JPH07132386A - 板厚の異なる板材の突合せ溶接方法 - Google Patents
板厚の異なる板材の突合せ溶接方法Info
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- JPH07132386A JPH07132386A JP5282589A JP28258993A JPH07132386A JP H07132386 A JPH07132386 A JP H07132386A JP 5282589 A JP5282589 A JP 5282589A JP 28258993 A JP28258993 A JP 28258993A JP H07132386 A JPH07132386 A JP H07132386A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビームや電子ビームなどの高密度エネ
ルギー熱源により、板厚の異なる板材を突合せ溶接する
に際して、板材の被溶接端面に機械加工を施したり、フ
ィラーワイヤを使用したりしなくても良好な溶接継手を
高能率に得ることができる突合せ溶接方法を提供する。 【構成】 レーザビームや電子ビームなどの高密度エネ
ルギー熱源を両板材１および２の突合せ面に対して１０
〜４５°だけ厚板１の側に傾斜させて照射する。
ルギー熱源により、板厚の異なる板材を突合せ溶接する
に際して、板材の被溶接端面に機械加工を施したり、フ
ィラーワイヤを使用したりしなくても良好な溶接継手を
高能率に得ることができる突合せ溶接方法を提供する。 【構成】 レーザビームや電子ビームなどの高密度エネ
ルギー熱源を両板材１および２の突合せ面に対して１０
〜４５°だけ厚板１の側に傾斜させて照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに板厚の異なる２
枚の板材を突合せ溶接するのに利用される突合せ溶接方
法に関するものである。
枚の板材を突合せ溶接するのに利用される突合せ溶接方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームや電子ビームなどの
高密度エネルギー熱源により、板厚の異なる２枚の板材
を突合せ溶接するに際しては、図３に示すように、一方
の板材（厚板）１および他方の板材（薄板）２の被溶接
端面１ａおよび２ａを互いに突合せ、鉛直方向から、例
えばレーザビーム３を当該突合せ部に照射し、突合せ面
に沿って走査させることによって溶接するようにしてい
る。
高密度エネルギー熱源により、板厚の異なる２枚の板材
を突合せ溶接するに際しては、図３に示すように、一方
の板材（厚板）１および他方の板材（薄板）２の被溶接
端面１ａおよび２ａを互いに突合せ、鉛直方向から、例
えばレーザビーム３を当該突合せ部に照射し、突合せ面
に沿って走査させることによって溶接するようにしてい
る。
【０００３】このような突合せ溶接において、溶接用レ
ーザビーム３の溶接点におけるビーム径は、加工機の種
類や溶接条件などによっても異なるが、概ね１５０〜６
００μｍの大きさであるため、前記板材１と２を突合せ
たときの隙間Ｇを前記ビーム径以下にコントロールする
ことが必要となる。
ーザビーム３の溶接点におけるビーム径は、加工機の種
類や溶接条件などによっても異なるが、概ね１５０〜６
００μｍの大きさであるため、前記板材１と２を突合せ
たときの隙間Ｇを前記ビーム径以下にコントロールする
ことが必要となる。
【０００４】すなわち、板材１と板材２との間の突合せ
部に、図４（ａ）に示すように、前記ビーム径を超える
ような隙間Ｇが開いている場合には、レーザビーム３が
板材１あるいは２に当たることなく下方に抜けてしまう
ために、レーザビーム３のエネルギーの一部が損なわ
れ、板材１あるいは２の溶融量が減少して溶接部に溶込
み不良が発生することになる。 また、隙間Ｇをうまく
コントロールできたとしても、図４（ｂ）に示すよう
に、板材１および２の被溶接端面１ａおよび２ａが直角
に切断されていない場合には、溶融金属の量が不足し、
図５に示すように、溶接部表面に段違いや凹みが生じ、
このような段違いや凹みは溶接部の外観のみならず、溶
接継手としての強度、とくに疲労強度に多大の悪影響を
およぼす。
部に、図４（ａ）に示すように、前記ビーム径を超える
ような隙間Ｇが開いている場合には、レーザビーム３が
板材１あるいは２に当たることなく下方に抜けてしまう
ために、レーザビーム３のエネルギーの一部が損なわ
れ、板材１あるいは２の溶融量が減少して溶接部に溶込
み不良が発生することになる。 また、隙間Ｇをうまく
コントロールできたとしても、図４（ｂ）に示すよう
に、板材１および２の被溶接端面１ａおよび２ａが直角
に切断されていない場合には、溶融金属の量が不足し、
図５に示すように、溶接部表面に段違いや凹みが生じ、
このような段違いや凹みは溶接部の外観のみならず、溶
接継手としての強度、とくに疲労強度に多大の悪影響を
およぼす。
【０００５】したがって、切断機によるせん断加工だけ
では、切刃の磨耗によって切断後の断面形状が一定では
なくなり、切断面の直線性が損なわれたり、ばりの発生
によって板材表面に対して直角に切断できなくなったり
するので、板材１および２をせん断加工によって切断し
たのち、当該板材１および２の被溶接端面１ａおよび２
ａに機械加工仕上げを施すことによって隙間Ｇを小さく
したり、あるいは溶融金属量を確保するためにフィラー
ワイヤを用いて溶接したりするようにしていた。
では、切刃の磨耗によって切断後の断面形状が一定では
なくなり、切断面の直線性が損なわれたり、ばりの発生
によって板材表面に対して直角に切断できなくなったり
するので、板材１および２をせん断加工によって切断し
たのち、当該板材１および２の被溶接端面１ａおよび２
ａに機械加工仕上げを施すことによって隙間Ｇを小さく
したり、あるいは溶融金属量を確保するためにフィラー
ワイヤを用いて溶接したりするようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、板材１
および２の被溶接端面１ａおよび２ａに機械加工仕上げ
を施すためには、生産工程中に機械加工処理が追加され
ることになるので、生産コストが大幅に増加する問題点
があり、一方フィラーワイヤを使用する場合には、フィ
ラーワイヤの使用量に応じて材料コストが上昇するだけ
でなく、フィラーワイヤを溶融させるためのエネルギー
が必要となって溶接速度が低下し、生産性が落ちるとい
う問題点があり、これら問題点の解消が上記のような板
厚の異なる板材の高密度エネルギー熱源による突合せ溶
接を高能率化し、溶接工程を合理化するための課題のひ
とつとなっていた。
および２の被溶接端面１ａおよび２ａに機械加工仕上げ
を施すためには、生産工程中に機械加工処理が追加され
ることになるので、生産コストが大幅に増加する問題点
があり、一方フィラーワイヤを使用する場合には、フィ
ラーワイヤの使用量に応じて材料コストが上昇するだけ
でなく、フィラーワイヤを溶融させるためのエネルギー
が必要となって溶接速度が低下し、生産性が落ちるとい
う問題点があり、これら問題点の解消が上記のような板
厚の異なる板材の高密度エネルギー熱源による突合せ溶
接を高能率化し、溶接工程を合理化するための課題のひ
とつとなっていた。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、レーザビームや電子ビームな
どの高密度エネルギー熱源による板厚の異なる板材の突
合せ溶接における上記課題に着目してなされたものであ
って、板厚の異なる板材を突合せ溶接するに際して、板
材の被溶接端面に機械加工を施したり、フィラーワイヤ
を使用したりする必要がなく、しかも溶接部に段違いや
凹部のない良好な溶接継手を高能率に得ることができる
突合せ溶接方法を提供することを目的としている。
どの高密度エネルギー熱源による板厚の異なる板材の突
合せ溶接における上記課題に着目してなされたものであ
って、板厚の異なる板材を突合せ溶接するに際して、板
材の被溶接端面に機械加工を施したり、フィラーワイヤ
を使用したりする必要がなく、しかも溶接部に段違いや
凹部のない良好な溶接継手を高能率に得ることができる
突合せ溶接方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる板厚の異
なる板材の突合せ溶接方法は、板厚の異なる板材の突合
せ部に高密度エネルギー熱源を照射して溶接するに際
し、前記高密度エネルギー熱源を前記板材の突合せ面に
対し１０〜４５°厚板側に傾斜させて照射する構成とし
たことを特徴としており、このような突合せ溶接方法の
構成を前述した従来の課題を解決するための手段として
いる。
なる板材の突合せ溶接方法は、板厚の異なる板材の突合
せ部に高密度エネルギー熱源を照射して溶接するに際
し、前記高密度エネルギー熱源を前記板材の突合せ面に
対し１０〜４５°厚板側に傾斜させて照射する構成とし
たことを特徴としており、このような突合せ溶接方法の
構成を前述した従来の課題を解決するための手段として
いる。
【０００９】本発明に係わる突合せ溶接方法において、
両板材の突合せ面に対する高密度エネルギー熱源の照射
角を１０〜４５°の範囲に規定したのは、照射角が１０
°未満の場合には、エネルギー熱源を傾斜させて照射す
ることによる実質的な効果が得られず、厚板側の板材の
溶融量が減少して溶融金属量が不足して溶接部に段違い
部や凹部が形成されることによる。 また、逆に照射角
が４５°を超えた場合には、高密度エネルギー熱源が板
材の幅方向に指向する結果、図２に示すように溶接部に
溶込み不良Ｄが生じることによる。
両板材の突合せ面に対する高密度エネルギー熱源の照射
角を１０〜４５°の範囲に規定したのは、照射角が１０
°未満の場合には、エネルギー熱源を傾斜させて照射す
ることによる実質的な効果が得られず、厚板側の板材の
溶融量が減少して溶融金属量が不足して溶接部に段違い
部や凹部が形成されることによる。 また、逆に照射角
が４５°を超えた場合には、高密度エネルギー熱源が板
材の幅方向に指向する結果、図２に示すように溶接部に
溶込み不良Ｄが生じることによる。
【００１０】なお、本発明に係わる板厚の異なる板材の
突合せ溶接方法の特徴を活かし、その効果をより一層高
いものとするためには、当該突合せ溶接方法を厚板側板
材の板厚が６ｍｍ以下で、厚板に対する薄板の板厚比が
７／８以下の溶接継手に適用することが望ましい。
突合せ溶接方法の特徴を活かし、その効果をより一層高
いものとするためには、当該突合せ溶接方法を厚板側板
材の板厚が６ｍｍ以下で、厚板に対する薄板の板厚比が
７／８以下の溶接継手に適用することが望ましい。
【００１１】これは、厚板側の板厚が６ｍｍを超えると
溶接条件の設定が難しくなり、溶接部に溶込み不良など
の欠陥が発生しやすくなることにより、厚板に対する薄
板の板厚比が７／８を超えた場合には、厚板と薄板との
実質的な板厚差がなくなり、厚板の薄板との板厚差部分
を溶融したとしても、被溶接端面の加工精度不良に基づ
く溶融金属量の不足を補うことができなくなることによ
る。
溶接条件の設定が難しくなり、溶接部に溶込み不良など
の欠陥が発生しやすくなることにより、厚板に対する薄
板の板厚比が７／８を超えた場合には、厚板と薄板との
実質的な板厚差がなくなり、厚板の薄板との板厚差部分
を溶融したとしても、被溶接端面の加工精度不良に基づ
く溶融金属量の不足を補うことができなくなることによ
る。
【００１２】
【発明の作用】本発明に係わる板厚の異なる板材の突合
せ溶接方法においては、レーザビームや電子ビームなど
の高密度エネルギー熱源を板厚の異なる板材の突合せ面
に対し１０〜４５°厚板側に傾斜させて照射するように
しており、前記高密度エネルギー熱源は、まず板材の厚
板側に照射されるので、両板材間の突合せ部に隙間が生
じていたとしてもこれによってエネルギーを損なうこと
なく、高密度エネルギー熱源のエネルギーは両板材のと
くに厚板側に吸収され、厚板の薄板との板厚差部分を斜
めに溶融するので、板厚の差による段違いが解消される
と共に、フィラーワイヤを使用しなくても溶融金属量が
増加することから、両板材の被溶接端面の加工精度不良
によって突合せ部に隙間が生じていたとしても、またフ
ィラーワイヤを使用しなくても十分な溶融金属量が確保
され、凹みなどのない健全な溶接部が形成されることと
なる。
せ溶接方法においては、レーザビームや電子ビームなど
の高密度エネルギー熱源を板厚の異なる板材の突合せ面
に対し１０〜４５°厚板側に傾斜させて照射するように
しており、前記高密度エネルギー熱源は、まず板材の厚
板側に照射されるので、両板材間の突合せ部に隙間が生
じていたとしてもこれによってエネルギーを損なうこと
なく、高密度エネルギー熱源のエネルギーは両板材のと
くに厚板側に吸収され、厚板の薄板との板厚差部分を斜
めに溶融するので、板厚の差による段違いが解消される
と共に、フィラーワイヤを使用しなくても溶融金属量が
増加することから、両板材の被溶接端面の加工精度不良
によって突合せ部に隙間が生じていたとしても、またフ
ィラーワイヤを使用しなくても十分な溶融金属量が確保
され、凹みなどのない健全な溶接部が形成されることと
なる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００１４】ＪＩＳ Ｇ ３１４１に規定される冷間圧
延鋼板ＳＰＣＥＮ材からなる板材１（板厚ｔ1 ＝１．２
ｍｍ）と、同種鋼板からなる板材２（板厚ｔ2 ＝０．６
ｍｍ）を用意し、図１（ａ）に示すように被溶接端面１
ａおよび２ａを突合せて、出力５ｋＷのＣＯ2 レーザ発
振機を備えたレーザ溶接機にセットした。 なお、前記
両板材１および２の被溶接端面１ａおよび２ａは、いず
れもせん断加工によって切断したままのものであって、
実測した結果、両被溶接端面１ａ，２ａの間には最大
０．８ｍｍの隙間が形成されていた。
延鋼板ＳＰＣＥＮ材からなる板材１（板厚ｔ1 ＝１．２
ｍｍ）と、同種鋼板からなる板材２（板厚ｔ2 ＝０．６
ｍｍ）を用意し、図１（ａ）に示すように被溶接端面１
ａおよび２ａを突合せて、出力５ｋＷのＣＯ2 レーザ発
振機を備えたレーザ溶接機にセットした。 なお、前記
両板材１および２の被溶接端面１ａおよび２ａは、いず
れもせん断加工によって切断したままのものであって、
実測した結果、両被溶接端面１ａ，２ａの間には最大
０．８ｍｍの隙間が形成されていた。
【００１５】そして、突合せ面に対するレーザビーム３
の照射角θを２７°に調整したうえで、溶接点における
ビーム径５８０μｍ、加工出力３．５ｋＷ、溶接速度
３．５ｍ／ｍｉｎの条件で突合せ溶接を行った。
の照射角θを２７°に調整したうえで、溶接点における
ビーム径５８０μｍ、加工出力３．５ｋＷ、溶接速度
３．５ｍ／ｍｉｎの条件で突合せ溶接を行った。
【００１６】その結果、図１（ｂ）に示すように、厚板
１の側から薄板２の側に向けてなだらかに傾斜する良好
な外観形状を有するとともに内部欠陥のない健全な溶接
部を備えた突合せ溶接継手が生産性良く、容易に得られ
ることが確認された。
１の側から薄板２の側に向けてなだらかに傾斜する良好
な外観形状を有するとともに内部欠陥のない健全な溶接
部を備えた突合せ溶接継手が生産性良く、容易に得られ
ることが確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる板
厚の異なる板材の突合せ溶接方法は、上記構成、すなわ
ちレーザビームなどの高密度エネルギー熱源を両板材の
突合せ面に対し１０〜４５°厚板の側に傾斜させて照射
するようにしたものであるから、厚板側の板材のとくに
薄板との板厚差部分が重点的に溶融されることになり、
被溶接端面の加工精度不良に基づく溶融金属量の不足を
補うことができるので、両板材の被溶接端面に機械加工
を施さなくても、またフィラーワイヤを使用しなくて
も、外観および強度的に問題のない健全な溶接継手を得
ることができるという極めて優れた効果をもたらすもの
である。
厚の異なる板材の突合せ溶接方法は、上記構成、すなわ
ちレーザビームなどの高密度エネルギー熱源を両板材の
突合せ面に対し１０〜４５°厚板の側に傾斜させて照射
するようにしたものであるから、厚板側の板材のとくに
薄板との板厚差部分が重点的に溶融されることになり、
被溶接端面の加工精度不良に基づく溶融金属量の不足を
補うことができるので、両板材の被溶接端面に機械加工
を施さなくても、またフィラーワイヤを使用しなくて
も、外観および強度的に問題のない健全な溶接継手を得
ることができるという極めて優れた効果をもたらすもの
である。
【図１】（ａ） 本発明に係わる板厚の異なる板材の突
合せ溶接方法の一実施例による溶接要領を示す説明図で
ある。 （ｂ） 図１（ａ）に示した要領によって溶接した溶接
継手の断面を示す模写図である。
合せ溶接方法の一実施例による溶接要領を示す説明図で
ある。 （ｂ） 図１（ａ）に示した要領によって溶接した溶接
継手の断面を示す模写図である。
【図２】高密度エネルギー熱源の照射角が４５°を超え
た場合の溶接継手の断面形状を示す説明図である。
た場合の溶接継手の断面形状を示す説明図である。
【図３】高密度エネルギー熱源による板厚の異なる板材
の突合せ溶接の従来例を示す斜視説明図である。
の突合せ溶接の従来例を示す斜視説明図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は加工精度の劣る被溶接端
面の形状例を示す説明図である。
面の形状例を示す説明図である。
【図５】従来の溶接方法による溶接継手の断面を示す模
写図である。
写図である。
１ 板材（厚板） ２ 板材（薄板） ３ レーザビーム（高密度エネルギー熱源）
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】（ａ） 本発明に係わる板厚の異なる板材の突
合せ溶接方法の一実施例による溶接要領を示す説明図で
ある。 （ｂ） 図１（ａ）に示した要領によって溶接した溶接
継手の断面における金属組織を示す写真である。
合せ溶接方法の一実施例による溶接要領を示す説明図で
ある。 （ｂ） 図１（ａ）に示した要領によって溶接した溶接
継手の断面における金属組織を示す写真である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】従来の溶接方法による溶接継手の断面における
金属組織を示す写真である。
金属組織を示す写真である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 板厚の異なる板材の突合せ部に高密度エ
ネルギー熱源を照射して溶接するに際し、前記高密度エ
ネルギー熱源を前記板材の突合せ面に対し１０〜４５°
厚板側に傾斜させて照射することを特徴とする板厚の異
なる板材の突合せ溶接方法。 - 【請求項２】 前記板材のうち厚板の板厚が６ｍｍ以下
であり、かつ厚板に対する薄板の板厚比が７／８以下で
あることを特徴とする請求項１記載の板厚の異なる板材
の突合せ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282589A JPH07132386A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 板厚の異なる板材の突合せ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282589A JPH07132386A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 板厚の異なる板材の突合せ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132386A true JPH07132386A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17654476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5282589A Pending JPH07132386A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 板厚の異なる板材の突合せ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07132386A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6739647B2 (en) | 2000-03-13 | 2004-05-25 | Kikuchi Co., Ltd. | Tailored blank article and manufacturing method of the same |
| CN107073649A (zh) * | 2014-09-26 | 2017-08-18 | 日新制钢株式会社 | 差厚材料的激光焊接方法及使用该方法的差厚焊接部件 |
| WO2020085492A1 (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社Ihi | 接合方法 |
| WO2024203819A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | ダイキン工業株式会社 | 溶接方法及び圧力容器の製造方法 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP5282589A patent/JPH07132386A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6739647B2 (en) | 2000-03-13 | 2004-05-25 | Kikuchi Co., Ltd. | Tailored blank article and manufacturing method of the same |
| CN107073649A (zh) * | 2014-09-26 | 2017-08-18 | 日新制钢株式会社 | 差厚材料的激光焊接方法及使用该方法的差厚焊接部件 |
| US9993896B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-06-12 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Method for laser welding of materials having different thicknesses |
| CN107073649B (zh) * | 2014-09-26 | 2018-07-10 | 日新制钢株式会社 | 差厚材料的激光焊接方法 |
| WO2020085492A1 (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社Ihi | 接合方法 |
| JPWO2020085492A1 (ja) * | 2018-10-25 | 2021-09-09 | 株式会社Ihi | 接合方法 |
| US11958138B2 (en) | 2018-10-25 | 2024-04-16 | Ihi Corporation | Joint method |
| WO2024203819A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | ダイキン工業株式会社 | 溶接方法及び圧力容器の製造方法 |
| JP2024145866A (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-15 | ダイキン工業株式会社 | 溶接方法及び圧力容器の製造方法 |
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