel with the laser beam 11, a method is generally adopted in which the oxygen jet 16 is sprayed onto the laser irradiation part to burn the steel and blow away the slag. Here, the nozzle that supplies the oxygen jet 16 is the cutting nozzle 17. On the other hand, when cutting stainless steel with a laser, there is a concern that the fluidity of the cutting slag is poor compared to when cutting mild steel with a laser, and even if it is blown away by oxygen gas, it does not completely separate from the base material, resulting in a decrease in cutting accuracy. Therefore, even when the present invention is applied to stainless steel strip, the laser cutting of stainless steel can be made with high precision and a cut part that can be used as a welding groove can be obtained. In this method, a certain proportion of iron powder is mixed into the oxygen jet. In other words, poor slag fluidity when cutting stainless steel is caused by chromic acid compounds produced when chromium in the base metal is oxidized, and if the ratio of iron oxides, which have excellent fluidity, increases, the fluidity will significantly improve. improves. The precision of stainless steel laser cutting is therefore significantly improved and is comparable to that of mild steel cutting. Of course, the cutting nozzle 17 is attached to the laser processing head 10 and is moved to the same position and at the same speed as the laser beam 11. Next, the welding process will be explained with reference to FIG.

前述の溶接開先のセッティングが完了した後、切断工程
と同一のレーザ加工ヘッド10を用いてレーザ溶接する
。この場合、溶接線は前述の切断線と全く同一であるた
め溶接線倣い装置は不要であり、レーザ加工ヘッド10
は前述の切断の時と全く同一のところを走行すれば良い
。従つて加工用ヘッド10を前記ガイド軸9に沿つて金
属ストリップ12a,12bを横断するように走行させ
ながらレーザビーム11を照射し、金属ストリップ12
a,12bを突合せ溶接する。この場合シールドガス溶
接を行う場合には前記切断ノズル16と同様に加工用ヘ
ッド10に追随して走行するガス供給ノズル18を設け
、ここからNまたはHe等のシールドガス19を溶接箇
所に吹出すようにする。次に溶接後の熱処理工程を第7
図により説明する。
After the above-mentioned welding groove setting is completed, laser welding is performed using the same laser processing head 10 used in the cutting process. In this case, the welding line is exactly the same as the cutting line described above, so there is no need for a welding line copying device, and the laser processing head 10
All you have to do is drive in exactly the same place as when cutting above. Therefore, the laser beam 11 is irradiated while the processing head 10 is moved along the guide shaft 9 so as to cross the metal strips 12a and 12b, and the metal strip 12 is
Butt weld a and 12b. In this case, when performing shield gas welding, a gas supply nozzle 18 is provided that follows the processing head 10 in the same manner as the cutting nozzle 16, and from here a shield gas 19 such as N or He is blown out to the welding location. Do it like this. Next, the heat treatment process after welding is carried out in the seventh step.
This will be explained using figures.

本発明の対象としている金属ストリップは溶接部が硬化
してしまう材料からなるものであることから、この溶接
部を軟化させるために本工程を行うが、軟鋼以外の殆ん
どの材料例えば高張力鋼、低合金鋼、フェライト系ステ
ンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等では溶接後
の軟化熱処理が必要である。本発明における熱処理即ち
焼鈍工程は極めて簡便であり前述の溶接工程で用いたレ
ーザ加工用ヘッド10を上方向に移動し、レーザビーム
11の焦点Fを金属ストリップ12a,12bの表面位
置から外してレーザビーム照射面のパワー密度を小さく
し、金属ストリップを溶かさず適当な温度に加熱する。
この状態でレーザ加工用ヘッド10を切断、溶接の時と
同様、紙面に垂直に走行させればレーザビーム11は溶
接ビード20を中心にその近傍を加熱し溶接部が軟化さ
れる。なお溶接後熱処理の際、レーザビーム11が金属
ストリップ12a,12bにより反射されるので、溶接
後、レーザビーム吸収皮膜を金属ストリップ12a,1
2bに施した後に溶接後の熱処理を行う。このレーザビ
ーム吸収皮膜処理としては金属、非金属の粉末塗布、塗
料の塗布、化成皮膜処理等が考えられるが本発明ではオ
ンラインで短時間のうちに皮膜処理をする必要があり、
このためには塗料塗布が最適である。この場合、溶接後
直ちにスプレー等で溶接部に塗料を塗布すればオンライ
ンて短時間のうちに皮膜処理できる。スプレーの方法と
しては第8図に示すように溶接線全長を一度に行う方法
や第9図に示すようにレーザ溶接の際に加工用ベッド1
0に追随してスプレーガン21を走行させても良い。ま
た塗料の種類としては高温状態(700〜800゜C)
で安定な塗膜を維持するため、シリケート等の無機系塗
料が適当である。さらに板厚が厚い場合には溶接部の表
面のみを加熱する方法では金属ストリップ12a,12
bの表裏を一様に焼鈍できない。そこでこの場合には第
10図に示すように、表裏両側よりレーザビーム11を
照射すればよい。尚、第10図のような焼鈍方法を採る
場合、第2図に示す加工用ヘッド10に加えて他の加工
ヘッドを金属ストリップの下側にも追加し、2ヘッド設
ける。またこの2ヘッドにそれぞれレーザ発振器より発
生したレーザビームを送るため、レーザビーム11を分
割する分割器と下側加工用ヘッドに至る通路とを付設す
る。以上説明した本発明の接合方法によれば次の効果が
ある。切断工程により、レーザ切断部が溶接開先となつ
て突合せ溶接部を形成する。この場合従来の抵抗溶接(
点溶接、シーム溶接等)アーク)溶接等に比べて継手強
度が高く、かつ溶接ビードの余肉が少ないため溶接ビー
ドの削り量(トリミング)の低減等の効果がある。
Since the metal strip that is the object of the present invention is made of a material whose welded part hardens, this process is performed to soften the welded part, but most materials other than mild steel, such as high-strength steel, , low alloy steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, etc. require softening heat treatment after welding. The heat treatment or annealing process in the present invention is extremely simple; the laser processing head 10 used in the welding process described above is moved upward, the focus F of the laser beam 11 is removed from the surface position of the metal strips 12a, 12b, and the laser beam is The power density on the beam irradiation surface is reduced to heat the metal strip to an appropriate temperature without melting it.
In this state, if the laser processing head 10 is run perpendicular to the plane of the drawing as in the case of cutting and welding, the laser beam 11 heats the weld bead 20 and its vicinity, softening the welded part. Note that during the post-weld heat treatment, the laser beam 11 is reflected by the metal strips 12a, 12b, so after welding, the laser beam absorbing coating is applied to the metal strips 12a, 1.
2b, post-weld heat treatment is performed. This laser beam absorption coating treatment may include metal or nonmetal powder coating, paint coating, chemical conversion coating treatment, etc., but in the present invention, the coating treatment must be performed online in a short time.
Paint application is ideal for this purpose. In this case, if the paint is applied to the welded part by spraying or the like immediately after welding, the film can be coated online in a short time. As shown in Figure 8, spraying can be carried out over the entire length of the weld line at once, or as shown in Figure 9, spraying can be performed on the processing bed 1 during laser welding.
The spray gun 21 may be made to run following 0. In addition, the type of paint is at high temperature (700-800°C).
In order to maintain a stable coating film, inorganic paints such as silicate are suitable. Furthermore, when the thickness of the plate is thick, the method of heating only the surface of the welded part
The front and back sides of b cannot be uniformly annealed. Therefore, in this case, as shown in FIG. 10, the laser beam 11 may be irradiated from both the front and back sides. In addition, when adopting the annealing method as shown in FIG. 10, in addition to the processing head 10 shown in FIG. 2, another processing head is added below the metal strip, thus providing two heads. In order to send laser beams generated by laser oscillators to these two heads, a splitter for dividing the laser beam 11 and a passage leading to the lower processing head are provided. The joining method of the present invention described above has the following effects. Through the cutting process, the laser cut portion becomes a welding groove to form a butt weld. In this case conventional resistance welding (
Compared to arc welding (spot welding, seam welding, etc.), the strength of the joint is higher than that of arc welding, etc., and there is less excess wall of the weld bead, so it has the effect of reducing the amount of weld bead scraping (trimming).

また、高精度切断部を得るレーザ切断を採用しているた
めドロスの付着等の問題もなく、そのまま溶接の開先と
して採用できる。この場合多少の凹凸があるため溶接ビ
ードの余肉が少なくなるという効果もある。更に前述し
たように完全に突合せ溶接しているため、継手の機械的
性質(引張強さ、曲け延性等)も良好である。また高エ
ネルギー密度を有するため従来の溶接法に比べて低入熱
溶接でき、広巾のストリップも13a,13bのクラン
プで容易に拘束できかつ溶接後の変形も少ない等高品質
な溶接ができる。以上のように、2枚重ね切断及び突合
せ溶接はCO2レーザ加工装置1台で済むため従来3ス
テージで行なつていたストリップの接続工程を1ステー
ジ化でき、これにより従来に比べて4プロセスの簡易化
、および、@上記工程時間の短縮等による生産量の増加
、ルーパ容積の消減による設備費の低減などを期待でき
る。
Furthermore, since laser cutting is used to obtain a highly accurate cut, there are no problems such as adhesion of dross, and it can be used as is as a welding groove. In this case, since there are some irregularities, there is also the effect that the excess thickness of the weld bead is reduced. Furthermore, as mentioned above, since the joint is completely butt welded, the mechanical properties (tensile strength, bending ductility, etc.) of the joint are also good. Furthermore, since it has a high energy density, welding can be performed with lower heat input than conventional welding methods, and even wide strips can be easily restrained with the clamps 13a and 13b, and high-quality welding can be performed with less deformation after welding. As described above, since two-layer stack cutting and butt welding can be performed using only one CO2 laser processing device, the strip connecting process, which was conventionally performed in three stages, can be reduced to one stage. We can expect an increase in production volume due to the reduction of the above-mentioned process time, and a reduction in equipment costs due to the reduction in looper volume.

また低合金鋼、フェライト系並びにマルテンサイト系ス
テンレス鋼では溶接による熱影響部分、溶接部の著しい
熱硬化および曲げ延性の低下に対し、前述したように焦
点位置を変更することによりレーザビームを非集束ビー
ムにして溶接部に所定速度で照射すれば、溶接硬化部は
オーステナイト変態温度以下で加熱され軟化される。こ
の結果金属ストリップの曲げ延性も改善することができ
る。次に本発明の実施例を示す。
In addition, in the case of low-alloy steel, ferritic stainless steel, and martensitic stainless steel, the laser beam can be defocused by changing the focal position as described above to prevent heat-affected parts due to welding, significant heat hardening of the welded part, and a decrease in bending ductility. When the beam is irradiated onto the welded part at a predetermined rate, the hardened welded part is heated and softened below the austenite transformation temperature. As a result, the bending ductility of the metal strip can also be improved. Next, examples of the present invention will be shown.

板厚47m1板巾1300mnのマルテンサイト系ステ
ンレス鋼板について本発明に係る接合方法を実施した。
The joining method according to the present invention was carried out on martensitic stainless steel plates having a thickness of 47 m and a width of 1300 m.

まず、金属ストリップを2枚重ねにセットし、5KWレ
ーザビームにより切断速度2m′Minて重ね切断した
。切断ガスには酸素噴流を用い酸素圧力5.0kt1C
1t、噴流速度は200〜300rn,/秒とした。ま
た酸素噴流に鉄粉を供給量1509ノMinの割合で混
入した。次に切断部を開先としてセットし、5KWレー
ザビームで溶接した。ここで、シールドガスはHelO
e′Minl速度3rn,1minである。また更に溶
接の進行に追随してスプレーによりシリケート質の無機
塗料を溶接と同時に塗布した。尚、無機系耐熱塗料は1
000℃まで健全な塗膜を維持しうるものを用いた。そ
の後溶接後熱処理による焼鈍軟化処理を施した。まず、
レーザ加工用ヘッドを上方に移動させてレーザビーム焦
点を金属ストリップ表面から上方に移動させる。レーザ
ビーム照射径は約10W0!l程度とする。この径では
レーザビームパワ密度が低いため、金属ストリップ表面
を溶融することなく加熱できる。このままの状態でレー
ザ加工用ヘッドを溶接線に沿つて107nIminの速
度で走行させ、5KWレーザビームで加熱する。尚、必
要に応じ数回ヘッドを往復走行させる。本実施例では3
回走行させた。ここで表裏両側からレーザビームを照射
すればさらに効果がある。以上の結果、重ね切断部は鉄
粉添加の酸素噴流を用いることで切断精度が軟鋼板と同
程度に改善されそのまま溶接開先として使用することが
できレーザ溶接により、無欠陥でしかも熱変形、余盛の
極めて少ない溶接部が得られる。また継手強度も母材と
同等以上の特性を有し良好てあつた。尚、溶接金属、熱
影響部はビッカース硬さで450以上に硬化し、プロセ
スラインも通板させるのに適正な硬さ即ちビッカース硬
さ300まで軟化焼鈍する必要があつたが上記溶接後の
加熱焼鈍により溶接部はビッカース硬さ290程度に軟
化し、曲げ延性のある、健全な溶接部を得た。
First, two metal strips were set one on top of the other, and cut in layers using a 5KW laser beam at a cutting speed of 2 m'min. Oxygen jet is used as cutting gas and oxygen pressure is 5.0kt1C.
1 t, and the jet velocity was 200 to 300 rn/sec. Further, iron powder was mixed into the oxygen jet at a supply rate of 1509 min. Next, the cut portion was set as a groove and welded with a 5KW laser beam. Here, the shielding gas is HeO
e′ Minl speed is 3rn, 1 min. Further, as the welding progressed, a silicate inorganic paint was applied by spray simultaneously with the welding. In addition, inorganic heat-resistant paint is 1
A material capable of maintaining a healthy coating film up to 000°C was used. Thereafter, annealing and softening treatment was performed by post-weld heat treatment. first,
The laser processing head is moved upward to move the laser beam focus upward from the metal strip surface. Laser beam irradiation diameter is approximately 10W0! It should be about l. At this diameter, the laser beam power density is low, so the surface of the metal strip can be heated without melting. In this state, the laser processing head is run along the welding line at a speed of 107 nImin, and heated with a 5KW laser beam. Incidentally, the head is moved back and forth several times as necessary. In this example, 3
I ran it twice. If the laser beam is irradiated from both the front and back sides, it will be more effective. As a result of the above, by using an oxygen jet containing iron powder, the cutting accuracy of the lap cut section is improved to the same level as that of mild steel sheets, and it can be used as a welding groove as is. A welded part with extremely little excess metallization can be obtained. The joint strength was also good, with properties equal to or higher than those of the base metal. The weld metal and heat-affected zone were hardened to a Vickers hardness of 450 or higher, and needed to be softened and annealed to a Vickers hardness of 300, which is appropriate for passing through the process line. The welded part was softened to a Vickers hardness of about 290 by annealing, and a sound welded part with bending ductility was obtained.

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

第1図は連続酸洗設備の概略説明図、第2図ないし第1
0図は本発明に係る接合方法を示す説明図であり、第2
図は加工装置の概略を示す説明図、第3図は該加工装置
の加工用ヘッド部分の説明図、第4図は該加工用ヘッド
部分の集束機構を示す概略図、第5図は切断工程の説明
図、第6図は溶接工程の説明図、第7図は溶接後の熱処
理工程の説明図、第8図は皮膜塗布方法の一例を示す説
明図、第9図は皮膜塗布の他の方法を示す説明図、第1
0図は金属ストリップの表裏面を同時に熱処理する例を
示す説明図である。
Figure 1 is a schematic explanatory diagram of continuous pickling equipment, Figures 2 to 1
Figure 0 is an explanatory diagram showing the joining method according to the present invention, and the second
The figure is an explanatory diagram showing the outline of the processing device, FIG. 3 is an explanatory diagram of the processing head portion of the processing device, FIG. 4 is a schematic diagram showing the focusing mechanism of the processing head portion, and FIG. 5 is a cutting process. Figure 6 is an explanatory diagram of the welding process, Figure 7 is an explanatory diagram of the heat treatment process after welding, Figure 8 is an explanatory diagram showing an example of a film coating method, and Figure 9 is an explanatory diagram of another method of film application. Explanatory diagram showing the method, 1st
FIG. 0 is an explanatory diagram showing an example in which the front and back surfaces of a metal strip are heat-treated at the same time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 溶接したときに溶接部が硬化してしまう材料から成
る金属ストリップの接続工程において、先行ストリップ
の終端部および後行ストリップの始端部を必要量重ね合
せて、集束したレーザビームにより重ね切断し、次いで
該切断部を突き合せて集束したレーザビームにより突き
合せ溶接し、更に該溶接部にレーザビーム吸収被膜処理
を施し、当該溶接部に非集束したレーザビームを照射し
て加熱軟化することを特徴とする金属ストリップの接合
方法。
1. In the process of connecting metal strips made of materials whose welds harden when welded, the terminal end of the leading strip and the starting end of the trailing strip are overlapped by the required amount and cut with a focused laser beam, The cut portions are then butt-welded using a focused laser beam, the welded portion is further treated with a laser beam absorption coating, and the welded portion is irradiated with a non-focused laser beam to heat and soften. A method for joining metal strips.
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