JPS61279385A - 薄板のレ−ザ溶接方法 - Google Patents
薄板のレ−ザ溶接方法Info
- Publication number
- JPS61279385A JPS61279385A JP60121784A JP12178485A JPS61279385A JP S61279385 A JPS61279385 A JP S61279385A JP 60121784 A JP60121784 A JP 60121784A JP 12178485 A JP12178485 A JP 12178485A JP S61279385 A JPS61279385 A JP S61279385A
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- JP
- Japan
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- welding
- welded
- metal
- laser beam
- laser
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- Pending
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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】
［産業上の利用分野〕
本発明は薄板特に０．３ ｒａｎ以下の薄板溶接に好適
なレーザ溶接方法に係る。
なレーザ溶接方法に係る。
レーザ溶接は高速でかつ歪みの少ない溶接方法として近
年脚光を浴び、金属材料の接合に実用化されようとして
いる。レーザによる鋼板の一般的な突合せ溶接方法を第
３図に示す。すなわち被溶接材料１を裏当て金３と表当
て金２の間にはさみ表当て金の上からは加圧力ｐを加え
て固定する。レーザビーム５は集光レンズ６によって集
光されエネルギ密度の高い焦点Ｆ付近に被溶接物１の表
面に照射し溶接する。溶接治具基盤４の上の裏当て釡３
は、裏波を得る目的で開先部を中心に一定の間隔りを確
保している。
年脚光を浴び、金属材料の接合に実用化されようとして
いる。レーザによる鋼板の一般的な突合せ溶接方法を第
３図に示す。すなわち被溶接材料１を裏当て金３と表当
て金２の間にはさみ表当て金の上からは加圧力ｐを加え
て固定する。レーザビーム５は集光レンズ６によって集
光されエネルギ密度の高い焦点Ｆ付近に被溶接物１の表
面に照射し溶接する。溶接治具基盤４の上の裏当て釡３
は、裏波を得る目的で開先部を中心に一定の間隔りを確
保している。
また溶接部を空気と遮断するために、溶接ノズル７から
噴出させた不治性ガス８が用いられ。
噴出させた不治性ガス８が用いられ。
裏波の酸化防止を図る場合には裏当て金３の間隙にシー
ルドガスを流すことも、ある。
ルドガスを流すことも、ある。
しかしてこのようなレーザ溶接方法において。
被溶接物の板厚が０．３ ｔｅａ以下程度に薄くなると
良好な突合せ溶接が得られない。すなわち極薄板の場合
、焦点に被溶接物表面を設置すると瞬時に溶融、蒸発が
生じ、結果的には第４図に示すように、溶接ビード９の
溶は落ち穴１０及び溶接金属の垂れ下シ１１が発生し良
好な溶接が得られない。
良好な突合せ溶接が得られない。すなわち極薄板の場合
、焦点に被溶接物表面を設置すると瞬時に溶融、蒸発が
生じ、結果的には第４図に示すように、溶接ビード９の
溶は落ち穴１０及び溶接金属の垂れ下シ１１が発生し良
好な溶接が得られない。
瞬時の溶融、蒸発を防止するためには、レーザ出力を下
げ、低出力にて溶接する方法が考えられるが、裏当て金
３には間隙があるため被溶接物の熱伝導拡散が悪く被溶
接物には熱がこもり、溶接線方向に凹凸の蚕みが発生す
る。その凹凸の部分ではレーザの焦点が外れたことにな
り、エネルギ密度が低下し溶融が困難になり良好な溶接
が得られない。すなわち被溶接部とレンズの間隔ｆは常
に一定であれば良好な溶接が得られることになるが、低
出力溶接（例えば３００、Ｗ以下での溶接）ではその間
隔の精度を厳しく管理する必要があシ、現実には不可能
である。例えば３００Ｗで焦点にて溶接する場合、し±
０．２間 ンズと被溶接物の間隔はｆ の精度を確保せねば良好
な溶接が得られない。よって０．３１以下の薄板をレー
ザ溶接法にて突合せ溶接することは不可能であった。
げ、低出力にて溶接する方法が考えられるが、裏当て金
３には間隙があるため被溶接物の熱伝導拡散が悪く被溶
接物には熱がこもり、溶接線方向に凹凸の蚕みが発生す
る。その凹凸の部分ではレーザの焦点が外れたことにな
り、エネルギ密度が低下し溶融が困難になり良好な溶接
が得られない。すなわち被溶接部とレンズの間隔ｆは常
に一定であれば良好な溶接が得られることになるが、低
出力溶接（例えば３００、Ｗ以下での溶接）ではその間
隔の精度を厳しく管理する必要があシ、現実には不可能
である。例えば３００Ｗで焦点にて溶接する場合、し±
０．２間 ンズと被溶接物の間隔はｆ の精度を確保せねば良好
な溶接が得られない。よって０．３１以下の薄板をレー
ザ溶接法にて突合せ溶接することは不可能であった。
本発明方法は上記従来方法の欠点を排除するために次の
手段をとるものである。
手段をとるものである。
すなわち被溶接材料を固定する表当て金、裏当て金円に
水を通し４表当て金、裏当て金を冷却することにより被
溶接材料を冷却し熱変形を防止する。またレーザビーム
照射部のエネルギ密度を下げるため、レンズ焦点距離よ
りも被溶接材料とレンズの間隔を大きく又は小さクシ、
焦点位置を外してレーザビームによる蒸発現象を防止し
熱伝導形の溶接を行なう。さらに裏当て金は平板とし、
溶は落ち等の欠陥を防止する。
水を通し４表当て金、裏当て金を冷却することにより被
溶接材料を冷却し熱変形を防止する。またレーザビーム
照射部のエネルギ密度を下げるため、レンズ焦点距離よ
りも被溶接材料とレンズの間隔を大きく又は小さクシ、
焦点位置を外してレーザビームによる蒸発現象を防止し
熱伝導形の溶接を行なう。さらに裏当て金は平板とし、
溶は落ち等の欠陥を防止する。
本願レーザー接方法の一実施例を第１図について説明す
る。溶接治具基盤４の上には平板でかつ水冷空洞１３を
有する銅製の裏当て金３を配置する。その上に炭素鋼、
ステンレス鋼、ニッケルなどの薄板被溶接材料１を載置
し、水冷空洞１２を有する表当て金２の上から加圧力Ｐ
を加え被溶接材料１を固定する。
る。溶接治具基盤４の上には平板でかつ水冷空洞１３を
有する銅製の裏当て金３を配置する。その上に炭素鋼、
ステンレス鋼、ニッケルなどの薄板被溶接材料１を載置
し、水冷空洞１２を有する表当て金２の上から加圧力Ｐ
を加え被溶接材料１を固定する。
一方、レーザビーム５は集光レンズ６によシ集光Ｆされ
るが、レンズ６の焦点距離ｒよりα７ｍ（１０ｍ〜＋１
０＋ｍ）下方まだは上方に被溶接材料１表面（開先部表
面）が設置されるように集光レンズの高さを調整し溶接
を行なう。
るが、レンズ６の焦点距離ｒよりα７ｍ（１０ｍ〜＋１
０＋ｍ）下方まだは上方に被溶接材料１表面（開先部表
面）が設置されるように集光レンズの高さを調整し溶接
を行なう。
レーザ照射部には不活性ガス８をノズル７から吹付は溶
接部を空気から遮断している。
接部を空気から遮断している。
このようにして行なうビーム溶接の作用効果は次の通り
である。
である。
（１）裏当て金３を平板にし、かつ水冷しているので、
被溶接材料１には熱がこもりにくく変形が発生しない。
被溶接材料１には熱がこもりにくく変形が発生しない。
したがって溶接線方向に対しての凹凸変形が生ぜず、溶
は落ち、融合不良等の溶接欠陥は全く発生せず良好な溶
接が得られる。また表当て金２も水冷しているので、熱
拡散効果も向上する。
は落ち、融合不良等の溶接欠陥は全く発生せず良好な溶
接が得られる。また表当て金２も水冷しているので、熱
拡散効果も向上する。
また裏当て金３に平板状の銅を用いるときは、第２図に
示すよう〈レーザビームスポット１４は溶融池１５の底
部より反射しやすく。
示すよう〈レーザビームスポット１４は溶融池１５の底
部より反射しやすく。
反射したレーザビームは被溶接物１に吸収されるので、
エネルギ損失がほとんどなくエネルギ効率のよい溶接が
できる。
エネルギ損失がほとんどなくエネルギ効率のよい溶接が
できる。
（２） レーザビーム５の焦点位置Ｆは被溶接材料１
表面よシ上方（又は下方）に位置しているので、照射部
のエネルギ密度は下がり、被溶接材料は熱伝導現象によ
って溶融が生じて溶接が行なわれ、よって被溶接材料の
蒸発現象が防止される。したがって第４図における如き
溶は落ち穴１０等の溶接欠陥は発生しない。
表面よシ上方（又は下方）に位置しているので、照射部
のエネルギ密度は下がり、被溶接材料は熱伝導現象によ
って溶融が生じて溶接が行なわれ、よって被溶接材料の
蒸発現象が防止される。したがって第４図における如き
溶は落ち穴１０等の溶接欠陥は発生しない。
次に具体例を示す。
０、１ｍｍｔのステンレス鋼を第１図に示した溶接治具
に設置し２次の施工条件にてレーザ溶接を行なった。
に設置し２次の施工条件にてレーザ溶接を行なった。
レーザ出カニ２００Ｗ、溶接速度：２ｍ／−ｉ、。
レンズの焦点距離ｆ ： ５イ：＋、α： ３Ｐ＋ｎ、
’／ −ルビガス：Ｈｅガス。
’／ −ルビガス：Ｈｅガス。
上記の条件にて実施した突合せ溶接部を調査した結果、
溶接欠陥は全くなく良好な溶接が得られた。
溶接欠陥は全くなく良好な溶接が得られた。
上述したように本発明方法においては、水冷構造の一枚
の平板状裏当て金と水冷構造の表当て金で被溶接材料薄
板を挟持し、かつ被溶接材料薄板表面より外れた位置に
レーザビーム焦点を位置せしめ、熱伝導により被溶接材
料を溶融して溶接を行なうので、薄板溶接でも瞬時の溶
融、蒸発が防止され、溶は落ち、融合不良等の溶接欠陥
のない良好な溶接部が得られる。
の平板状裏当て金と水冷構造の表当て金で被溶接材料薄
板を挟持し、かつ被溶接材料薄板表面より外れた位置に
レーザビーム焦点を位置せしめ、熱伝導により被溶接材
料を溶融して溶接を行なうので、薄板溶接でも瞬時の溶
融、蒸発が防止され、溶は落ち、融合不良等の溶接欠陥
のない良好な溶接部が得られる。
第１図は本発明溶接方法の一実施例の要領図。
第２図は第１図における溶接部の説明図で、（ａ）はレ
ーザビーム照射方向から見た図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ断面図、第３図は従来溶接方法の要領図。 第４図は第３図における溶接部の説明図で、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＢ’−Ｂ’断面図である。 ■・・・被溶接材料、２・・・表当て金、３・・・裏当
て金、４・・・溶接治具基盤、５・・・レーザビーム、
６・・・集光レンズ、７・・・溶接ノズル、ｆ・・・レ
ンズの焦点距離、Ｆ・・・焦点、α・・・レンズ焦点位
置から被溶接材料表面までの距離。 １ 〔
ーザビーム照射方向から見た図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ断面図、第３図は従来溶接方法の要領図。 第４図は第３図における溶接部の説明図で、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＢ’−Ｂ’断面図である。 ■・・・被溶接材料、２・・・表当て金、３・・・裏当
て金、４・・・溶接治具基盤、５・・・レーザビーム、
６・・・集光レンズ、７・・・溶接ノズル、ｆ・・・レ
ンズの焦点距離、Ｆ・・・焦点、α・・・レンズ焦点位
置から被溶接材料表面までの距離。 １ 〔
Claims (1)
- 水冷構造の一枚の平板状裏当て金と水冷構造の表当て金
とで被溶接材料薄板を挟持固定し、レーザビーム焦点を
被溶接材料薄板表面から外れた位置に位置せしめ、熱伝
導により被溶接材料を溶融して溶接することを特徴とす
る薄板のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121784A JPS61279385A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 薄板のレ−ザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121784A JPS61279385A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 薄板のレ−ザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279385A true JPS61279385A (ja) | 1986-12-10 |
Family
ID=14819806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60121784A Pending JPS61279385A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 薄板のレ−ザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279385A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500503A (en) * | 1994-08-04 | 1996-03-19 | Midwest Research Institute | Simultaneous laser cutting and welding of metal foil to edge of a plate |
| US5502292A (en) * | 1994-08-04 | 1996-03-26 | Midwest Research Institute | Method for laser welding ultra-thin metal foils |
| US5550345A (en) * | 1992-04-12 | 1996-08-27 | Elpatronic Ag | Process and device for welding sheets by laser to form compound sheets |
| CN102107530A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-29 | 东莞市创普光电技术有限公司 | 一种采用金属激光焊接机焊接塑料的新方法 |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP60121784A patent/JPS61279385A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5550345A (en) * | 1992-04-12 | 1996-08-27 | Elpatronic Ag | Process and device for welding sheets by laser to form compound sheets |
| US5977511A (en) * | 1992-04-12 | 1999-11-02 | Elpatronics Ag | Process and device for welding sheets by laser to form compound sheets |
| US5500503A (en) * | 1994-08-04 | 1996-03-19 | Midwest Research Institute | Simultaneous laser cutting and welding of metal foil to edge of a plate |
| US5502292A (en) * | 1994-08-04 | 1996-03-26 | Midwest Research Institute | Method for laser welding ultra-thin metal foils |
| CN102107530A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-29 | 东莞市创普光电技术有限公司 | 一种采用金属激光焊接机焊接塑料的新方法 |
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