JPH08257776A - レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法 - Google Patents
レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法Info
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- JPH08257776A JPH08257776A JP7063656A JP6365695A JPH08257776A JP H08257776 A JPH08257776 A JP H08257776A JP 7063656 A JP7063656 A JP 7063656A JP 6365695 A JP6365695 A JP 6365695A JP H08257776 A JPH08257776 A JP H08257776A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
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- B23K26/21—Bonding by welding
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ
溶接方法を提供する。 【構成】 レーザビーム１を集光して突き合わせた鋼板
４の突き合わせ部に照射して突き合わせ溶接する際に、
イメージセンサ12で前記突き合わせ部の余盛形状を検出
し、演算制御装置14において該余盛形状から余盛形状寸
法を求め、余盛止端部の応力集中係数を演算して該応力
集中係数を1.0 に近づけるように溶接条件を制御するこ
とにより、全溶接線にわたって均一で良好な余盛形状を
得ることを可能にする。
溶接方法を提供する。 【構成】 レーザビーム１を集光して突き合わせた鋼板
４の突き合わせ部に照射して突き合わせ溶接する際に、
イメージセンサ12で前記突き合わせ部の余盛形状を検出
し、演算制御装置14において該余盛形状から余盛形状寸
法を求め、余盛止端部の応力集中係数を演算して該応力
集中係数を1.0 に近づけるように溶接条件を制御するこ
とにより、全溶接線にわたって均一で良好な余盛形状を
得ることを可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム溶接機に
よる鋼板の突き合わせ溶接方法に関する。
よる鋼板の突き合わせ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビーム溶接機を用いた溶接
法では、突き合わせた鋼板の間隙にレーザビームの焦点
を位置合わせし、突き合わせた鋼板の片面からレーザビ
ームを貫通させ、鋼板の両面に表余盛ならびに裏余盛の
形状を制御することで、これらの余盛をなめらかにし、
鋼板の突き合わせ溶接継手の強度を保証する方法がとら
れている。
法では、突き合わせた鋼板の間隙にレーザビームの焦点
を位置合わせし、突き合わせた鋼板の片面からレーザビ
ームを貫通させ、鋼板の両面に表余盛ならびに裏余盛の
形状を制御することで、これらの余盛をなめらかにし、
鋼板の突き合わせ溶接継手の強度を保証する方法がとら
れている。
【０００３】ここで、レーザビーム溶接機の構成の概要
について図５を用いて説明すると、図面において１はレ
ーザビーム、２は集光レンズ、３は加工ヘッド、４は鋼
板、５はフィラワイヤ、６はフィラワイヤ送給装置、７
はフィラワイヤ送給速度制御盤、８はワイヤチューブ、
９はワイヤチューブ８を支持するサポートである。レー
ザビーム１は集光レンズ２で集光されて鋼板４の溶接線
上に照射される。その際、溶接線の隙間の溶融池内にフ
ィラワイヤ５を挿入し、上記レーザビーム１によりフィ
ラワイヤ５を溶融して溶材を補充することにより、図６
に示すように、鋼板４の突き合わせ部に表余盛10ａある
いは裏余盛10ｂを形成する。
について図５を用いて説明すると、図面において１はレ
ーザビーム、２は集光レンズ、３は加工ヘッド、４は鋼
板、５はフィラワイヤ、６はフィラワイヤ送給装置、７
はフィラワイヤ送給速度制御盤、８はワイヤチューブ、
９はワイヤチューブ８を支持するサポートである。レー
ザビーム１は集光レンズ２で集光されて鋼板４の溶接線
上に照射される。その際、溶接線の隙間の溶融池内にフ
ィラワイヤ５を挿入し、上記レーザビーム１によりフィ
ラワイヤ５を溶融して溶材を補充することにより、図６
に示すように、鋼板４の突き合わせ部に表余盛10ａある
いは裏余盛10ｂを形成する。
【０００４】この際、鋼板４の突き合わせ部の隙間ｇの
大きさをあらかじめ測定しておき、全溶接線に沿ってほ
ぼ良好な溶接余盛形状が得られるように、フィラワイヤ
５の送り速度を設定し、その送り速度に従ってフィラワ
イヤ５がフィラワイヤ送給装置６の内部のドラム６ａか
らワイヤチューブ８を経て鋼板４の突き合わせ溶接部の
溶融池へ送り出すようにする。なお、フィラワイヤ５の
送給速度はフィラワイヤ送給速度制御盤７によって制御
される。
大きさをあらかじめ測定しておき、全溶接線に沿ってほ
ぼ良好な溶接余盛形状が得られるように、フィラワイヤ
５の送り速度を設定し、その送り速度に従ってフィラワ
イヤ５がフィラワイヤ送給装置６の内部のドラム６ａか
らワイヤチューブ８を経て鋼板４の突き合わせ溶接部の
溶融池へ送り出すようにする。なお、フィラワイヤ５の
送給速度はフィラワイヤ送給速度制御盤７によって制御
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、レーザビーム溶接機によって鋼板を突き合わせ溶接
する際のフィラワイヤ５の送給速度は一定であるが、鋼
板４の突き合わせ部の隙間ｇは実際には鋼板４の溶接線
方向で変化しており、この場合鋼板４の突き合わせ部の
溶接による余盛の形状が溶接線の方向で不均一となる場
合があり、そのため鋼板４の突き合わせ溶接継手の強度
が低下するという問題があった。
に、レーザビーム溶接機によって鋼板を突き合わせ溶接
する際のフィラワイヤ５の送給速度は一定であるが、鋼
板４の突き合わせ部の隙間ｇは実際には鋼板４の溶接線
方向で変化しており、この場合鋼板４の突き合わせ部の
溶接による余盛の形状が溶接線の方向で不均一となる場
合があり、そのため鋼板４の突き合わせ溶接継手の強度
が低下するという問題があった。
【０００６】このような問題を解決するための手段の一
つとして、たとえば特開昭61−212496号公報に開示され
ているレーザ加工装置がある。この装置は図７に示すよ
うに、加工ヘッド３にサポート11によって取り付けられ
たイメージセンサ12からの画像信号を画像制御装置13を
介してフィラワイヤ送給速度制御盤７に接続することに
よって、溶接に際しあらかじめ溶接線の隙間の大きさを
測定し、その隙間の大きさに応じてフィラワイヤ５の送
給速度を制御するように構成されたものである。
つとして、たとえば特開昭61−212496号公報に開示され
ているレーザ加工装置がある。この装置は図７に示すよ
うに、加工ヘッド３にサポート11によって取り付けられ
たイメージセンサ12からの画像信号を画像制御装置13を
介してフィラワイヤ送給速度制御盤７に接続することに
よって、溶接に際しあらかじめ溶接線の隙間の大きさを
測定し、その隙間の大きさに応じてフィラワイヤ５の送
給速度を制御するように構成されたものである。
【０００７】しかし、この特開昭61−212496号の装置で
は、鋼板４の表面側の突き合わせ隙間の大きさをイメー
ジセンサ12によって検出することはできるが、鋼板４の
板厚方向の突き合わせ隙間の大きさを検出することがで
きない。そのため、鋼板４の板厚方向の突き合わせ部の
隙間の変動が溶接線方向にある場合には、フィラワイヤ
５の送給速度を制御しても溶接線方向での余盛形状を改
善することができず、不均一な余盛形状によって溶接継
手の強度がばらつき、十分な強度が得られないという問
題があった。
は、鋼板４の表面側の突き合わせ隙間の大きさをイメー
ジセンサ12によって検出することはできるが、鋼板４の
板厚方向の突き合わせ隙間の大きさを検出することがで
きない。そのため、鋼板４の板厚方向の突き合わせ部の
隙間の変動が溶接線方向にある場合には、フィラワイヤ
５の送給速度を制御しても溶接線方向での余盛形状を改
善することができず、不均一な余盛形状によって溶接継
手の強度がばらつき、十分な強度が得られないという問
題があった。
【０００８】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決したレーザビーム溶接機による鋼板の突き合
わせ溶接方法を提供することを目的とする。
課題を解決したレーザビーム溶接機による鋼板の突き合
わせ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザビーム
発振器から出力されるレーザビームを集光して突き合わ
せた鋼板の突き合わせ部に照射して突き合わせ溶接する
方法において、前記突き合わせ部の余盛形状を検出する
工程と、該余盛形状から余盛形状寸法を求め、余盛止端
部の応力集中係数を演算して該応力集中係数が最小にな
るような溶接パラメータを演算する工程と、得られた溶
接パラメータに基づいて突き合わせ部の余盛形状を連続
的に制御する工程と、からなることを特徴とするレーザ
ビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法である。
発振器から出力されるレーザビームを集光して突き合わ
せた鋼板の突き合わせ部に照射して突き合わせ溶接する
方法において、前記突き合わせ部の余盛形状を検出する
工程と、該余盛形状から余盛形状寸法を求め、余盛止端
部の応力集中係数を演算して該応力集中係数が最小にな
るような溶接パラメータを演算する工程と、得られた溶
接パラメータに基づいて突き合わせ部の余盛形状を連続
的に制御する工程と、からなることを特徴とするレーザ
ビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法である。
【００１０】
【作 用】本発明によれば、突き合わせ溶接の余盛形状
寸法を測定し、その余盛形状寸法から余盛止端部の応力
集中係数を演算し、この応力集中係数が極力1.0 に近づ
くような溶接パラメータを求め、この溶接パラメータに
基づいて突き合わせ部の余盛形状を連続的に制御するよ
うにしたので、突き合わせ溶接部の全溶接線にわたって
均一で良好な余盛形状を得ることができる。
寸法を測定し、その余盛形状寸法から余盛止端部の応力
集中係数を演算し、この応力集中係数が極力1.0 に近づ
くような溶接パラメータを求め、この溶接パラメータに
基づいて突き合わせ部の余盛形状を連続的に制御するよ
うにしたので、突き合わせ溶接部の全溶接線にわたって
均一で良好な余盛形状を得ることができる。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す概
要図であり、図中において従来例と同一部品については
同一符号を付して説明を省略する。図面に示すように、
画像制御装置13とフィラワイヤ送給速度制御盤７との間
に演算制御装置14が接続され、画像制御装置13において
イメージセンサ12からの画像信号から得られた余盛形状
寸法の情報を入力して、余盛止端部の応力集中係数を演
算するとともに、最適なフィラワイヤ送給速度を求めて
フィラワイヤ送給速度制御盤７に出力して、突き合わせ
部の余盛形状を連続的に制御する機能を有する。
して説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す概
要図であり、図中において従来例と同一部品については
同一符号を付して説明を省略する。図面に示すように、
画像制御装置13とフィラワイヤ送給速度制御盤７との間
に演算制御装置14が接続され、画像制御装置13において
イメージセンサ12からの画像信号から得られた余盛形状
寸法の情報を入力して、余盛止端部の応力集中係数を演
算するとともに、最適なフィラワイヤ送給速度を求めて
フィラワイヤ送給速度制御盤７に出力して、突き合わせ
部の余盛形状を連続的に制御する機能を有する。
【００１２】以下に、この演算制御装置14での演算制御
手順について、詳しく説明する。 余盛止端部の応力集中係数αの計算；いま、画像制御
装置13から入力された突き合わせ溶接部における余盛形
状寸法が、図２に示すように、余盛幅をＬ（mm）、鋼板
４の板厚を２ｔ（mm）、表余盛10ａの高さをｈ（mm）、
表余盛10ａの頂部から裏余盛10ｂの頂部までの高さを２
Ｔ（mm）、余盛止端部の曲率半径をｒ（mm）とすると、
余盛止端部の応力集中係数αを下記(1) 式によって計算
する。
手順について、詳しく説明する。 余盛止端部の応力集中係数αの計算；いま、画像制御
装置13から入力された突き合わせ溶接部における余盛形
状寸法が、図２に示すように、余盛幅をＬ（mm）、鋼板
４の板厚を２ｔ（mm）、表余盛10ａの高さをｈ（mm）、
表余盛10ａの頂部から裏余盛10ｂの頂部までの高さを２
Ｔ（mm）、余盛止端部の曲率半径をｒ（mm）とすると、
余盛止端部の応力集中係数αを下記(1) 式によって計算
する。
【００１３】
【数１】
【００１４】溶接パラメータβの最適値の計算・設
定；図３は、溶接継手の両側に矢示Ｍ方向に反復力を加
えたときの溶接継手の反復曲げ強度（回数）と余盛止端
部の応力集中係数αとの関係を示したものである。この
図からわかるように、応力集中係数αは1.0 以上の値を
とるのであるが、この応力集中係数αが大きい程余盛止
端部に作用する応力値は大きくなり、反復曲げ強度が低
下することとなる。したがって、余盛止端部の応力集中
係数αは極力1.0 に近くなるのが望ましく、特に1.5 以
下にするのが好適である。
定；図３は、溶接継手の両側に矢示Ｍ方向に反復力を加
えたときの溶接継手の反復曲げ強度（回数）と余盛止端
部の応力集中係数αとの関係を示したものである。この
図からわかるように、応力集中係数αは1.0 以上の値を
とるのであるが、この応力集中係数αが大きい程余盛止
端部に作用する応力値は大きくなり、反復曲げ強度が低
下することとなる。したがって、余盛止端部の応力集中
係数αは極力1.0 に近くなるのが望ましく、特に1.5 以
下にするのが好適である。
【００１５】そのためには、余盛形状寸法を制御するこ
とが必要で、たとえば余盛高さｈを低くし、余盛止端部
の曲率半径ｒを大きくとるようにするのがよい。そこ
で、余盛形状寸法を具体的に制御するには、下記(2) 式
で定義される溶接パラメータβを、余盛止端部の応力集
中係数αが極力1.0 に近くなるように、最適値に設定す
る必要がある。
とが必要で、たとえば余盛高さｈを低くし、余盛止端部
の曲率半径ｒを大きくとるようにするのがよい。そこ
で、余盛形状寸法を具体的に制御するには、下記(2) 式
で定義される溶接パラメータβを、余盛止端部の応力集
中係数αが極力1.0 に近くなるように、最適値に設定す
る必要がある。
【００１６】 β＝ｖW ／（ｖT ・ＧSV） ………………(2) ここで、ｖW ；フィラワイヤ送給速度（mpm)、ｖT ；溶
接速度（mpm)、ＧSV；鋼板突き合わせ部のルートギャッ
プである。実験によって得られた溶接パラメータβと応
力集中係数αとの関係の一例を図４に示した。この図か
らわかるように、溶接パラメータβが8.0 前後になる
と、応力集中係数αを1.0 に近づけることができる。
接速度（mpm)、ＧSV；鋼板突き合わせ部のルートギャッ
プである。実験によって得られた溶接パラメータβと応
力集中係数αとの関係の一例を図４に示した。この図か
らわかるように、溶接パラメータβが8.0 前後になる
と、応力集中係数αを1.0 に近づけることができる。
【００１７】フィラワイヤ送給速度ｖW の最適値の演
算；溶接速度ｖT とルートギャップＧSVを一定条件で設
定することによって、応力集中係数αを1.0 に近づける
ためのフィラワイヤ送給速度ｖW の最適値を求める。 フィラワイヤ送給速度ｖW の制御；ステップで得ら
れたフィラワイヤ送給速度ｖW の最適値をフィラワイヤ
送給速度制御盤７に出力して、フィラワイヤ送給速度ｖ
W を最適化するようにフィラワイヤ送給装置６からのフ
ィラワイヤ５の送給速度を制御する。
算；溶接速度ｖT とルートギャップＧSVを一定条件で設
定することによって、応力集中係数αを1.0 に近づける
ためのフィラワイヤ送給速度ｖW の最適値を求める。 フィラワイヤ送給速度ｖW の制御；ステップで得ら
れたフィラワイヤ送給速度ｖW の最適値をフィラワイヤ
送給速度制御盤７に出力して、フィラワイヤ送給速度ｖ
W を最適化するようにフィラワイヤ送給装置６からのフ
ィラワイヤ５の送給速度を制御する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
突き合わせ溶接の余盛形状寸法を測定し、その余盛形状
寸法から余盛止端部の応力集中係数を演算し、この応力
集中係数が極力1.0 に近づくような溶接パラメータの最
適値を求め、この溶接パラメータに基づいて突き合わせ
部の余盛形状を連続的に制御するようにしたので、突き
合わせ溶接部の全溶接線にわたって均一で良好な余盛形
状を得ることができ、これによって均一な強度を有する
溶接継手を製造することができる。
突き合わせ溶接の余盛形状寸法を測定し、その余盛形状
寸法から余盛止端部の応力集中係数を演算し、この応力
集中係数が極力1.0 に近づくような溶接パラメータの最
適値を求め、この溶接パラメータに基づいて突き合わせ
部の余盛形状を連続的に制御するようにしたので、突き
合わせ溶接部の全溶接線にわたって均一で良好な余盛形
状を得ることができ、これによって均一な強度を有する
溶接継手を製造することができる。
【図１】本発明の実施例の構成を示す概要図である。
【図２】余盛形状の模式図である。
【図３】応力集中係数と反復曲げ強度の関係を示す特性
図である。
図である。
【図４】溶接パラメータと応力集中係数の関係を示す特
性図である。
性図である。
【図５】従来例の構成を示す概要図である。
【図６】余盛形状を示す断面図である。
【図７】別の従来例の構成を示す概要図である。
１ レーザビーム ２ 集光レンズ ３ 加工ヘッド ４ 鋼板 ５ フィラワイヤ ６ フィラワイヤ送給装置 ７ フィラワイヤ送給速度制御盤 10ａ 表余盛 10ｂ 裏余盛 11 サポート 12 イメージセンサ 13 画像制御装置 14 演算制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザビーム発振器から出力されるレ
ーザビームを集光して突き合わせた鋼板の突き合わせ部
に照射して突き合わせ溶接する方法において、 前記突き合わせ部の余盛形状を検出する工程と、 該余盛形状から余盛形状寸法を求め、余盛止端部の応力
集中係数を演算して該応力集中係数が最小になるような
溶接パラメータを演算する工程と、 得られた溶接パラメータに基づいて突き合わせ部の余盛
形状を連続的に制御する工程と、からなることを特徴と
するレーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063656A JPH08257776A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063656A JPH08257776A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257776A true JPH08257776A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13235616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7063656A Pending JPH08257776A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | レーザビーム溶接機による鋼板の突き合わせ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08257776A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043775A1 (fr) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Nippon Steel Corporation | Procede et appareil de soudage laser bout a bout de billettes laminees a chaud |
| US6770840B2 (en) | 1997-03-28 | 2004-08-03 | Nippon Steel Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| KR100660221B1 (ko) * | 2005-12-24 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | 맞대기 용접장치 및 그 방법 |
| 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 |
| CN111266685A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-12 | 华工法利莱切焊系统工程有限公司 | 一种手持式激光填丝焊接装置及焊接方法 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP7063656A patent/JPH08257776A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043775A1 (fr) * | 1997-03-28 | 1998-10-08 | Nippon Steel Corporation | Procede et appareil de soudage laser bout a bout de billettes laminees a chaud |
| KR100375544B1 (ko) * | 1997-03-28 | 2003-03-10 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 레이저 빔에 의한 열간 압연 강재의 맞대기 용접 방법 및 그것을 위한 장치 |
| US6770840B2 (en) | 1997-03-28 | 2004-08-03 | Nippon Steel Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| EP2263822A3 (en) * | 1997-03-28 | 2014-10-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
| EP2269762A3 (en) * | 1997-03-28 | 2014-10-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor |
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