JPH06285657A - レーザー溶接方法 - Google Patents
レーザー溶接方法Info
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- JPH06285657A JPH06285657A JP5094923A JP9492393A JPH06285657A JP H06285657 A JPH06285657 A JP H06285657A JP 5094923 A JP5094923 A JP 5094923A JP 9492393 A JP9492393 A JP 9492393A JP H06285657 A JPH06285657 A JP H06285657A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー溶接においてフィラワイヤを用いて
健全な溶接部を得る方法を提供する。 【構成】 フィラワイヤを用いるレーザー溶接におい
て、フィラワイヤ径をＷ、レーザービーム径をＬとした
ときＷ／Ｌの値を０．５〜１．４として溶接を行なうこ
とにより、母材の目違いやギャップに対する許容度の拡
大が図れるほか、ブローホール等の溶接欠陥の少ない健
全な溶接金属が得られる。
健全な溶接部を得る方法を提供する。 【構成】 フィラワイヤを用いるレーザー溶接におい
て、フィラワイヤ径をＷ、レーザービーム径をＬとした
ときＷ／Ｌの値を０．５〜１．４として溶接を行なうこ
とにより、母材の目違いやギャップに対する許容度の拡
大が図れるほか、ブローホール等の溶接欠陥の少ない健
全な溶接金属が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィラワイヤを用いる
レーザー溶接方法に関するものである。
レーザー溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー溶接は、レーザー加工技術の一
つとして知られており、レーザーの発振器によって作ら
れた波長と位相の揃った（コヒーレントな）光をレンズ
やミラーで細く絞って被溶接材に照射し、この光を被溶
接材に吸収させることにより加熱・溶融して接合する方
法である。この溶接法の特徴は、溶接アークの千倍以上
の高エネルギー密度で大気中で減衰せず、サブミリの微
細性及び光学系によってビームを自由に操作できる高制
御性にある。このため高速溶接ができ、薄板の突合わせ
溶接や重ね溶接に利用しており、溶接に用いられるレー
ザーは、気体レーザーであるＣＯ2 レーザーと固体レー
ザーであるＹＡＧレーザーがある。さらに、電子ビーム
溶接のように真空加工室を必要としないため、コストパ
フォーマンスの上昇とともにレーザー溶接が普及しつつ
ある。
つとして知られており、レーザーの発振器によって作ら
れた波長と位相の揃った（コヒーレントな）光をレンズ
やミラーで細く絞って被溶接材に照射し、この光を被溶
接材に吸収させることにより加熱・溶融して接合する方
法である。この溶接法の特徴は、溶接アークの千倍以上
の高エネルギー密度で大気中で減衰せず、サブミリの微
細性及び光学系によってビームを自由に操作できる高制
御性にある。このため高速溶接ができ、薄板の突合わせ
溶接や重ね溶接に利用しており、溶接に用いられるレー
ザーは、気体レーザーであるＣＯ2 レーザーと固体レー
ザーであるＹＡＧレーザーがある。さらに、電子ビーム
溶接のように真空加工室を必要としないため、コストパ
フォーマンスの上昇とともにレーザー溶接が普及しつつ
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、レーザー溶接で
は、溶加材を用いずに溶接する方法と、溶加材として比
較的中炭素量でＳｉやＭｎを含有するソリッドワイヤを
用いる方法が採用されていた。一般にレーザー溶接に用
いられる継手は特別な開先加工を施さないＩ形突合わせ
継手が多いが、前者のように溶加材を用いない場合は、
母材の目違い、ギャップに対する許容度が小さく、また
ブローホールやピットが出易いという問題があった。
は、溶加材を用いずに溶接する方法と、溶加材として比
較的中炭素量でＳｉやＭｎを含有するソリッドワイヤを
用いる方法が採用されていた。一般にレーザー溶接に用
いられる継手は特別な開先加工を施さないＩ形突合わせ
継手が多いが、前者のように溶加材を用いない場合は、
母材の目違い、ギャップに対する許容度が小さく、また
ブローホールやピットが出易いという問題があった。
【０００４】一方、後者のように溶加材を用いた場合
は、レーザー溶接では冷却速度が速いため、溶接金属の
硬さが高くなりすぎ母材との硬度差が大きく、溶接継手
として問題が多かった。また、例えば亜鉛メッキ鋼板の
ような表面処理鋼板を溶接する場合、溶接部にピット、
ブローホールが多発するという問題があった。
は、レーザー溶接では冷却速度が速いため、溶接金属の
硬さが高くなりすぎ母材との硬度差が大きく、溶接継手
として問題が多かった。また、例えば亜鉛メッキ鋼板の
ような表面処理鋼板を溶接する場合、溶接部にピット、
ブローホールが多発するという問題があった。
【０００５】このような問題点を解決する手段として例
えば、鋼ワイヤをフィラワイヤとして用いる特開平２−
１６３５５号公報記載の技術や、フラックス入りワイヤ
をフィラワイヤとして用いた特開平２−２３７０８号公
報に記載されている技術がある。これらの技術はレーザ
ー溶接時に溶加材を用い、母材の目違いやギャップに対
する許容範囲を拡大し、一部ワイヤの成分を限定し母材
と溶接金属の硬度差を比較的小さくし、また亜鉛メッキ
鋼板の溶接時に発生するピットやブローホールを低減し
たものが提案されている。しかし、レーザー溶接にワイ
ヤを用いる場合、実用にあたっては上記問題点を十分に
は解消できていない。
えば、鋼ワイヤをフィラワイヤとして用いる特開平２−
１６３５５号公報記載の技術や、フラックス入りワイヤ
をフィラワイヤとして用いた特開平２−２３７０８号公
報に記載されている技術がある。これらの技術はレーザ
ー溶接時に溶加材を用い、母材の目違いやギャップに対
する許容範囲を拡大し、一部ワイヤの成分を限定し母材
と溶接金属の硬度差を比較的小さくし、また亜鉛メッキ
鋼板の溶接時に発生するピットやブローホールを低減し
たものが提案されている。しかし、レーザー溶接にワイ
ヤを用いる場合、実用にあたっては上記問題点を十分に
は解消できていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、フィラワイヤを用いるレーザー溶接
において、フィラワイヤ径をＷ、レーザービーム径をＬ
としたときＷ／Ｌの値を０．５〜１．４としたことを特
徴とするレーザー溶接方法である。
するものであって、フィラワイヤを用いるレーザー溶接
において、フィラワイヤ径をＷ、レーザービーム径をＬ
としたときＷ／Ｌの値を０．５〜１．４としたことを特
徴とするレーザー溶接方法である。
【０００７】
【作用】本発明者らは、前記課題を解決するために、レ
ーザー溶接する際の溶接条件、ワイヤ径等について多く
の実験と検討を重ねてきた結果、ここに本発明をなしえ
たものである。
ーザー溶接する際の溶接条件、ワイヤ径等について多く
の実験と検討を重ねてきた結果、ここに本発明をなしえ
たものである。
【０００８】図１は、フィラワイヤ径とレーザービーム
径との関係を知るためにＣＯ2 レーザーを用いて行った
試験の結果である。図２は溶接装置の概念図で１はレー
ザー発振器、２はトーチ、５は溶接ビードである。溶接
条件としては出力を３ｋＷ、モードはＴＥＭ01 * （ニア
シングルモード）とマルチモードとし、ビーム径を０．
４〜０．８ｍｍの範囲で変化させた。溶接速度は３．０
ｍ／ｍｉｎとし、フィラワイヤ３は０．３〜１．２ｍｍ
径の鋼ワイヤを使用し送給速度を２．０ｍ／ｍｉｎとし
た。Ａｒガス（流量１０リットル／ｍｉｎ）をアシスト
ガス６として用い溶接継手は突合わせ継手とし、母材４
は０．８ｍｍ厚のＳＰＣＣ材（ＪＩＳＧ ３１４１）を
使用した。
径との関係を知るためにＣＯ2 レーザーを用いて行った
試験の結果である。図２は溶接装置の概念図で１はレー
ザー発振器、２はトーチ、５は溶接ビードである。溶接
条件としては出力を３ｋＷ、モードはＴＥＭ01 * （ニア
シングルモード）とマルチモードとし、ビーム径を０．
４〜０．８ｍｍの範囲で変化させた。溶接速度は３．０
ｍ／ｍｉｎとし、フィラワイヤ３は０．３〜１．２ｍｍ
径の鋼ワイヤを使用し送給速度を２．０ｍ／ｍｉｎとし
た。Ａｒガス（流量１０リットル／ｍｉｎ）をアシスト
ガス６として用い溶接継手は突合わせ継手とし、母材４
は０．８ｍｍ厚のＳＰＣＣ材（ＪＩＳＧ ３１４１）を
使用した。
【０００９】ビード形状の判定基準は、○はビード幅及
び高さが一様でアンダーカット等の欠陥の無いものと
し、×はビード幅及び高さが不揃い、あるいはアンダー
カット等の欠陥が有るものとした。その結果、図１に示
すようにフィラワイヤ径をＷとしレーザービーム径をＬ
としたときのＷ／Ｌの値が０．５〜１．４の範囲ではビ
ード形状が良好で健全な溶接部を得ることができた。
び高さが一様でアンダーカット等の欠陥の無いものと
し、×はビード幅及び高さが不揃い、あるいはアンダー
カット等の欠陥が有るものとした。その結果、図１に示
すようにフィラワイヤ径をＷとしレーザービーム径をＬ
としたときのＷ／Ｌの値が０．５〜１．４の範囲ではビ
ード形状が良好で健全な溶接部を得ることができた。
【００１０】しかし、Ｗ／Ｌの値が０．５未満ではフィ
ラワイヤがビーム手前で溶融し健全なビードが得られ
ず、またビームまで送給されてもビード趾端部にアンダ
ーカット等が生じ健全な溶接部を得ることができなかっ
た。一方、Ｗ／Ｌの値が１．４超ではフィラワイヤ径が
ビーム径より大きいためフィラワイヤの片溶けが生じ、
ビード幅が不揃いなハンピングビードとなる。
ラワイヤがビーム手前で溶融し健全なビードが得られ
ず、またビームまで送給されてもビード趾端部にアンダ
ーカット等が生じ健全な溶接部を得ることができなかっ
た。一方、Ｗ／Ｌの値が１．４超ではフィラワイヤ径が
ビーム径より大きいためフィラワイヤの片溶けが生じ、
ビード幅が不揃いなハンピングビードとなる。
【００１１】レーザー溶接の主な条件としては、レーザ
ー光の種類、ビームモード、ビーム径、出力、溶接速度
等がある。レーザー光の種類には気体レーザー（例、Ｃ
Ｏ2レーザー）や固体レーザー（例、ＹＡＧレーザー）
等があるが、大きな出力が得られるＣＯ2 レーザーが望
ましく、ＹＡＧレーザーも可能である。レーザービーム
モードには、シングルモード、マルチモード、リングモ
ード等があり、パワー密度はシングルモードが最も高い
が、溶込み特性やギャップ等の点からマルチモードやリ
ングモードが望ましい。出力、溶接速度等の実用範囲と
しては、出力は１〜５ｋＷ、溶接速度は１．０〜５．０
ｍ／ｍｉｎである。
ー光の種類、ビームモード、ビーム径、出力、溶接速度
等がある。レーザー光の種類には気体レーザー（例、Ｃ
Ｏ2レーザー）や固体レーザー（例、ＹＡＧレーザー）
等があるが、大きな出力が得られるＣＯ2 レーザーが望
ましく、ＹＡＧレーザーも可能である。レーザービーム
モードには、シングルモード、マルチモード、リングモ
ード等があり、パワー密度はシングルモードが最も高い
が、溶込み特性やギャップ等の点からマルチモードやリ
ングモードが望ましい。出力、溶接速度等の実用範囲と
しては、出力は１〜５ｋＷ、溶接速度は１．０〜５．０
ｍ／ｍｉｎである。
【００１２】本発明は、母材の材質、表面処理方法、板
厚等にも制限はなく、薄鋼板の突合わせ溶接、重ね溶接
に適している。
厚等にも制限はなく、薄鋼板の突合わせ溶接、重ね溶接
に適している。
【００１３】
【実施例】レーザー溶接条件としては図２に示したＣＯ
2 レーザーを用い、出力を２〜５ｋＷの範囲で変化さ
せ、モードはマルチモードとし、ビーム径；Ｌを０．５
〜１．０ｍｍの範囲で変化させた。溶接速度は１．０〜
４．０ｍ／ｍｉｎの範囲で行い、またフィラワイヤは
径；Ｗは０．４〜１．１ｍｍの鋼ワイヤとフラックス入
りワイヤを用い送給速度を２．０ｍ／ｍｉｎとした。Ａ
ｒガス（流量１０リットル／ｍｉｎ）をアシストガスと
して用い、溶接継手は突合わせ継手としギャップを０〜
０．３ｍｍの範囲で変化させた。母材は、０．８ｍｍ厚
のＳＰＣＣ材（ＪＩＳ Ｇ３１４１）を使用し溶接実験
を行い、ビード形状及び内部健全性を調査した。ビード
形状は目視により行い、判定基準は前述と同様にした。
内部健全性は、ＪＩＳ Ｚ３１０４に準拠しＸ線透過試
験を行い、判定基準はビード全長をＸ線透過試験しブロ
ーホールの発生率がビード全長に対し１５％以下を良好
（○）、１５％超４０％以下をやや不良（△）、４０％
超を不良（×）とした。表１に結果を示す。
2 レーザーを用い、出力を２〜５ｋＷの範囲で変化さ
せ、モードはマルチモードとし、ビーム径；Ｌを０．５
〜１．０ｍｍの範囲で変化させた。溶接速度は１．０〜
４．０ｍ／ｍｉｎの範囲で行い、またフィラワイヤは
径；Ｗは０．４〜１．１ｍｍの鋼ワイヤとフラックス入
りワイヤを用い送給速度を２．０ｍ／ｍｉｎとした。Ａ
ｒガス（流量１０リットル／ｍｉｎ）をアシストガスと
して用い、溶接継手は突合わせ継手としギャップを０〜
０．３ｍｍの範囲で変化させた。母材は、０．８ｍｍ厚
のＳＰＣＣ材（ＪＩＳ Ｇ３１４１）を使用し溶接実験
を行い、ビード形状及び内部健全性を調査した。ビード
形状は目視により行い、判定基準は前述と同様にした。
内部健全性は、ＪＩＳ Ｚ３１０４に準拠しＸ線透過試
験を行い、判定基準はビード全長をＸ線透過試験しブロ
ーホールの発生率がビード全長に対し１５％以下を良好
（○）、１５％超４０％以下をやや不良（△）、４０％
超を不良（×）とした。表１に結果を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１からも明らかなように本発明例では溶
接部のビード形状、健全性とも良好な結果が得られた。
これに対しＮｏ．７のフィラワイヤを使用しない比較例
はギャップが０ｍｍではビード形状は良好であるが内部
健全性が不良となった。また、ギャップが０．３ｍｍで
はビード形状、内部健全性とも不良となった。
接部のビード形状、健全性とも良好な結果が得られた。
これに対しＮｏ．７のフィラワイヤを使用しない比較例
はギャップが０ｍｍではビード形状は良好であるが内部
健全性が不良となった。また、ギャップが０．３ｍｍで
はビード形状、内部健全性とも不良となった。
【００１６】比較例Ｎｏ．８，Ｎｏ．９はソリッドワイ
ヤをフィラワイヤとして用いたが、Ｗ／Ｌの値が本発明
外のためギャップの有る無しに関係なく溶接部のビード
形状、健全性のいずれも不良となった。
ヤをフィラワイヤとして用いたが、Ｗ／Ｌの値が本発明
外のためギャップの有る無しに関係なく溶接部のビード
形状、健全性のいずれも不良となった。
【００１７】さらに、フラックス入りワイヤをフィラワ
イヤとして用いた比較例Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１１では、
溶接部の健全性に若干の改善が見られるものの、Ｗ／Ｌ
の値が本発明外であるため、ビードの幅及び高さが不揃
い、あるいはアンダーカット等の欠陥が生じた。
イヤとして用いた比較例Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１１では、
溶接部の健全性に若干の改善が見られるものの、Ｗ／Ｌ
の値が本発明外であるため、ビードの幅及び高さが不揃
い、あるいはアンダーカット等の欠陥が生じた。
【００１８】
【発明の効果】以上に示したように、本発明によればレ
ーザー溶接においてフィラワイヤ径；Ｗと、レーザービ
ーム径；Ｌの（Ｗ／Ｌ）の値を０．５〜１．４にするこ
とにより母材の目違いやギャップに対する許容度の拡大
が図れるほか、ブローホール等の溶接欠陥の発生の少な
い健全な溶接金属が得られる。
ーザー溶接においてフィラワイヤ径；Ｗと、レーザービ
ーム径；Ｌの（Ｗ／Ｌ）の値を０．５〜１．４にするこ
とにより母材の目違いやギャップに対する許容度の拡大
が図れるほか、ブローホール等の溶接欠陥の発生の少な
い健全な溶接金属が得られる。
【図１】フィラワイヤ径とレーザービーム径とビード形
状との関係を示すグラフ
状との関係を示すグラフ
【図２】レーザー溶接装置の概念図
【符号の説明】 １ レーザー発振器 ２ トーチ ３ フィラワイヤ ４ 母材 ５ 溶接ビード ６ アシストガス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】しかし、Ｗ／Ｌの値が０．５未満ではフィ
ラワイヤがビーム手前で溶融し健全なビードが得られ
ず、またビームまで送給されてもビード趾端部にアンダ
ーカット等が生じ健全な溶接部を得ることができなかっ
た。一方、Ｗ／Ｌの値が１．４超ではフィラワイヤ径が
ビーム径より大き過ぎるためフィラワイヤの片溶けが生
じ、ビード幅が不揃いなハンピングビードとなる。
ラワイヤがビーム手前で溶融し健全なビードが得られ
ず、またビームまで送給されてもビード趾端部にアンダ
ーカット等が生じ健全な溶接部を得ることができなかっ
た。一方、Ｗ／Ｌの値が１．４超ではフィラワイヤ径が
ビーム径より大き過ぎるためフィラワイヤの片溶けが生
じ、ビード幅が不揃いなハンピングビードとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 康信 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (1)
- 【請求項１】 フィラワイヤを用いるレーザー溶接にお
いて、フィラワイヤ径をＷ、レーザービーム径をＬとし
たときＷ／Ｌの値を０．５〜１．４としたことを特徴と
するレーザー溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094923A JPH06285657A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | レーザー溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094923A JPH06285657A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | レーザー溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285657A true JPH06285657A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=14123502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5094923A Pending JPH06285657A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | レーザー溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06285657A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002066776A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-05 | Showa Denko Kk | レーザビーム溶接法 |
| US6735266B1 (en) * | 2001-12-17 | 2004-05-11 | Hitachi, Ltd. | Control rod for boiling water reactor and method for manufacturing the same |
| JP2010167436A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| EP2651596A4 (en) * | 2010-12-17 | 2017-07-19 | Magna International Inc. | Laser beam welding |
| JP2017189485A (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | 株式会社ビアーチェ | 装身具又は宝飾品の溶接方法 |
| JP2018202450A (ja) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザ加工装置 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5094923A patent/JPH06285657A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002066776A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-05 | Showa Denko Kk | レーザビーム溶接法 |
| US6735266B1 (en) * | 2001-12-17 | 2004-05-11 | Hitachi, Ltd. | Control rod for boiling water reactor and method for manufacturing the same |
| US6882696B2 (en) * | 2001-12-17 | 2005-04-19 | Hitachi, Ltd. | Control rod for boiling water reactor and method for manufacturing the same |
| JP2010167436A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| EP2651596A4 (en) * | 2010-12-17 | 2017-07-19 | Magna International Inc. | Laser beam welding |
| JP2017189485A (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | 株式会社ビアーチェ | 装身具又は宝飾品の溶接方法 |
| JP2018202450A (ja) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザ加工装置 |
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