JPH10272578A - パルスレーザー先導のアーク溶接方法 - Google Patents
パルスレーザー先導のアーク溶接方法Info
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- JPH10272578A JPH10272578A JP9092773A JP9277397A JPH10272578A JP H10272578 A JPH10272578 A JP H10272578A JP 9092773 A JP9092773 A JP 9092773A JP 9277397 A JP9277397 A JP 9277397A JP H10272578 A JPH10272578 A JP H10272578A
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- welding
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- arc welding
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. tungsten inert gas [TIG], metal inert gas [MIG] or plasma welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＩＧ溶接時の溶接速度の高速化にともな
い、アークの発生の不安定や溶込不足が課題であり、こ
の対策の一手法であるレーザーでアークを誘導する方法
には高出力レーザーを用いており、鋼材の溶接部の特性
がレーザ溶接に近く、また高価である。 【解決手段】 アークの狙い位置に、パルス発振のレー
ザーまたはＱスイッチ発振のレーザーを先行して照射
し、鋼材を加熱・あるいは鋼材表面にプラズマを形成
し、アーク発生点をこのレーザー照射部に誘導する。特
にこれらのレーザーのパルスピーク出力が１ｋＷ以上あ
れば平均出力は低くとも良い。また、誘導やＴＩＧの溶
込効果はレーザーを先行させる距離が０〜２ｍｍにす
る。
い、アークの発生の不安定や溶込不足が課題であり、こ
の対策の一手法であるレーザーでアークを誘導する方法
には高出力レーザーを用いており、鋼材の溶接部の特性
がレーザ溶接に近く、また高価である。 【解決手段】 アークの狙い位置に、パルス発振のレー
ザーまたはＱスイッチ発振のレーザーを先行して照射
し、鋼材を加熱・あるいは鋼材表面にプラズマを形成
し、アーク発生点をこのレーザー照射部に誘導する。特
にこれらのレーザーのパルスピーク出力が１ｋＷ以上あ
れば平均出力は低くとも良い。また、誘導やＴＩＧの溶
込効果はレーザーを先行させる距離が０〜２ｍｍにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ＴＩＧ溶接における、高速溶
接時のアークの安定化、溶け込み量の向上に関する。
接時のアークの安定化、溶け込み量の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＩＧ溶接の課題の中には、溶け込み不
足がある。この問題を解決する手法の一つとして、ＴＩ
Ｇ溶接のＷ電極の狙い位置より先行させて、１〜５ｋＷ
の高出力のレーザーを鋼材に照射する技術が、特開昭６
２−２６３８６９や特許登録１７９８８９６で開発され
ている。この技術では、レーザーによる溶け込みが加わ
って、ＴＩＧ溶接時の溶け込み量も増大する。特にレー
ザー溶接とＴＩＧ溶接を複合させた場合の溶け込み量
は、単純に両溶接法の溶け込み量の和よりも大きくなる
ことがある。これはレーザー照射によって、溶接部にキ
ーホールが形成されるため、ＴＩＧの加熱が鋼材の表面
からだけではなく、キーホール内部からも行われるため
であると考えられている。また、レーザーの反射が、Ｔ
ＩＧアークによって緩和され、レーザーの鋼材への吸収
率が向上するためとも考えられている。
足がある。この問題を解決する手法の一つとして、ＴＩ
Ｇ溶接のＷ電極の狙い位置より先行させて、１〜５ｋＷ
の高出力のレーザーを鋼材に照射する技術が、特開昭６
２−２６３８６９や特許登録１７９８８９６で開発され
ている。この技術では、レーザーによる溶け込みが加わ
って、ＴＩＧ溶接時の溶け込み量も増大する。特にレー
ザー溶接とＴＩＧ溶接を複合させた場合の溶け込み量
は、単純に両溶接法の溶け込み量の和よりも大きくなる
ことがある。これはレーザー照射によって、溶接部にキ
ーホールが形成されるため、ＴＩＧの加熱が鋼材の表面
からだけではなく、キーホール内部からも行われるため
であると考えられている。また、レーザーの反射が、Ｔ
ＩＧアークによって緩和され、レーザーの鋼材への吸収
率が向上するためとも考えられている。
【０００３】ここで共通していることはレーザーの平
均出力が１〜５ｋＷの高出力であること、レーザーの
発振形態が単純な連続発振であること、レーザーの励起
にはＣＯ2 あるいはＹＡＧ（特開昭６１−３６８２）で
あることである。レーザーの発振には、連続発振の他
に、パルス発振があり、また、連続発振の共振回路を制
御したＱスイッチ発振もある。また、レーザーの励起源
としてはＣＯ2 、ＹＡＧ、エキシマ、Ｈｅ−Ｎｅなど様
々なものがある。
均出力が１〜５ｋＷの高出力であること、レーザーの
発振形態が単純な連続発振であること、レーザーの励起
にはＣＯ2 あるいはＹＡＧ（特開昭６１−３６８２）で
あることである。レーザーの発振には、連続発振の他
に、パルス発振があり、また、連続発振の共振回路を制
御したＱスイッチ発振もある。また、レーザーの励起源
としてはＣＯ2 、ＹＡＧ、エキシマ、Ｈｅ−Ｎｅなど様
々なものがある。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】従来の技術では確かにＴ
ＩＧ溶接の溶け込みが向上する。この技術の特徴は、高
出力レーザーとＴＩＧを複合化していることがある。Ｔ
ＩＧ溶接はレーザー溶接の補助熱源として用いられてい
るため、溶接時の鋼材の温度履歴はレーザー溶接に近
く、急冷凝固組織をしており、必ずしも耐割れ性で優れ
ていない。また、高価な高出力レーザーを用いるため、
ＴＩＧ溶接と比べると、装置費用が２桁ほど高くなる。
ＩＧ溶接の溶け込みが向上する。この技術の特徴は、高
出力レーザーとＴＩＧを複合化していることがある。Ｔ
ＩＧ溶接はレーザー溶接の補助熱源として用いられてい
るため、溶接時の鋼材の温度履歴はレーザー溶接に近
く、急冷凝固組織をしており、必ずしも耐割れ性で優れ
ていない。また、高価な高出力レーザーを用いるため、
ＴＩＧ溶接と比べると、装置費用が２桁ほど高くなる。
【０００５】本発明では、こうしたＴＩＧ溶接とレーザ
ー溶接を複合化させる技術において、従来のＴＩＧ溶接
を補助とした高価なレーザー溶接ではなく、小出力な安
価なレーザーをアーク発生の誘導熱源としたＴＩＧ溶接
技術を提供することである。
ー溶接を複合化させる技術において、従来のＴＩＧ溶接
を補助とした高価なレーザー溶接ではなく、小出力な安
価なレーザーをアーク発生の誘導熱源としたＴＩＧ溶接
技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、ＴＩＧ溶接において、アーク溶接の狙い位置に先
行して、パルスレーザーを照射し、加熱あるいは鋼材表
面にプラズマを形成し、アークの発生点をこの照射部に
誘導・集中させることを特徴とするパルスレーザー先導
のアーク溶接技術にある。また、レーザー発振方式がパ
ルスレーザー発振またはＱスイッチ発振であること、こ
れらパルスレーザーのピーク出力が１ｋＷ以上であるこ
と、また、パルスレーザーの励起源の種類が ＹＡＧ、
ＣＯ2 またはエキシマであること、そして、パルスレー
ザーの狙い位置が、アーク溶接の狙い位置よりも０〜２
ｍｍ先行することを特徴とする技術である。
ろは、ＴＩＧ溶接において、アーク溶接の狙い位置に先
行して、パルスレーザーを照射し、加熱あるいは鋼材表
面にプラズマを形成し、アークの発生点をこの照射部に
誘導・集中させることを特徴とするパルスレーザー先導
のアーク溶接技術にある。また、レーザー発振方式がパ
ルスレーザー発振またはＱスイッチ発振であること、こ
れらパルスレーザーのピーク出力が１ｋＷ以上であるこ
と、また、パルスレーザーの励起源の種類が ＹＡＧ、
ＣＯ2 またはエキシマであること、そして、パルスレー
ザーの狙い位置が、アーク溶接の狙い位置よりも０〜２
ｍｍ先行することを特徴とする技術である。
【０００７】
【発明の実施の形態】レーザーを照射した鋼材表面は局
所的に加熱される。表面温度が上がったところは、鋼材
の仕事関数が低減し、電子吸収能力が高まる。また、レ
ーザー照射によってキーホールができなくても、鋼材の
表面が昇温・溶融すれば、その表面の金属蒸気密度、電
子が上昇する。従って、ＴＩＧ溶接の狙い位置近傍にレ
ーザーを照射すれば、この局部は、ＴＩＧ溶接における
陽極点になりやすく、また、アークの電流が流れやすく
なるため、アーク電流が集中する。
所的に加熱される。表面温度が上がったところは、鋼材
の仕事関数が低減し、電子吸収能力が高まる。また、レ
ーザー照射によってキーホールができなくても、鋼材の
表面が昇温・溶融すれば、その表面の金属蒸気密度、電
子が上昇する。従って、ＴＩＧ溶接の狙い位置近傍にレ
ーザーを照射すれば、この局部は、ＴＩＧ溶接における
陽極点になりやすく、また、アークの電流が流れやすく
なるため、アーク電流が集中する。
【０００８】同じ平均出力でも、レーザーの加熱・溶融
能力を向上させるためにはパルス発振のレーザーを用い
るほうが、連続発振を用いるよりも高くなる。特に、Ｑ
スイッチ発振タイプのレーザーの場合ではこの能力が１
０倍近くになることもある。従って、低出力なレーザー
を用いて、アークを誘導するには、連続発振よりもパル
ス発振あるいはＱスイッチ発振を用いる必要がある。
能力を向上させるためにはパルス発振のレーザーを用い
るほうが、連続発振を用いるよりも高くなる。特に、Ｑ
スイッチ発振タイプのレーザーの場合ではこの能力が１
０倍近くになることもある。従って、低出力なレーザー
を用いて、アークを誘導するには、連続発振よりもパル
ス発振あるいはＱスイッチ発振を用いる必要がある。
【０００９】特にアークを誘導・集中させるために必要
な鋼材の加熱を行うには、パルスもしくはＱスイッチ発
振の最高出力は１ｋＷ以上必要である。但し、この時の
平均出力は１００Ｗ以下であっても良い。レーザーの励
起源としては先に述べた最高出力１ｋＷを得るために、
ＣＯ2 、ＹＡＧ、エキシマを用いることが望ましい。ま
た、レーザーで誘導できる距離には限界があるため、ア
ークの狙い位置とレーザーの狙い位置の距離は０〜２ｍ
ｍ以内にする必要がある。
な鋼材の加熱を行うには、パルスもしくはＱスイッチ発
振の最高出力は１ｋＷ以上必要である。但し、この時の
平均出力は１００Ｗ以下であっても良い。レーザーの励
起源としては先に述べた最高出力１ｋＷを得るために、
ＣＯ2 、ＹＡＧ、エキシマを用いることが望ましい。ま
た、レーザーで誘導できる距離には限界があるため、ア
ークの狙い位置とレーザーの狙い位置の距離は０〜２ｍ
ｍ以内にする必要がある。
【００１０】
実施例１（パルス発振レーザーによるＴＩＧ溶接時の溶
込の増加） 表１に従来型の手法であるＴＩＧ溶接、レーザー溶接
（パルス発振）の試験条件を、また、表２にＴＩＧ溶接
単独、レーザー溶接単独、そして今回の発明技術の溶け
込み断面積を比較する。このように本発明の技術の溶け
込み面積は、ＴＩＧ単独溶接、レーザー単独溶接時の和
よりも３倍近く増えている。
込の増加） 表１に従来型の手法であるＴＩＧ溶接、レーザー溶接
（パルス発振）の試験条件を、また、表２にＴＩＧ溶接
単独、レーザー溶接単独、そして今回の発明技術の溶け
込み断面積を比較する。このように本発明の技術の溶け
込み面積は、ＴＩＧ単独溶接、レーザー単独溶接時の和
よりも３倍近く増えている。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】実施例２（Ｑスイッチ発振レーザーによる
ＴＩＧ溶接時のアークの安定化） 表３に従来型の手法であるＴＩＧ溶接、レーザー溶接
(Ｑスイッチ発振)の試験条件を、また、表４にＴＩＧ溶
接単独、レーザー溶接単独、そして今回の発明技術のビ
ード外観形状を比較する。このように本発明の技術によ
り、高速溶接時のアークが安定した。
ＴＩＧ溶接時のアークの安定化） 表３に従来型の手法であるＴＩＧ溶接、レーザー溶接
(Ｑスイッチ発振)の試験条件を、また、表４にＴＩＧ溶
接単独、レーザー溶接単独、そして今回の発明技術のビ
ード外観形状を比較する。このように本発明の技術によ
り、高速溶接時のアークが安定した。
【００１４】
【表３】
【００１５】
【表４】
【００１６】実施例５（レーザーの励起種による効果の
変化） 表５にレーザーの励起種によるアーク誘導への効果を示
す。
変化） 表５にレーザーの励起種によるアーク誘導への効果を示
す。
【００１７】
【表５】
【００１８】実施例４（レーザー照射位置とアークの距
離の溶込増加への影響） 先述した表１の溶接条件で、レーザーの照射位置とアー
クの狙い位置の距離（図１）の影響を示す。レーザー１
を鋼材表面３に照射するが、このときＴＩＧ２の電極の
先端を延長した鋼材表面４に距離５先行させる。この時
先行させる距離によって、溶込みへの効果が変わる。こ
の結果を表６に示す。
離の溶込増加への影響） 先述した表１の溶接条件で、レーザーの照射位置とアー
クの狙い位置の距離（図１）の影響を示す。レーザー１
を鋼材表面３に照射するが、このときＴＩＧ２の電極の
先端を延長した鋼材表面４に距離５先行させる。この時
先行させる距離によって、溶込みへの効果が変わる。こ
の結果を表６に示す。
【００１９】
【表６】
【００２０】
【発明の効果】廉価な低出力のレーザーをアーク溶接の
前に照射することにより、高速溶接時のアークの安定の
向上、溶け込み量の増大が認められた。このことによ
り、高速溶接が廉価にできるようになった。
前に照射することにより、高速溶接時のアークの安定の
向上、溶け込み量の増大が認められた。このことによ
り、高速溶接が廉価にできるようになった。
【図１】本発明を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 初彦 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 小原 昌弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 水橋 伸雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 児玉 真二 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 藤 雅雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (5)
- 【請求項１】 ＴＩＧ溶接において、アーク溶接の狙い
位置に先行して、パルスレーザーを照射し、鋼材を加熱
あるいは鋼材表面にプラズマを形成し、アークの発生点
をこの照射部に誘導・集中させることを特徴とするパル
スレーザー先導のアーク溶接方法。 - 【請求項２】 レーザー発振方式がパルスレーザー発振
またはＱスイッチ発振であることを特徴とする請求項１
記載のパルスレーザー先導のアーク溶接方法。 - 【請求項３】 パルスレーザーのピーク出力が１ｋＷ以
上であることを特徴とする請求項１または２記載のパル
スレーザー先導のアーク溶接方法。 - 【請求項４】 パルスレーザーの励起源の種類が ＹＡ
Ｇ、ＣＯ2 またはエキシマであることを特徴とする請求
項１〜３記載のパルスレーザー先導のアーク溶接方法。 - 【請求項５】 パルスレーザーの狙い位置が、アーク溶
接の狙い位置よりも０〜２ｍｍ先行することを特徴とす
る請求項１〜４記載のパルスレーザー先導のアーク溶接
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9092773A JPH10272578A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | パルスレーザー先導のアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9092773A JPH10272578A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | パルスレーザー先導のアーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272578A true JPH10272578A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=14063750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9092773A Pending JPH10272578A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | パルスレーザー先導のアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10272578A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003024658A1 (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Work welding method |
| WO2007074998A1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Korea Institute Of Industrial Technology | Laser-rotate arc hybrid welding system and thereof method |
| CN109202292A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-15 | 哈尔滨现代焊接技术有限公司 | 激光+等离子弧+tig弧联合焊接方法 |
| CN112846658A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种消除中厚钢锁底型焊缝内气孔的方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9092773A patent/JPH10272578A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003024658A1 (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Work welding method |
| GB2384455A (en) * | 2001-09-17 | 2003-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Work welding method |
| GB2384455B (en) * | 2001-09-17 | 2005-08-24 | Honda Motor Co Ltd | Work welding process |
| US7015417B2 (en) | 2001-09-17 | 2006-03-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Workpiece welding process |
| WO2007074998A1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Korea Institute Of Industrial Technology | Laser-rotate arc hybrid welding system and thereof method |
| CN109202292A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-15 | 哈尔滨现代焊接技术有限公司 | 激光+等离子弧+tig弧联合焊接方法 |
| CN112846658A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种消除中厚钢锁底型焊缝内气孔的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040615 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041214 |