JPH1177351A - ステンレス製非磁性形鋼及びその製造方法 - Google Patents
ステンレス製非磁性形鋼及びその製造方法Info
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Classifications
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
- B23K2103/05—Stainless steel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な継ぎ手強度を保持し、しかも母材と同
程度の完全非磁性な形鋼を溶接によって提供する。 【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼からなる長
尺部材を、レーザ倣い溶接による部材の溶かし込みだけ
の完全溶け込み溶接により接合して、形鋼に形成する。
程度の完全非磁性な形鋼を溶接によって提供する。 【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼からなる長
尺部材を、レーザ倣い溶接による部材の溶かし込みだけ
の完全溶け込み溶接により接合して、形鋼に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、完全非磁性且つ
十分な強度を有するＨ形鋼のようなステンレス製形鋼及
び該形鋼の製造方法に関するものである。
十分な強度を有するＨ形鋼のようなステンレス製形鋼及
び該形鋼の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ
３０４等）は、金属組織がオーステナイト単層のため、
非磁性鋼として、ＭＲＩ・リニアモーターカー関係の架
台等に利用されている。
３０４等）は、金属組織がオーステナイト単層のため、
非磁性鋼として、ＭＲＩ・リニアモーターカー関係の架
台等に利用されている。
【０００３】オーステナイト系ステンレス鋼から形鋼を
形成するＣＯ2アーク溶接では、高温割れの緩和から、
ワイヤーに数％のフェライトが生成するような成分を添
加しているため、溶接金属には数％のフェライトが発生
する。そのため、溶接接合構造では、母材と同等の完全
非磁性にはならない。
形成するＣＯ2アーク溶接では、高温割れの緩和から、
ワイヤーに数％のフェライトが生成するような成分を添
加しているため、溶接金属には数％のフェライトが発生
する。そのため、溶接接合構造では、母材と同等の完全
非磁性にはならない。
【０００４】また、フイラーワイヤーを添加しないで溶
接するいわゆるナメ付け溶接のＴＩＧ溶接では、ワイヤ
ーを添加しないため完全非磁性ではあるが、ナメ付けの
ために溶け込みが浅いので、十分な継ぎ手強度が得られ
ない。
接するいわゆるナメ付け溶接のＴＩＧ溶接では、ワイヤ
ーを添加しないため完全非磁性ではあるが、ナメ付けの
ために溶け込みが浅いので、十分な継ぎ手強度が得られ
ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の溶接方
法によったのでは、完全非磁性で且つ十分な継ぎ手強度
が得られる形鋼を製造することはできなかった。
法によったのでは、完全非磁性で且つ十分な継ぎ手強度
が得られる形鋼を製造することはできなかった。
【０００６】そのためそれほどの強度を必要としない場
合は、ＴＩＧナメ付けによって形鋼を製造していた。完
全非磁性且つ強度部材の必要がある場合は、圧延による
かボルト等を使用した接合法が考えられる。
合は、ＴＩＧナメ付けによって形鋼を製造していた。完
全非磁性且つ強度部材の必要がある場合は、圧延による
かボルト等を使用した接合法が考えられる。
【０００７】しかしながら、圧延による方法は、相当大
量に生産する場合でないと、コスト的な理由で適用し得
ないし、ボルト等を使用する方法は、強度的に問題があ
る。
量に生産する場合でないと、コスト的な理由で適用し得
ないし、ボルト等を使用する方法は、強度的に問題があ
る。
【０００８】この発明のうち請求項１に記載の発明は、
十分な継ぎ手強度を保持し、しかも母材と同程度の完全
非磁性な形鋼を溶接によって提供することを目的とす
る。
十分な継ぎ手強度を保持し、しかも母材と同程度の完全
非磁性な形鋼を溶接によって提供することを目的とす
る。
【０００９】請求項３に記載の発明は、上記非磁性形鋼
を工業的に容易且つ安価に製造することができる製造方
法を提供することを目的とする。
を工業的に容易且つ安価に製造することができる製造方
法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的に沿う請求項１
に記載の発明の構成は、オーステナイト系ステンレス鋼
からなる長尺部材を、レーザ倣い溶接による部材の溶か
し込みだけの完全溶け込み溶接により接合して、形鋼に
形成したことを特徴とする。
に記載の発明の構成は、オーステナイト系ステンレス鋼
からなる長尺部材を、レーザ倣い溶接による部材の溶か
し込みだけの完全溶け込み溶接により接合して、形鋼に
形成したことを特徴とする。
【００１１】また、請求項３に記載の発明は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる長尺部材を接合する溶接
線を、接触式検知器で検知しながら、従来よりビ−ム径
を大きくし焦点深度の有効範囲を広げたＹＡＧレ−ザに
よって、倣い溶接することを特徴とする。
ナイト系ステンレス鋼からなる長尺部材を接合する溶接
線を、接触式検知器で検知しながら、従来よりビ−ム径
を大きくし焦点深度の有効範囲を広げたＹＡＧレ−ザに
よって、倣い溶接することを特徴とする。
【００１２】要するに請求項１に記載の発明は、レーザ
溶接とすることによって、オーステナイト系ステンレス
鋼の非磁性特性を損なわず、しかも倣い溶接により深い
溶接を可能としたことによって、十分な強度の形鋼を形
成したことを要旨とするものである。
溶接とすることによって、オーステナイト系ステンレス
鋼の非磁性特性を損なわず、しかも倣い溶接により深い
溶接を可能としたことによって、十分な強度の形鋼を形
成したことを要旨とするものである。
【００１３】従来のレ−ザ溶接は、テイ−チング方式で
あり、２ｍｍ以下の板厚に対して、熱をかけすぎると、
部材が反って溶接線から外れるので、入熱制御をするた
め２〜１０ｍ／分の高速溶接を行っていたから、必要な
溶け込み深さが得られ難く、形鋼としての必要な強度は
得られなかった。
あり、２ｍｍ以下の板厚に対して、熱をかけすぎると、
部材が反って溶接線から外れるので、入熱制御をするた
め２〜１０ｍ／分の高速溶接を行っていたから、必要な
溶け込み深さが得られ難く、形鋼としての必要な強度は
得られなかった。
【００１４】本発明は、接触式検知器で溶接線を検知す
るので、溶接速度を遅くすることができ、必要な溶け込
み深さが容易に得られるものである。従来、レーザ溶接
で接触式検知器を使用する方法は全く行われていない。
これは、従来は、ＣＯ2 レーザ溶接であったので、装
置が大型となるので、これを移動させることは、困難で
あったからである。
るので、溶接速度を遅くすることができ、必要な溶け込
み深さが容易に得られるものである。従来、レーザ溶接
で接触式検知器を使用する方法は全く行われていない。
これは、従来は、ＣＯ2 レーザ溶接であったので、装
置が大型となるので、これを移動させることは、困難で
あったからである。
【００１５】本発明では、ＹＡＧレーザを使用すること
によって、ＹＡＧレーザが光フアイバーで転送できるの
で、倣い装置に容易に取り付けることができるから、接
触式検知器を使用する倣い溶接が可能となったものであ
る。
によって、ＹＡＧレーザが光フアイバーで転送できるの
で、倣い装置に容易に取り付けることができるから、接
触式検知器を使用する倣い溶接が可能となったものであ
る。
【００１６】請求項３に記載の発明では、従来よりもビ
ーム径を大きくし、焦点深度の有効範囲を広げたＹＡＧ
レーザを使用することによって、溶接線の目はずれを起
こし難くし、必要な溶け込み深さを容易に得ることがで
きるようにしている。
ーム径を大きくし、焦点深度の有効範囲を広げたＹＡＧ
レーザを使用することによって、溶接線の目はずれを起
こし難くし、必要な溶け込み深さを容易に得ることがで
きるようにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本発明で使用するステンレス鋼としては、オース
テナイト系ステンレス鋼であれば、どのような材質でも
差し支えない。
する。本発明で使用するステンレス鋼としては、オース
テナイト系ステンレス鋼であれば、どのような材質でも
差し支えない。
【００１８】本発明で製作する形鋼としては、例えばＨ
形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ、Ｌ形鋼及びコラム等が挙げられる。
溶接するそれぞれの板厚は、特に限定されないが、１〜
１２ｍｍとするのが、ＹＡＧレーザで支障なく製造でき
ることから好ましい。特にＨ形鋼の場合は、ウエブ部板
厚１〜８ｍｍ、フランジ部板厚１〜１２ｍｍとするのが
好ましい。
形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ、Ｌ形鋼及びコラム等が挙げられる。
溶接するそれぞれの板厚は、特に限定されないが、１〜
１２ｍｍとするのが、ＹＡＧレーザで支障なく製造でき
ることから好ましい。特にＨ形鋼の場合は、ウエブ部板
厚１〜８ｍｍ、フランジ部板厚１〜１２ｍｍとするのが
好ましい。
【００１９】本発明の倣い溶接に使用するレ−ザ発振機
としては、ＹＡＧレ−ザ発振機を使用するのがよい。Ｙ
ＡＧレ−ザは、イットリウム−アルミニウム−ガ−ネッ
ト単結晶に、希土類元素のネオジウムを添加した固体を
媒体とした波長１．０６μｍの近赤外線に属するレ−ザ
光である。
としては、ＹＡＧレ−ザ発振機を使用するのがよい。Ｙ
ＡＧレ−ザは、イットリウム−アルミニウム−ガ−ネッ
ト単結晶に、希土類元素のネオジウムを添加した固体を
媒体とした波長１．０６μｍの近赤外線に属するレ−ザ
光である。
【００２０】従来使用されていたＹＡＧレ−ザのビ−ム
径は、０．５ｍｍ程度であった。本発明では、長尺部材
を溶接するが、そのためにはビ−ム径を０．７ｍｍ〜
１．０ｍｍにするのが良い。この範囲内であれば、溶接
線の目はずれが起こり難くなることと、必要な溶け込み
深さが容易に得られるからである。
径は、０．５ｍｍ程度であった。本発明では、長尺部材
を溶接するが、そのためにはビ−ム径を０．７ｍｍ〜
１．０ｍｍにするのが良い。この範囲内であれば、溶接
線の目はずれが起こり難くなることと、必要な溶け込み
深さが容易に得られるからである。
【００２１】例えば、従来使用されていた１００ｍｍの
標準レンズに変えて、１６０ｍｍのレンズを使用する
と、ビ−ム径は０．７ｍｍ程度となり、焦点深度の有効
範囲を２ｍｍ程度広くできる。その結果、倣い溶接によ
って、長尺の薄板が若干変形しても、溶接線の目はずれ
が起こり難くなる。ビ−ム径を１．０ｍｍより大きくす
ると、溶接ビ−ド幅が広くなり、レーザ溶接の持つ高意
匠性が損なわれるので好ましくない。
標準レンズに変えて、１６０ｍｍのレンズを使用する
と、ビ−ム径は０．７ｍｍ程度となり、焦点深度の有効
範囲を２ｍｍ程度広くできる。その結果、倣い溶接によ
って、長尺の薄板が若干変形しても、溶接線の目はずれ
が起こり難くなる。ビ−ム径を１．０ｍｍより大きくす
ると、溶接ビ−ド幅が広くなり、レーザ溶接の持つ高意
匠性が損なわれるので好ましくない。
【００２２】本発明では、１〜１２ｍｍ程度の板厚の長
尺材を溶接するのに適しているが、強度上の理由から、
薄板の厚さに応じて１〜９ｍｍ程度の溶け込み深さが必
要である。このような溶け込み深さを得るため、溶接速
度は、３００〜２０００ｍｍ／分程度、好ましくは３０
０〜１５００ｍｍ／分と、従来のレ−ザ溶接に比べて遅
い速度とするのが良い。
尺材を溶接するのに適しているが、強度上の理由から、
薄板の厚さに応じて１〜９ｍｍ程度の溶け込み深さが必
要である。このような溶け込み深さを得るため、溶接速
度は、３００〜２０００ｍｍ／分程度、好ましくは３０
０〜１５００ｍｍ／分と、従来のレ−ザ溶接に比べて遅
い速度とするのが良い。
【００２３】本発明では、ステンレス製長尺部材の厚さ
は、１〜６ｍｍの場合が特に効果的である。このような
薄板を従来のＴＩＧ溶接で接合したのでは、反ったりす
るため、満足な外観のものが得られなかったからであ
る。
は、１〜６ｍｍの場合が特に効果的である。このような
薄板を従来のＴＩＧ溶接で接合したのでは、反ったりす
るため、満足な外観のものが得られなかったからであ
る。
【００２４】図１及び図２は、本発明の製法に使用する
溶接装置を示すものであり、溶接架台１には、長尺の被
溶接部材２が載置されている。倣い装置３を載せた走行
台車９は、溶接架台１を載置した基台４に固定されたレ
−ル１１上を、長尺の被溶接部材２と平行に走行するよ
うになっている。
溶接装置を示すものであり、溶接架台１には、長尺の被
溶接部材２が載置されている。倣い装置３を載せた走行
台車９は、溶接架台１を載置した基台４に固定されたレ
−ル１１上を、長尺の被溶接部材２と平行に走行するよ
うになっている。
【００２５】接触式検知器５及びレ−ザ加工ヘッド６
は、被溶接部材２の溶接線を倣うように配設され、倣い
装置３のア−ム１０に固定され、走行台車３と一緒に移
動するようになっている。接触式検知器５で溶接線を検
知すると、その信号に応じてレ−ザ加工ヘッド６は、溶
接線にレ−ザを当てるように制御されている。
は、被溶接部材２の溶接線を倣うように配設され、倣い
装置３のア−ム１０に固定され、走行台車３と一緒に移
動するようになっている。接触式検知器５で溶接線を検
知すると、その信号に応じてレ−ザ加工ヘッド６は、溶
接線にレ−ザを当てるように制御されている。
【００２６】レ−ザ加工ヘッド６は、光フアイバ−７を
介して、ＹＡＧレ−ザ発信機（図示省略）に結合されて
いる。接触式検知器５としては、高精度（検知精度±
０．１ｍｍ）の接触式の検知器を使用するのが良く、こ
の検知器５を使用して倣い溶接すれば、倣い精度±０．
３ｍｍとすることができる。
介して、ＹＡＧレ−ザ発信機（図示省略）に結合されて
いる。接触式検知器５としては、高精度（検知精度±
０．１ｍｍ）の接触式の検知器を使用するのが良く、こ
の検知器５を使用して倣い溶接すれば、倣い精度±０．
３ｍｍとすることができる。
【００２７】このように高精度の接触式検知器を使用
し、ビ−ム径０．７〜１．０ｍｍのＹＡＧレ−ザ発振機
を使用し、加工機移動型の台車方式を採用し、従来のレ
−ザ溶接よりも溶接速度を遅くすることによって、２ｍ
以上の長尺薄板部材のレ−ザ溶接を支障なく実施するこ
とができる。
し、ビ−ム径０．７〜１．０ｍｍのＹＡＧレ−ザ発振機
を使用し、加工機移動型の台車方式を採用し、従来のレ
−ザ溶接よりも溶接速度を遅くすることによって、２ｍ
以上の長尺薄板部材のレ−ザ溶接を支障なく実施するこ
とができる。
【００２８】図３及び図４は、Ｈ形鋼（又はＴ形鋼）を
すみ肉溶接によって製作する状態を示すものであり、溶
接速度３００〜２０００ｍｍ／分と従来のレ−ザ溶接よ
りも遅い速度で溶接するので、１〜９ｍｍ程度の大きな
溶け込み深さ８が形成され、高強度の製品が得られる。
すみ肉溶接によって製作する状態を示すものであり、溶
接速度３００〜２０００ｍｍ／分と従来のレ−ザ溶接よ
りも遅い速度で溶接するので、１〜９ｍｍ程度の大きな
溶け込み深さ８が形成され、高強度の製品が得られる。
【００２９】厚さ３ｍｍで長さ１０ｍのオーステナイト
系ステンレス鋼を使用し、上記方法によってＴ字形鋼に
レーザ溶接し、母材及び溶接部の透磁率とフェライトス
コープによるフェライト量を測定した。結果を次表１に
示す。尚、比較のためＣＯ2溶接とする以外は同様にし
てＴ字形鋼に溶接し、同様に測定した結果を次表１に併
記した。
系ステンレス鋼を使用し、上記方法によってＴ字形鋼に
レーザ溶接し、母材及び溶接部の透磁率とフェライトス
コープによるフェライト量を測定した。結果を次表１に
示す。尚、比較のためＣＯ2溶接とする以外は同様にし
てＴ字形鋼に溶接し、同様に測定した結果を次表１に併
記した。
【００３０】
【表１】
【００３１】上記表１から明らかなように、本発明のＴ
字形鋼は、透磁率及びフェライト量とも母材と同程度で
ある。これに対し、従来のＣＯ2溶接によるＴ字形鋼
は、透磁率及びフェライト量のいずれも母材よりも遥か
に大であった。
字形鋼は、透磁率及びフェライト量とも母材と同程度で
ある。これに対し、従来のＣＯ2溶接によるＴ字形鋼
は、透磁率及びフェライト量のいずれも母材よりも遥か
に大であった。
【００３２】本発明によれば、オーステナイト系ステン
レス鋼からレーザ溶接によって形鋼を製造するので、高
強度で、しかも完全非磁性形鋼を得ることができる。
レス鋼からレーザ溶接によって形鋼を製造するので、高
強度で、しかも完全非磁性形鋼を得ることができる。
【００３３】また、従来よりビーム径を大きくし、焦点
深度の有効範囲を広げたＹＡＧレーザを使用することに
よって、溶接線の目外れが起こり難くなり、必要な溶け
込み深さが得られるから、上記形鋼が容易に得られる。
深度の有効範囲を広げたＹＡＧレーザを使用することに
よって、溶接線の目外れが起こり難くなり、必要な溶け
込み深さが得られるから、上記形鋼が容易に得られる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のうち請求項
１に記載の発明によれば、従来溶接では製造し得なかっ
た高強度且つ完全非磁性な形鋼を溶接によって形成する
ことができるので、リニアモーターカー等の架台やレー
ル関係の部材として、極めて好適である。
１に記載の発明によれば、従来溶接では製造し得なかっ
た高強度且つ完全非磁性な形鋼を溶接によって形成する
ことができるので、リニアモーターカー等の架台やレー
ル関係の部材として、極めて好適である。
【００３５】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の非磁性形鋼を工業的に容易且つ低コ
ストで供することができる。
記請求項１に記載の非磁性形鋼を工業的に容易且つ低コ
ストで供することができる。
【００３６】
【図１】本発明の形鋼の製造する状態を示す正面図であ
る。
る。
【図２】本発明の形鋼の製造する状態を示す側面図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法によってすみ肉溶接する状態を示
す側面図である。
す側面図である。
【図４】図３Ａ部の拡大図である。
２ 被溶接部材 ５ 接触式検知器 ６ レ−ザ式加工ヘッド ８ 溶け込み深さ ９ 走行台車
フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 貴教 東京都千代田区四番町五番地九 トピー工 業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼からなる長
尺部材を、レーザ倣い溶接による部材の溶かし込みだけ
の溶接により接合して、形鋼に形成したことを特徴とす
るステンレス製非磁性形鋼。 - 【請求項２】前記レーザ倣い溶接が、ＹＡＧレーザを使
用し、接触式検知器で溶接線を検知する倣い溶接である
請求項１に記載の非磁性形鋼。 - 【請求項３】オーステナイト系ステンレス鋼からなる長
尺部材を接合する溶接線を、接触式検知器で検知しなが
ら、従来よりビ−ム径を大きくし焦点深度の有効範囲を
広げたＹＡＧレ−ザによって、倣い溶接することを特徴
とするステンレス製非磁性形鋼の製造方法。 - 【請求項４】前記ステンレス製長尺部材が、厚さ１〜１
２ｍｍの板材である請求項３に記載の製造方法。 - 【請求項５】前記ステンレス製長尺部材が、厚さ１〜６
ｍｍの薄板である請求項４に記載の製造方法。 - 【請求項６】前記ステンレス製長尺部材の長さが、２ｍ
以上である請求項３〜５のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項７】前記ＹＡＧレ−ザのビ−ム径が、０．７ｍ
ｍ〜１．０ｍｍである請求項３ないし６のいずれかに記
載の製造方法。 - 【請求項８】前記レ−ザを発するレ−ザ加工ヘッドを移
動させる溶接速度が、３００〜２０００ｍｍ／分である
請求項３〜７のいずれかに記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10176857A JPH1177351A (ja) | 1997-07-16 | 1998-06-24 | ステンレス製非磁性形鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-190929 | 1997-07-16 | ||
| JP19092997 | 1997-07-16 | ||
| JP10176857A JPH1177351A (ja) | 1997-07-16 | 1998-06-24 | ステンレス製非磁性形鋼及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177351A true JPH1177351A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=26497618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10176857A Pending JPH1177351A (ja) | 1997-07-16 | 1998-06-24 | ステンレス製非磁性形鋼及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1177351A (ja) |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10176857A patent/JPH1177351A/ja active Pending
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