WO2017099004A1 - 突合せ溶接方法 - Google Patents

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正海 水谷
聖二 片山
モハメッド アシュール サッド ワハバ
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Definitions

  • the present invention relates to a butt welding method for butt welding a thick metal plate using a laser.
  • the welding material such as welding rods and welding wires are melted by the high heat of the arc generated by applying a potential difference between the electrodes, and the gap is formed in the butt portion.
  • Arc welding that is integrated with a metal plate and joined is widely performed.
  • the gap is also referred to as “groove” or “gap”, and the gap is formed in various shapes such as an I shape, a V shape, and a letter shape.
  • a backing material such as a flux or ceramics is previously applied to the back side of the material to be welded to support and melt the weld metal to be melted.
  • a method for preventing the drop has been proposed.
  • the backing material when such a backing material is applied to laser welding or laser / arc hybrid welding, the backing material has an explosive behavior as shown in FIG. It was found from the results of various experiments that it was difficult to form.
  • the present inventor studied the cause of the explosive behavior of the backing material by the laser as described above when butt-welding a thick metal plate, and as a result, the high energy laser traveled straight through the groove. As a result, it was found that the backing material was directly irradiated, resulting in the occurrence of explosive behavior.
  • the present inventor further examined a method for forming such a sound weld with a single pass by preventing the occurrence of such explosive behavior, and as a result, the backing material was applied during laser irradiation. If the molten pool can be formed in the groove, the laser is blocked by the molten pool and the backing material is not directly irradiated, so it was thought that the occurrence of explosive behavior of the backing material can be prevented.
  • the present inventor first carried out laser welding by filling the groove with a powder material of a welding material such as iron powder instead of a conventionally used welding wire. That is, if the powder material of the filled welding material is melted by laser irradiation and the weld material molten pool is formed to cover the backing material, the laser is not directly irradiated to the backing material, and the backing material It was thought that the occurrence of explosive behavior could be prevented.
  • a powder material of a welding material such as iron powder instead of a conventionally used welding wire.
  • the laser is applied before the powder material filled in the groove forms a molten pool by laser irradiation. It turns out that the metal vapor generated from the irradiated part is blown away from the inside of the groove, and as a result, the backing material is also irradiated with laser, so that a sound welded part cannot be formed. It was.
  • the present inventor found that the occurrence of such powder material blow-off was caused by the fact that the powder material particles were small and light, and that the metal vapor flow path was not formed in the filled powder material.
  • a cut wire (an example is shown in FIG. 6) obtained by cutting a thin wire having the same chemical composition as the welding wire into a length substantially equal to the wire diameter is used, each cut The wire is heavy, and a sufficient gap is secured when the groove is filled. Therefore, even if metal vapor is generated, it can be smoothly released to the outside. As a result, it was considered that the cut wire was not blown off from the groove and the molten pool was appropriately formed and a sound weld could be formed in a single pass.
  • the welding material filled in the groove in order to form a sounder welded part, the welding material and the same chemical composition as the material used for the welding wire It has been found that the welded portion is preferably formed integrally, but is not necessarily limited.
  • Claim 2 is 2.
  • the butt welding method according to claim 1, wherein the welding material previously formed into a granular shape is a welding material formed into a granular shape by cutting a wire-shaped welding material.
  • the invention according to claim 4 The butt welding method according to claim 3, wherein the cut wire is a cut wire having a diameter of 0.6 to 2.0 mm and a length of 0.6 to 2.0 mm.
  • the welding material according to claim 1, wherein the welding material formed in a granular form is a welding material having the same chemical composition as that of the material used for the wire-shaped welding material. This is a butt welding method.
  • such a welding method can be applied to either laser single welding using a laser alone or laser-arc hybrid welding using a laser in combination with an arc.
  • arc hybrid welding it has been found that the welding speed can be made faster and more efficient.
  • the plate thickness of the metal plate material to be welded is related to the laser output.
  • the plate thickness that can be welded is determined in accordance with the maximum output. Specifically, for example, when a generally used laser having a maximum output of 16 kW is used, if the thickness of the metal plate exceeds 25 mm, butt welding in a single pass becomes difficult.
  • the present invention when a thick metal plate material is butt-welded, while ensuring a high welding speed with a high energy laser, the occurrence of explosive behavior of the backing material is prevented and a sound welded portion is formed.
  • a butt welding method that can be formed efficiently can be provided.
  • the butt welding method which concerns on one embodiment of this invention it is a figure which shows the member for backing material filling used when filling the flux used as a backing material. It is a figure which shows the butt
  • the butt welding method which concerns on one embodiment of this invention it is a figure explaining the condition where the steel plate butt-butted on the backing material is arrange
  • the butt welding of the metal plate material is performed according to the following procedure.
  • a case where a flux is used as a backing material and a metal plate material having a thickness of 20 to 25 mm is butt-welded by laser-arc hybrid welding will be described as an example.
  • a flux filling member is prepared. Specifically, as shown in FIG. 1, a copper plate 1 provided with a groove 2 having a width of 20 mm and a depth of 10 mm is prepared and placed on a table.
  • the flux is filled as a backing material into the groove 2 of the flux filling member that is placed on the table.
  • a copper plate is used as the backing material filling member and a flux is used as the backing material.
  • the backing material filling member is flame retardant and heat resistant. Therefore, a plate material that can support the metal plate to be welded can be appropriately selected and used, and as the backing material, a ceramic type backing material such as a glass tape can be used.
  • metal plate materials such as steel, aluminum alloy, magnesium alloy, and titanium alloy can be cited as in the case of conventional butt welding.
  • the cut wire is not limited to the above-mentioned size, and a cut wire or particle having a diameter of 0.6 to 2.0 mm and a length of 0.6 to 2.0 mm, which is generally used, is appropriately selected. It is also possible to provide a groove width (gap) that is 2 to 5 times the cut wire or particle diameter. Further, the cut wire may be automatically filled into the groove portion immediately before the laser is irradiated.
  • the arc 5 and the laser 6 are connected to each other so that the arc 5 precedes the laser 6 in the welding direction in the welding direction.
  • the laser 6 is disposed at an angle ⁇ while being inclined at an angle ⁇ so that a predetermined distance B is formed between the arc 5 and the laser 6 on the welding surface.
  • butt welding is performed with the arc 5 arranged in advance, but butt welding may be performed with the welding direction reversed.
  • SM490A rolled steel for welded structure
  • RF-1 powder flux containing a thermosetting resin
  • YGW11 diameter 1.0 mm is used as the cut wire.
  • Length 1.0 mm Length 1.0 mm
  • Trumpf and IPG were used as lasers
  • YD-350GB2 from Panasonic was used as an arc.

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Abstract

金属板材の突合せ部を、少なくとも、レーザで溶接する突合せ溶接方法として、少なくとも、突合せ部に形成された隙間の裏側に裏当材をあてがった後、隙間へ予め粒状に形成された溶接材料を充填する工程と、溶接材料が充填された隙間の上方からレーザを照射して、隙間に溶接材料の溶融池を形成させて、突合せ部を溶接する工程とを備えている突合せ溶接方法を提供することにより、厚みのある金属板材を突合せ溶接する際、高いエネルギーのレーザで速い溶接速度を確保しながらも、裏当材の爆発的な挙動の発生を防止して健全な溶接部を効率的に形成させることができる。

Description

突合せ溶接方法
　本発明は、レーザを用いて厚みのある金属板材を突合せ溶接する突合せ溶接方法に関する。
　鋼板などの金属板材の突合せ溶接においては、従来より、電極間に電位差を与えることにより発生するアークの高熱で溶接棒や溶接用ワイヤなどの溶接材料を溶かしながら突合せ部に形成された隙間に入れ、金属板材と一体化させて接合するアーク溶接が広く行われている。なお、この隙間は、「開先」、「ギャップ」とも言われ、Ｉ字状、Ｖ字状、レ字状など様々な形状に隙間が形成されている。
　しかし、このアーク溶接では、一般に、板厚が５ｍｍを超えると１回（１パス）で溶接を完了することができないため、鋼板の突合せ部に形成させた隙間（開先）を下側から順次（マルチパス）溶接して積層する多層溶接が行われており、高速での溶接ができなかった。
　そこで、このようなアーク溶接の多層溶接に対して、溶接速度を速くして効率的な突合せ溶接を行うという観点から、近年、高パワー密度熱源のレーザを用いることが提案されており、レーザを単独で用いるレーザ単独溶接や、レーザをアークと併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接によって、突合せ溶接を１回の溶接（シングルパス）で行うことが重工業分野において始まっている（例えば、特許文献１、２）。
　特に、開先を最小限にしてレーザを用いる溶接では、従来のアーク溶接に比して、高速で、幅が狭く、深い溶込みの溶接が可能であり、結果として入熱が少なくなることから熱影響が少なく、その結果、熱歪みが小さい溶接継ぎ手を高効率に生成させることができる。
特開平０７－０３２１７４号公報 特開平１０－０９４８９０号公報
　しかしながら、単層で深い溶込みの突合せ溶接を開先を貫通させて行おうとすると（貫通溶接）、板厚が厚くなるほど一度に溶融される溶接金属の量が多くなり、溶接金属が重力の影響を大きく受けて突合せ部（開先）から溶け落ちしやすくなるという問題が発生する。
　このような溶接金属の溶け落ちの発生に対して、従来のアーク溶接においては、予め被溶接材の裏側にフラックスやセラミックスなどの裏当材をあてがい、溶け落ちようとする溶接金属を支え、溶け落ちを防止する方法が提案されている。
　しかし、このような裏当て材の使用をレーザ溶接やレーザ・アークハイブリッド溶接に適用した場合、図７に一例を示すような裏当材の爆発的な挙動が発生して、健全な溶接部を形成させることが難しいことが、種々の実験の結果から分かった。
　そこで、本発明は、厚みのある金属板材を突合せ溶接する際、高いエネルギーのレーザで速い溶接速度を確保しながらも、裏当材の爆発的な挙動の発生を防止して健全な溶接部を効率的に形成させることができる突合せ溶接方法を提供することを課題とする。
　本発明者は、厚みのある金属板材を突合せ溶接する際、上記したようなレーザによる裏当材の爆発的な挙動が発生する原因について検討した結果、高いエネルギーのレーザが開先内を直進して裏当材に直接照射されてしまい、その結果、爆発的な挙動の発生を招いていることが分かった。
　そこで、本発明者は、このような爆発的な挙動の発生を防止して健全な溶接部をシングルパスで形成させる方法についてさらに検討を行い、その結果、レーザ照射時、裏当材があてがわれた開先内に溶融池を形成させることができれば、この溶融池によりレーザが遮られて裏当材に直接照射されないため、裏当材の爆発的な挙動の発生が防止できると考えた。
　この考えを確認するために、本発明者は、最初に、従来使用されていた溶接ワイヤに替えて、鉄粉など溶接材料のパウダー材を開先内に充填してレーザ溶接を行った。即ち、充填された溶接材料のパウダー材がレーザの照射により溶融して溶接材料の溶融池が裏当材を覆うように形成されれば、レーザが裏当材に直接照射されず、裏当材の爆発的な挙動の発生を防止できると考えた。
　しかしながら、この場合には、レーザ照射開始直後は、裏当材の爆発的な挙動の発生は抑制できるものの、開先内に充填されたパウダー材がレーザの照射によって溶融池を形成する前にレーザ照射部から発生する金属蒸気の反作用によって開先内から吹き飛ばされてしまい、結果的に裏当材へもレーザが照射されることになって、健全な溶接部を形成させることができないことが分かった。
　本発明者は、このようなパウダー材の吹き飛びの発生は、パウダー材の粒子が小さく軽量であることや、充填されたパウダー材内に金属蒸気の流路が形成されていないことにより引き起こされたと考え、次に、パウダー材に替えて、溶接用ワイヤと同じ化学成分の細径ワイヤをワイヤ直径とほぼ等しい長さに切断したカットワイヤ（一例を図６に示す）を用いれば、それぞれのカットワイヤには重量があり、また、開先内に充填した際に十分に隙間が確保されるため、金属蒸気が発生しても外部へスムーズに逃がすことができる。この結果、開先内からカットワイヤが吹き飛ばされてしまうようなことが起こらず溶融池が適切に形成されて、健全な溶接部をシングルパスで形成させることができると考えた。
　そして、実験の結果、このようなカットワイヤを使用した場合には、裏当材の爆発的な挙動が発生せず、また、金属蒸気となって開先内から吹き飛ばされてしまうようなことも起こらずに溶融池が適切に形成されて、表面ビードおよび裏面ビードのいずれも良好に形成され、溶接部には内部欠陥も見当たらない健全な溶接部が形成されることが確認され、この溶接方法を適用することにより、高いエネルギーのレーザで速い溶接速度を確保しながらも、裏当材の爆発的な挙動の発生を防止して健全な溶接部を形成させることができ、今後の厚みのある金属板材の突合せ溶接方法として好ましいことが分かった。
　そして、さらに実験を進めたところ、開先内に充填される溶接材料としては、より健全な溶接部を形成させるためには、溶接用ワイヤに用いられる材料と同じ化学成分であると溶接材料と一体化して溶接部が形成されて好ましいが、必ずしも限定されないことが分かった。
　また、市販のカットワイヤでなく、予め所定のサイズの粒状に形成された溶接材料であれば、レーザ照射により発生した金属蒸気の外部への流路を十分に確保することができ、同様に使用できることが分かった。このような材料としては、例えば、パウダー材を所定のサイズの粒状に固化させた溶接材料や、細径の溶接用ワイヤをワイヤ直径と略等しい長さに切断した溶接材料などを挙げることができる。
　しかし、粒状への形成などに要する手間などを考慮すると、市販品であり入手も容易なカットワイヤの使用が好ましい。そして、カットワイヤの内でも、汎用的に用いられている径０．６～２．０ｍｍで長さ０．６～２．０ｍｍ、特に、径１．０ｍｍで長さ１．０ｍｍのカットワイヤが好ましいことが分かった。
　請求項１～請求項５に係る発明は、上記の知見に基づく発明であり、請求項１に記載の発明は、
　金属板材の突合せ部を、少なくとも、レーザで溶接する突合せ溶接方法であって、
　少なくとも、
　前記突合せ部に形成された隙間の裏側に裏当材をあてがった後、前記隙間へ予め粒状に形成された溶接材料を充填する工程と、
　前記溶接材料が充填された前記隙間の上方からレーザを照射して、前記隙間に前記溶接材料の溶融池を形成させて、前記突合せ部を溶接する工程とを備えていることを特徴とする突合せ溶接方法である。
　そして、請求項２に記載の発明は、
　前記予め粒状に形成された溶接材料が、ワイヤ状の溶接材料をカットすることにより粒状に形成された溶接材料であることを特徴とする請求項１に記載の突合せ溶接方法である。
　また、請求項３に記載の発明は、
　前記予め粒状に形成された溶接材料が、前記ワイヤ状の溶接材料を、直径と略等しい長さに切断したカットワイヤであることを特徴とする請求項２に記載の突合せ溶接方法である。
　また、請求項４に記載の発明は、
　前記カットワイヤが、径０．６～２．０ｍｍで長さ０．６～２．０ｍｍのカットワイヤであることを特徴とする請求項３に記載の突合せ溶接方法である。
　また、請求項５に記載の発明は、
　前記カットワイヤが、径１．０ｍｍで長さ１．０ｍｍのカットワイヤであることを特徴とする請求項４に記載の突合せ溶接方法である。
　そして、請求項６に記載の発明は、
　前記予め粒状に形成された溶接材料が、前記ワイヤ状の溶接材料に用いられる材料と同じ化学成分の溶接材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法である。
　そして、本発明者がさらに検討を進めたところ、このような溶接方法は、レーザを単独で用いるレーザ単独溶接、レーザをアークと併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接のいずれにおいても適用でき、レーザ・アークハイブリッド溶接の場合、より溶接速度を速くでき、効率的であることが分かった。
　請求項７、請求項８に係る発明は、上記の知見に基づく発明であり、請求項７に記載の発明は、
　前記突合せ部の溶接が、レーザを単独で用いるレーザ単独溶接であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法である。
　そして、請求項８に記載の発明は、
　前記突合せ部の溶接が、レーザをアークと併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法である。
　上記したレーザを用いたシングルパスでの突合せ溶接は、従来のアーク溶接に比べて厚板の溶接が可能であるが、溶接される金属板材の板厚はレーザの出力と関係しており、レーザの最大出力に対応して溶接可能な板厚が決定される。具体的には、例えば、一般的に用いられる最大出力１６ｋＷのレーザを用いた場合には、金属板材の板厚が２５ｍｍを超える場合には、最早シングルパスでの突合せ溶接が難しくなる。
　そこで、このような厚すぎる金属板材の場合には、１パスあたり２０～２５ｍｍの溶接を繰り返して多層溶接すれば、同様に、健全な溶接部を効率的に形成させることができることを、実験により確認した。
　請求項９、請求項１０に係る発明は上記の知見に基づく発明であり、請求項９に記載の発明は、
　前記金属板材の厚みが２５ｍｍ以下で、シングルパスで突合せ溶接することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法である。
　そして、請求項１０に記載の発明は、
　厚みが２５ｍｍを超える前記金属板材に対して、１パスあたり厚み２０～２５ｍｍの突合せ溶接を繰り返して多層溶接することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法である。
　本発明によれば、厚みのある金属板材を突合せ溶接する際、高いエネルギーのレーザで速い溶接速度を確保しながらも、裏当材の爆発的な挙動の発生を防止して健全な溶接部を効率的に形成させることができる突合せ溶接方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る突合せ溶接方法において、裏当て材となるフラックスを充填する際に使用される裏当て材充填用部材を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る突合せ溶接方法において、鋼板の突合せ状況を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る突合せ溶接方法において、裏当て材上に突合された鋼板が配置された状況を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る突合せ溶接方法におけるレーザ・アークハイブリッド溶接を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る突合せ溶接方法における溶接結果を示す写真である。 カットワイヤの一例を示す写真である。 レーザの直接照射により発生する裏当材の爆発的な挙動の一例を示す写真である。
　以下、本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
　本実施の形態において金属板材の突合せ溶接は、以下の手順に従って行われる。なお、以下では、裏当材としてフラックスを使用し、厚み２０～２５ｍｍの金属板材をレーザ・アークハイブリッド溶接により突合せ溶接する場合を例に挙げて説明する。
１．裏当材（フラックス）充填用部材の準備
　最初に、フラックス充填用部材を準備する。具体的には、図１に示すように、幅２０ｍｍ、深さ１０ｍｍの溝２が設けられた銅板１を準備し、台上に静置する。
２．裏当材（フラックス）の充填
　次に、台上に静置されたフラックス充填用部材の溝２の中にフラックスを裏当材として充填する。
　なお、上記においては、裏当材充填用部材として銅板を使用し、裏当材としてフラックスを使用しているが、これらに限定されず、裏当材充填用部材としては難燃性で耐熱性があり被溶接金属板を支持できる板材を適宜選択して使用することができ、また、裏当材としてはガラステープなどセラミックスタイプの裏当材を使用することができる。
３．突合せ溶接部の形成
　次に、図２に示すように、縦７５ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み２０～２５ｍｍの金属板材３の２枚を厚み２．５ｍｍのスペーサを挟んで突き合わせ、幅２．５ｍｍの開先４を形成させる。
　なお、図２においては、２枚の金属板材を突き合わせて幅２．５ｍｍでＩ字状の開先を形成させているが、開先の形状はこれに限定されず、各突合せ面を傾斜させたＶ字状の開先や、片方の突合せ面だけを傾斜させたレ字状の開先など、様々な形状に開先を形成させることができる。また、開先の幅（ギャップ）は、板厚や仕上がり形状を考慮して適宜定めればよいが、Ｉ字状の開先の場合、通常は、カットワイヤ直径の２～５倍に設定する。また、Ｖ字状の開先やレ字状の開先の場合には、開先の幅としてルート部における間隔をカットワイヤ直径の２～５倍に設定する。
　また、本実施の形態において突合せ溶接される具体的な金属板材としては、従来の突合せ溶接と同様に、鉄鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金などの金属板材を挙げることができる。
４．カットワイヤの充填
　次に、図３に示すように、溝２にフラックスが充填された銅板１の上に、突き合わされた金属板材３を配置する。このとき、開先４が溝２の上に位置するように配置する。
　次に、径１．０ｍｍ、長さ１．０ｍｍのカットワイヤ（図示せず）を開先４内の底部から表面まで充填する。
　なお、カットワイヤとしては、上記のサイズに限定されず、汎用的に用いられている径０．６～２．０ｍｍで長さ０．６～２．０ｍｍのカットワイヤや粒子を適宜選択して使用して、開先の幅（ギャップ）をカットワイヤや粒子直径の２～５倍になるように設けることもできる。また、レーザが照射される直前に、カットワイヤを自動で開先部へ充填してもよい。
　このとき、カットワイヤなど開先に充填される溶接材料としては、溶接用ワイヤと同じ化学成分の溶接材料であれば好ましいが、溶接用ワイヤと異なる化学成分の溶接材料であってもよい。
５．突合せ溶接
　次に、図４に示すように、カットワイヤが充填された開先内にレーザ６を照射して溶接用ワイヤ（図示せず）を溶融させながら突合せ溶接を行う。なお、図４においては、レーザ６をアーク５と併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接により突合せ溶接を行っている。
　このレーザ・アークハイブリッド溶接においては、図４に示すように、アーク５とレーザ６とを、溶接部において、溶接の進行方向に対してアーク５がレーザ６よりも先行するように、アーク５を角度βに、レーザ６を角度φに傾斜させた状態で配置して、溶接面においてアーク５とレーザ６との間に所定の距離Ｂが形成されるようにしている。
　なお、上記した角度φ、角度β、距離Ｂ、さらに、アークの条件やレーザの出力は、溶接材料に応じて適宜決定される。
　レーザ・アークハイブリッド溶接の場合、先行するアークによって、まず、カットワイヤの上方に溶接用ワイヤを起源とした溶融池が形成され、続いて、レーザ６の接近に伴いカットワイヤが溶融されて溶融池が大きくなり、開先内の下方に流れて貯まる。この結果、フラックスにレーザ６が直接照射されることが防止され、裏当材の爆発的挙動の発生が防止される。その後、開先内では、充填されたカットワイヤと溶接ワイヤとがレーザ６によってさらに溶融されると共に、開先内の金属板材３の壁面部が溶融されて突合せ溶接が進行する。
　なお、図４においては、アーク５を先行配置して突合せ溶接を行っているが、溶接方向を逆にして突合せ溶接を行ってもよい。
　そして、上記したレーザ・アークハイブリッド溶接に替えて、レーザだけを用いたレーザ単独溶接でも、レーザの照射によってカットワイヤを溶融させて、レーザが直接フラックスに照射されることを防止することができるため、適切に突合せ溶接を行うことができる。
　本実施の形態によれば、１回当たりの開先内における溶接材料の埋量を、溶接用ワイヤ、カットワイヤの双方で確保することができるため、１パスで十分な溶接厚みを確保して健全な溶接部を形成させることができ、突合せ溶接の効率を大きく向上させることができる。
　この結果、従来の突合せ溶接では困難とされていた板厚の鋼板であっても、健全な溶接部を形成させて溶接することが可能となり、今後の厚板の金属板材の突合せ溶接方法として期待でき、造船、橋梁、建設へ適用した場合、その性能向上に大きく貢献できると期待される。
　以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
１．実施例１～３
　上記した突合せ溶接方法を用いて、表１に示す各条件で突合せ溶接を行い、実施例１～３の試験体を得た。
　なお、ここでは、金属板材としてＳＭ４９０Ａ（溶接構造用圧延鋼材）を、フラックスとして神戸製鋼所社製ＲＦ－１（熱硬化性樹脂を含んだ粉末フラックス）を、カットワイヤとしてＹＧＷ１１（径１．０ｍｍ、長さ１．０ｍｍ）を用いた。また、レーザとしてはトルンプ社製およびＩＰＧ社製、アークとしてはパナソニック社製ＹＤ－３５０ＧＢ２を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
２．評価
　各試験体の表面、裏面、および断面における溶接状態を観察、評価した。結果を図５に示す。なお、いずれの実施例においても、突合せ溶接時、フラックスの爆発的な挙動は観察されなかった。
　図５より、実施例１～実施例３のいずれにおいても、表面に良好な表面ビードが形成されていることが分かる。また、裏面においても、同様に、良好な裏面ビードが形成されていることが分かる。
　そして、断面においては、いずれも内部欠陥が見られず、十分な突合せ溶接が行われていることが分かる。
　これらの結果より、本発明を適用することにより、２０～２５ｍｍと厚みのある金属板材であっても、健全な溶接部を形成することができ、今後の突合せ溶接において有望な選択肢となることが確認できた。
　以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
１　　　　　　　銅板
２　　　　　　　溝
３　　　　　　　金属板材
４　　　　　　　開先
５　　　　　　　アーク
６　　　　　　　レーザ
β　　　　　　　アークの傾斜角度
φ　　　　　　　レーザの傾斜角度
Ｂ　　　　　　　溶接面におけるアークとレーザとの距離

Claims (10)

  1. 　金属板材の突合せ部を、少なくとも、レーザで溶接する突合せ溶接方法であって、
    　少なくとも、
    　前記突合せ部に形成された隙間の裏側に裏当材をあてがった後、前記隙間へ予め粒状に形成された溶接材料を充填する工程と、
    　前記溶接材料が充填された前記隙間の上方からレーザを照射して、前記隙間に前記溶接材料の溶融池を形成させて、前記突合せ部を溶接する工程とを備えていることを特徴とする突合せ溶接方法。
  2. 　前記予め粒状に形成された溶接材料が、ワイヤ状の溶接材料をカットすることにより粒状に形成された溶接材料であることを特徴とする請求項１に記載の突合せ溶接方法。
  3. 　前記予め粒状に形成された溶接材料が、前記ワイヤ状の溶接材料を、直径と略等しい長さに切断したカットワイヤであることを特徴とする請求項２に記載の突合せ溶接方法。
  4. 　前記カットワイヤが、径０．６～２．０ｍｍで長さ０．６～２．０ｍｍのカットワイヤであることを特徴とする請求項３に記載の突合せ溶接方法。
  5. 　前記カットワイヤが、径１．０ｍｍで長さ１．０ｍｍのカットワイヤであることを特徴とする請求項４に記載の突合せ溶接方法。
  6. 　前記予め粒状に形成された溶接材料が、前記ワイヤ状の溶接材料に用いられる材料と同じ化学成分の溶接材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法。
  7. 　前記突合せ部の溶接が、レーザを単独で用いるレーザ単独溶接であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法。
  8. 　前記突合せ部の溶接が、レーザをアークと併せて用いるレーザ・アークハイブリッド溶接であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法。
  9. 　前記金属板材の厚みが２５ｍｍ以下で、シングルパスで突合せ溶接することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法。
  10. 　厚みが２５ｍｍを超える前記金属板材に対して、１パスあたり厚み２０～２５ｍｍの突合せ溶接を繰り返して多層溶接することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の突合せ溶接方法。
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