JPS6179729A - レ−ザ−溶接方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザー（ビーム）溶接方法に関し、トに高ｕ
ｃｊＨ＠目ｃ＞ｏ、ｓ　％　１．７７１合金％’ｌ（ａ
〉０．３％、　Ｏｒ　＞　０．３％、　Ｍｏ　′：２０
．２　％　、　Ｎｉ　〉０．２％、　ｅｔｃ、　１等の
溶接割れを起しやすい鋼種について、し力１も溶接手段
自体も比較的溶接割れを招きやすいという溶接条件下に
あってなお溶接割れを起ざないような溶接を行う有利な
方法についての提案である。

（従来の技術） ストリップを突合わせてレーザービームにより溶接する
場合、他の溶接法に較べると溶接部が溶融状態から常温
になる冷却速度が大さい。これはレーザー溶接の場合、
レーザービームによる披熱邪が挾く、そのために溶融部
や島影Ｗ部が小ごくなり、従って逆に熱放散速度も大き
く溶接後数秒間で常温にまで温度降下する。

こうした状況下では溶戻部及び熱影響部の一部は、マル
テンサイト変態が起る。従って従来は溶接後焼戻し熱処
理を行ってフェライト、パーライト変態をぎせるのが慣
用手段である。

しかもレーザー溶接機の場合、レーザービームスポット
径が小だ＜、ギャップ精度も厳しいことから、クランプ
やレーザー集光装置の走行精度が０．１〜０．３鴎のも
のを要求される。要するにこのことは、溶接直後に焼戻
し温度（８００℃位）にまで上げるのに局部加熱が困難
なことを意味しており、常に装置全体の温度アップを図
らねばならないことになるが、上記高精度面から入・出
側クランプ間ギャップが狭く、高精度機器のためにクラ
ンプトーチ部に歪が生じることがあった。そこで従来は
、溶接機とは別に加熱装置（ガスバーナー、〕気低抵抗
−ター等）を設置し、溶接後にストリップを移動して加
熱し焼戻し処理をするのが一般的な方法であった、 （発明が解決しようとする問題点） ところが上述したような高炭素ｙｌ　（Ｑ　〉０．５％
）高台金Ｅ（０〉０．３％、ｃｒ＞ｏ、ａ％、　Ｍｏ　
〉０．２％、　Ｎｉ　２０．２％）をレーザー溶接した
場合、急冷されるためにマルテンサイト化が速く、しか
もマルテンサイト化するために体積変化（膨張）を起し
やすい。

そして組織的にも脆くなっているので、溶接後加熱する
までに静置時間が長いと、脆い粒界などを起点に微少な
りラックが入り、加熱時そのクラックが進行し、溶接部
（溶融部と熱影響部の境界）が割れる現象が生じる。ま
た溶接後加熱するまでの時間が短かくても、溶接部に衝
撃を与えると、上述したと同様の微小なりラックが発生
し、加熱時に同じような割れを生じる。特に先・後行す
るストリップのプロセスラインの場合、溶接後加熱装置
までストリップを運搬するときに、かような衝撃を全く
なくすことは不可能で、良好な溶接強度を得ることがで
きないという問題点があった０本発明はまざにそうした
高炭素鋼や高合金鋼などのレーザー溶接時に見られる上
述した特有の問題点を克服できる溶接方法の提供を目的
とする０（問題点を解決するための手段］ 上記問題点に対し本発明は、溶接割れを起しやすい鋼板
を突合わせレーザー溶接するに当り、突合わせる鋼板の
各端部を溶接前から溶接終了直後までの間連続的もしく
は間欠的に加熱し、溶接直後における溶接部およびその
近傍の温度が８０℃〜４００’Ｃになるように保持し、
その後焼戻し熱処理を行う方法を解決手段として提案す
る、・上記溶接の前後にわたって加熱するとさのその加
熱の領域は、溶接部からライン方向に向って、それぞれ
５〜５ＱＩＩｆｉの範囲について行い、かつその加熱手
段が溶接機本体その他の部分に悪影響を及ぼす（熱歪）
ような方法によらず局部加熱を行うことが必要である。

（作用） 本発明においては、溶接開始前〜溶接直後の間、突合わ
せる被溶接材の各端部近傍に当る溶接部からライン方向
に向って５〜５０鴎の範囲の部分を、連杆的にもしくは
間欠的にｎｏ熱して８０〜４００゛Ｃの温度に保持する
。その理由は、溶接後の接続されたス）　ＩＪツブを、
熱処理設備まで移送する間に温度が低下して溶接部が破
断したり溶接部あるいは溶接フヘ近傍にクラックが発生
するのを防止すること（こある。

まずかかる湿度は、下限の場合Ｍｓ点以上に保持するこ
とが望ましいのは言うまでもないが、加熱設備までの搬
送中にクラックが入らない範囲であればＭｓ点よりも低
くても良く、実用上は十分使える。従って上記のような
温度範囲で、他に悪影響を与えない局部加熱手段を採用
して行う。その後は、＋Ｊ［］熱投（Ａｃｔにより焼戻
し熱処理のための加熱＋７００〜８００℃）を行い、溶
接部強度の向上をはかる。

第１図は、ＳＫ５クラスの鋼板につきレーザー溶接した
ときの溶接終了後〜焼戻し開始までの時間と溶接強度と
の関係を示す図であるが、まず溶接後、ラインスタート
時の衝撃がある場合においては特に加熱条件の影響が強
いことが判る。そして力ロ熱のない場合には溶接直後に
クラックが入り必要な溶接強度が得られないことも明ら
かである（図の■）。一方１０ＫＢの範囲にわたって１
５０℃に加熱した場合は、長時間にわたって十分な溶接
強度が得られている１図のの）。加熱範囲が２〜３朋で
ｓｏ’ｃに加熱した場合には、熱処理範囲が狭いために
１分経過時点で溶接強度が急に落ちる１図の＠）。ただ
このケースでは初期の強度は出ているので、加熱範囲さ
え広くとれば長時間にわたって強度確保は可能である。

ざらに加熱温度を６０″Ｃとしたケースでは心安な溶は
強度が得られていない。

以上説明した結果より、溶接部の加′ｆＡ温度を８゜℃
以上、そして加熱範囲としては溶接線を中心としてその
片側５關以上５０朋までとし、上限の温度としては変態
温度以下であれば高温程良いが、あまり高温にするとク
ランプ面の歪発生などが考えられるので４００℃とした
。

（実施例１ 第２図は、本発明レーザー溶接方法を適用実施するため
のプロセスラインの図で、１はアンフィラー、２は巻戻
しフィードロール、８はクロップシャー、４はレーザー
溶接機であり、その後工程には焼戻し熱処理装置５や酸
洗等の処理設備６、そしてデフレクタロール７と巻取り
リール８が設けられている。

第３図は、レーザー溶接機４を示し、上クランプ９．下
クランプ１０、レーザートーチ走行フレーム１１、レー
ザートーチ昇降モータ１３、仮押えバックパー１４、バ
ックパー押しロッド１５、バックバー押えシリンダー１
６からなるものである。

第４図は、本発明の好適実１Ｍ態様の１つを示すもので
、先・後行ストリップ１９　、１９’のレーザー溶接部
２０の近傍を、上記バックパー１４に開示するような埋
込み型のヒーター１８を断熱材１７　、　ｌ　７’を介
して取付け、加熱を行えば、他の影響もなく所定の範囲
を局部的に加熱できる他、これによれば溶接前、溶接中
および溶接後のいずれのタイミングでも加熱が可能であ
る。

溶接施行例 板厚２藺、板巾１０００鴎の高炭素鋼鋼板（ＳＫ５クラ
ス）を用いて、レーザー溶接しながら、突合せ部を加熱
し、溶接直后の温度を２２０℃とした。その后、加熱装
置にて７００℃まで加熱して焼戻しを行って、ライン通
板して酸洗処理して、巻取ったが、溶接部からの割れは
発生しなかった。

（発明の効果） 本発明方法によれば、溶接割れを起しやすい鋼種につき
レーザー突合わせ溶接する場合であっても、紗面時間に
関係なく、シかもたとえ溶接部に衝撃が加わっても割れ
を生じることがなく、望ましいレーザー溶接が果せる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶接終了〜焼戻し開始迄の時間と溶接強度と
の関係を示すグラフ、 第２図は、レーザー溶妥機を含むプロセスラインの路線
図、 第３図は、レーザー溶接機の正向図２ 第４図は、加熱設備を組込んだバックパーの１例を示す
断面図である。 １・・・アンコイラ−２・・・巻戻しフィードロール３
・・・クロップシャー　　４・・・レーザー溶接機５・
・・熱処理（焼戻し）装置 ６・・・プロセス（ｌＷ洗など］処理設備７・・・デフ
レクタ−ロール８・・・巻取りリール９・・・上クラン
プ　　　　１ｏ・・・下クランプ１１・・・レーザート
ーチ走行フレーム１２・・・レーザートーチ　　１３・
・・レーザートーチ昇降モータ１４・・・仮押エバツク
パー１５・・・バックバー押えロッド１６・・・バック
バー押えシリンダー １７・・・断熱機　　　　　　１８・・・加熱装置１９
・・・先・後行ストリップ　２０・・・レーザー溶接部
。 第１図 ■う容オ姿イ褒　ン豐〒−Ｎ戸有 Ｏ簿拝＊　ｉｆｌ　（幻ム）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接割れを起しやすい鋼板を突合わせレーザー溶接
   するに当り、突合わせる鋼板の各端部を溶接前から溶接
   終了直後までの間を連続的もしくは間欠的に加熱し、溶
   接直後における溶接部およびその近傍の温度が８０℃〜 ４００℃になるように保持し、その後焼戻し熱処理を行
   うことを特徴とするレーザー溶接方法。