JPH071166A - レーザ溶接方法及び溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接方法及び溶接装置Info
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- JPH071166A JPH071166A JP5119937A JP11993793A JPH071166A JP H071166 A JPH071166 A JP H071166A JP 5119937 A JP5119937 A JP 5119937A JP 11993793 A JP11993793 A JP 11993793A JP H071166 A JPH071166 A JP H071166A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィラーワイヤーを溶融部に送給して完全溶
け込みの突合せ溶接を行うレーザ溶接方法を提供する。 【構成】 ２枚の板材の突合せ部にレーザ光を照射し、
レーザ光を板材に対して相対的に移動させ、レーザ光の
照射で生成した溶融プールにフィラーワイヤを供給しな
がら溶接し、溶接中、溶融プールの凝固直後の溶接部の
余盛り高さを検出し、この余盛り高さの検出値と、予め
実験により求めた完全溶け込みの際の余盛り高さの実験
値である設定値（範囲値）とを比較し、余盛り高さの検
出値が設定値になるようにレーザ光の強度または板材に
対するレーザ光の移動速度を制御する。
け込みの突合せ溶接を行うレーザ溶接方法を提供する。 【構成】 ２枚の板材の突合せ部にレーザ光を照射し、
レーザ光を板材に対して相対的に移動させ、レーザ光の
照射で生成した溶融プールにフィラーワイヤを供給しな
がら溶接し、溶接中、溶融プールの凝固直後の溶接部の
余盛り高さを検出し、この余盛り高さの検出値と、予め
実験により求めた完全溶け込みの際の余盛り高さの実験
値である設定値（範囲値）とを比較し、余盛り高さの検
出値が設定値になるようにレーザ光の強度または板材に
対するレーザ光の移動速度を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィラーワイヤーを供
給して板材の突合せ溶接を行うレーザ溶接方法及び装置
に関する。
給して板材の突合せ溶接を行うレーザ溶接方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】被溶接物である板材を突合せ溶接するレ
ーザ溶接は、被溶接物の材質、板厚や幅の形状等に応じ
て、予め設定されたレーザ出力、溶接速度、シールドガ
ス流量等の溶接条件を用いて溶接する。
ーザ溶接は、被溶接物の材質、板厚や幅の形状等に応じ
て、予め設定されたレーザ出力、溶接速度、シールドガ
ス流量等の溶接条件を用いて溶接する。
【０００３】しかし、被溶接物の突合せ部におけるルー
ト間隔が突合せの長手方向（溶接線方向という）に一様
でなく、変化している場合、溶接によりしばしばアンダ
ーカットが発生する。また、レーザ光の発振器を構成す
る光学部品が劣化したり、熱変形が生じた場合、突合せ
部に与える熱量が変わるので、溶込み不良が生じる。さ
らに溶接の進行につれて、すでに凝固した溶接部からの
熱伝導により被溶接物の突合せ部の温度が上昇し、この
ため溶込み深さが増大したり、また被溶接物の幅形状の
変化による熱伝導の違いから溶込み深さが変化し、それ
らが溶込み不良の原因となる。この溶込み状態が溶接の
進行につれて時間的に変化し、溶接部の品質に大きく影
響する。レーザ溶接は溶融幅が狭いために特に溶接品質
の問題が生じやすい。
ト間隔が突合せの長手方向（溶接線方向という）に一様
でなく、変化している場合、溶接によりしばしばアンダ
ーカットが発生する。また、レーザ光の発振器を構成す
る光学部品が劣化したり、熱変形が生じた場合、突合せ
部に与える熱量が変わるので、溶込み不良が生じる。さ
らに溶接の進行につれて、すでに凝固した溶接部からの
熱伝導により被溶接物の突合せ部の温度が上昇し、この
ため溶込み深さが増大したり、また被溶接物の幅形状の
変化による熱伝導の違いから溶込み深さが変化し、それ
らが溶込み不良の原因となる。この溶込み状態が溶接の
進行につれて時間的に変化し、溶接部の品質に大きく影
響する。レーザ溶接は溶融幅が狭いために特に溶接品質
の問題が生じやすい。
【０００４】ところで、レーザ溶接により鋼帯を突合せ
溶接し、その溶接部の品質を判定する方法として、特開
平3-189083に示されているように、溶接凝固後の余盛り
高さと裏波ビードの高さを測定し、その測定値を予め実
験で求めた良好な形状の値と照合することにより、溶接
部の品質を判定する方法が知られている。
溶接し、その溶接部の品質を判定する方法として、特開
平3-189083に示されているように、溶接凝固後の余盛り
高さと裏波ビードの高さを測定し、その測定値を予め実
験で求めた良好な形状の値と照合することにより、溶接
部の品質を判定する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】被溶接物の形状によっ
ては溶接部の裏側から裏ビードの形成状態を検査するこ
とが困難な場合がある。このような場合、表ビードの形
成状態から裏ビードの形成状態を判断することが必要と
なってくる。
ては溶接部の裏側から裏ビードの形成状態を検査するこ
とが困難な場合がある。このような場合、表ビードの形
成状態から裏ビードの形成状態を判断することが必要と
なってくる。
【０００６】しかし、上記公報に記載の発明は、余盛り
高さと裏ビードの両方を品質の判定に用いる方法である
ため、裏ビードの形状を計測することが難しい溶接部形
状に対しては、適用することができない。さらに、ルー
ト間隔の寸法変化に対する許容度を大きくする方法とし
て、溶接・接合便覧記載（１９９０）のようにフィラー
ワイヤーを溶接部に送給しながら溶接する方法が知られ
ているが、上記公報に記載の発明では、フィラーワイヤ
ーを用いた溶接は考慮していない。
高さと裏ビードの両方を品質の判定に用いる方法である
ため、裏ビードの形状を計測することが難しい溶接部形
状に対しては、適用することができない。さらに、ルー
ト間隔の寸法変化に対する許容度を大きくする方法とし
て、溶接・接合便覧記載（１９９０）のようにフィラー
ワイヤーを溶接部に送給しながら溶接する方法が知られ
ているが、上記公報に記載の発明では、フィラーワイヤ
ーを用いた溶接は考慮していない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、フィラーワイヤ
ーを溶融部に送給給し、完全溶け込みの突合せ溶接を行
うために、余盛り高さを計測し、その余盛り高さの計測
値から裏ビードの状態を判別し、溶接条件を制御しなが
ら溶接を行うレーザ溶接方法及び装置を提供することに
ある。
ーを溶融部に送給給し、完全溶け込みの突合せ溶接を行
うために、余盛り高さを計測し、その余盛り高さの計測
値から裏ビードの状態を判別し、溶接条件を制御しなが
ら溶接を行うレーザ溶接方法及び装置を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のレーザ溶接方法は、２枚の板材の突
合せ部にレーザ光を照射し、レーザ光を板材に対して相
対的に移動させ、レーザ光の照射により生成した溶融プ
ールにフィラーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶
接方法であって、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛
り高さを検出し、検出した余盛り高さが板面レベルを下
回らないようにレーザ光の強度または板材に対するレー
ザ光の移動速度を制御することを特徴とする。
に、本発明の第１のレーザ溶接方法は、２枚の板材の突
合せ部にレーザ光を照射し、レーザ光を板材に対して相
対的に移動させ、レーザ光の照射により生成した溶融プ
ールにフィラーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶
接方法であって、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛
り高さを検出し、検出した余盛り高さが板面レベルを下
回らないようにレーザ光の強度または板材に対するレー
ザ光の移動速度を制御することを特徴とする。
【０００９】そしてこの制御は、余盛り高さの検出値が
設定値より大きい時に、レーザ光の強度を増加させるか
又は板材に対するレーザ光の移動速度を減少させ、検出
値が実験値より小さい時には、レーザ光の強度を減少さ
せるか又は板材に対するレーザ光の移動速度を増加させ
るのがよい。
設定値より大きい時に、レーザ光の強度を増加させるか
又は板材に対するレーザ光の移動速度を減少させ、検出
値が実験値より小さい時には、レーザ光の強度を減少さ
せるか又は板材に対するレーザ光の移動速度を増加させ
るのがよい。
【００１０】また本発明の第２のレーザ溶接方法は、Ａ
ｌ合金板２枚の突合せ部にレーザ光を照射し、レーザ光
をＡｌ合金板に対して相対的に移動させ、レーザ光の照
射により生成した溶融プールにＡｌ合金用フィラーワイ
ヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方法であって、溶
融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高さを検出し、板
面レベルからの余盛り高さの検出値が０〜０．２mmの範
囲にあるようにレーザ光の強度またはＡｌ合金板に対す
るレーザ光の移動速度を制御することを特徴とする。
ｌ合金板２枚の突合せ部にレーザ光を照射し、レーザ光
をＡｌ合金板に対して相対的に移動させ、レーザ光の照
射により生成した溶融プールにＡｌ合金用フィラーワイ
ヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方法であって、溶
融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高さを検出し、板
面レベルからの余盛り高さの検出値が０〜０．２mmの範
囲にあるようにレーザ光の強度またはＡｌ合金板に対す
るレーザ光の移動速度を制御することを特徴とする。
【００１１】さらに本発明の第３のレーザ溶接方法は、
ステンレス鋼板２枚の突合せ部にレーザ光を照射し、レ
ーザ光をステンレス鋼板に対して相対的に移動させ、レ
ーザ光の照射により生成した溶融プールにステンレス鋼
用フィラーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方
法であって、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高
さを検出し、板面レベルからの余盛り高さの検出値が０
〜０．６mmの範囲にあるようにレーザ光の強度または板
材に対するレーザ光の移動速度を制御することを特徴と
する。
ステンレス鋼板２枚の突合せ部にレーザ光を照射し、レ
ーザ光をステンレス鋼板に対して相対的に移動させ、レ
ーザ光の照射により生成した溶融プールにステンレス鋼
用フィラーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方
法であって、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高
さを検出し、板面レベルからの余盛り高さの検出値が０
〜０．６mmの範囲にあるようにレーザ光の強度または板
材に対するレーザ光の移動速度を制御することを特徴と
する。
【００１２】上記目的を達成するために、本発明の第１
のレーザ溶接装置は、２枚の板材の突合せ部にレーザ光
を照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段を板材か
ら一定の高さで突合せ部に沿って移動させる移動手段
と、レーザ光の照射により生成した溶融プールにフィラ
ーワイヤを供給するフィラーワイヤ送給手段とを備えた
レーザ溶接装置であって、レーザ照射手段に取り付けら
れ溶融プール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの
距離を測定する測定手段と、予め設定された測定手段か
ら板材までの距離と測定手段により測定した距離との差
を余盛り高さとして算出する算出手段と、余盛り高さの
算出値を予め求められた余盛り高さの設定値と比較し、
余盛り高さの算出値が設定値になるようにレーザ光の強
度または板材に対するレーザ光の移動速度を制御する制
御手段を設けたことを特徴とする。
のレーザ溶接装置は、２枚の板材の突合せ部にレーザ光
を照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段を板材か
ら一定の高さで突合せ部に沿って移動させる移動手段
と、レーザ光の照射により生成した溶融プールにフィラ
ーワイヤを供給するフィラーワイヤ送給手段とを備えた
レーザ溶接装置であって、レーザ照射手段に取り付けら
れ溶融プール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの
距離を測定する測定手段と、予め設定された測定手段か
ら板材までの距離と測定手段により測定した距離との差
を余盛り高さとして算出する算出手段と、余盛り高さの
算出値を予め求められた余盛り高さの設定値と比較し、
余盛り高さの算出値が設定値になるようにレーザ光の強
度または板材に対するレーザ光の移動速度を制御する制
御手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】また本発明の第２のレーザ溶接装置は、第
１のレーザ溶接装置と同様にレーザ照射手段、移動手段
及びフィラーワイヤ送給手段を備えたレーザ溶接装置で
あって、レーザ照射手段に取り付けられ溶融プール後方
で凝固した直後の溶接部中央部までの距離を測定する第
１の測定手段と、レーザ照射手段に第１の測定手段と同
一レベルに取り付けられ凝固した直後の溶接部近傍の板
材表面までの距離を測定する第２の測定手段と、第２の
測定手段による測定値と第１の測定手段による測定値と
の差を余盛り高さとして算出する算出手段と、余盛り高
さの算出値を予め求められた設定値と比較し、余盛り高
さの算出値が設定値になるようにレーザ光の強度または
板材に対するレーザ光の移動速度を制御する制御手段を
設けたことを特徴とする。
１のレーザ溶接装置と同様にレーザ照射手段、移動手段
及びフィラーワイヤ送給手段を備えたレーザ溶接装置で
あって、レーザ照射手段に取り付けられ溶融プール後方
で凝固した直後の溶接部中央部までの距離を測定する第
１の測定手段と、レーザ照射手段に第１の測定手段と同
一レベルに取り付けられ凝固した直後の溶接部近傍の板
材表面までの距離を測定する第２の測定手段と、第２の
測定手段による測定値と第１の測定手段による測定値と
の差を余盛り高さとして算出する算出手段と、余盛り高
さの算出値を予め求められた設定値と比較し、余盛り高
さの算出値が設定値になるようにレーザ光の強度または
板材に対するレーザ光の移動速度を制御する制御手段を
設けたことを特徴とする。
【００１４】そしてこの第２のレーザ溶接装置は板材が
突合せ部の長手方向に曲面となっている場合に好適であ
る。
突合せ部の長手方向に曲面となっている場合に好適であ
る。
【００１５】
【作用】本発明は、完全溶け込みの突合せ溶接を所定の
溶接条件で行った場合、溶接ビード表側の余盛り高さが
高くなりすぎると溶込み不良になり、一方、余盛り高さ
が母材表面よりも低くなると溶融金属不足、いわゆるア
ンダーフィルが発生することに着目したものである。従
って、適正な余盛り高さの場合には、健全な裏ビードも
形成され、信頼性の高い溶接部が得られる。
溶接条件で行った場合、溶接ビード表側の余盛り高さが
高くなりすぎると溶込み不良になり、一方、余盛り高さ
が母材表面よりも低くなると溶融金属不足、いわゆるア
ンダーフィルが発生することに着目したものである。従
って、適正な余盛り高さの場合には、健全な裏ビードも
形成され、信頼性の高い溶接部が得られる。
【００１６】このため本発明の第１のレーザ溶接方法に
おいては、予め実験により、完全溶け込みで良好な溶接
部が形成される時の余盛り高さを求めておく。よって、
裏ビードの形状を計測せずとも、表ビードの余盛り高さ
を検出し、この余盛り高さから裏ビードの良否を判定す
ることができ、余盛り高さが予め実験により求めた値
（または範囲）になるようにレーザ光の強度あるいはレ
ーザ光の移動速度を制御することにより完全溶け込みで
良好なレーザ溶接は可能となる。
おいては、予め実験により、完全溶け込みで良好な溶接
部が形成される時の余盛り高さを求めておく。よって、
裏ビードの形状を計測せずとも、表ビードの余盛り高さ
を検出し、この余盛り高さから裏ビードの良否を判定す
ることができ、余盛り高さが予め実験により求めた値
（または範囲）になるようにレーザ光の強度あるいはレ
ーザ光の移動速度を制御することにより完全溶け込みで
良好なレーザ溶接は可能となる。
【００１７】またＡｌ合金板２枚の突合せ溶接を行う第
２のレーザ溶接方法においては、余盛り高さが０〜０．
２mmの範囲にあるようにレーザ光の強度あるいはレーザ
光の移動速度を制御することにより、完全溶け込みで、
かつ内部に溶接欠陥なるポロシティのない良好な溶接が
できる。
２のレーザ溶接方法においては、余盛り高さが０〜０．
２mmの範囲にあるようにレーザ光の強度あるいはレーザ
光の移動速度を制御することにより、完全溶け込みで、
かつ内部に溶接欠陥なるポロシティのない良好な溶接が
できる。
【００１８】さらにステンレス鋼板２枚の突合せを行う
第３のレーザ溶接方法においては、余盛り高さの検出値
が０〜０．６mmの範囲にあるようにレーザ光の強度ある
いはレーザ光の移動速度を制御することにより、完全溶
け込みの良好な溶接を行うことができる。
第３のレーザ溶接方法においては、余盛り高さの検出値
が０〜０．６mmの範囲にあるようにレーザ光の強度ある
いはレーザ光の移動速度を制御することにより、完全溶
け込みの良好な溶接を行うことができる。
【００１９】本発明の第１のレーザ溶接装置において、
レーザ照射手段に取り付けられた測定手段は溶融プール
の直ぐ後方で溶融金属が凝固して形成された溶接部の中
央部までの距離を測定し、算出手段はレーザ照射手段／
板材間の一定の高さを基に設定された測定手段／板材間
距離と、測定手段により測定した距離との差を余盛り高
さとして算出し、制御手段は余盛り高さの算出値を、完
全溶け込みの際の余盛り高さの実験値である設定値と比
較し、余盛り高さの算出値が設定値になるようにレーザ
光の強度あるいは板材に対するレーザ光の移動速度を制
御する。かくして本溶接装置によれば、余盛り高さは所
定の値となり、完全溶け込みで良好な溶接が可能とな
る。
レーザ照射手段に取り付けられた測定手段は溶融プール
の直ぐ後方で溶融金属が凝固して形成された溶接部の中
央部までの距離を測定し、算出手段はレーザ照射手段／
板材間の一定の高さを基に設定された測定手段／板材間
距離と、測定手段により測定した距離との差を余盛り高
さとして算出し、制御手段は余盛り高さの算出値を、完
全溶け込みの際の余盛り高さの実験値である設定値と比
較し、余盛り高さの算出値が設定値になるようにレーザ
光の強度あるいは板材に対するレーザ光の移動速度を制
御する。かくして本溶接装置によれば、余盛り高さは所
定の値となり、完全溶け込みで良好な溶接が可能とな
る。
【００２０】また本発明の第２のレーザ溶接装置におい
ては、レーザ照射手段に取り付けられた第１の測定手段
は溶融プール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの
距離を測定し、レーザ照射手段に第１の測定手段と同一
レベルに取り付けられた第２の測定手段は凝固した直後
の溶接部近傍の板材表面までの距離を測定し、算出手段
は第２の測定手段の測定値と第１の測定手段の測定値と
の差を余盛り高さとして算出し、制御手段は余盛り高さ
の算出値を、完全溶け込みの際の余盛り高さの実験値な
る設定値と比較し、余盛り高さの算出値が設定値になる
ようにレーザ光の強度または板材に対するレーザ光の移
動速度を制御する。この第２のレーザ溶接装置は曲面板
材の溶接に適している。曲面では測定誤差が生じ易いの
で、第１及び第２の測定手段により溶接部近傍の母材表
面及びと溶接部表面中央までの距離を直接に測定しその
差分を余盛り高さとして求める方が、単一の測定手段で
測定した溶接部表面中央までの距離とあらかじめ設定し
た母材表面までの距離から余盛り高さを求めるより高精
度な値が得られ、この余盛り高さの測定情報を基にレー
ザ出力または溶接速度を自動的に制御して品質の良い溶
接部が得られる。
ては、レーザ照射手段に取り付けられた第１の測定手段
は溶融プール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの
距離を測定し、レーザ照射手段に第１の測定手段と同一
レベルに取り付けられた第２の測定手段は凝固した直後
の溶接部近傍の板材表面までの距離を測定し、算出手段
は第２の測定手段の測定値と第１の測定手段の測定値と
の差を余盛り高さとして算出し、制御手段は余盛り高さ
の算出値を、完全溶け込みの際の余盛り高さの実験値な
る設定値と比較し、余盛り高さの算出値が設定値になる
ようにレーザ光の強度または板材に対するレーザ光の移
動速度を制御する。この第２のレーザ溶接装置は曲面板
材の溶接に適している。曲面では測定誤差が生じ易いの
で、第１及び第２の測定手段により溶接部近傍の母材表
面及びと溶接部表面中央までの距離を直接に測定しその
差分を余盛り高さとして求める方が、単一の測定手段で
測定した溶接部表面中央までの距離とあらかじめ設定し
た母材表面までの距離から余盛り高さを求めるより高精
度な値が得られ、この余盛り高さの測定情報を基にレー
ザ出力または溶接速度を自動的に制御して品質の良い溶
接部が得られる。
【００２１】
〔第１実施例〕以下本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明による一実施例レーザ溶接装置の
構成図である。
明する。図１は本発明による一実施例レーザ溶接装置の
構成図である。
【００２２】図１に示すように、レーザ発振器１から発
振されたレーザ光２を、集光光学系３により集光し、同
一板厚の２枚の金属平板を突き合わせてなる被溶接物４
に照射し、そしてレーザ光の照射により突合せ部に生じ
た溶融プールにワイヤー送給装置５によりフィラーワイ
ヤー６を供給しながら、レーザ光の照射部を突合せ部の
長手方向なる溶接線に沿って移動させて溶接を行う。こ
の溶接の際、予め集光光学系３は被溶接物４表面から所
定の高さを維持して移動するように設置する。なお、レ
ーザ光照射部が被溶接物４に対して移動する方向を前
方、その反対方向を後方ということにする。
振されたレーザ光２を、集光光学系３により集光し、同
一板厚の２枚の金属平板を突き合わせてなる被溶接物４
に照射し、そしてレーザ光の照射により突合せ部に生じ
た溶融プールにワイヤー送給装置５によりフィラーワイ
ヤー６を供給しながら、レーザ光の照射部を突合せ部の
長手方向なる溶接線に沿って移動させて溶接を行う。こ
の溶接の際、予め集光光学系３は被溶接物４表面から所
定の高さを維持して移動するように設置する。なお、レ
ーザ光照射部が被溶接物４に対して移動する方向を前
方、その反対方向を後方ということにする。
【００２３】溶接が進行する間、溶融プールの後方に溶
融金属の凝固により形成された溶接部の中央高さを、集
光光学系３に取り付けた光変位計７により測定する。光
変位計７は、本実施例においては可視光領域の赤色半導
体レーザ（波長６７０nm）を用いた。被溶接物４表面を
高さ０として溶接部中央部の高さはいわゆる余盛り高さ
を示し、光変位計７から溶接部近傍の被溶接物４表面ま
での距離と光変位計７が測定した溶接部中央までの距離
の差を余盛り高さとする。ここで予め溶接部表面ビード
の高さ（余盛り高さ）と裏ビード高さの関係を求めたデ
ータにより、溶込み不良部をデータ処理装置８により判
定する。光変位計７は、溶融プールから発生するプラズ
マの影響を避けるために、本実施例ではレーザ光照射部
より後方に５０mm離し、そして被溶接物表面から１００
mm高さに設置した。Ａｌ合金のようなスパッタの発生し
やすい材料を溶接する場合は、スパッタが検出用レーザ
光の光路を遮るために起きる検出誤差を防止するため、
プラズマと検出用レーザ光の光路との間に仕切り板を設
けるとよい。
融金属の凝固により形成された溶接部の中央高さを、集
光光学系３に取り付けた光変位計７により測定する。光
変位計７は、本実施例においては可視光領域の赤色半導
体レーザ（波長６７０nm）を用いた。被溶接物４表面を
高さ０として溶接部中央部の高さはいわゆる余盛り高さ
を示し、光変位計７から溶接部近傍の被溶接物４表面ま
での距離と光変位計７が測定した溶接部中央までの距離
の差を余盛り高さとする。ここで予め溶接部表面ビード
の高さ（余盛り高さ）と裏ビード高さの関係を求めたデ
ータにより、溶込み不良部をデータ処理装置８により判
定する。光変位計７は、溶融プールから発生するプラズ
マの影響を避けるために、本実施例ではレーザ光照射部
より後方に５０mm離し、そして被溶接物表面から１００
mm高さに設置した。Ａｌ合金のようなスパッタの発生し
やすい材料を溶接する場合は、スパッタが検出用レーザ
光の光路を遮るために起きる検出誤差を防止するため、
プラズマと検出用レーザ光の光路との間に仕切り板を設
けるとよい。
【００２４】図２は余盛り高さと溶込み状態の関係の一
例を示す。溶接は突合せ溶接、板厚は４．０mm、材料は
ステンレス鋼（SUS304）である。フィラーワイヤーはSU
S309を用いた。余盛り高さｄ1が０mm以下では被溶接物
表面より溶接部が低くなるため余盛り不足となる。ま
た、余盛り高さｄ1が０．６mm以上では溶け込み不良と
なることを予め実験で確かめた。従って、ｄ1が０〜０.
６mmの範囲外であれば溶接不良と判定する。
例を示す。溶接は突合せ溶接、板厚は４．０mm、材料は
ステンレス鋼（SUS304）である。フィラーワイヤーはSU
S309を用いた。余盛り高さｄ1が０mm以下では被溶接物
表面より溶接部が低くなるため余盛り不足となる。ま
た、余盛り高さｄ1が０．６mm以上では溶け込み不良と
なることを予め実験で確かめた。従って、ｄ1が０〜０.
６mmの範囲外であれば溶接不良と判定する。
【００２５】〔第２実施例〕溶接部表側と裏ビード幅の
関係から溶接欠陥を判定する例を示す。溶接は突合せ溶
接、板厚は３．８mm、材料はＡｌ合金（Ａ６Ｎ０１）で
ある。フィラーワイヤーはA4043を用いた。表面ビード
高さが０mm以下では被溶接物表面より溶融部表面が低く
なるため余盛り不足となる。前述の第１実施例では裏ビ
ードが出ているかいないか判定するために、図２に示す
表ビードの余盛り高さと裏ビードの関係を用いたが、本
実施例は、図３に示す裏ビード幅を用いて溶接の良否を
判定する例である。これは、裏ビード幅と溶接部に発生
したポロシティ数との間には相関があるためである。そ
の相関を実験的に確かめた結果を図３に示す。裏ビード
幅ｄ3が４mm以下になるとポロシティの数が多くなる。
よって、ポロシティ防止の点から、余盛り高さを０．２
mm以下にする必要がある。更に、アンダーカット防止の
点から、余盛り高さを０mm以上にする必要がある。した
がって、余盛り高さが０．２mm以上または０mm以下の場
合に溶接不良と判定する。なお、この溶接では、図３に
示すように、余盛り高さが０．２mmのとき裏ビード幅は
4mmで、余盛り高さが小さくなるにつれて裏ビード幅が
増して、余盛り高さが０で裏ビード幅が６mmとなる。
関係から溶接欠陥を判定する例を示す。溶接は突合せ溶
接、板厚は３．８mm、材料はＡｌ合金（Ａ６Ｎ０１）で
ある。フィラーワイヤーはA4043を用いた。表面ビード
高さが０mm以下では被溶接物表面より溶融部表面が低く
なるため余盛り不足となる。前述の第１実施例では裏ビ
ードが出ているかいないか判定するために、図２に示す
表ビードの余盛り高さと裏ビードの関係を用いたが、本
実施例は、図３に示す裏ビード幅を用いて溶接の良否を
判定する例である。これは、裏ビード幅と溶接部に発生
したポロシティ数との間には相関があるためである。そ
の相関を実験的に確かめた結果を図３に示す。裏ビード
幅ｄ3が４mm以下になるとポロシティの数が多くなる。
よって、ポロシティ防止の点から、余盛り高さを０．２
mm以下にする必要がある。更に、アンダーカット防止の
点から、余盛り高さを０mm以上にする必要がある。した
がって、余盛り高さが０．２mm以上または０mm以下の場
合に溶接不良と判定する。なお、この溶接では、図３に
示すように、余盛り高さが０．２mmのとき裏ビード幅は
4mmで、余盛り高さが小さくなるにつれて裏ビード幅が
増して、余盛り高さが０で裏ビード幅が６mmとなる。
【００２６】〔第３実施例〕図４は曲面板材からなる被
溶接物４の溶接を示す。この場合、被溶接物４に対して
レーザ光のパワー密度を一定にするために、集光光学系
３を被溶接物４に対して高さ方向に移動させる必要があ
る。もしくは、被溶接物４を溶接線に沿って、集光光学
系３に対し一定の速度で移動させる必要がある。しかし
被溶接物４表面が曲面であるため、被溶接物４表面と集
光光学系３の距離を一定に保つことが難しく、従って溶
接部表面ビードの高さの測定誤差が大きくなり、溶込み
不良の検出は難しくなる。この場合は、溶接部近傍の板
材表面の高さを測定する光変位計９と余盛り高さを測定
する光変位計７との２つの光変位計で測定し、データ処
理装置８によりその差分を演算することにより検出誤差
を改善することができる。
溶接物４の溶接を示す。この場合、被溶接物４に対して
レーザ光のパワー密度を一定にするために、集光光学系
３を被溶接物４に対して高さ方向に移動させる必要があ
る。もしくは、被溶接物４を溶接線に沿って、集光光学
系３に対し一定の速度で移動させる必要がある。しかし
被溶接物４表面が曲面であるため、被溶接物４表面と集
光光学系３の距離を一定に保つことが難しく、従って溶
接部表面ビードの高さの測定誤差が大きくなり、溶込み
不良の検出は難しくなる。この場合は、溶接部近傍の板
材表面の高さを測定する光変位計９と余盛り高さを測定
する光変位計７との２つの光変位計で測定し、データ処
理装置８によりその差分を演算することにより検出誤差
を改善することができる。
【００２７】〔第４実施例〕次に、本発明の用途の一例
を説明する。図５はＡｌ合金製のハニカムパネルで車体
が構成された鉄道車両を示す図、図６はそのハニカムパ
ネルをレーザ溶接する状況を示す図、そして図７はハニ
カムパネルの突合せ部で溶接線に直交する断面構造を示
す図である。ハニカムパネルは対向する２枚の面板１１
とそれらの間にろう付け接合されたハニカム状の芯材１
１から構成され、そして２つのハニカムパネルの突合せ
部には、コの字形の結合用部材１４が、コの字の開口が
突きあうように、面板１１にろう付けされて設けられて
いる。このような開先継手形状では、溶接後に溶接部の
裏側に近づくことができず、溶け込みの状態を外観検査
することが極めて困難であり、また溶込み不良部が生じ
た場合にはその補修溶接が難しい。このような被溶接物
の場合、特に余盛り高さを検出して溶接部の品質を判定
する必要がある。ここでは、溶込み不良を防止するため
に、溶接部表面の余盛り高さを検出し、その検出した情
報からレーザ出力を制御した例を示す。光変位計７から
の情報を基に、予め実験で求めたアルゴリズムに従って
データ処理装置８で適正なレーザ出力を求め、レーザ出
力制御部１２によりレーザ電源１３を制御することによ
りレーザ発振器１のレーザ出力を変化させ、溶接部の溶
込みを一定に制御する。このため、品質の良い安定した
溶接部が得られる。なおレーザ出力を変えて被溶接物へ
の入熱を制御する代わりにレーザ光の移動速度を変えて
制御することもできる。
を説明する。図５はＡｌ合金製のハニカムパネルで車体
が構成された鉄道車両を示す図、図６はそのハニカムパ
ネルをレーザ溶接する状況を示す図、そして図７はハニ
カムパネルの突合せ部で溶接線に直交する断面構造を示
す図である。ハニカムパネルは対向する２枚の面板１１
とそれらの間にろう付け接合されたハニカム状の芯材１
１から構成され、そして２つのハニカムパネルの突合せ
部には、コの字形の結合用部材１４が、コの字の開口が
突きあうように、面板１１にろう付けされて設けられて
いる。このような開先継手形状では、溶接後に溶接部の
裏側に近づくことができず、溶け込みの状態を外観検査
することが極めて困難であり、また溶込み不良部が生じ
た場合にはその補修溶接が難しい。このような被溶接物
の場合、特に余盛り高さを検出して溶接部の品質を判定
する必要がある。ここでは、溶込み不良を防止するため
に、溶接部表面の余盛り高さを検出し、その検出した情
報からレーザ出力を制御した例を示す。光変位計７から
の情報を基に、予め実験で求めたアルゴリズムに従って
データ処理装置８で適正なレーザ出力を求め、レーザ出
力制御部１２によりレーザ電源１３を制御することによ
りレーザ発振器１のレーザ出力を変化させ、溶接部の溶
込みを一定に制御する。このため、品質の良い安定した
溶接部が得られる。なおレーザ出力を変えて被溶接物へ
の入熱を制御する代わりにレーザ光の移動速度を変えて
制御することもできる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のレーザ溶接
方法及び装置を、２枚の板材の突合せ部にレーザ光を照
射して板材に対して相対的に移動させ、レーザ光の照射
により生成した溶融プールにフィラーワイヤを供給しな
がら溶接し、溶接する間、溶融プールの凝固直後の溶接
部の余盛り高さを検出し、余盛り高さの検出値と、予め
実験により求めた完全溶け込みの際の実験値である設定
値とを比較し、余盛り高さの検出値が設定値になるよう
にレーザ光の強度または板材に対するレーザ光の移動速
度を制御するものとしたので、完全溶込みで品質の良い
溶接部を安定して得ることができる。
方法及び装置を、２枚の板材の突合せ部にレーザ光を照
射して板材に対して相対的に移動させ、レーザ光の照射
により生成した溶融プールにフィラーワイヤを供給しな
がら溶接し、溶接する間、溶融プールの凝固直後の溶接
部の余盛り高さを検出し、余盛り高さの検出値と、予め
実験により求めた完全溶け込みの際の実験値である設定
値とを比較し、余盛り高さの検出値が設定値になるよう
にレーザ光の強度または板材に対するレーザ光の移動速
度を制御するものとしたので、完全溶込みで品質の良い
溶接部を安定して得ることができる。
【図１】本発明の一実施例のレーザ溶接装置を示す構成
図である。
図である。
【図２】ステンレス鋼板のレーザ溶接における余盛り高
さと溶込み状態の関係を示す図である。
さと溶込み状態の関係を示す図である。
【図３】Ａｌ合金板のレーザ溶接における裏ビード幅と
ポロシティ発生数の関係を示す図である。
ポロシティ発生数の関係を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例のレーザ溶接装置を示す構
成図である。
成図である。
【図５】レーザ溶接された車体パネルを有する鉄道車両
構体である。
構体である。
【図６】鉄道車両構体用ハニカムパネルのレーザ溶接を
示す図である。
示す図である。
【図７】図６に示すハニカムパネルのＡＡ断面図であ
る。
る。
１ レーザ発振器 ２ レーザ光 ３ 集光光学系 ４ 被溶接物 ５ ワイヤー送給装置 ６ フィラーワイヤー ７ 光変位計 ８ データ処理装置 ９ 光変位計 １０芯材 １１ 面板 １２ レーザ出力制御部 １３ レーザ電源 １４ 結合用部材 １５ ハニカムパネル
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 103:04 103:10
Claims (9)
- 【請求項１】 ２枚の板材の突合せ部にレーザ光を照射
し、レーザ光を板材に対して相対的に移動させ、レーザ
光の照射により生成した溶融プールにフィラーワイヤを
供給しながら溶接するレーザ溶接方法において、溶融プ
ールの凝固直後の溶接部の余盛り高さを検出し、検出し
た余盛り高さが板面より下回らないようにレーザ光の強
度または板材に対するレーザ光の移動速度を制御するこ
とを特徴とするレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 余盛り高さ検出値が設定値より大きい時
に、レーザ光の強度を増加させるか又は板材に対するレ
ーザ光の移動速度を減少させ、余盛り高さの検出値が実
験値より小さい時には、レーザ光の強度を減少させるか
又は板材に対するレーザ光の移動速度を増加させるよう
に制御することを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接
方法。 - 【請求項３】 Ａｌ合金板２枚の突合せ部にレーザ光を
照射し、レーザ光をＡｌ合金板に対して相対的に移動さ
せ、レーザ光の照射により生成した溶融プールにフィラ
ーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方法におい
て、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高さを検出
し、板面からの余盛り高さの検出値が０〜０．２mmの範
囲にあるようにレーザ光の強度またはＡｌ合金板に対す
るレーザ光の移動速度を制御することを特徴とするレー
ザ溶接方法。 - 【請求項４】 ステンレス鋼板２枚の突合せ部にレーザ
光を照射し、レーザ光をステンレス鋼板に対して相対的
に移動させ、レーザ光の照射により生成した溶融プール
にフィラーワイヤを供給しながら溶接するレーザ溶接方
法において、溶融プールの凝固直後の溶接部の余盛り高
さを検出し、板面からの余盛り高さの検出値が０〜０．
６mmの範囲にあるようにレーザ光の強度または板材に対
するレーザ光の移動速度を制御することを特徴とするレ
ーザ溶接方法。 - 【請求項５】 ２つの板材の突合せ部にレーザ光を照射
するレーザ照射手段と、レーザ照射手段を板材から一定
の高さで突合せ部に沿って移動させる移動手段と、レー
ザ光の照射により生成した溶融プールにフィラーワイヤ
を供給するフィラーワイヤ送給手段とを備えたレーザ溶
接装置において、レーザ照射手段に取り付けられ溶融プ
ール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの距離を測
定する測定手段と、予め設定された測定手段から板材ま
での距離と測定手段により測定した距離との差を余盛り
高さとして算出する算出手段と、余盛り高さの算出値を
予め求められた余盛り高さの設定値と比較し、余盛り高
さの算出値が設定値になるようにレーザ光の強度または
板材に対するレーザ光の移動速度を制御する制御手段を
設けたことを特徴とするレーザ溶接装置。 - 【請求項６】 ２つの板材の突合せ部にレーザ光を照射
するレーザ照射手段と、レーザ照射手段を板材から一定
の高さで突合せ部に沿って移動させる移動手段と、レー
ザ光の照射により生成した溶融プールにフィラーワイヤ
を供給するフィラーワイヤ送給手段とを備えたレーザ溶
接装置において、レーザ照射手段に取り付けられ溶融プ
ール後方で凝固した直後の溶接部中央部までの距離を測
定する第１の測定手段と、レーザ照射手段に第１の測定
手段と同一レベルに取り付けられ凝固した直後の溶接部
近傍の板材表面までの距離を測定する第２の測定手段
と、第２の測定手段の測定値と第１の測定手段の測定値
との差を余盛り高さとして算出する算出手段と、余盛り
高さの算出値を予め求められた余盛り高さの設定値と比
較し、余盛り高さの算出値が設定値になるようにレーザ
光の強度または板材に対するレーザ光の移動速度を制御
する制御手段を設けたことを特徴とするレーザ溶接装
置。 - 【請求項７】 板材が突合せ部の長手方向に曲面となっ
ていることを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接装
置。 - 【請求項８】 制御手段は、余盛り高さ検出値が実験値
より大きい時に、レーザ光の強度を増加させるか又は板
材に対するレーザ光の移動速度を減少させ、余盛り高さ
の検出値が実験値より小さい時には、レーザ光の強度を
減少させるか又は板材に対するレーザ光の移動速度を増
加させることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか
に記載のレーザ溶接装置。 - 【請求項９】 請求項５ないし８のいずれかに記載のレ
ーザ溶接装置により溶接された板材を車体のパネルとし
て有する鉄道車両構体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5119937A JPH071166A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法及び溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5119937A JPH071166A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法及び溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH071166A true JPH071166A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=14773861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5119937A Pending JPH071166A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | レーザ溶接方法及び溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071166A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008068816A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokyu Car Corp | 鉄道車両用構体及びその製造方法 |
| JP2008188660A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| JP2011005533A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | レーザ狭開先溶接装置および溶接方法 |
| JP2011037306A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Tokyu Car Corp | 鉄道車両構体の製造方法 |
| JP2011062703A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Mazda Motor Corp | レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法 |
| JP2014101021A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toyota Motor Corp | 車両用ルーフのレーザロウ付け方法 |
| CN107584212A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-16 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种激光填丝对焊薄规格sus430冷板方法 |
| JP2020175409A (ja) * | 2019-04-17 | 2020-10-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 溶接判定装置、溶接装置、および、溶接判定方法 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5119937A patent/JPH071166A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008068816A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokyu Car Corp | 鉄道車両用構体及びその製造方法 |
| JP2008188660A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| JP2011005533A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | レーザ狭開先溶接装置および溶接方法 |
| JP2011037306A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Tokyu Car Corp | 鉄道車両構体の製造方法 |
| JP2011062703A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Mazda Motor Corp | レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法 |
| JP2014101021A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toyota Motor Corp | 車両用ルーフのレーザロウ付け方法 |
| CN107584212A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-16 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种激光填丝对焊薄规格sus430冷板方法 |
| JP2020175409A (ja) * | 2019-04-17 | 2020-10-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 溶接判定装置、溶接装置、および、溶接判定方法 |
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