JPH0745112B2 - レーザ溶接方法 - Google Patents
レーザ溶接方法Info
- Publication number
- JPH0745112B2 JPH0745112B2 JP62321885A JP32188587A JPH0745112B2 JP H0745112 B2 JPH0745112 B2 JP H0745112B2 JP 62321885 A JP62321885 A JP 62321885A JP 32188587 A JP32188587 A JP 32188587A JP H0745112 B2 JPH0745112 B2 JP H0745112B2
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- welded
- welding
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- laser light
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はレーザ溶接方法に関するものである。
（従来の技術） 熱源としてレーザ光を用いるレーザ溶接は、電子ビーム
溶接と同程度の高エネルギ集中性が得られ、この結果、
狭い溶融幅、深い溶込みとなる溶接部形状が得られるの
で、溶接歪の発生が少なく、高精度溶接法の一つとして
各種金属細線や薄板の溶接法として実用化されている。
溶接と同程度の高エネルギ集中性が得られ、この結果、
狭い溶融幅、深い溶込みとなる溶接部形状が得られるの
で、溶接歪の発生が少なく、高精度溶接法の一つとして
各種金属細線や薄板の溶接法として実用化されている。
一方、厚板溶接に対しては、第５図に示すような開先形
状を被溶接部材31に設けて多層盛溶接が行われている。
つまり、例えば出力５〜10KWのCO2レーザを用いる場合
にも、板厚Ｔが10〜15mm以上になるとワンパスでの溶接
は困難となり、このため、図のようにまず開先底部側に
レンズ32を用いてレーザ光を集光させてこの開先底部側
の肉盛溶接を行い、以降、上記レンズ32による集光点を
順次上方へと移動させていくことによって、多層盛溶接
となる開先溶接が行われるのである。そして上記の開先
底部側にレンズ32によってレーザ光を集光される場合
に、被溶接部材31の表面側における開先幅で上記レーザ
光の収束径路を妨害しないようにする必要があり、この
ため被溶接部材31の開先形状は、開先底部から表面側へ
順次幅を広げた形状となされている。
状を被溶接部材31に設けて多層盛溶接が行われている。
つまり、例えば出力５〜10KWのCO2レーザを用いる場合
にも、板厚Ｔが10〜15mm以上になるとワンパスでの溶接
は困難となり、このため、図のようにまず開先底部側に
レンズ32を用いてレーザ光を集光させてこの開先底部側
の肉盛溶接を行い、以降、上記レンズ32による集光点を
順次上方へと移動させていくことによって、多層盛溶接
となる開先溶接が行われるのである。そして上記の開先
底部側にレンズ32によってレーザ光を集光される場合
に、被溶接部材31の表面側における開先幅で上記レーザ
光の収束径路を妨害しないようにする必要があり、この
ため被溶接部材31の開先形状は、開先底部から表面側へ
順次幅を広げた形状となされている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のように被溶接部材31の表面側の開
先幅が広くなるために、第６図の上記溶接結果の断面模
式図に示すように、溶着金属領域Ｂが大幅に増大し、こ
のため、溶接時のパス数が増加して溶接に長時間を要す
ることになると共に、溶接歪も大きくなる。この結果、
上記のような厚板溶接においては、前記したレーザ溶接
の高エネルギ集中性という利点が充分には生かせないと
いう問題があった。
先幅が広くなるために、第６図の上記溶接結果の断面模
式図に示すように、溶着金属領域Ｂが大幅に増大し、こ
のため、溶接時のパス数が増加して溶接に長時間を要す
ることになると共に、溶接歪も大きくなる。この結果、
上記のような厚板溶接においては、前記したレーザ溶接
の高エネルギ集中性という利点が充分には生かせないと
いう問題があった。
この発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、その目的は、厚板等においても狭開先形状での溶接
を可能とするレーザ溶接方法を提供することにある。
て、その目的は、厚板等においても狭開先形状での溶接
を可能とするレーザ溶接方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のレーザ溶接方法は、Ｉ形突合せ溶接さ
れる被溶接部材の相対向する被溶接面を、レーザ光を反
射可能に加工しておき、上記被溶接面によって形成され
る開先の上端中央部又はその近傍の位置を焦点としてレ
ーザ光を照射し、上記被溶接面間で上記レーザ光の反射
を繰返しながら入射方向深部側に導くと共に、開先底部
側に供給したフィラワイヤ、金属粉末等の溶加材と共に
開先底部及びその近傍を溶融することより開先底部の溶
接を行い、次いで上記溶加材の供給領域を開先上方へと
移動させることでＩ形突合せ形状の開先溶接を行うこと
を特徴としている。
れる被溶接部材の相対向する被溶接面を、レーザ光を反
射可能に加工しておき、上記被溶接面によって形成され
る開先の上端中央部又はその近傍の位置を焦点としてレ
ーザ光を照射し、上記被溶接面間で上記レーザ光の反射
を繰返しながら入射方向深部側に導くと共に、開先底部
側に供給したフィラワイヤ、金属粉末等の溶加材と共に
開先底部及びその近傍を溶融することより開先底部の溶
接を行い、次いで上記溶加材の供給領域を開先上方へと
移動させることでＩ形突合せ形状の開先溶接を行うこと
を特徴としている。
（作用） 上記したレーザ溶接方法においては、被溶接面間に形成
される開先の上端中央部又はその近傍に、例えばレンズ
を用いて細く絞られたレーザ光を入射させることによっ
て、このレーザ光を、上記被溶接面間で反射を繰返しな
がら入射方向深部側へと導くようなされている。
される開先の上端中央部又はその近傍に、例えばレンズ
を用いて細く絞られたレーザ光を入射させることによっ
て、このレーザ光を、上記被溶接面間で反射を繰返しな
がら入射方向深部側へと導くようなされている。
つまり高エネルギ密度状態となされて被溶接面間に入射
されたレーザ光は、被溶接面間の幅、すなわち開先幅を
小さくすることによって、この間で反射して入射方向深
部側へと進行する際にも、上記高エネルギ密度状態が低
下するような収束径の広がりが抑えられることとなり、
上記入射時の高エネルギ密度状態が略維持されて入射方
向深部にまで達することとなる。このためこのレーザ光
によって開先底部側の溶接が可能となる。このように開
先幅を小さくした被溶接部材に対して、被溶接部材を溶
融し得る程度の高エネルギ密度状態を略維持したレーザ
光が開先底部側まで導かれるので、厚板等における狭開
先形状でのレーザ溶接が可能となる。
されたレーザ光は、被溶接面間の幅、すなわち開先幅を
小さくすることによって、この間で反射して入射方向深
部側へと進行する際にも、上記高エネルギ密度状態が低
下するような収束径の広がりが抑えられることとなり、
上記入射時の高エネルギ密度状態が略維持されて入射方
向深部にまで達することとなる。このためこのレーザ光
によって開先底部側の溶接が可能となる。このように開
先幅を小さくした被溶接部材に対して、被溶接部材を溶
融し得る程度の高エネルギ密度状態を略維持したレーザ
光が開先底部側まで導かれるので、厚板等における狭開
先形状でのレーザ溶接が可能となる。
（実施例） 次にこの発明のレーザ溶接方法の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
第１図は、この発明の一実施例を説明するための要部模
式図であり、同図において、１及び２はＩ形突合せ溶接
される被溶接部材であって、それらの被溶接面３、４
間、すなわち開先領域の上方位置に、集光レンズ５が配
設れさ、このレンズ５の略焦点位置が、開先の上端中央
部又はその近傍に位置するようになされている。つまり
レーザ発振器（図示せず）から出力されるレーザ光は、
上記レンズ５によって集束し、細く絞られて上記開先内
へと入射するようになされているのである。
式図であり、同図において、１及び２はＩ形突合せ溶接
される被溶接部材であって、それらの被溶接面３、４
間、すなわち開先領域の上方位置に、集光レンズ５が配
設れさ、このレンズ５の略焦点位置が、開先の上端中央
部又はその近傍に位置するようになされている。つまり
レーザ発振器（図示せず）から出力されるレーザ光は、
上記レンズ５によって集束し、細く絞られて上記開先内
へと入射するようになされているのである。
上記の開先幅ｔは通常１〜3mmの狭開先形状となされて
おり、この開先内に入射したレーザ光は、図中破線で示
すように、被溶接面３、４で反射しながら入射方向深
部、すなわち図中下側の、開先の底部を塞ぐバックプレ
ート６側に進行していくこととなる。
おり、この開先内に入射したレーザ光は、図中破線で示
すように、被溶接面３、４で反射しながら入射方向深
部、すなわち図中下側の、開先の底部を塞ぐバックプレ
ート６側に進行していくこととなる。
第４図には、上記のように被溶接面で反射しながら開先
底部側に達するレーザ光の強度と、開先上部への入射強
度との比を実測したデータを示している。なお第３図
は、上記測定法の模式図であって、被溶接部材１、２の
開先底部側にパワーメータ10を配置している。そして被
溶接部材１、２の板厚Ｔを変えて上記パワーメータ10へ
の入射強度を測定し、開先上部における入射強度との比
を求める。第４図に示されているように、板厚Ｔの増加
と共に反射回数が増加するために、反射損失が大きくな
り、開先底部に達するレーザ強度も低下することとなる
が、板厚70mmにおいても約70％程度でのレーザ強度が維
持されている。なお被溶接面３、４の表面粗さは、10〜
20μｍ程度（三角記号で▽▽）の通常の開先加工精度で
ある。
底部側に達するレーザ光の強度と、開先上部への入射強
度との比を実測したデータを示している。なお第３図
は、上記測定法の模式図であって、被溶接部材１、２の
開先底部側にパワーメータ10を配置している。そして被
溶接部材１、２の板厚Ｔを変えて上記パワーメータ10へ
の入射強度を測定し、開先上部における入射強度との比
を求める。第４図に示されているように、板厚Ｔの増加
と共に反射回数が増加するために、反射損失が大きくな
り、開先底部に達するレーザ強度も低下することとなる
が、板厚70mmにおいても約70％程度でのレーザ強度が維
持されている。なお被溶接面３、４の表面粗さは、10〜
20μｍ程度（三角記号で▽▽）の通常の開先加工精度で
ある。
上記のようにレンズ５によって細く絞られ、高エネルギ
密度状態となって被溶接面３、４間に入射したレーザ光
は、狭開先形状、すなわち近接した上記被溶接面３、４
で多重反射を繰返しながら開先底部側へ進行していくこ
ととなり、上記エネルギ密度状態が低下するようなレー
ザ集束径の開先壁面方向の広がりが抑えられるので、上
記高エネルギ密度状態を略維持して、開先深部へと達す
る。したがって、第１図において開先底部側にフィラワ
イヤ、或いは金属粉末を供給することによって、まず開
先底部の肉盛溶接が可能となり、以降、順次フィラワイ
ヤ、あるいは金属粉末の供給領域を開先上方へと移動さ
せていくことによって、第２図に示すように、Ｉ形突合
せ形状の開先溶接に対して、溶着金属領域Ａの狭い多層
溶接を行うことができる。
密度状態となって被溶接面３、４間に入射したレーザ光
は、狭開先形状、すなわち近接した上記被溶接面３、４
で多重反射を繰返しながら開先底部側へ進行していくこ
ととなり、上記エネルギ密度状態が低下するようなレー
ザ集束径の開先壁面方向の広がりが抑えられるので、上
記高エネルギ密度状態を略維持して、開先深部へと達す
る。したがって、第１図において開先底部側にフィラワ
イヤ、或いは金属粉末を供給することによって、まず開
先底部の肉盛溶接が可能となり、以降、順次フィラワイ
ヤ、あるいは金属粉末の供給領域を開先上方へと移動さ
せていくことによって、第２図に示すように、Ｉ形突合
せ形状の開先溶接に対して、溶着金属領域Ａの狭い多層
溶接を行うことができる。
従来は、前記したように、板厚が増すと開先幅を板表面
側で大きくとる必要があるために、大出力（15KWクラ
ス）のCO2レーザ装置を用いた場合にも板厚40〜50mmが
実用上の限界と考えられる。また開先幅をより狭くする
ために、狭開先TIG溶接法を用いたとしても、10〜12mm
の開先幅が必要である。しかしながら上記においては板
厚70mm程度の被溶接部材に対しても、１〜3mm程度の狭
開先状態で溶接が可能であり、低歪、高精度の厚板溶接
を行うことができる。また厚板の溶接を電子ビーム溶接
で行う場合には、被溶接部材を真空チャンバーに入れて
行う必要があり、溶接コストが高くなるが、上記は大気
中で行うことが可能であるので、より安価な溶接コスト
で低歪、高精度の厚板溶接が可能となる。なお、上記レ
ンズ５として長焦点レンズを用いると、被溶接面３、４
間での多重反射回数が少なくなり、エネルギロスをより
小さくできることになる。
側で大きくとる必要があるために、大出力（15KWクラ
ス）のCO2レーザ装置を用いた場合にも板厚40〜50mmが
実用上の限界と考えられる。また開先幅をより狭くする
ために、狭開先TIG溶接法を用いたとしても、10〜12mm
の開先幅が必要である。しかしながら上記においては板
厚70mm程度の被溶接部材に対しても、１〜3mm程度の狭
開先状態で溶接が可能であり、低歪、高精度の厚板溶接
を行うことができる。また厚板の溶接を電子ビーム溶接
で行う場合には、被溶接部材を真空チャンバーに入れて
行う必要があり、溶接コストが高くなるが、上記は大気
中で行うことが可能であるので、より安価な溶接コスト
で低歪、高精度の厚板溶接が可能となる。なお、上記レ
ンズ５として長焦点レンズを用いると、被溶接面３、４
間での多重反射回数が少なくなり、エネルギロスをより
小さくできることになる。
（発明の効果） 上記のようにこの発明のレーザ溶接方法においては、被
溶接部材の被溶接面間の幅、すなわち開先幅を狭め、こ
の開先内へと入射されるレーザ光は、入射時のエネルギ
密度状態が略維持されて上記被溶接面間で反射を繰返し
ながら入射方向深部側へと達するようになされているの
で、このレーザ光によって開光底部側の溶接が可能とな
り、したがって厚板等においても狭開先状態でのレーザ
溶接を行うことが可能となる。
溶接部材の被溶接面間の幅、すなわち開先幅を狭め、こ
の開先内へと入射されるレーザ光は、入射時のエネルギ
密度状態が略維持されて上記被溶接面間で反射を繰返し
ながら入射方向深部側へと達するようになされているの
で、このレーザ光によって開光底部側の溶接が可能とな
り、したがって厚板等においても狭開先状態でのレーザ
溶接を行うことが可能となる。
第１図はこの発明のレーザ溶接方法の一実施例を説明す
るための要部模式図、第２図は上記によってなされたレ
ーザ溶接結果の断面模式図、第３図は被溶接面間で反射
しながら開先底部から出射するレーザ光出射強度と開先
上端への入射強度との比を求める際の測定方法の模式
図、第４図は第３図の測定方法で求めた入射強度に対す
る出射強度の割合と板厚との関係を示すデータ、第５図
は従来のレーザ溶接法の説明図、第６図は従来のレーザ
溶接結果の断面模式図である。 １、２……被溶接部材、３、４……被溶接面。
るための要部模式図、第２図は上記によってなされたレ
ーザ溶接結果の断面模式図、第３図は被溶接面間で反射
しながら開先底部から出射するレーザ光出射強度と開先
上端への入射強度との比を求める際の測定方法の模式
図、第４図は第３図の測定方法で求めた入射強度に対す
る出射強度の割合と板厚との関係を示すデータ、第５図
は従来のレーザ溶接法の説明図、第６図は従来のレーザ
溶接結果の断面模式図である。 １、２……被溶接部材、３、４……被溶接面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−92243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−221185（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Ｉ形突合せ溶接される被溶接部材の相対向
する被溶接面を、レーザ光を反射可能に加工しておき、
上記被溶接面によって形成される開先の上端中央部又は
その近傍の位置を焦点としてレーザ光を照射し、上記被
溶接面間で上記レーザ光の反射を繰返しながら入射方向
深部側に導くと共に、開先底部側に供給したフィラワイ
ヤ、金属粉末等の溶加材と共に開先底部及びその近傍を
溶融することにより開先底部の溶接を行い、次いで上記
溶加材の供給領域を開先上方へと移動させることでＩ形
突合せ形状の開先溶接を行うことを特徴とするレーザ溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62321885A JPH0745112B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | レーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62321885A JPH0745112B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | レーザ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162588A JPH01162588A (ja) | 1989-06-27 |
| JPH0745112B2 true JPH0745112B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=18137489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62321885A Expired - Fee Related JPH0745112B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745112B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104874919A (zh) * | 2015-05-16 | 2015-09-02 | 上海交通大学 | 一种厚板窄间隙激光焊接方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120181255A1 (en) * | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Bruck Gerald J | Flux enhanced high energy density welding |
| JP5580788B2 (ja) * | 2011-07-12 | 2014-08-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 厚鋼材のレーザ溶接方法 |
| CN108526690A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-14 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 万瓦级激光预填料窄间隙焊接新方法 |
| DE102021122892A1 (de) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | Te Connectivity Germany Gmbh | Mit einem Fenster zum Laserschweißen versehenes Halbfabrikat zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements sowie Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements und elektrisches Kontaktelement |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5092243A (ja) * | 1973-12-18 | 1975-07-23 | ||
| JPS60221185A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Nippon Steel Corp | レ−ザによる薄鋼板の溶接方法 |
-
1987
- 1987-12-19 JP JP62321885A patent/JPH0745112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104874919A (zh) * | 2015-05-16 | 2015-09-02 | 上海交通大学 | 一种厚板窄间隙激光焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01162588A (ja) | 1989-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |