JPS6188989A - レ−ザ−ビ−ムによる突き合わせ溶接法 - Google Patents

レ−ザ−ビ−ムによる突き合わせ溶接法

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JPS6188989A
JPS6188989A JP59210208A JP21020884A JPS6188989A JP S6188989 A JPS6188989 A JP S6188989A JP 59210208 A JP59210208 A JP 59210208A JP 21020884 A JP21020884 A JP 21020884A JP S6188989 A JPS6188989 A JP S6188989A
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JP
Japan
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laser
laser beam
spots
space
welding
Prior art date
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Application number
JP59210208A
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English (en)
Inventor
Hisanobu Tokinaga
常永　寿伸
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DOWA KOEI KK
Original Assignee
DOWA KOEI KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） この発明は掻く薄い板材の突き合わせ部分を、溶接線に
沿って走行する二つのレーザースポットによって溶接す
るようにしたレーザービームによる溶接方法に関する。
〔従来の技術及びその問題点〕
一般にレーザービーム溶接は、アークや電子ビーム溶接
と異なり、レーザースポットのエネルギー密度が高く、
母材の熱影響を受ける範囲が極めて狭いため、極く薄い
板材に熱歪を生じさせることなく溶接出来るという利点
を有するものである（コロナ社「機械工学全書」２０巻
５．９．２３巻２３．４参照）。
しかしながら、上記レーザービームの焦点は極めて微小
であり、上記母材を互いに突き合わせて微少なレーザー
スポットで溶接する場合、該母材間に僅かな隙間が存在
しても、そのスポットは該隙間を通過して酸部の溶接が
困難となるものであったから、この場合、レーザービー
ムの焦点をずらして上記スポットの照射範囲を上記隙間
よりも大きくするか、或いは上記両母材端面の切断精度
を充分高めることも考えられるが、前者はレーザービー
ムのエネルギー密度が低下すると同時に、母材に対する
熱影響部分が拡大し、又後者ではその端面加工に多大の
手間を要する等の問題点が見られたものである。
このようなレーザービームによる突き合わせ溶接の困難
性に鑑み、一般には重ね合わせによるシーム溶接が多用
されており、更にその改良方法として二焦点レンズを用
いたものも開発されるようになった（例えば、特開昭５
８−７４２９４号公報参照）。
しかし、これらはいずれも集光されたレーザービームが
微少なスポットとして利用されるのではなく、その焦点
の前後における熱エネルギーの比較的弱いスポットを利
用することにより、その溶接部分の破壊を防止して広い
溶着面積を得るようにしたシーム溶接であるという点で
、上述した突き合わせ溶接とは基本的に異なるものであ
った。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明は、高いエネルギー密度を持つ二つのレー
ザースポットを、突き合わされた母材相互の端面に生ず
る隙間に見合った間隔に設定し、酸二つのレーザースポ
ットを上述する溶接線に沿って走行させることによって
上記問題点を解決したものである。
〔作　　　用〕
上記構成に係る本発明の突き合わせ溶接性は、接近した
二つのレーザースポットがそれぞれにエネルギー密度の
高いピークを有し、該微少なスポットが両母材間に生じ
た隙間を通過することなく、確実にその端部のみを照射
・熔融させるという作用を奏するものである。
従って上記二つのレーザースポットは、その光源が二つ
であっても又は単一の光源からのレーザービームを分割
したものであっても、その作用効果は全く同然である。
〔実　施　例〕
以下に記述する本発明の実施例は、いずれも単一の光源
から分割されたレーザースポットを利用したものであり
、各図において１は微少な隙間（Ｓ）を持って互いに突
き合わされる母材、２は例えば出力１ｋＷ前後のレーザ
ービームであって、これを二つのレーザービーム２ａ　
・２ａ′に分割し、且つ各々のレーザービームを集光し
てエネルギー密度が１０７Ｗ／Ｊ程度のレーザースポッ
ト２ｂ　・２ｂ”を得たものである。
而して上記二つのレーザースポット２ｂ　・２ｂ’の間
隔（Ｄ）は、双方の母材１の突き合わせ部分に生ずる最
大の隙間（Ｓ）よりも僅かに広く設定され、その溶接線
、即ち符号（Ｌｌで示される双方の母材１端部の内接線
に沿って同時に走行し得るようにしたものである。
（その１） 第１〜２図に見られる実施例は、上記二つのレーザース
ポット２ｂ　・２ｂ”を得る手段として、一つのレーザ
ービーム２を先づプリズム３によって二つのレーザービ
ーム２ａ　・２ａ＋に分割し、更にそれぞれを集光レン
ズ４を介して高いエネルギー密度を持つ微少なレーザー
スポット２ｂ　　・２ｂ’としたものである。
今、０．２ｆｌ厚の母材１の突き合わせ部分の最大隙間
（、Ｓ）が０．１鰭であるとして、上記二つのレーザー
スポット間隔（Ｄ）を０．１５〜０．２鶴に設定し、こ
れを上記溶接線（Ｌｌ上を走行させることにより、極め
て高い溶接精度を持つコイルジョイナ−が得られたもの
である。
尚、上記間隔ＣＤ）の調整は上記プリズム３と集光レン
ズ４との距離（Ｈ）を変更させることにより随時簡単に
行えるのである。
（その２） 第３図に示す他の実施例は、単一のレーザービームを角
度（θ）が変更可能な集光レンズ４゛によって分割・集
光したものであって、０，１５ｎ＋厚の母材１のシャー
ウェルダに際し、その突き合わせ部分の最大隙間（Ｓ）
が０．０５ｉｎであると仮定して、上記集光レンズ４゛
の角度調整により、レーザースポット２ｂ　・２ｂ’の
間隔ＦＤ）を０．０７〜０．１ｍｍに設定し、これを溶
接線（Ｌ）に沿って走行させることにより、前記実施例
と同様、精度の高い突き合わせ溶接を得たものである。
上述した何れの実施例においても、単一光源のレーザー
ビーム２を二つのスポツ）２ｂ　　・２ｂ’に分割した
ことにより、各母材端に照射されるエネルギーは按分さ
れるが、−スポットによる従来のレーザー溶接の場合で
あっても、理論上そのエネルギーは左右の母材１端に２
づつ分配されていることになるから、本発明の如くレー
ザーを按分しても相対的エネルギーには何ら過不足を生
じないのである。
この他、本発明の変形例としては、上記二つのレーザー
スポット間を結ぶ線分に直交する近接位置の前方又は前
後両側に同じようなレーザースポットを設けることによ
り、前方のレーザービーム　４゜トで溶接部材を余熱し
、又後方のレーザー溶接・ノドにより溶接の完全を期し
得ることも当然に考えられる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明方法は、上記実施例に示した銅
帯の突き合わせ溶接に限らす電縫管、缶詰製缶等の造管
ラインにも広い適用範囲を有するものであり、又本発明
の溶接法によれば、互いに突き合わされた母材間の隙間
（Ｓ）が多少広い場合でも他の部分に熱影響を与えるこ
とがなく、確実に溶接可能であるから、これ迄のように
別途の手段を用いて該母材の突き合わせ精度を高める等
の手間が完全に省略出来る他、レンズ等を用いて単にレ
ーザースポットの形状に変化を与えるものと異なり、二
つのスポット２ｂ　・２ｂ“毎ばそれぞれピークを付与
してエネルギー密度を高く維持しているため、特に極薄
母材の突き合わせ溶接に対して座屈変形等の熱影響を生
じない等、多くの優れた発明的効果が實らされるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は母材の突き合わせ部分を示す拡大図、第２図は
本発明方法におけるレーザースポットの一実施例を示す
概念図、又第３図はレーザースポットの他の実施例を示
す概念図である。 尚、図中１・・・母材、２・・・レーザービーム、２ｂ
　・２ｂ”・・・レーザースポット、３・・・プリズム
、４・４゛・・・集光レンズ。 以　　　上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、高いエネルギー密度を備えた二つのレーザースポッ
    ト２ｂ・２ｂ’の間隔を、突き合わされた母材１間に生
    ずる最大隙間（Ｓ）に対応して設定し、該二つのレーザ
    ースポットを溶接線（Ｌ）に沿って走行させるようにし
    たレーザービームによる突き合わせ溶接法。 ２、二つのレーザースポット２ｂ・２ｂ’が別個の光源
    から得られた特許請求の範囲第１項記載のレーザービー
    ムによる突き合わせ溶接法。 ３、二つのレーザースポット２ｂ・２ｂ’が単一の光源
    から分割されてなる特許請求の範囲第１項記載のレーザ
    ービームによる突き合わせ溶接法。
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