JPH042353B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH042353B2 JPH042353B2 JP60070305A JP7030585A JPH042353B2 JP H042353 B2 JPH042353 B2 JP H042353B2 JP 60070305 A JP60070305 A JP 60070305A JP 7030585 A JP7030585 A JP 7030585A JP H042353 B2 JPH042353 B2 JP H042353B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- shield
- gas
- processing head
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はレーザ溶接用加工ヘツド、とくにそ
の溶接性能の向上に関するものである。
の溶接性能の向上に関するものである。
レーザ溶接は電子ビーム溶接とともに高エネル
ギー密度熱源を利用した高能率、高品質溶接法と
して最近実用化が推進されているものである。
ギー密度熱源を利用した高能率、高品質溶接法と
して最近実用化が推進されているものである。
よく知られているように、レーザ溶接では、ビ
ームの穿孔作用による深溶込み溶接が可能であ
り、10mm程度の板厚であれば、開先加工なしで一
層で貫通溶接ができるといわれている。この深溶
込み機構による溶接においては、レーザ出力がさ
らに大きくなり、対象板厚もさらに大きくなる
と、溶接中、ビーム照射部にプラズマとよばれる
金属蒸気の量が増加し、これがレーザ光を吸収又
は発散して溶込みが著るしく悪くなることがあ
る。即ち、第２図ａに示すように、レーザ光によ
るビード３０は上部が広い、いわゆるワインカツ
プ状のものとなる。これに対し、このプラズマを
何らかの手段で除去してやると第２図ｂに示すよ
うにビード幅がきわめて細く、かつ深溶込みのビ
ード３０が得られる。
ームの穿孔作用による深溶込み溶接が可能であ
り、10mm程度の板厚であれば、開先加工なしで一
層で貫通溶接ができるといわれている。この深溶
込み機構による溶接においては、レーザ出力がさ
らに大きくなり、対象板厚もさらに大きくなる
と、溶接中、ビーム照射部にプラズマとよばれる
金属蒸気の量が増加し、これがレーザ光を吸収又
は発散して溶込みが著るしく悪くなることがあ
る。即ち、第２図ａに示すように、レーザ光によ
るビード３０は上部が広い、いわゆるワインカツ
プ状のものとなる。これに対し、このプラズマを
何らかの手段で除去してやると第２図ｂに示すよ
うにビード幅がきわめて細く、かつ深溶込みのビ
ード３０が得られる。
従来、このプラズマ除去の方法としていわゆる
サイドノズル方式が用いられていた。
サイドノズル方式が用いられていた。
第３図はこのような従来のサイドノズル方式の
レーザ溶接用加工ヘツドを示す構成図であり、レ
ーザ加工ヘツド１に付随して、サイドガス４を噴
出するサイドノズル２が具備されている。
レーザ溶接用加工ヘツドを示す構成図であり、レ
ーザ加工ヘツド１に付随して、サイドガス４を噴
出するサイドノズル２が具備されている。
被加工物（以下ワークと称す。）３は、この場
合、サイドノズル２の方向に移動するので、溶接
は左方向に進行し、サイドガス４は溶融池（図示
せず）の後方から吹きつけるようになる。
合、サイドノズル２の方向に移動するので、溶接
は左方向に進行し、サイドガス４は溶融池（図示
せず）の後方から吹きつけるようになる。
従来のレーザ溶接用加工ヘツドは上記のように
構成されており、サイドガス４の吹きつけ方法、
即ち吹きつけ位置や吹きつけ角度等によつては溶
込み深さ等が著るしく変化し、最適状態に制御す
ることは非常に困難であつた。即ち、溶接速度、
レーザ出力、ワーク３の材質等によつて、サイド
ガス４の吹きつけ位置（吹きつけ高さｌや吹きつ
け角度θ）を微妙に制御する必要があり、仮に溶
接中に加工ヘツド１とワーク３との距離ｈが変化
すると、とたんに溶込み深さが変わるという問題
点があつた。
構成されており、サイドガス４の吹きつけ方法、
即ち吹きつけ位置や吹きつけ角度等によつては溶
込み深さ等が著るしく変化し、最適状態に制御す
ることは非常に困難であつた。即ち、溶接速度、
レーザ出力、ワーク３の材質等によつて、サイド
ガス４の吹きつけ位置（吹きつけ高さｌや吹きつ
け角度θ）を微妙に制御する必要があり、仮に溶
接中に加工ヘツド１とワーク３との距離ｈが変化
すると、とたんに溶込み深さが変わるという問題
点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、サイドノズルの取付け位置
による溶込み深さの変動などがなく、安定したプ
ラズマ除去が可能になる装置を得ることを目的と
する。
めになされたもので、サイドノズルの取付け位置
による溶込み深さの変動などがなく、安定したプ
ラズマ除去が可能になる装置を得ることを目的と
する。
この発明に係るレーザ溶接用加工ヘツドは、レ
ーザ光を照射すると共に、レーザ光の光軸と同軸
状態でプラズマ除去ガスを噴出させるセンタノズ
ル、及びこのセンタノズルの周囲に設けられ、被
加工物の加工位置を大気よりシールドするシール
ドガスを噴出するシールドノズルを備えたもので
ある。
ーザ光を照射すると共に、レーザ光の光軸と同軸
状態でプラズマ除去ガスを噴出させるセンタノズ
ル、及びこのセンタノズルの周囲に設けられ、被
加工物の加工位置を大気よりシールドするシール
ドガスを噴出するシールドノズルを備えたもので
ある。
この発明における加工ヘツドは、レーザ光を出
射するセンタノズルにプラズマ除去ガスを流すの
で方向性がなくなり、またねらい位置裕度が高ま
る。さらに、シールドノズルにより溶融池を保護
するので、深溶込みが確保できる。
射するセンタノズルにプラズマ除去ガスを流すの
で方向性がなくなり、またねらい位置裕度が高ま
る。さらに、シールドノズルにより溶融池を保護
するので、深溶込みが確保できる。
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。第１図は、この発明の一実施例によるレーザ
溶接用加工ヘツドの主要部を示す断面構成図であ
り、図において、１１はレンズマウント、１２は
レーザ光５を照射すると共に、レーザ光の光軸と
同軸状態でプラズマ除去ガスを噴出させるセンタ
ノズル、１２１はプラズマ除去ガス、例えばHe、
Ar等の不活性ガスをセンタノズル１２に供給す
るガスインレツト、１２２はセンタノズル１２の
ノズル孔で、実験結果より直径３mm以下にする
と、レーザ光５直下に発生したプラズマ（図示せ
ず）を有効に排除することができた。しかも、加
工ヘツド１とワーク３との距離ｈが多少変化して
も、その効果は変わらず、適用範囲が著るしく拡
大される。１３はセンタノズル１２の周囲に設け
られ、ワーク３の加工位置を大気よりシールドす
るシールドガスを噴出するシールドノズルであ
り、例えば溶融金属を大気から保護し、深溶込み
を確保する。１３１はシールドガス（例えばHe、
Ar等の不活性ガスや、また場合によつてはCO2
も可能）をシールドノズル１３に供給するシール
ドガスインレツトで、このシールドガスインレツ
ト、即ちガスの入り口が一ケ所と少ない場合に
は、ガスはセンタノズル１２の周囲に均等に分散
せず、シールド不良となる。そこで、上記実施例
の場合は、シールドガス整流用のフイルタ１３２
を設けて、ガスの流れを均質にするようにしてい
る。このフイルタ１３２は、耐熱性等を考慮した
結果、ステンレスメツシユや焼結金属製のものが
効果的であつた。
る。第１図は、この発明の一実施例によるレーザ
溶接用加工ヘツドの主要部を示す断面構成図であ
り、図において、１１はレンズマウント、１２は
レーザ光５を照射すると共に、レーザ光の光軸と
同軸状態でプラズマ除去ガスを噴出させるセンタ
ノズル、１２１はプラズマ除去ガス、例えばHe、
Ar等の不活性ガスをセンタノズル１２に供給す
るガスインレツト、１２２はセンタノズル１２の
ノズル孔で、実験結果より直径３mm以下にする
と、レーザ光５直下に発生したプラズマ（図示せ
ず）を有効に排除することができた。しかも、加
工ヘツド１とワーク３との距離ｈが多少変化して
も、その効果は変わらず、適用範囲が著るしく拡
大される。１３はセンタノズル１２の周囲に設け
られ、ワーク３の加工位置を大気よりシールドす
るシールドガスを噴出するシールドノズルであ
り、例えば溶融金属を大気から保護し、深溶込み
を確保する。１３１はシールドガス（例えばHe、
Ar等の不活性ガスや、また場合によつてはCO2
も可能）をシールドノズル１３に供給するシール
ドガスインレツトで、このシールドガスインレツ
ト、即ちガスの入り口が一ケ所と少ない場合に
は、ガスはセンタノズル１２の周囲に均等に分散
せず、シールド不良となる。そこで、上記実施例
の場合は、シールドガス整流用のフイルタ１３２
を設けて、ガスの流れを均質にするようにしてい
る。このフイルタ１３２は、耐熱性等を考慮した
結果、ステンレスメツシユや焼結金属製のものが
効果的であつた。
このような加工ヘツド１の構造にすることによ
り、溶接条件や加工ヘツド１とワーク３との距離
ｈが多少変動しても、常に安定した深溶込みビー
ト（第２図ｂ）を得ることができるようになつ
た。さらに、従来のサイドノズル方式の加工ヘツ
ドでは溶接方向が変わればサイドノズルの位置
も、その都度変える必要があつたが、この発明の
加工ヘツドは軸対称構造となつているので、方向
による制限は何ら受けることがなく、応用範囲は
拡大される。
り、溶接条件や加工ヘツド１とワーク３との距離
ｈが多少変動しても、常に安定した深溶込みビー
ト（第２図ｂ）を得ることができるようになつ
た。さらに、従来のサイドノズル方式の加工ヘツ
ドでは溶接方向が変わればサイドノズルの位置
も、その都度変える必要があつたが、この発明の
加工ヘツドは軸対称構造となつているので、方向
による制限は何ら受けることがなく、応用範囲は
拡大される。
以上のように、この発明によればレーザ光を照
射すると共に、レーザ光の光軸と同軸状態でプラ
ズマ除去ガスを噴出させるセンタノズル及びこの
センタノズルの周囲に設けられ、被加工物の加工
位置を大気よりシールドするシールドガスを噴出
するシールドノズルを備えたレーザ溶接用加工ヘ
ツドとしたので、全方向の高品質の溶接が容易に
なり、またねらい位置裕度が高まり、安定したプ
ラズマ除去が可能となつた。
射すると共に、レーザ光の光軸と同軸状態でプラ
ズマ除去ガスを噴出させるセンタノズル及びこの
センタノズルの周囲に設けられ、被加工物の加工
位置を大気よりシールドするシールドガスを噴出
するシールドノズルを備えたレーザ溶接用加工ヘ
ツドとしたので、全方向の高品質の溶接が容易に
なり、またねらい位置裕度が高まり、安定したプ
ラズマ除去が可能となつた。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ溶接
用加工ヘツドの主要部を示す断面構成図、第２図
は被加工物に形成されたレーザ光による溶接池を
示す断面図、及び第３図は従来のレーザ溶接用加
工ヘツドを示す構成図である。 １……加工ヘツド、３……被加工物、５……レ
ーザ光、１２……センタノズル、１２１……ノズ
ル孔、１３……シールドノズル、１３２……フイ
ルタ。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
用加工ヘツドの主要部を示す断面構成図、第２図
は被加工物に形成されたレーザ光による溶接池を
示す断面図、及び第３図は従来のレーザ溶接用加
工ヘツドを示す構成図である。 １……加工ヘツド、３……被加工物、５……レ
ーザ光、１２……センタノズル、１２１……ノズ
ル孔、１３……シールドノズル、１３２……フイ
ルタ。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ光を照射すると共に、上記レーザ光の
光軸と同軸状態でプラズマ除去ガスを噴出させる
センタノズル、及び上記センタノズルの周囲に設
けられ、被加工物の加工位置を大気よりシールド
するシールドガスを噴出するシールドノズルを備
えたレーザ溶接用加工ヘツド。 ２ シールドノズルにシールドガス整流用のフイ
ルタを設けた特許請求の範囲第１項記載のレーザ
溶接用加工ヘツド。 ３ センタノズルのノズル孔の直径を３mm以下と
した特許請求の範囲第１項又は第２項記載のレー
ザ溶接用加工ヘツド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070305A JPS61229491A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070305A JPS61229491A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229491A JPS61229491A (ja) | 1986-10-13 |
| JPH042353B2 true JPH042353B2 (ja) | 1992-01-17 |
Family
ID=13427613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60070305A Granted JPS61229491A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61229491A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2623993B2 (ja) * | 1991-02-28 | 1997-06-25 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工ヘッド |
| DE19905739A1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | Linde Tech Gase Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung mit koaxialem Gasstrom |
| JP3385361B2 (ja) * | 2000-05-09 | 2003-03-10 | 北海道大学長 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| JP3385363B2 (ja) * | 2000-05-11 | 2003-03-10 | 北海道大学長 | レーザ溶接方法、レーザ溶接装置及びレーザ溶接用ガスシールド装置 |
| DE10123097B8 (de) * | 2001-05-07 | 2006-05-04 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Werkzeugkopf zur Lasermaterialbearbeitung |
| US7112761B2 (en) * | 2005-02-07 | 2006-09-26 | Honeywell International, Inc. | Hand-held laser welding wand gas lens |
| FR2892328B1 (fr) * | 2005-10-21 | 2009-05-08 | Air Liquide | Procede de soudage par faisceau laser avec controle de la formation du capillaire de vapeurs metalliques |
| CN101780601B (zh) * | 2010-03-19 | 2012-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛及钛合金搅拌摩擦焊用双层气体保护罩 |
| JPWO2014196230A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2017-02-23 | 太陽誘電株式会社 | 電気化学デバイス |
| CN108857068A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-23 | 西安飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种用于飞机进气口前缘薄壁构件的激光焊接方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609595A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-18 | Toshiba Corp | レ−ザ溶接方法および装置 |
-
1985
- 1985-04-03 JP JP60070305A patent/JPS61229491A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229491A (ja) | 1986-10-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |