JPH10263863A - 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法 - Google Patents

溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法

Info

Publication number
JPH10263863A
JPH10263863A JP9076870A JP7687097A JPH10263863A JP H10263863 A JPH10263863 A JP H10263863A JP 9076870 A JP9076870 A JP 9076870A JP 7687097 A JP7687097 A JP 7687097A JP H10263863 A JPH10263863 A JP H10263863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
laser
welding
heat source
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9076870A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Minamida
勝宏 南田
Hiroyuki Yamamoto
博之 山本
Motoi Kido
基 城戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP9076870A priority Critical patent/JPH10263863A/ja
Priority to EP10185091.5A priority patent/EP2263822A3/en
Priority to AU65184/98A priority patent/AU734139B2/en
Priority to EP10185084.0A priority patent/EP2263821A3/en
Priority to EP10185096.4A priority patent/EP2269762A3/en
Priority to KR10-1999-7008868A priority patent/KR100375544B1/ko
Priority to PCT/JP1998/001364 priority patent/WO1998043775A1/ja
Priority to EP98911033A priority patent/EP1013372A4/en
Priority to EP10185082.4A priority patent/EP2277656A3/en
Publication of JPH10263863A publication Critical patent/JPH10263863A/ja
Priority to US10/254,330 priority patent/US6770840B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパイキングや溶け落ちの発生することがな
く、溶融深さにバラツキのない熱間圧延鋼片のレーザ仮
付け溶接方法を提供する。 【解決手段】 複数の熱間圧延鋼片を接合して連続熱間
圧延して熱間圧延鋼片又は帯鋼を製造する際に、先行鋼
片の後端部と後行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部
をレーザビームで仮付け溶接する方法において、前記レ
ーザ溶接時にレーザビームを突合わせ線に沿って2〜1
0m/minで走査するとともに、レーザビームを突合せ線
に対して垂直方向に、振動数40〜80Hz、振幅0.
4〜1.0mmで振動させることを特徴とするレーザ仮付
け溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスラブ又はシートバ
ー等の鋼片を連続的に熱間圧延し、熱間圧延鋼板又は帯
鋼を製造する際の鋼片の接合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延ラインにおいて、スラブ又はシ
ートバーなどの鋼片を連続的に熱間圧延するために、圧
延中の先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部とを接
合し、接合した鋼片を連続的に圧延する方法がある。例
えばWO.94/6838号公報には、圧延中の先行圧
延材の後端部と後行圧延材の先端部とを突き合わせた
後、突合せ部をレーザビームにより仮付け溶接して連続
的に熱間圧延を行う方法が開示されている。
【0003】ここで、レーザ溶接の原理について説明す
る。レーザビームを鋼片表面に十分なパワー密度になる
ように集光照射すると、照射点に蒸発孔であるキーホー
ルが形成される。このキーホールを熱源として周囲の鋼
片は溶融して溶融部をなす。ここでレーザビームを溶接
線に沿って走査すれば、キーホールが走査することとな
り、溶接線に沿って溶融部が形成され、これが凝固する
ことでレーザ溶接は完了する。
【0004】レーザ溶接は、加工の高速性、深溶け込み
性等の点から熱間圧延ラインにおける仮付け溶接として
適しているが、目外れが発生しやすいという欠点があっ
た。そこでこの欠点を解消するべく、特開平8−257
774号公報には、突合せ部をレーザビームにより仮付
け溶接する際に、レーザビームを突合せ線に沿って速度
Vで走査するとともに、レーザビームを突合せ線に対し
て垂直に平均速度vで振動させ、1≦V/v≦2,5m
/min≦V≦20m/minとすることで、レーザ仮付け溶接
時の目外れを防止する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱間圧延鋼片
においてレーザ仮付け溶接を行う場合、溶融深さが部分
的に増大するスパイキング、さらには溶け落ちが発生す
るという問題があった。図1(a)に、レーザ仮付け溶
接におけるレーザ照射点の断面図を示す。熱間圧延鋼片
1の突合せ部にレーザビーム3を照射すると、照射点に
はキーホール5が形成され、このキーホール5を熱源と
して一次溶融部7が溶融する。一方、キーホール5の内
部でレーザビーム3は多重反射され、キーホール5の最
底部に収束し、点状熱源6が生じる。この点状熱源6に
よって一次溶融部7の下部に二次溶融部8が形成され
る。
【0006】ここで、点状熱源6の性状は一定ではな
く、キーホール5の内部形状、キーホール5内でプラズ
マ化した蒸発金属の影響、二次溶融部8への出熱量等に
応じて変化する。このため二次溶融部8の深さが部分的
に増大して溶融部4のスパイキング、さらには溶け落ち
が発生する。
【0007】また、特に熱延ラインでのレーザ仮付け溶
接では、金属はレーザによって容易に沸点に達し、プラ
ズマ化する。このプラズマがレーザビームを吸収するこ
とで、被加工物である熱間圧延鋼片への入熱量が変化
し、溶け込み深さが変動してスパイキングが発生する場
合もある。
【0008】以上のようにしてスパイキング、溶け落ち
の発生した溶融部の形状を図1(b)に示す。図1
(b)は、突合せ面における溶融部の形状を示してい
る。このように溶融部5の深さは一様にはならず、溶融
深さの浅い部分でも十分な溶融深さを得ようとすると、
溶け落ち13が発生して接面積率が極端に低下すること
が懸念される。
【0009】本発明は、スパイキングや溶け落ちの発生
することがなく、溶融深さにバラツキのない熱間圧延鋼
片のレーザ仮付け溶接方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の熱間圧
延鋼片を接合して連続熱間圧延して熱間圧延鋼片又は帯
鋼を製造する際に、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端
部を突き合わせ、突合せ部をレーザビームで仮付け溶接
する方法において、前記レーザ溶接時にレーザビームを
突合わせ線に沿って2〜10m/minで走査するととも
に、レーザビームを突合せ線に対して垂直方向に、振動
数40〜80Hz、振幅0.4〜1.0mmで振動させる
ことを特徴とするレーザ仮付け溶接方法である。
【0011】本発明者らは図2に示すように、溶融部の
バラツキ量Bd(mm)、平均溶融深さd(mm)を定義
し、溶融深さのバラツキの指標としてバラツキ率(Bd
/d×100)を用いて、溶融深さのバラツキを低減す
る方法について検討した。まず溶接速度とバラツキ率と
の関係を調べるため、出力14kWのCO2 レーザを用
いて1000℃の鋼片突合せ部のレーザ溶接を行う実験
を行った。結果を図3に示すが、溶接速度を変化させて
もバラツキ率を低減することはできなかった。一方、レ
ーザビームを突合せ線に対して垂直方向に50Hzで振
動させながら、溶接速度3m/minでレーザ溶接を行う実
験を行った。結果を図4に示すが、レーザビームを突合
せ線に対して垂直方向に振動させることで、バラツキ率
が低減している。この実験では、特に振幅0.4〜1.
0mmの範囲でバラツキ率低減の効果が高く、振幅0.7
mmでバラツキ率低減の効果は最大となっている。
【0012】そこで本発明は、レーザビームを突合わせ
線に沿って2〜10m/minで走査するとともに、レーザ
ビームを突合せ線に対して垂直方向に、振動数40〜8
0Hz、振幅0.4〜1.0mmで振動させることとし
た。以下に、レーザビームを突合せ線に対して垂直方向
に振動させることにより溶融深さのバラツキ率が低減さ
れるメカニズムについて説明する。
【0013】図5(a)に、本発明によるレーザ照射点
の断面図を示す。図5(b)には、レーザビームを振動
させず、その他は同じ条件で行った従来法のレーザ仮付
け溶接によるレーザ照射点の断面図を示す。図5(a)
と図5(b)とを比較すると明らかなように、本発明の
溶融幅W1 は従来法の溶融幅W0 と比べて広い。その一
方、同じ溶接速度の従来法と比べると、本発明の溶融深
さは浅くなっている。
【0014】図5には、キーホール内部で多重反射した
レーザビームの挙動を併せて示す。本発明ではレーザビ
ームを高速で振動させているため、キーホール底部に形
成される点状熱源A1 が従来法の点状熱源A0 よりも拡
大され、エネルギー密度が小さくなる。本発明は、この
ように点状熱源のエネルギー密度を小さくすることによ
って点状熱源の性状を安定化し、これに由来する二次溶
融部の深さを安定化するものである。
【0015】本発明では、レーザビームは突合わせ線に
沿って2〜10m/minで走査する。溶接速度をこのよう
な範囲にしたのは、溶接速度が2m/min未満では鋼片へ
の入熱量が多すぎて溶接部に溶け落ちが発生するためで
あり、逆に溶接速度が10m/min超としたのでは十分な
溶接面積が確保できないためである。
【0016】そして、レーザビームは突合せ線に対して
垂直方向に、振動数40〜80Hz、振幅0.4〜1.
0mmで振動させるようにする。振動数を40〜80Hz
としたのは、振動数が40Hz未満では単に溶融部が蛇
行するのみで本発明の効果が得られず、振動数を80H
z超としても効果が飽和するためである。また、振幅を
0.4〜1.0mmとしたのは、0.4mm未満では点状熱
源の拡大が不十分なため本発明の効果が得られず、1.
0mm超としたのでは溶融深さが不十分になるためであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明のレーザ仮付け溶接方法が対象とす
るのは、厚さ25〜50mmの鋼片であって、主として粗
圧延後のシートバーである。このような鋼片の先端部と
後端部とを例えば走間シャーによって切断して形状を整
え、ライン上を走行する先行鋼片の後端部と後行鋼片の
先端部とを突き合わせてレーザ仮付け溶接を行い、後段
の工程において連続的な加工に供する。この場合の被加
工物であるシートバーの温度は約900〜1150℃程
度である。
【0018】本発明のレーザ仮付け溶接方法で用いるレ
ーザ発振器としては、例えば出力14〜45kWのCO
2 レーザ発振器が適している。このようなレーザ発振器
のレーザ出射側におけるビーム径は60〜100mmであ
り、これを被加工物の表面に0.4〜0.8mm径に集光
照射することで、被加工物表面におけるレーザエネルギ
ー密度は10〜40MW/cm2 となる。このようなエ
ネルギー密度をもってレーザを照射することにより、レ
ーザ照射点にはキーホールが発生し、レーザ照射点を突
合せ線に沿って移動させることで深溶け込みのレーザ溶
接が可能となる。
【0019】ここで本発明ではレーザビームを突合せ線
に対して垂直方向に振動させる。すなわち、鋼板表面に
おけるレーザ照射点を突合せ線に対して垂直に振動させ
る。図6に、レーザ照射点を振動させる方法の一例を示
す。図6は、レーザ照射点を鋼片1の突合せ線Lに対し
て垂直に振動させる溶接ヘッド部分の概略図である。こ
の溶接ヘッドは集光ミラー21と、ミラー23と、ミラ
ー振動軸28と、ミラー振動機構25とからなってい
る。溶接ヘッドに入射したレーザビーム3は、溶接ヘッ
ド上に固定された集光ミラー21によって収束角を与え
られると共にミラー23に反射伝送される。ミラー23
はミラー振動軸28によって支持されており、ミラー振
動機構25によって振動する。このようにミラー23を
振動させることによって、レーザ照射点を突合せ線Lに
対して垂直に振動させることができる。
【0020】なお、図6にはミラー23を振動させる例
を示したが、ミラー23を固定して集光ミラー21を振
動させてもよい。また、透過光学系を用いてレーザビー
ムの集光照射を行う場合には、例えば集光レンズのよう
な透過光学系を円を描くように揺するか、あるいは集光
レンズの光軸に対して垂直な軸でレンズを支持して軸を
中心として振動させるようにすればよい。
【0021】
【実施例】出力45kWのCO2 レーザを用い、本発明
法にしたがって、約1000℃のSS41スチールのレ
ーザ仮付け溶接を行った。この際、大気からシールドす
るためヘリウムをシールドガスとして吹き付けながら溶
接を行った。また、溶接速度は3m/min、レーザビーム
の振動周波数50Hz、レーザビームの振動振幅0.4
mmとした。以上のようにしてレーザ仮付け溶接を行った
結果、バラツキ率(Bd/d)は約7%であった。一
方、レーザビームを振動させず、その他は同じ条件で行
った従来法によるレーザ仮付け溶接のバラツキ率(Bd
/d)は15%であった。
【0022】また、熱間圧延鋼片の突合せ溶接において
も溶融金属の溶け落ちは発生せず、接合面積率が低下す
ることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)レーザ仮付け溶接におけるレーザ照射点
の断面図である。 (b)スパイキング、溶け落ちの発生した溶融部の形状
を示す図面である。
【図2】溶融部のバラツキ量Bd(mm)、平均溶融深さ
d(mm)の説明図である。
【図3】溶接速度とバラツキ率との相関を示す図表であ
る。
【図4】レーザビーム振動振幅とバラツキ率との相関を
示す図表である。
【図5】(a)本発明によるレーザ照射点の断面図であ
る。 (b)従来法によるレーザ照射点の断面図である。
【図6】レーザ照射点を振動させる方法の一例を示す図
面である。
【符号の説明】
1 鋼片 3 レーザビーム 4 溶融部 5 キーホール 6 点状熱源 7 一次溶融部 8 二次溶融部 11 未溶接部 13 溶け落ち 15 表面のへこみ W1 本発明の溶融幅 W0 従来法の溶融幅 A1 本発明の点状熱源 A0 従来法の点状熱源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の熱間圧延鋼片を接合して連続熱間
    圧延して熱間圧延鋼片又は帯鋼を製造する際に、先行鋼
    片の後端部と後行鋼片の先端部を突き合わせ、突合せ部
    をレーザビームで仮付け溶接する方法において、前記レ
    ーザ溶接時にレーザビームを突合わせ線に沿って2〜1
    0m/minで走査するとともに、レーザビームを突合せ線
    に対して垂直方向に、振動数40〜80Hz、振幅0.
    4〜1.0mmで振動させることを特徴とするレーザ仮付
    け溶接方法。
JP9076870A 1997-03-28 1997-03-28 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法 Pending JPH10263863A (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9076870A JPH10263863A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法
KR10-1999-7008868A KR100375544B1 (ko) 1997-03-28 1998-03-26 레이저 빔에 의한 열간 압연 강재의 맞대기 용접 방법 및 그것을 위한 장치
AU65184/98A AU734139B2 (en) 1997-03-28 1998-03-26 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
EP10185084.0A EP2263821A3 (en) 1997-03-28 1998-03-26 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
EP10185096.4A EP2269762A3 (en) 1997-03-28 1998-03-26 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
EP10185091.5A EP2263822A3 (en) 1997-03-28 1998-03-26 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
PCT/JP1998/001364 WO1998043775A1 (fr) 1997-03-28 1998-03-26 Procede et appareil de soudage laser bout a bout de billettes laminees a chaud
EP98911033A EP1013372A4 (en) 1997-03-28 1998-03-26 METHOD AND DEVICE FOR STUMP WELDING HOT-ROLLED BLOCKS WITH A LASER BEAM
EP10185082.4A EP2277656A3 (en) 1997-03-28 1998-03-26 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor
US10/254,330 US6770840B2 (en) 1997-03-28 2002-09-25 Method of butt-welding hot-rolled steel materials by laser beam and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9076870A JPH10263863A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10263863A true JPH10263863A (ja) 1998-10-06

Family

ID=13617683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9076870A Pending JPH10263863A (ja) 1997-03-28 1997-03-28 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10263863A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009048519A8 (de) * 2009-10-07 2011-07-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Hydrodynamisches Lager
KR101287018B1 (ko) * 2011-09-07 2013-07-17 한국기계연구원 레이저 용접된 보론강판의 핫스템핑 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009048519A8 (de) * 2009-10-07 2011-07-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Hydrodynamisches Lager
KR101287018B1 (ko) * 2011-09-07 2013-07-17 한국기계연구원 레이저 용접된 보론강판의 핫스템핑 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6740845B2 (en) Laser welding with beam oscillation
US7154065B2 (en) Laser-hybrid welding with beam oscillation
JPH08300172A (ja) 溶接鋼管の製造方法
JP2001030089A (ja) レーザ溶接方法
JP2002316282A (ja) レーザ加工方法及び装置
JP3115456B2 (ja) 亜鉛めっき鋼板のレーザ溶接方法
JP5061670B2 (ja) レーザ溶接方法
JP2001121278A (ja) レーザ切断方法
JP3120013B2 (ja) 熱間圧延鋼片の接合方法
JP3635199B2 (ja) 熱間圧延鋼片の突合せ溶接用レーザ溶接ノズル
JPH10263863A (ja) 溶融深さの一定なレーザ仮付け溶接方法
JP2000000683A (ja) レーザ溶接方法
JP2001246485A (ja) レーザ・アーク複合溶接装置
JP2861836B2 (ja) フェライト系ステンレス鋼のレーザ溶接方法
JPH06198472A (ja) 高速レーザ溶接法
JP3436862B2 (ja) 厚鋼板のレーザ切断方法及び装置
JP2000158162A (ja) レーザ切断溶接方法及びその装置
JPH06285657A (ja) レーザー溶接方法
JP3436861B2 (ja) 鋼板のレーザ切断方法及び装置
JP3139953B2 (ja) 縦振動レーザ仮付け溶接方法
JP2792340B2 (ja) レーザ溶接方法
JPH04305387A (ja) 薄鋼板のレーザ溶接方法
JP4340945B2 (ja) レーザ加工機
JP3583850B2 (ja) レーザ仮付け溶接方法
JPH08290278A (ja) 熱間圧延鋼片の接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051122

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060314