JPS6152997A - シーム溶接装置 - Google Patents
シーム溶接装置Info
- Publication number
- JPS6152997A JPS6152997A JP59168909A JP16890984A JPS6152997A JP S6152997 A JPS6152997 A JP S6152997A JP 59168909 A JP59168909 A JP 59168909A JP 16890984 A JP16890984 A JP 16890984A JP S6152997 A JPS6152997 A JP S6152997A
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- JP
- Japan
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- welding
- laser beam
- seam
- welding method
- weld
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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】
a、産業上の利用分野
本発明はレーザビームによる溶接方法に関わり、更に詳
細には金属材料の一端還を次第に接近させ突合わせてシ
ーム溶接するに当り、金属材料の間から溶接後のシーム
溶接線に一致り゛る方向にレーザビームを照un S1
−ることを特徴と−(jるレージ1ビームによる溶接方
法に関するものである。
細には金属材料の一端還を次第に接近させ突合わせてシ
ーム溶接するに当り、金属材料の間から溶接後のシーム
溶接線に一致り゛る方向にレーザビームを照un S1
−ることを特徴と−(jるレージ1ビームによる溶接方
法に関するものである。
b、従来技術
従来シー11ビームによって金属材料の端辺を突合わせ
溶接するのは後述する「キーホール」現KHを利用した
乙のであった。
溶接するのは後述する「キーホール」現KHを利用した
乙のであった。
1なわもレーザビームは、被溶接材の表面に垂直に照射
されエネルギーは刊料のλqい層に蓄積され、この表面
で材料の表面は強烈にIJO熱されて11)i壊させら
れ最終的には「キーホール」ど呼ばれる凹部が形成され
て完全に吸収される。
されエネルギーは刊料のλqい層に蓄積され、この表面
で材料の表面は強烈にIJO熱されて11)i壊させら
れ最終的には「キーホール」ど呼ばれる凹部が形成され
て完全に吸収される。
ビームパワーが数キロワットの場合は、「キーホール」
は数ミリメートルの深さである。
は数ミリメートルの深さである。
3?2属蒸気圧がこの空洞を取り囲む液体金属の静止圧
に対して該空洞を保守り°る。ビームと被溶接材との間
の適宜な相対移動で空洞1ま物ljl的に安定となり材
料内を移動するが、この場合まづ溶接がなされ、つづい
て固化がなされる。
に対して該空洞を保守り°る。ビームと被溶接材との間
の適宜な相対移動で空洞1ま物ljl的に安定となり材
料内を移動するが、この場合まづ溶接がなされ、つづい
て固化がなされる。
溶接光学にお(ブるフィールド深さは比較的に浅いので
、すべてのビームパワーが減衰するまで多重反射と部分
吸収プロセスによって、ビームは空洞内に進行するがそ
れ以上の溶込みはなされない。
、すべてのビームパワーが減衰するまで多重反射と部分
吸収プロセスによって、ビームは空洞内に進行するがそ
れ以上の溶込みはなされない。
与えられたパワーレベルにおいて、溶接の溶込みは溶接
速度に逆比例1゛る。同様に一定の速度では溶込みはパ
ワーに直接に関係している。
速度に逆比例1゛る。同様に一定の速度では溶込みはパ
ワーに直接に関係している。
溶接速度が一定のパワーレベルで減速される時、空洞を
取り囲む溶接金属領域の範囲が単位長さ当りの増加した
エネルギー蓄積量に比例して拡大される。
取り囲む溶接金属領域の範囲が単位長さ当りの増加した
エネルギー蓄積量に比例して拡大される。
そして遂には金属蒸気圧は液状金属の動圧力にス・1抗
づるには充分でなくなり、深い溶込み空洞が崩壊する。
づるには充分でなくなり、深い溶込み空洞が崩壊する。
こうした条件の下で溶込みの急激な減少が生じ、表面エ
ネルギー人力の特徴を示づ°はぼ半球状の融合部が1q
られる。
ネルギー人力の特徴を示づ°はぼ半球状の融合部が1q
られる。
従って空洞崩壊の直前の状fぷは溶接の最大の溶込みを
限定するのに没立つのである。
限定するのに没立つのである。
C0発明が解決しにうとする問題点
上記した「キーホール」を利用づる溶接方法は、溶接工
程でありこの溶接工程に於て溶込みと熱影響部(以下に
HAZと呼ぶ)とはレーザパワーと溶接速度の関数であ
る。
程でありこの溶接工程に於て溶込みと熱影響部(以下に
HAZと呼ぶ)とはレーザパワーと溶接速度の関数であ
る。
一定のレーザパワーでは溶込みの最大lidが3¥成さ
れるまで溶接速度を低下させることにより溶込みを増す
ことができる。この速度より遅いと溶込みを一定したま
まで溶接部とit A Zとが増し溶接は質の悪いもの
しか得られない。
れるまで溶接速度を低下させることにより溶込みを増す
ことができる。この速度より遅いと溶込みを一定したま
まで溶接部とit A Zとが増し溶接は質の悪いもの
しか得られない。
特にレーザビーム溶接で低出力の1ノーデを利用して比
較的薄い材料をシーム溶接する場合は、狭い溶接部で溶
接することを主目的とするものであるから1]広の溶接
部をともなうことは極めて工部す 合なものである。
較的薄い材料をシーム溶接する場合は、狭い溶接部で溶
接することを主目的とするものであるから1]広の溶接
部をともなうことは極めて工部す 合なものである。
d1問題を解決するための手段
本発明の方法は金属材料の一端を次第に接近させて突合
わuCシーム溶接するに当り、金属材料の間から溶接1
殺のシーム溶接線に一致する方向にレーザビームを照射
して、いわゆる「キーホール」現象によらない表皮効果
を利用しlこ固相溶接方法を発明したのである。
わuCシーム溶接するに当り、金属材料の間から溶接1
殺のシーム溶接線に一致する方向にレーザビームを照射
して、いわゆる「キーホール」現象によらない表皮効果
を利用しlこ固相溶接方法を発明したのである。
0、V「用
本発明のレーザビーム溶接によれば、突合わUた金属材
料の表皮部分が不純物などをしぼり出した純金属部分だ
けで固相溶接されるから、溶接部及びl−I A Zが
狭くて溶接強度の大きい、結果として質の高い溶接が得
られたのである。
料の表皮部分が不純物などをしぼり出した純金属部分だ
けで固相溶接されるから、溶接部及びl−I A Zが
狭くて溶接強度の大きい、結果として質の高い溶接が得
られたのである。
なおその詳II+は以下の実施例に図面にもとづいて説
明りる。
明りる。
r、実施例
第1図に示した実施例で(ユ、溶接されるべき金属材料
は可撓性を備えた帯鋼1と3であって、図示のX−Y面
にお(プる接触点で角度θに突合4つされている。レー
デビーム5は光学的な形状を付与されてY軸にそっ照射
され溶接継目と同じ直線上にある。
は可撓性を備えた帯鋼1と3であって、図示のX−Y面
にお(プる接触点で角度θに突合4つされている。レー
デビーム5は光学的な形状を付与されてY軸にそっ照射
され溶接継目と同じ直線上にある。
レーザビーム5が帯tJ41.3の縁部に溶81(を生
じる前記の接合点を僅かに越え!ζ両帯鋼はX軸方向に
ピンチローラ9,11によっで締(=J1ツカが加えら
れる溶融i品度は締結力が加えられる位置に左右される
ものであるから、固相溶接も溶融溶接もできる性質のも
のである。
じる前記の接合点を僅かに越え!ζ両帯鋼はX軸方向に
ピンチローラ9,11によっで締(=J1ツカが加えら
れる溶融i品度は締結力が加えられる位置に左右される
ものであるから、固相溶接も溶融溶接もできる性質のも
のである。
固相溶接の場合にはすべての溶融金属と不純物とは絞り
出されて、境界面を横切る原子の体積拡散によっr:i
6浄な縁部が溶接される。
出されて、境界面を横切る原子の体積拡散によっr:i
6浄な縁部が溶接される。
溶融溶接の場合のピンチローラ9,11は帯鋼1と3と
を適宜に整合し間隙を制御する機能を持っている。
を適宜に整合し間隙を制御する機能を持っている。
レーザビーム3にはX−Y面に対し第2図に示したよう
なガウス分布を呈し、X軸方向には第3図に示したよう
な均一なエネルギー密度を示ずほぼ直線状のエネルギー
源を得るために特別な光学形状が要求される。
なガウス分布を呈し、X軸方向には第3図に示したよう
な均一なエネルギー密度を示ずほぼ直線状のエネルギー
源を得るために特別な光学形状が要求される。
これは例えば円筒状レンズなどを経て形成されるもので
ある。このレーザ溶接の技術は、溶接i!L目に垂直に
照射されるレーザビームを利用した従来技術より優れて
いる。
ある。このレーザ溶接の技術は、溶接i!L目に垂直に
照射されるレーザビームを利用した従来技術より優れて
いる。
それ(よこの新二[程によって、Z軸に治った均一な熱
入力が、機械的強度に潰れた均一な(黄方向溶接断面を
与えるからである。
入力が、機械的強度に潰れた均一な(黄方向溶接断面を
与えるからである。
固相溶接の場合の溶融は材1′!1の表皮にだ【プ発生
するので、非iニジに狭い溶接部とHAZに止めること
ができる。
するので、非iニジに狭い溶接部とHAZに止めること
ができる。
また固相溶接が所望される場合には、溶接金属酸化物お
よび曲の表面不純物が絞り出され、含有物及び不純物の
無い溶接部が得られるように締付力が加えられるのであ
る。
よび曲の表面不純物が絞り出され、含有物及び不純物の
無い溶接部が得られるように締付力が加えられるのであ
る。
このシー11溶接の方法は、材料に関してのレーザビー
ムの特異な形状による溶込みを1qるもので、いわゆる
「キーホール」現象に依存するものではない。
ムの特異な形状による溶込みを1qるもので、いわゆる
「キーホール」現象に依存するものではない。
レーザビームは被溶接材の厚さ方向に沿って同時に且つ
均一に供給される。このように「溶込み」は集光工学系
(focusina optics)に依存し、レー
ザパワーは溶接速度に左右にされるものではない。
均一に供給される。このように「溶込み」は集光工学系
(focusina optics)に依存し、レー
ザパワーは溶接速度に左右にされるものではない。
一方し−ザバワーは溶接速度と+−+ A Zを111
1もIll −,1するのである。
1もIll −,1するのである。
溶接継目lj向と同一直線上のし〜1rビーム(こよる
溶接は、iJ撓性材料の連続溶接が要求される場合に適
用される。「Y形状」の送りをγF容するように材料は
薄くて充分な可撓性を有していなレプればならない。
溶接は、iJ撓性材料の連続溶接が要求される場合に適
用される。「Y形状」の送りをγF容するように材料は
薄くて充分な可撓性を有していなレプればならない。
このため溶接継目と同一直線上のレーザは、容易に接合
の頂点に接近し1qる。代表的には、この方法は生産型
の薄枚の連続溶接が可能である。
の頂点に接近し1qる。代表的には、この方法は生産型
の薄枚の連続溶接が可能である。
各適用に対して特別の材料取扱いシステムが設計されね
ばならない。ぞして後述するパラメータの厳格な制御が
必要とされるのである。
ばならない。ぞして後述するパラメータの厳格な制御が
必要とされるのである。
図面にもとづいて説明を続けると、カイトローラ13,
15と、17.19とから可1尭性を廂えた帯鋼1と3
とが同じ速度で連続して送られてくる。
15と、17.19とから可1尭性を廂えた帯鋼1と3
とが同じ速度で連続して送られてくる。
ガイドローラ13.15,17.19がなる25組の送
りローラは、X−Y面に帯鋼1,3を整列させ、頂点に
おりる角度θを制iする。またピンチローラ9.’11
に対する張力の制御手段としての作用ら兼ねている。
りローラは、X−Y面に帯鋼1,3を整列させ、頂点に
おりる角度θを制iする。またピンチローラ9.’11
に対する張力の制御手段としての作用ら兼ねている。
整列ローラ23,25は、レーデビーム5が妨害なく接
合点に届くように各ローラの中央に首部27.29を備
えている。
合点に届くように各ローラの中央に首部27.29を備
えている。
上記した整列ローラ23.25は2枚の帯鋼1゜3の送
り込み速度を厳密に制御し、X−Y面にこれら帯鋼を最
終的に整列させる。
り込み速度を厳密に制御し、X−Y面にこれら帯鋼を最
終的に整列させる。
ピンチローラ9.11の頂点からの上流距離と締(=J
け力とは溶接間隅を制御のために可変になっている。す
でに前記したようにギャップが零でも充分な締付は力を
作用させ【固相溶接が可能である。
け力とは溶接間隅を制御のために可変になっている。す
でに前記したようにギャップが零でも充分な締付は力を
作用させ【固相溶接が可能である。
溶接された帯鋼は最終的には送り出し兼張力ローラ31
,33を通過してコイラー(図示省略)へと送り込まれ
る。送り出し」[コ張カローラ31゜33は、溶接中の
’!I’錆の張力を調整し兼ねて整列ローラ23,25
の送り込み速度と同じ速度で溶接剤の帯鋼を送り出すの
である。
,33を通過してコイラー(図示省略)へと送り込まれ
る。送り出し」[コ張カローラ31゜33は、溶接中の
’!I’錆の張力を調整し兼ねて整列ローラ23,25
の送り込み速度と同じ速度で溶接剤の帯鋼を送り出すの
である。
溶接された帯鋼はコイラー(図示省略)に最終的に巻き
とられる。
とられる。
なお下記のパラメータが制御されねば・1tらないこと
はいうまでもない。
はいうまでもない。
a) レーザビームパワー
b) レーザビーム形状
C) レーデビームの焦点寸法
d) 被溶接材の送り速度(溶接速度)e) 頂点角度
θ 「) 帯鋼の張力と整列状態 (+) 締 付 (プ )jレーザビームは
帯鋼の厚さ方向に〈aって、にLぼ均一な密度を有し、
焦点に、15いC帯鋼の厚さに等しくなるような適宜の
光学系を用いてその形状が与えられる。
θ 「) 帯鋼の張力と整列状態 (+) 締 付 (プ )jレーザビームは
帯鋼の厚さ方向に〈aって、にLぼ均一な密度を有し、
焦点に、15いC帯鋼の厚さに等しくなるような適宜の
光学系を用いてその形状が与えられる。
このようにX−Y面におけるレーザビームの外形は図示
のごときものである。?i′なりら第3図ぐbは帯鋼の
厚さであり、aは出来るたり小ざくされる。第2図はビ
ームのX−Y断面も示されている。
のごときものである。?i′なりら第3図ぐbは帯鋼の
厚さであり、aは出来るたり小ざくされる。第2図はビ
ームのX−Y断面も示されている。
帯鋼の縁部で厚さ方向に沿って均一に溶融が生じるよう
に、パラメータが制御されねばならない。
に、パラメータが制御されねばならない。
また一定のレーザパワーに苅り”る溶接速度を制御ツる
ことにより、溶接の表皮深さを制御することがでさ゛る
。
ことにより、溶接の表皮深さを制御することがでさ゛る
。
溶接には0.1ミリメー1〜ルのA−ダの表皮深さが要
求され、また固相溶接には、それよりも小さい表皮深さ
が要求される。
求され、また固相溶接には、それよりも小さい表皮深さ
が要求される。
皺あるいは非整列が生じないように帯鋼を保つため、整
列ローラと送り出し前張力ローラとの間で帯鋼に充分な
張力が1呆持されねばならない。
列ローラと送り出し前張力ローラとの間で帯鋼に充分な
張力が1呆持されねばならない。
接合の頂点の角度θは、帯鋼が永久変形を生ずることな
く、出来るだけ大きく維持されねばならない。
く、出来るだけ大きく維持されねばならない。
9、発明の効果
本発明の溶接方法は、上記した理由で溶接中とHAZが
狭くて礪械的強度の俤れた質の高い溶接が得られたのC
ある。
狭くて礪械的強度の俤れた質の高い溶接が得られたのC
ある。
なお本発明の技術思想を逸n;> 7iることなく、設
計変更が容易であることも明らかである。
計変更が容易であることも明らかである。
第1図は本発明の実施例の31明図、
第2図は第1図のX−Y断面での溶接エネルギー分布図
第3図は第1図のZ−X1面での溶接エネルギー分布図
である。 (図面の主要部を表わづ゛符シシの説明)1・・・帯1
5・・・レーザビーム7・・・溶接継口
9・・・ピンチローラ23・・・整列ローラ
27・・・首部31・・・送り出し前張力ローラ 陶d禾凄 艶
である。 (図面の主要部を表わづ゛符シシの説明)1・・・帯1
5・・・レーザビーム7・・・溶接継口
9・・・ピンチローラ23・・・整列ローラ
27・・・首部31・・・送り出し前張力ローラ 陶d禾凄 艶
Claims (4)
- (1)金属材料の一端を次第に接近させ突合わせてシー
ム溶接するに当り、金属材料の間から溶接後のシーム溶
接線に一致する方向にレーザビームを照射することを特
徴とするレーザビームによる溶接方法。 - (2)前記金属材料が帯状の可撓性板材であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載のレーザビームに
よる溶接方法。 - (3)前記シーム溶接線にレーザビームを照射時に、熱
エネルギーが板厚方向にほぼ均一な直線分布を呈するよ
うな溶接光学形状を備えたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載のレーザビームによる溶接方法。 - (4)前記レーザビームの照射方向と被シーム溶接材料
の締付け力とによつて純金属同志の固相溶接を得ること
を特徴とした特許請求の範囲第1項に記載のレーザビー
ムによる溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59168909A JPS6152997A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | シーム溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59168909A JPS6152997A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | シーム溶接装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6152997A true JPS6152997A (ja) | 1986-03-15 |
JPH0422679B2 JPH0422679B2 (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=15876808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59168909A Granted JPS6152997A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | シーム溶接装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6152997A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013519526A (ja) * | 2010-02-10 | 2013-05-30 | ティッセンクルップ レーザーテクニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストリップ及び/又はシートを連続的に溶接するための装置及び方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56114590A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-09 | Nippon Steel Corp | Joining method of material |
JPS58100982A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-15 | Nippon Steel Corp | エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
-
1984
- 1984-08-14 JP JP59168909A patent/JPS6152997A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56114590A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-09 | Nippon Steel Corp | Joining method of material |
JPS58100982A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-15 | Nippon Steel Corp | エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013519526A (ja) * | 2010-02-10 | 2013-05-30 | ティッセンクルップ レーザーテクニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストリップ及び/又はシートを連続的に溶接するための装置及び方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0422679B2 (ja) | 1992-04-20 |
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