JPS59202187A - エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 - Google Patents
エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法Info
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- JPS59202187A JPS59202187A JP58075319A JP7531983A JPS59202187A JP S59202187 A JPS59202187 A JP S59202187A JP 58075319 A JP58075319 A JP 58075319A JP 7531983 A JP7531983 A JP 7531983A JP S59202187 A JPS59202187 A JP S59202187A
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- Japan
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- laser beam
- welding
- mirror
- wedge
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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
- B23K28/00—Welding or cutting not covered by groups B23K5/00 - B23K26/00
- B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気抵抗溶接法とレーザービームを併用する複
合溶接法に関するものである。
合溶接法に関するものである。
電気抵抗溶接法（以下ＥＲＷと略称する）は、溶接法と
して最もよく使用されている技術の１つである。例えば
、溶接鋼管の製造分野において、一般に電縫管と呼ばれ
ている管を製造する方法は、溶接速度の速い、すなわち
生産性の高い溶接法として広く行なわれている。
して最もよく使用されている技術の１つである。例えば
、溶接鋼管の製造分野において、一般に電縫管と呼ばれ
ている管を製造する方法は、溶接速度の速い、すなわち
生産性の高い溶接法として広く行なわれている。
第１図は、従来一般に行なわれている高周波接触式電気
抵抗溶接法による造管の実例を示すもので、銅帯を、図
示していない成形ロール群によって管状に成形し、さら
に該銅帯（以下管状体という）■の端部２，２をスクイ
ズロール３，３によって突き合せ、突き合せ部を頂点と
するクサビ状に形成する。さらに、スクイズロール３，
３の上流に設けた接触子４ａ、４ｂに高周波電源４から
高周波電圧を印加し、接触子４ａから４ｂ（あるいは４
ｂから４ａ）へ高周波電流回路を、クサビ状を呈する端
部２，２に沿って形成させ、この高周波電流によって端
部２，２を加熱する。その結果、クサビ形状の頂点にお
いて溶接温度に達し、スクイズロール３により加圧溶接
される。
抵抗溶接法による造管の実例を示すもので、銅帯を、図
示していない成形ロール群によって管状に成形し、さら
に該銅帯（以下管状体という）■の端部２，２をスクイ
ズロール３，３によって突き合せ、突き合せ部を頂点と
するクサビ状に形成する。さらに、スクイズロール３，
３の上流に設けた接触子４ａ、４ｂに高周波電源４から
高周波電圧を印加し、接触子４ａから４ｂ（あるいは４
ｂから４ａ）へ高周波電流回路を、クサビ状を呈する端
部２，２に沿って形成させ、この高周波電流によって端
部２，２を加熱する。その結果、クサビ形状の頂点にお
いて溶接温度に達し、スクイズロール３により加圧溶接
される。
ところが、このＥＲＷも溶接物が厚肉になったり、ある
いは溶接速度を高めようとした場合には問題がある。例
えば、厚肉になると第２ａ図に示すように端部２のコー
ナ一部２ａ、２ｂの高周波電流密度が板厚中央部２ｃの
高周波電流密度より高くなり、その結果、温度分布はＨ
ａ２に示すように、板厚中央部に低温部を生じ、冷接欠
陥が発生する。
いは溶接速度を高めようとした場合には問題がある。例
えば、厚肉になると第２ａ図に示すように端部２のコー
ナ一部２ａ、２ｂの高周波電流密度が板厚中央部２ｃの
高周波電流密度より高くなり、その結果、温度分布はＨ
ａ２に示すように、板厚中央部に低温部を生じ、冷接欠
陥が発生する。
また、冷接をなくすために高入熱状態にすると、温度分
布はＨａｌに示すようになり、ペネトレーター欠陥が発
生する。
布はＨａｌに示すようになり、ペネトレーター欠陥が発
生する。
そこで本発明者等は、先に、ＥＲＷにレーザービームを
併用することにより、すなわち前記のような管状体のク
サビ状部に水平方向からレーザービームを導入し、該部
分を加熱することにより上記のような問題を解決するこ
とを提案した。
併用することにより、すなわち前記のような管状体のク
サビ状部に水平方向からレーザービームを導入し、該部
分を加熱することにより上記のような問題を解決するこ
とを提案した。
本発明はこのようなＥＲＷにレーザービームを併用する
溶接法において、レーザービームの形状を制御すること
により、溶接を更に確実かつ効率よく行なうことを目的
としてなされたものであり、互に相対する溶接面が漸近
し溶接点を頂点とするクサビ形状をなす被溶接物へ電気
エネルギーを供給し、発生するジュール熱で前記クサビ
形状の抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービームを投
射してクサビ形状内面を加熱すると共に、該レーザービ
ームの光路に非点収差ミラーを配置し、該ミラーと被溶
接物との距離を変化させることによりレーザービームの
形状を制御する。
溶接法において、レーザービームの形状を制御すること
により、溶接を更に確実かつ効率よく行なうことを目的
としてなされたものであり、互に相対する溶接面が漸近
し溶接点を頂点とするクサビ形状をなす被溶接物へ電気
エネルギーを供給し、発生するジュール熱で前記クサビ
形状の抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービームを投
射してクサビ形状内面を加熱すると共に、該レーザービ
ームの光路に非点収差ミラーを配置し、該ミラーと被溶
接物との距離を変化させることによりレーザービームの
形状を制御する。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明を電縫管の製造に適用した場合の実例を
示す説明図である。同図において、１は銅帯を管状に成
形した管状体、２はそのクサビ形端部である。４は高周
波電源、４ａ、４ｂは接触子である。５はレーザー発振
器、６および７はビーム形状変換器、８は対物ミラー、
９はレーザービームＬＢを通過させるビームダクトであ
る。１０は酸化防止用ガス供給管、１０ａはその先端の
ノズル部、また２ａは接合端部の上端、２ｂは下端、２
ｃは中央部である。
示す説明図である。同図において、１は銅帯を管状に成
形した管状体、２はそのクサビ形端部である。４は高周
波電源、４ａ、４ｂは接触子である。５はレーザー発振
器、６および７はビーム形状変換器、８は対物ミラー、
９はレーザービームＬＢを通過させるビームダクトであ
る。１０は酸化防止用ガス供給管、１０ａはその先端の
ノズル部、また２ａは接合端部の上端、２ｂは下端、２
ｃは中央部である。
第４図はビーム形状変換器７内に配置した非点収差ミラ
ーの作用を示す説明図であり、Ｍａｎ Ｍｂ。
ーの作用を示す説明図であり、Ｍａｎ Ｍｂ。
−３＝
Ｍｄは光軸方向変換用のベンディングミラー、Ｍｅは非
点収差ミラー（凹面集光ミラー）である。
点収差ミラー（凹面集光ミラー）である。
本発明により溶接を行なうには、第１図の場合と同様に
、銅帯を成形用ロール（図示せず）により管状に成形し
、高周波電源４からの高周波電流を、接触子４ａおよび
４ｂを介して管状体１のクサビ状端部２，２に流し、該
部分を加熱する。
、銅帯を成形用ロール（図示せず）により管状に成形し
、高周波電源４からの高周波電流を、接触子４ａおよび
４ｂを介して管状体１のクサビ状端部２，２に流し、該
部分を加熱する。
一方、レーザー発振器５からレーザービームＬＢを、ビ
ーム形状変換器６および７．対物ミラー８およびビーム
ダクト９を介して管状体ｌの端部２．２の突合せ部に投
射する。その結果、前記クサビ状端部２，２（以下Ｖ開
先という）を、高周波電流ともども加熱溶接することが
できる。
ーム形状変換器６および７．対物ミラー８およびビーム
ダクト９を介して管状体ｌの端部２．２の突合せ部に投
射する。その結果、前記クサビ状端部２，２（以下Ｖ開
先という）を、高周波電流ともども加熱溶接することが
できる。
この際、本発明においては、レーザービームＬ Ｂの光
路に配置した非点収差ミラーと被照射部位（Ｖ開先）と
の距離を変化させることによりレーザービームＬ Ｂの
形状を制御することができる。
路に配置した非点収差ミラーと被照射部位（Ｖ開先）と
の距離を変化させることによりレーザービームＬ Ｂの
形状を制御することができる。
第４図及至第６図は、その詳細を示すもので、第４図に
示すように、ビーム形状変換器７の入側のビームダクト
９の折曲部にベンディングミラー−４＝ Ｍａを設け、さらにビーム形状変換器７内の前記ベンデ
ィングミラーＭａに対向する位置にベンディングミラー
Ｍｂｔｉｌ−設け、その反射位置に非点収差ミラーＭｅ
を設け、かつビーム形状変換器７の出側のビームダクト
９の折曲部にベンディングミラーＭｄを設けである。
示すように、ビーム形状変換器７の入側のビームダクト
９の折曲部にベンディングミラー−４＝ Ｍａを設け、さらにビーム形状変換器７内の前記ベンデ
ィングミラーＭａに対向する位置にベンディングミラー
Ｍｂｔｉｌ−設け、その反射位置に非点収差ミラーＭｅ
を設け、かつビーム形状変換器７の出側のビームダクト
９の折曲部にベンディングミラーＭｄを設けである。
また、ビーム形状変換器７は、ビームダクト９に沿って
一定の範囲で可動し得るように構成してあり、一方、非
点収差ミラーＭｃはビーム形状変換器７内で距離Ｑｘ１
−Ｑｘ２の範囲で可動し得るように構成しである。
一定の範囲で可動し得るように構成してあり、一方、非
点収差ミラーＭｃはビーム形状変換器７内で距離Ｑｘ１
−Ｑｘ２の範囲で可動し得るように構成しである。
なお、第４図において、ＰＯはベンディングミラーＭｂ
の位置、Ｐ １ ｚ Ｐ ２は非点収差ミラーＭｅの位
置、ＰａはベンディングミラーＭｄの位置、Ｑｌはベン
ディングミラーＭｂとＰｌにおける非点収差ミラーＭｅ
の水平位置での距離、Ｑ２は同じ＜Ｐ２点における距離
、Ｑ３はベンディングミラーＭｂとＭｄの水平位置での
距離、Ｑ４はベンディングミラーＭｄと被照射部位２ｃ
との距離である。
の位置、Ｐ １ ｚ Ｐ ２は非点収差ミラーＭｅの位
置、ＰａはベンディングミラーＭｄの位置、Ｑｌはベン
ディングミラーＭｂとＰｌにおける非点収差ミラーＭｅ
の水平位置での距離、Ｑ２は同じ＜Ｐ２点における距離
、Ｑ３はベンディングミラーＭｂとＭｄの水平位置での
距離、Ｑ４はベンディングミラーＭｄと被照射部位２ｃ
との距離である。
そこで、第４図に示すように非点収差ミラーＭｃの位置
を２１点から１２点まで移動させると（すなわち（ｌｘ
２−Ｑｘｌの距離移動させると）、非点収差ミラーＭｃ
の入射角を０１から０２まで連続的に変化させることに
より、収差量を変化させることができる。
を２１点から１２点まで移動させると（すなわち（ｌｘ
２−Ｑｘｌの距離移動させると）、非点収差ミラーＭｃ
の入射角を０１から０２まで連続的に変化させることに
より、収差量を変化させることができる。
すなわち、第５ａ図に示すように、入射角を大きくする
と収差が大きくなり、それに伴ってレーザービームＬ
Ｂの形状は楕円率が大きくなる〔０１→０２．（ｃ）→
（ａ）〕。
と収差が大きくなり、それに伴ってレーザービームＬ
Ｂの形状は楕円率が大きくなる〔０１→０２．（ｃ）→
（ａ）〕。
つまり、縦横比Ｒ，ａｂ＝ ａ ／ ｂとすると、Ｒａ
ｂ（ａ ）＜ Ｒａｂ（ｂ）＜ Ｒａｂ（ｃ ）となる
。なお、Ｒａｂ（ａ）は入射角Ｏが小さいときの第５ａ
図の（ａ）の状態を示すものである。
ｂ（ａ ）＜ Ｒａｂ（ｂ）＜ Ｒａｂ（ｃ ）となる
。なお、Ｒａｂ（ａ）は入射角Ｏが小さいときの第５ａ
図の（ａ）の状態を示すものである。
また、ビーム形状変換器７をビームダクト９に沿って移
動させることによって被照射部位におけるレーザービー
ム■、Ｂの焦点整合の程度を調節することができる。
動させることによって被照射部位におけるレーザービー
ム■、Ｂの焦点整合の程度を調節することができる。
すなわち、非点収差ミラーＭｃの焦点距離をＱ。
とすると、該ミラーＭｃの移動によって生ずる被照射部
位との距離Ｑしは、 Ｑｔ＝Ｑｘ＋Ｑ３＋Ｑ４ であり、 Ｑ しｍａｘ＞ ｎ ｏ ＞ Ｑ ｔｍｉｎに設定
することができる。
位との距離Ｑしは、 Ｑｔ＝Ｑｘ＋Ｑ３＋Ｑ４ であり、 Ｑ しｍａｘ＞ ｎ ｏ ＞ Ｑ ｔｍｉｎに設定
することができる。
従って第５ｂ図において縦横比Ｒａが約１の場合、ｎし
＝Ｑｏ Ｃ第５ｂ図の（Ｃ）〕Ｒａｂ＞１のとき、 Ｑｔ＜Ｑｏ （第５ｂ図の（ａ）、（ｂ）：ＩＲａ
ｂ＜１のとき、 ｆｉｔ＞ｆｉｏ （第５ｂ図の（ｄ）、（ｅ）］とな
る。
＝Ｑｏ Ｃ第５ｂ図の（Ｃ）〕Ｒａｂ＞１のとき、 Ｑｔ＜Ｑｏ （第５ｂ図の（ａ）、（ｂ）：ＩＲａ
ｂ＜１のとき、 ｆｉｔ＞ｆｉｏ （第５ｂ図の（ｄ）、（ｅ）］とな
る。
なお、第６図に非点収差による焦点近傍におけるビーム
径の変化量の一例を示す。実施結果によると、非点収差
ミラーの焦点距離を１ｍとし、被溶接物にレーザービー
ムを照射したとき、焦点近傍でのビーム径は、 θ＝３°のとき、 ａ ＝５．５ｍｍ、 ｂ ＝５．
８ｍｍ０＝２０°のとき、ａ ＝６．７ｍｍ、 ｂ ＝
７．０ｍｍとなり、また、焦点位置から１．００ｍｍ後
方でのビー７− ム径は、 ０＝３ａのとき、 ａ ＝６．５ｍｍ、 ｂ ＝６．
８ｎｕｎとなった。
径の変化量の一例を示す。実施結果によると、非点収差
ミラーの焦点距離を１ｍとし、被溶接物にレーザービー
ムを照射したとき、焦点近傍でのビーム径は、 θ＝３°のとき、 ａ ＝５．５ｍｍ、 ｂ ＝５．
８ｍｍ０＝２０°のとき、ａ ＝６．７ｍｍ、 ｂ ＝
７．０ｍｍとなり、また、焦点位置から１．００ｍｍ後
方でのビー７− ム径は、 ０＝３ａのとき、 ａ ＝６．５ｍｍ、 ｂ ＝６．
８ｎｕｎとなった。
以」二説明したように本発明によれば、非点収差ミラー
と被溶接物との距離を変化させることにより、レーザー
ビームの形状を制御することができるので、被溶接物の
形状、加熱の状態などに応じて、レーザービームを最適
な形状にすることができ、従って溶接が一層確実になり
、その効果は極めて大きい。
と被溶接物との距離を変化させることにより、レーザー
ビームの形状を制御することができるので、被溶接物の
形状、加熱の状態などに応じて、レーザービームを最適
な形状にすることができ、従って溶接が一層確実になり
、その効果は極めて大きい。
第１図は、従来一般に行なわれている高周波接触式電気
抵抗溶接法による造管工程の概要を示す説明図、第２ａ
図、第２ｂ図および第２ｃ図は、前記従来法による管体
の端部の温度分布を示す説明図、第３図は本発明法の実
例を示す説明図、第４図は本発明法における非点収差ミ
ラーの作用を示す説明図、第５図および第６図は本発明
におけるレーザービーム径の変化の態様を示す説明図で
ある。 ８− １：管状体 ２：端部 ３ニスクイズロール ４：高周波電源４ａ、４ｂ：
接触子 ５：レーザー発振器６．７：ビーム形
状変換器 ８：対物ミラーＬＢ：レーザービーム
９：ビームダクト１０：ガス供給管 １０ａ：ノ
ズル部Ｍａ、 Ｍｂ、 Ｍｄ ：ペンディングミラーＭ
ｃ：非点収差ミラー 第５ａ図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）（ｍｍ） ↑ ↓ （ｍｍ） 第５ｂ図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） （
ｅ）第 ６ 図
抵抗溶接法による造管工程の概要を示す説明図、第２ａ
図、第２ｂ図および第２ｃ図は、前記従来法による管体
の端部の温度分布を示す説明図、第３図は本発明法の実
例を示す説明図、第４図は本発明法における非点収差ミ
ラーの作用を示す説明図、第５図および第６図は本発明
におけるレーザービーム径の変化の態様を示す説明図で
ある。 ８− １：管状体 ２：端部 ３ニスクイズロール ４：高周波電源４ａ、４ｂ：
接触子 ５：レーザー発振器６．７：ビーム形
状変換器 ８：対物ミラーＬＢ：レーザービーム
９：ビームダクト１０：ガス供給管 １０ａ：ノ
ズル部Ｍａ、 Ｍｂ、 Ｍｄ ：ペンディングミラーＭ
ｃ：非点収差ミラー 第５ａ図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）（ｍｍ） ↑ ↓ （ｍｍ） 第５ｂ図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） （
ｅ）第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 互に相対する溶接面が漸近し溶接点を頂点とするクサビ
形状をなす被溶接物へ電気エネルギーを供給し、発生す
るジュール熱で前記クサビ形状の頂点の温度を溶接温度
まで加熱し溶接する電気抵抗溶接法において； 該クサビ形状の開放側から溶接点にレーザービームを投
射してクサビ形状内面を加熱すると共に、−該レーザー
ビームの光路に非点収差ミラーを配置し、該ミラーと被
溶接物との距離を変化させることによりレーザービーム
の形状を制御することを特徴とするエネルギービーム併
用電気抵抗溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075319A JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075319A JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202187A true JPS59202187A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH046474B2 JPH046474B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=13572816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58075319A Granted JPS59202187A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202187A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816781A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-01-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接管の製造方法 |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58075319A patent/JPS59202187A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816781A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-01-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接管の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046474B2 (ja) | 1992-02-05 |
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