JPH0214153B2 - - Google Patents
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- JPH0214153B2 JPH0214153B2 JP57151618A JP15161882A JPH0214153B2 JP H0214153 B2 JPH0214153 B2 JP H0214153B2 JP 57151618 A JP57151618 A JP 57151618A JP 15161882 A JP15161882 A JP 15161882A JP H0214153 B2 JPH0214153 B2 JP H0214153B2
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- JP
- Japan
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- welding
- filler
- laser
- welded
- gap
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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
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
-
- 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
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special environment or atmosphere, e.g. in an enclosure
-
- 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
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
-
- 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
- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. tungsten inert gas [TIG], metal inert gas [MIG] or plasma welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は、エネルギー源としてレーザープラズ
マを使用する高エネルギー密度溶接法に関するも
のである。 近年、レーザー技術の進展に伴い、レーザー溶
接法が使用されるようになつた。第１図および第
２図はその方法を示すもので、被溶接金属３，３
を対向させ、対向部にフイラー２を供給し、レー
ザービーム１によつて該フイラー２を溶融し、被
溶接金属３，３の上または間にブリツジを形成
し、それによつて被溶接金属３，３を溶融結合す
る。ところがこの場合、被溶接部の上または間に
供給するフイラー２はワイヤー状であり、従つて
レーザービーム１を該フイラーの真上に位置させ
る必要がある。例えばフイラーの径が1.6mmまた
は2.4mmの場合、レーザービームのずれは0.3〜0.5
mm以下にしないとフイラーの表面でのレーザービ
ームの反射が多くなり、フイラーを溶融すること
ができない。 またフイラーの希釈率を確保するために被溶接
金属間に間隙４を設けるが、該間隙４に供給した
フイラー２がレーザービーム１によつて溶融し、
間隙４間にブリツジを形成し、さらに該ブリツジ
を介して被溶接金属３，３が溶融結合するが、ブ
リツジが完全に形成されていないと、レーザービ
ーム１が被溶接金属３，３間に形成される空隙を
素通りしてしまい、エネルギーが無効に消費され
てしまう。また被溶接金属を突合せ溶接する場合
も溶接部位のすべてにわたつて間隙を無くすこと
は困難であり、その結果上記の場合と全く同様の
現象を生じ、ともすれば溶接欠陥となる。 また溶接熱影響部について考察すると、レーザ
ー溶接の特徴は、例えばTIG溶接等のアーク溶接
に比較して熱影響域が少ないことがあげられる。
そこでこの特徴を生かし、さらにTIG溶接等のエ
ネルギーを併用することができれば、熱影響部が
少なく、しかも溶接速度を従来の倍以上とするこ
とができ、従つて極めて効率の良い溶接を行なう
ことができ、溶接による熱影響域が間題となる
Cr系ステンレス鋼の溶接等に適用して極めて効
果的である。 本発明は、従来法における前記のような欠点を
解消し、効率的な溶接を行ない得るようにしたも
ので、被溶接金属間に0.5〜2.0mmの間隙を設け、
該間隙にフイラーを供給し、該フイラーをTIGあ
るいはMIG等の熱源で溶融充填し、その直後に
レーザービームを照射し、同時に該照射部に不活
性ガスを供給してプラズマを発生させ、被溶接金
属とフイラーとを安定溶融させることを特徴とす
るものである。以下図面により本発明を更に詳し
く説明する。 第３図および第４図において、５は被溶接金属
３にレーザービーム１を照射するレーザー溶接ノ
ズル、６はその集光レンズ、７はノズルガスの導
入口である。８はレーザービーム１の照射点にプ
ラズマ制御ガスを供給するノズルである。９は
TIGトーチで、その中心にフイラー２が位置して
おり、該トーチによつてフイラー２が溶融され、
被溶接金属３，３間に形成される間隙４にブリツ
ジが形成される。１０はTIGトーチ９に不活性ガ
スを供給する導入口である。１１は被溶接金属を
移動させる移動テーブルである。 このような構成からなる本発明溶接法を行なう
には、被溶接金属３，３を、溶接部位を0.5〜20
mmの間隙４を隔てて対向させるように移動テーブ
ル上に載置する。そこで溶接部位にフイラー２を
供給し、TIGトーチ９により該フイラー２を溶融
させ、間隙４にブリツジを形成させ、その後直ち
に（すなわちブリツジが高温状態の時に）レーザ
ー溶接ノズル５から該ブリツジ部分にレーザービ
ーム１を照射し、同時にレーザー溶接ノズル５の
ガス導入口７から導入したHe，Ar等の不活性ガ
スをノズル５の先端から噴出させて照射部にプラ
ズマを形成させる。一方、該照射部にプラズマ制
御用ノズル８から不活性ガスを吹きつけ、プラズ
マを溶接部に押込むように制御し、その熱エネル
ギーにより溶接を行なう。 このような本発明方法は次のような特徴を有す
る。 (1) レーザー光の吸収効果の向上をはかることが
できる。すなわち例えば、CO2レーザーの波長
は10.6μｍであり、常温時の被溶接金属表面で
の反射率は高く（90％以上）、従つて溶接に用
いられるエネルギーは低いが、本発明では、
TIGまたはMIG等で溶融したフイラーによつ
て形成されるブリツジが高温状態のときにレー
ザービームが照射されるのでレーザービームの
吸収率が高く、従来のレーザー単体の溶接に比
べ溶接速度を２倍位上にすることが可能とな
る。 (2) TIG等による溶融および熱影響域をレーザー
による溶融域以内にすることができ、レーザー
溶接の特徴である熱影響域が小さいという特徴
を保持し、溶接を効率よく行なうことができ
る。 次に本発明の実例を示す。 第５図は、レーザーおよびTIGの投入エネルギ
ー量と溶融量の関係を示すグラフであり、第１表
にレーザーおよびTIGの出力設定を要約して示
す。
マを使用する高エネルギー密度溶接法に関するも
のである。 近年、レーザー技術の進展に伴い、レーザー溶
接法が使用されるようになつた。第１図および第
２図はその方法を示すもので、被溶接金属３，３
を対向させ、対向部にフイラー２を供給し、レー
ザービーム１によつて該フイラー２を溶融し、被
溶接金属３，３の上または間にブリツジを形成
し、それによつて被溶接金属３，３を溶融結合す
る。ところがこの場合、被溶接部の上または間に
供給するフイラー２はワイヤー状であり、従つて
レーザービーム１を該フイラーの真上に位置させ
る必要がある。例えばフイラーの径が1.6mmまた
は2.4mmの場合、レーザービームのずれは0.3〜0.5
mm以下にしないとフイラーの表面でのレーザービ
ームの反射が多くなり、フイラーを溶融すること
ができない。 またフイラーの希釈率を確保するために被溶接
金属間に間隙４を設けるが、該間隙４に供給した
フイラー２がレーザービーム１によつて溶融し、
間隙４間にブリツジを形成し、さらに該ブリツジ
を介して被溶接金属３，３が溶融結合するが、ブ
リツジが完全に形成されていないと、レーザービ
ーム１が被溶接金属３，３間に形成される空隙を
素通りしてしまい、エネルギーが無効に消費され
てしまう。また被溶接金属を突合せ溶接する場合
も溶接部位のすべてにわたつて間隙を無くすこと
は困難であり、その結果上記の場合と全く同様の
現象を生じ、ともすれば溶接欠陥となる。 また溶接熱影響部について考察すると、レーザ
ー溶接の特徴は、例えばTIG溶接等のアーク溶接
に比較して熱影響域が少ないことがあげられる。
そこでこの特徴を生かし、さらにTIG溶接等のエ
ネルギーを併用することができれば、熱影響部が
少なく、しかも溶接速度を従来の倍以上とするこ
とができ、従つて極めて効率の良い溶接を行なう
ことができ、溶接による熱影響域が間題となる
Cr系ステンレス鋼の溶接等に適用して極めて効
果的である。 本発明は、従来法における前記のような欠点を
解消し、効率的な溶接を行ない得るようにしたも
ので、被溶接金属間に0.5〜2.0mmの間隙を設け、
該間隙にフイラーを供給し、該フイラーをTIGあ
るいはMIG等の熱源で溶融充填し、その直後に
レーザービームを照射し、同時に該照射部に不活
性ガスを供給してプラズマを発生させ、被溶接金
属とフイラーとを安定溶融させることを特徴とす
るものである。以下図面により本発明を更に詳し
く説明する。 第３図および第４図において、５は被溶接金属
３にレーザービーム１を照射するレーザー溶接ノ
ズル、６はその集光レンズ、７はノズルガスの導
入口である。８はレーザービーム１の照射点にプ
ラズマ制御ガスを供給するノズルである。９は
TIGトーチで、その中心にフイラー２が位置して
おり、該トーチによつてフイラー２が溶融され、
被溶接金属３，３間に形成される間隙４にブリツ
ジが形成される。１０はTIGトーチ９に不活性ガ
スを供給する導入口である。１１は被溶接金属を
移動させる移動テーブルである。 このような構成からなる本発明溶接法を行なう
には、被溶接金属３，３を、溶接部位を0.5〜20
mmの間隙４を隔てて対向させるように移動テーブ
ル上に載置する。そこで溶接部位にフイラー２を
供給し、TIGトーチ９により該フイラー２を溶融
させ、間隙４にブリツジを形成させ、その後直ち
に（すなわちブリツジが高温状態の時に）レーザ
ー溶接ノズル５から該ブリツジ部分にレーザービ
ーム１を照射し、同時にレーザー溶接ノズル５の
ガス導入口７から導入したHe，Ar等の不活性ガ
スをノズル５の先端から噴出させて照射部にプラ
ズマを形成させる。一方、該照射部にプラズマ制
御用ノズル８から不活性ガスを吹きつけ、プラズ
マを溶接部に押込むように制御し、その熱エネル
ギーにより溶接を行なう。 このような本発明方法は次のような特徴を有す
る。 (1) レーザー光の吸収効果の向上をはかることが
できる。すなわち例えば、CO2レーザーの波長
は10.6μｍであり、常温時の被溶接金属表面で
の反射率は高く（90％以上）、従つて溶接に用
いられるエネルギーは低いが、本発明では、
TIGまたはMIG等で溶融したフイラーによつ
て形成されるブリツジが高温状態のときにレー
ザービームが照射されるのでレーザービームの
吸収率が高く、従来のレーザー単体の溶接に比
べ溶接速度を２倍位上にすることが可能とな
る。 (2) TIG等による溶融および熱影響域をレーザー
による溶融域以内にすることができ、レーザー
溶接の特徴である熱影響域が小さいという特徴
を保持し、溶接を効率よく行なうことができ
る。 次に本発明の実例を示す。 第５図は、レーザーおよびTIGの投入エネルギ
ー量と溶融量の関係を示すグラフであり、第１表
にレーザーおよびTIGの出力設定を要約して示
す。
【表】
出力2KWのレーザーL1による入熱エネルギー
は2.0KJ／cm、その溶融ビードの断面積は11.5mm2
である。一方、50A、10VのTIGアークT1の入熱
エネルギーは0.5KJ／cm、溶融ビードの断面積は
２mm2であつた。そこでこの両者を併用して本発明
を実施すると第５図のLT1のようになる。すなわ
ち入熱エネルギー0.5KJ／cmにも拘らず溶融ビー
ドの断面積は15mm2と溶接効率は著しく向上した
（因みにこの値は3KWのレーザーによる溶接ビー
ドの値と同等である）。また3KWのレーザーL2に
おける入熱量は3.0KJ／cm、溶接ビードの断面積
は15mm2である。一方、250A、10VのTIGアーク
T2の入熱エネルギーは2.5KJ／cm、溶融ビードの
断面積は11.52mmであつた。そこでこの両者を併
用して本発明を実施するとLT2のように入熱量
2.25KJ／cm、溶融ビードの断面積は23mm2と溶接
効率は著しく向上した。しかも熱影響域は増加し
ない。 以上説明したように本発明によれば前記のよう
にレーザー溶接の効率を著しく向上させることが
できる。
は2.0KJ／cm、その溶融ビードの断面積は11.5mm2
である。一方、50A、10VのTIGアークT1の入熱
エネルギーは0.5KJ／cm、溶融ビードの断面積は
２mm2であつた。そこでこの両者を併用して本発明
を実施すると第５図のLT1のようになる。すなわ
ち入熱エネルギー0.5KJ／cmにも拘らず溶融ビー
ドの断面積は15mm2と溶接効率は著しく向上した
（因みにこの値は3KWのレーザーによる溶接ビー
ドの値と同等である）。また3KWのレーザーL2に
おける入熱量は3.0KJ／cm、溶接ビードの断面積
は15mm2である。一方、250A、10VのTIGアーク
T2の入熱エネルギーは2.5KJ／cm、溶融ビードの
断面積は11.52mmであつた。そこでこの両者を併
用して本発明を実施するとLT2のように入熱量
2.25KJ／cm、溶融ビードの断面積は23mm2と溶接
効率は著しく向上した。しかも熱影響域は増加し
ない。 以上説明したように本発明によれば前記のよう
にレーザー溶接の効率を著しく向上させることが
できる。
第１図および第２図は、従来のレーザー溶接の
態様を示す説明図、第３図および第４図は本発明
の実例を示す説明図、第５図はレーザーおよび
TIGアークの投入量と溶融ビードの断面積の関係
を示すグラフである。 １：レーザービーム、２：フイラー、３：被溶
接金属、４：間隙、５：レーザー溶接ノズル、
６：集光レンズ、７：ガス導入口、８：ガス供給
ノズル、９：TIGトーチ、１０：ガス導入口、１
１：移動テーブル。
態様を示す説明図、第３図および第４図は本発明
の実例を示す説明図、第５図はレーザーおよび
TIGアークの投入量と溶融ビードの断面積の関係
を示すグラフである。 １：レーザービーム、２：フイラー、３：被溶
接金属、４：間隙、５：レーザー溶接ノズル、
６：集光レンズ、７：ガス導入口、８：ガス供給
ノズル、９：TIGトーチ、１０：ガス導入口、１
１：移動テーブル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被溶接部にフイラーを供給し、かつエネルギ
ー源としてレーザーを用いる溶接法において、 被溶接金属間に間隙を設け、該間隙にフイラー
を供給し、レーザービーム照射位置直前の前記フ
イラーをレーザー以外の熱源で溶融して間隙に充
填し、しかる後レーザービームを照射し、同時に
該照射部に不活性ガスを供給してプラズマを発生
させ、フイラーと被溶接金属を溶接することを特
徴とする高エネルギー密度溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57151618A JPS5942196A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 高エネルギ−密度溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57151618A JPS5942196A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 高エネルギ−密度溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5942196A JPS5942196A (ja) | 1984-03-08 |
| JPH0214153B2 true JPH0214153B2 (ja) | 1990-04-06 |
Family
ID=15522472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57151618A Granted JPS5942196A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 高エネルギ−密度溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942196A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001453A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 複合熱源溶接法 |
| US20120181255A1 (en) * | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Bruck Gerald J | Flux enhanced high energy density welding |
| DE102012204947A1 (de) * | 2012-03-28 | 2013-10-02 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumkolbens |
-
1982
- 1982-08-31 JP JP57151618A patent/JPS5942196A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5942196A (ja) | 1984-03-08 |
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