JPH06344171A - 保護ガスの下にｃｏ２連続レーザーにより合金鋼及び非合金鋼を溶接する方法 - Google Patents

保護ガスの下にｃｏ２連続レーザーにより合金鋼及び非合金鋼を溶接する方法

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JPH06344171A
JPH06344171A JP6127926A JP12792694A JPH06344171A JP H06344171 A JPH06344171 A JP H06344171A JP 6127926 A JP6127926 A JP 6127926A JP 12792694 A JP12792694 A JP 12792694A JP H06344171 A JPH06344171 A JP H06344171A
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helium
welding
alloy steel
argon
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JP6127926A
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Didier Marchand
マルシヤン・デイデイエ
Gall Christian Le
ル・ガル・クリスチアン
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属を空気の作用から保護するように保
護ガスを吹付けて合金鋼又は非合金鋼をＣＯ2 連続レー
ザーで溶接する方法に関する。 【構成】 保護ガスはヘリウムとアルゴンとの混合ガス
であって、ヘリウムとアルゴンの全容量について１８〜
５５容量％のヘリウムを含有しており、しかもあらゆる
型式の鋼を溶接するのに使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、或る割合でのアルゴン
とヘリウムとの混合ガスよりなる保護ガスの下にＣＯ2
連続レーザーにより合金鋼及び非合金鋼を溶接する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び問題点】或る材料をＣＯ2 レーザーで
溶接する方法は、溶接すべき材料上に焦点光学品のレン
ズ又はミラーにより焦点を合わせた高出力密度のレーザ
ー光線に依存している。溶融金属を保護するのに保護ガ
スが通常使用されている。このガスはレーザー光線と同
じ方向でノズルを通して及び／又はレーザー光線と或る
角度を成すノズルによって吹付けることができる。高出
力密度の影響下では、溶接すべき材料が気化され、「カ
ギ穴」と呼ばれる狹くて深い空所が形成される。雲状の
金属蒸気は高出力密度のレーザー光線によってイオン化
され、プラズマを形成する。このプラズマは場合によっ
ては保護ガスプラズマを生ずるかもしれない。得られる
プラズマは溶接法の良好な操作を妨害する。何故ならば
プラズマはＣＯ2 レーザーの出力の大部分を吸収するか
らであり、かくして溶接法の性能（溶接速度、溶接した
肉厚）を制限してしまう。
【０００３】或る慣用の保護ガスはきわめてプラズマ形
成性(plasmagenic) であり、或る条件下ではきわめて吸
収性のプラズマを生起してしまい、これはレーザー光線
の完全な遮蔽を生じてしまう。イオン化電位の低い(15.
68ｅＶ) のアルゴンはこの欠点がある。
【０００４】対照的に、イオン化電位の高い(26.46ｅ
Ｖ) 且つ熱伝導度の高いヘリウムは、プラズマの影響を
最小とする目的のためＣＯ2 レーザー溶接用の保護ガス
として十分に機能するものである。
【０００５】然しながら、軽量ガスであるヘリウムは溶
融金属浴の十分な被覆を常に確保するものではなく、ア
ルゴン下よりも多量の煙霧発生を生じてしまう。
【０００６】ヘリウムの性能に匹敵し得る性能を与える
が溶接物の良好なガス被覆を確実とする保護ガスを用い
てＣＯ2 レーザーによる溶接法を行なう必要性が存在し
ている。
【０００７】本発明はその目的としてかゝる溶接法を提
供するものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】それ故、本発明は、溶
融金属を空気の作用から保護するように保護ガスを吹付
けてＣＯ2 連続レーザーで合金鋼及び非合金鋼を溶接す
る方法において、保護ガスはヘリウムとアルゴンとの混
合ガスであって、ヘリウムとアルゴンとの全容量につい
て１８〜５５容量％のヘリウムを含有してなることを特
徴とする合金鋼及び非合金鋼の溶接方法に関する。
【０００９】少なくとも１８容量％のヘリウムを用いる
と、レーザー光線を全部吸収するプラズマを形成する危
険性は大幅に低減する。他方では、ヘリウム含量が５５
容量％以上を越えても利点は得られず、実際には２８容
量％からのヘリウムを用いると溶接の速度に関して純粋
なヘリウムの性能が実質上得られる。
【００１０】保護ガスは２５〜３５容量％のヘリウムを
含有してなるのが好ましい。
【００１１】本発明の方法によって、１５００Ｗ以上の
出力のレーザーを用いて、非合金鋼、低合金鋼及び高合
金鋼を含めて２ｍｍ以上の厚さのあらゆる型式の鋼を連
続的に溶接できる。
【００１２】保護ガスの流量は例えば１０〜３０ｌ／分
であり得る。
【００１３】本発明により用いたガス混合物は、プラズ
マの形成を最低とすることにより溶接すべき鋼材料とレ
ーザー光線との正確なカップリングを確保する。
【００１４】これに限定されるものでないが、例とし
て、次に挙げる材料及び操作条件を用いてＣＯ2 レーザ
ーの連続溶接操作で種々のＨｅ／Ａｒ混合物並びに標準
規格としての純粋なアルゴン及び純粋なヘリウムを試験
した。
【００１５】 ＣＯ2 レーザーの出力：５，０００Ｗ（連続放射）、 レーザーの形態：ＴＥＭ２０、 １５０ｍｍの焦点距離の放物線状鏡面による焦点合わ
せ、最高の溶接速度を得るように、各々のガスについて
最適とした金属シート内の焦点の位置（アルゴンについ
ては金属シートの上部表面より約１ｍｍ下方、ヘリウム
及び混合ガスについては約２ｍｍ下方）、 ガスの流量：２０ｌ／分 レーザー光線の方向に吹付けたガス、 ノズルの直径：４ｍｍ、 ガスノズルから溶接すべき鋼材料までの距離：５ｍｍ、 不銹鋼 Ｚ２ＣＮ１８−１０又はＡＩＳＩ３０４Ｌ、 溶接の厚さ：５ｍｍ、 縁−縁溶接（添加金属なし）。
【００１６】次の表は金属シートの全ての厚さに亘って
溶接し得る溶接速度を示してある：
【表１】
【００１７】溶接速度に関するこれらの結果とは別に、
実施した試験ではヘリウムで得られた結果に関してアル
ゴン含有混合液を用いると、より良い湿潤を示した。溶
接継手は平坦である。
【００１８】またヘリウムに関しては、試験が示す所に
よれば溶接継手上の煙霧の付着は本発明で用いたＨｅ／
Ａｒ混合物についてはより少ない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ル・ガル・クリスチアン フランス国．95610・エラニイ．シユー ル・オワーズ．リユ・ラ・シヤル・プール プル．23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融金属を空気の作用から保護するよう
    に保護ガスを吹付けることにより合金鋼又は非合金鋼を
    ＣＯ2 連続レーザーで溶接する方法において、保護ガス
    はヘリウムとアルゴンとの混合ガスであって、ヘリウム
    とアルゴンとの全容量について１８〜５５容量％のヘリ
    ウムを含有してなることを特徴とする合金鋼又は非合金
    鋼の溶接方法。
  2. 【請求項２】 保護ガスは２５〜３５容量％のヘリウム
    を含有してなる、請求項１記載の方法。
JP6127926A 1993-06-14 1994-06-10 保護ガスの下にｃｏ２連続レーザーにより合金鋼及び非合金鋼を溶接する方法 Pending JPH06344171A (ja)

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FR9307146A FR2706340B1 (fr) 1993-06-14 1993-06-14 Procédé de soudage d'aciers alliés ou non alliés par laser continu au CO2 sous gaz de protection .
FR9307146 1993-06-14

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EP0628377A1 (fr) 1994-12-14
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CA2125734A1 (fr) 1994-12-15

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