JPH046474B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH046474B2 JPH046474B2 JP58075319A JP7531983A JPH046474B2 JP H046474 B2 JPH046474 B2 JP H046474B2 JP 58075319 A JP58075319 A JP 58075319A JP 7531983 A JP7531983 A JP 7531983A JP H046474 B2 JPH046474 B2 JP H046474B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- shape
- laser beam
- welding
- wedge
- 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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-
- 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
- B23K28/00—Welding or cutting not covered by groups B23K5/00 - B23K26/00
- B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気抵抗溶接法とレーザービームを併
用する複合溶接法に関するものである。
用する複合溶接法に関するものである。
電気抵抗溶坑法（以下ERWと略称する）は、
溶接法として最もよく使用されている技術の１つ
である。例えば、溶接鋼管の製造分野において、
一般に電縫管と呼ばれている管を製造する方法
は、溶接速度の速い、すなわち生産性の高い溶接
法として広く行なわれている。
溶接法として最もよく使用されている技術の１つ
である。例えば、溶接鋼管の製造分野において、
一般に電縫管と呼ばれている管を製造する方法
は、溶接速度の速い、すなわち生産性の高い溶接
法として広く行なわれている。
第１図は、従来一般に行なわれている高周波接
触式電気抵抗溶接法による造管の実例を示すもの
で、鋼帯を、図示していない成形ロール群によつ
て管状に成形し、さらに該鋼帯（以下管状体とい
う）１の端部２，２をスクイズロール３，３によ
つて突き合せ、突き合せ部を頂点とするクサビ状
に形成する。さらに、スクイズロール３，３の上
流に設けた接触子４ａ，４ｂに高周波電源４から
高周波電圧を印加し、接触子４ａから４ｂ（ある
いは４ｂから４ａ）へ高周波電流回路を、クサビ
状を呈する端部２，２に沿つて形成させ、この高
周波電流によつて端部２，２を加熱する。その結
果、クサビ形状の頂点において溶接温度に達し、
スクイズロール３により加圧溶接される。
触式電気抵抗溶接法による造管の実例を示すもの
で、鋼帯を、図示していない成形ロール群によつ
て管状に成形し、さらに該鋼帯（以下管状体とい
う）１の端部２，２をスクイズロール３，３によ
つて突き合せ、突き合せ部を頂点とするクサビ状
に形成する。さらに、スクイズロール３，３の上
流に設けた接触子４ａ，４ｂに高周波電源４から
高周波電圧を印加し、接触子４ａから４ｂ（ある
いは４ｂから４ａ）へ高周波電流回路を、クサビ
状を呈する端部２，２に沿つて形成させ、この高
周波電流によつて端部２，２を加熱する。その結
果、クサビ形状の頂点において溶接温度に達し、
スクイズロール３により加圧溶接される。
ところが、このERWも溶接物が厚肉になつた
り、あるいは溶接速度を高めようとした場合には
問題がある。例えば、厚肉になると第２ａ図に示
すように端部２のコーナー部２ａ，２ｂの高周波
電流密度が板厚中央部２ｃの高周波電流密度より
高くなり、その結果、温度分布はHa2に示すよう
に、板厚中央部に低温部を生じ、冷接欠陥が発生
する。また、冷接をなくすために高入熱状態にす
ると、温度分布はHa1に示すようになり、ペネト
レーター欠陥が発生する。
り、あるいは溶接速度を高めようとした場合には
問題がある。例えば、厚肉になると第２ａ図に示
すように端部２のコーナー部２ａ，２ｂの高周波
電流密度が板厚中央部２ｃの高周波電流密度より
高くなり、その結果、温度分布はHa2に示すよう
に、板厚中央部に低温部を生じ、冷接欠陥が発生
する。また、冷接をなくすために高入熱状態にす
ると、温度分布はHa1に示すようになり、ペネト
レーター欠陥が発生する。
そこで本発明者等は、先に、ERWにレーザー
ビームを併用することにより、すなわち前記のよ
うな管状体のクサビ状部に水平方向からレーザー
ビームを導入し、該部分を加熱することにより上
記のような問題を解決することを提案した。
ビームを併用することにより、すなわち前記のよ
うな管状体のクサビ状部に水平方向からレーザー
ビームを導入し、該部分を加熱することにより上
記のような問題を解決することを提案した。
本発明はこのようなERWにレーザービームを
併用する溶接法において、レーザービームの形状
を制御することにより、溶接を更に確実かつ効率
よく行なうことを目的としてなされたものであ
り、互に相対する溶接面が漸近し溶接点を頂点と
するクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギー
を供給し、発生するジユール熱で前記クサビ形状
の頂点の温度を溶融温度まで加熱し溶接する電気
抵抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービ
ームを投射してクサビ形状内面を加熱すると共
に、該レーザービームの光路に非点収差ミラーを
配置し、該ミラーと被溶接物との距離を変化させ
ることによりレーザービームの形状を制御する。
併用する溶接法において、レーザービームの形状
を制御することにより、溶接を更に確実かつ効率
よく行なうことを目的としてなされたものであ
り、互に相対する溶接面が漸近し溶接点を頂点と
するクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギー
を供給し、発生するジユール熱で前記クサビ形状
の頂点の温度を溶融温度まで加熱し溶接する電気
抵抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービ
ームを投射してクサビ形状内面を加熱すると共
に、該レーザービームの光路に非点収差ミラーを
配置し、該ミラーと被溶接物との距離を変化させ
ることによりレーザービームの形状を制御する。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明を電縫管の製造に適用した場合の
実例を示す説明図である。同図において、１は鋼
帯を管状に成形した管状体、２はそのクサビ形端
部である。４は高周波電源、４ａ，４ｂは接触子
である。５はレーザー発振器、６および７はビー
ム形状変換器、８は対物ミラー、９はレーザービ
ームLBを通過させるビームダクトである。１０
は酸化防止用ガス供給管、１０ａはその先端のノ
ズル部、また２ａは接合端部の上端、２ｂは下
端、２ｃは中央部である。
第３図は本発明を電縫管の製造に適用した場合の
実例を示す説明図である。同図において、１は鋼
帯を管状に成形した管状体、２はそのクサビ形端
部である。４は高周波電源、４ａ，４ｂは接触子
である。５はレーザー発振器、６および７はビー
ム形状変換器、８は対物ミラー、９はレーザービ
ームLBを通過させるビームダクトである。１０
は酸化防止用ガス供給管、１０ａはその先端のノ
ズル部、また２ａは接合端部の上端、２ｂは下
端、２ｃは中央部である。
第４図はビーム形状変換器７内に配置した非点
収差ミラーの作用を示す説明図であり、Ma，
Mb，Mdは光軸方向変換用のベンデイングミラ
ー、Mcは非点収差ミラー（凹面集光ミラー）で
ある。
収差ミラーの作用を示す説明図であり、Ma，
Mb，Mdは光軸方向変換用のベンデイングミラ
ー、Mcは非点収差ミラー（凹面集光ミラー）で
ある。
本発明により溶接を行なうには、第１図の場合
と同様に、鋼帯を成形用ロール（図示せず）によ
り管状に成形し、高周波電源４からの高周波電流
を、接触子４ａおよび４ｂを介して管状体１のク
サビ状端部２，２に流し、該部分を加熱する。
と同様に、鋼帯を成形用ロール（図示せず）によ
り管状に成形し、高周波電源４からの高周波電流
を、接触子４ａおよび４ｂを介して管状体１のク
サビ状端部２，２に流し、該部分を加熱する。
一方、レーザー発振器５からレーザービーム
LBを、ビーム形状変換器６および７、対物ミラ
ー８およびビームダクト９を介して管状体１の端
部２，２の突合せ部に投射する。その結果、前記
クサビ状端部２，２（以下Ｖ開先という）を、高
周波電流ともども加熱溶接することができる。
LBを、ビーム形状変換器６および７、対物ミラ
ー８およびビームダクト９を介して管状体１の端
部２，２の突合せ部に投射する。その結果、前記
クサビ状端部２，２（以下Ｖ開先という）を、高
周波電流ともども加熱溶接することができる。
この際、本発明においては、レーザービーム
LBの光路に配置した非点収差ミラーと被照射部
位（Ｖ開先）との距離を変化させることによりレ
ーザービームLBの形状を制御することができる。
第４図乃至第６図は、その詳細を示すもので、第
４図に示すように、ビーム形状変換器７の入側の
ビームダクト９の折曲部にベンデイングミラー
Maを設け、さらにビーム形状変換器７内の前記
ベンデイングミラーMaに対向する位置にベンデ
イングミラーMbを設け、その反対位置に非点収
差ミラーMcを設け、かつビーム形状変換器７の
出側のビームダクト９の折曲部にベンデイングミ
ラーMdを設けてある。
LBの光路に配置した非点収差ミラーと被照射部
位（Ｖ開先）との距離を変化させることによりレ
ーザービームLBの形状を制御することができる。
第４図乃至第６図は、その詳細を示すもので、第
４図に示すように、ビーム形状変換器７の入側の
ビームダクト９の折曲部にベンデイングミラー
Maを設け、さらにビーム形状変換器７内の前記
ベンデイングミラーMaに対向する位置にベンデ
イングミラーMbを設け、その反対位置に非点収
差ミラーMcを設け、かつビーム形状変換器７の
出側のビームダクト９の折曲部にベンデイングミ
ラーMdを設けてある。
また、ビーム形状変換器７は、ビームダクト９
に沿つて一定の範囲で可動し得るように構成して
あり、一方、非点収差ミラーMcはビーム形状変
換器７内で距離lx1−lx2の範囲で可動し得るよう
に構成してある。
に沿つて一定の範囲で可動し得るように構成して
あり、一方、非点収差ミラーMcはビーム形状変
換器７内で距離lx1−lx2の範囲で可動し得るよう
に構成してある。
なお、第４図において、P0はベンデイングミ
ラーMbの位置、P1，P2は非点収差ミラーMcの
位置、P3はベンデイングミラーMdの位置、l1は
ベンデイングミラーMbとP1における非点収差ミ
ラーMcの水平位置での距離、l2は同じくP2点に
おける距離、l3はベンデイングミラーMbとMdの
水平位置での距離、l4はベンデイングミラーMd
と被照射部位２ｃとの距離である。
ラーMbの位置、P1，P2は非点収差ミラーMcの
位置、P3はベンデイングミラーMdの位置、l1は
ベンデイングミラーMbとP1における非点収差ミ
ラーMcの水平位置での距離、l2は同じくP2点に
おける距離、l3はベンデイングミラーMbとMdの
水平位置での距離、l4はベンデイングミラーMd
と被照射部位２ｃとの距離である。
そこで、第４図に示すように非点収差ミラー
Mcの位置をP1点からP2点まで移動させると（す
なわちlx2−lx1の距離移動させると）、非点収差
ミラーMcの入射角をθ1からθ2まで連続的に変化
させることにより、収差量を変化させることがで
きる。
Mcの位置をP1点からP2点まで移動させると（す
なわちlx2−lx1の距離移動させると）、非点収差
ミラーMcの入射角をθ1からθ2まで連続的に変化
させることにより、収差量を変化させることがで
きる。
すなわち、第５ａ図に示すように、入射角を大
きくすると収差が大きくなり、それに伴つてレー
ザービームLBの形状は楕円率が大きくなる〔θ1
→θ2、(c)→(a)〕。
きくすると収差が大きくなり、それに伴つてレー
ザービームLBの形状は楕円率が大きくなる〔θ1
→θ2、(c)→(a)〕。
つまり、縦横比Rab＝ａ／ｂとすると、
Rab(a)＜Rab(b)＜Rab(c)
となる。なお、Rab(a)は入射角θが小さいときの
第５ａ図の(a)の状態を示すものである。
第５ａ図の(a)の状態を示すものである。
また、ビーム形状変換器７をビームダクト９に
沿つて移動させることによつて被照射部位におけ
るレーザービームLBの焦点整合の程度を調節す
ることができる。
沿つて移動させることによつて被照射部位におけ
るレーザービームLBの焦点整合の程度を調節す
ることができる。
すなわち、非点収差ミラーMcの焦点距離をl0
とすると、該ミラーMcの移動によつて生ずる被
照射部位との距離ltは、 lt＝lx＋l3＋l4 であり、 ltmax＞l0＞ltmin に設定することができる。
とすると、該ミラーMcの移動によつて生ずる被
照射部位との距離ltは、 lt＝lx＋l3＋l4 であり、 ltmax＞l0＞ltmin に設定することができる。
従つて第５ｂ図において縦横比Raが約１の場
合、 lt＝l0〔第５ｂ図の(c)〕 Rab＞１のとき、 lt＜l0〔第５ｂ図の(a)、(b)〕 Rab＜１のとき、 lt＞l0〔第５ｂ図の(d)、(e)〕 となる。
合、 lt＝l0〔第５ｂ図の(c)〕 Rab＞１のとき、 lt＜l0〔第５ｂ図の(a)、(b)〕 Rab＜１のとき、 lt＞l0〔第５ｂ図の(d)、(e)〕 となる。
なお、第６図に非点収差による焦点近傍におけ
るビーム径の変化量の一例を示す。実施結果によ
ると、非点収差ミラーの焦点距離を１ｍとし、被
溶接物にレーザービームを照射したとき、焦点近
傍でのビーム径は、 θ＝3゜のとき、ａ＝5.5mm、ｂ＝5.8mm θ＝20゜のとき、ａ＝6.7mm、ｂ＝7.0mm となり、また、焦点位置から100mm後方でのビー
ム径は、 θ＝3゜のとき、ａ＝6.5mm、ｂ＝6.8mm となつた。
るビーム径の変化量の一例を示す。実施結果によ
ると、非点収差ミラーの焦点距離を１ｍとし、被
溶接物にレーザービームを照射したとき、焦点近
傍でのビーム径は、 θ＝3゜のとき、ａ＝5.5mm、ｂ＝5.8mm θ＝20゜のとき、ａ＝6.7mm、ｂ＝7.0mm となり、また、焦点位置から100mm後方でのビー
ム径は、 θ＝3゜のとき、ａ＝6.5mm、ｂ＝6.8mm となつた。
以上説明したように本発明によれば、非点収差
ミラーと被溶接物との距離を変化させることによ
り、レーザービームの形状を制御することができ
るので、被溶接物の形状、加熱の状態などに応じ
て、レーザービームを最適な形状にすることがで
き、従つて溶接が一層確実になり、その効果は極
めて大きい。
ミラーと被溶接物との距離を変化させることによ
り、レーザービームの形状を制御することができ
るので、被溶接物の形状、加熱の状態などに応じ
て、レーザービームを最適な形状にすることがで
き、従つて溶接が一層確実になり、その効果は極
めて大きい。
第１図は、従来一般に行なわれている高周波接
触式電気抵抗溶接法による造管工程の概要を示す
説明図、第２ａ図、第２ｂ図および第２ｃ図は、
前記従来法による管体の端部の温度分布を示す説
明図、第３図は本発明法の実例を示す説明図、第
４図は本発明法における非点収差ミラーの作用を
示す説明図、第５図および第６図は本発明におけ
るレーザービーム径の変化の態様を示す説明図で
ある。 １：管状体、２：端部、３：スクイズロール、
４：高周波電源、４ａ，４ｂ：接触子、５：レー
ザー発振器、６，７：ビーム形状変換器、８：対
物ミラー、LB：レーザービーム、９：ビームダ
クト、１０：ガス供給管、１０ａ：ノズル部、
Ma，Mb，Md：ベンデイングミラー、Mc：非
点収差ミラー。
触式電気抵抗溶接法による造管工程の概要を示す
説明図、第２ａ図、第２ｂ図および第２ｃ図は、
前記従来法による管体の端部の温度分布を示す説
明図、第３図は本発明法の実例を示す説明図、第
４図は本発明法における非点収差ミラーの作用を
示す説明図、第５図および第６図は本発明におけ
るレーザービーム径の変化の態様を示す説明図で
ある。 １：管状体、２：端部、３：スクイズロール、
４：高周波電源、４ａ，４ｂ：接触子、５：レー
ザー発振器、６，７：ビーム形状変換器、８：対
物ミラー、LB：レーザービーム、９：ビームダ
クト、１０：ガス供給管、１０ａ：ノズル部、
Ma，Mb，Md：ベンデイングミラー、Mc：非
点収差ミラー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互に相対する溶接面が漸近し溶接点を頂点と
するクサビ形状をなす被溶接物へ電気エネルギー
を供給し、発生するジユール熱で前記クサビ形状
の頂点の温度を溶接温度まで加熱し溶接する電気
抵抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービ
ームを投射してクサビ形状内面を加熱すると共
に、該レーザービームの光路に非点収差ミラーを
配置し、該ミラーと被溶接物との距離を変化させ
ることによりレーザービームの形状を制御するこ
とを特徴とするエネルギービーム併用電気抵抗溶
接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075319A JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075319A JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202187A JPS59202187A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH046474B2 true JPH046474B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=13572816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58075319A Granted JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202187A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816781A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-01-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接管の製造方法 |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58075319A patent/JPS59202187A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59202187A (ja) | 1984-11-15 |
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