JPS6284889A - レ−ザ溶接方法および装置 - Google Patents

レ−ザ溶接方法および装置

Info

Publication number
JPS6284889A
JPS6284889A JP60226047A JP22604785A JPS6284889A JP S6284889 A JPS6284889 A JP S6284889A JP 60226047 A JP60226047 A JP 60226047A JP 22604785 A JP22604785 A JP 22604785A JP S6284889 A JPS6284889 A JP S6284889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
laser beam
welding
laser
integrating
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.)
Granted
Application number
JP60226047A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0214155B2 (ja
Inventor
Katsuhiro Minamida
勝宏 南田
Hideo Takato
高藤 英生
Hirotsugu Haga
芳賀 博世
Nobuo Mizuhashi
伸雄 水橋
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 JP60226047A priority Critical patent/JPS6284889A/ja
Publication of JPS6284889A publication Critical patent/JPS6284889A/ja
Publication of JPH0214155B2 publication Critical patent/JPH0214155B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Lenses (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームをエネルギー源とする、物体の溶
接方法およびその装置に関するものである。
〔従来の技術〕
レーザビームをエネルギー源として溶接を行うことは、
例えば「第3版鉄鋼便覧第VI巻二次加工1表面処理、
熱処理、溶接」(社)溶接学会編P446〜481等に
示されているように種々の用途に適用されている。また
本出願人も先に溶接部をクサビ状に形成し該クサビ状部
分にレーザビームを照射して溶接を行う方法(特公昭6
0−32553号公報)。
該方法に電気抵抗溶接法を併用する方法(特開昭58−
100985号公報、特開昭59−191577号公報
)等を発明し特許出願した。しかしながらこれらの方法
においては、レーザビーム径、出力などを制御し。
最適な条件で溶接を行うことを簡単ではなかった。
また前述の電気抵抗溶接法(以下ERv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われている
第6図は、従来一般に行われている高周波接触式電気抵
抗溶接法による造管の一例を示すもので、銅帯を1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
該鋼管(以下管状体という)1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4b
から4a)へ高周波電流回路を形成して、クサビ状を呈
する端部2,2を加熱する。その結果、帯状鋼はクサビ
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、鋼管となる。ところが、このER
W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7図に示すように、端部2のコーナ部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Ha2に示すように、板
厚中央部に低温部を生じ、溶接欠陥が発生する。また、
冷接ををなくすために高入熱状態にすると、温度分布は
第7図のHalに示すようになり、ペネトレータ欠陥が
発生する。
そこで本発明者等は、先に、 ERWにレーザビームを
併m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(特開昭58−100985号公報、同59
−191577号公報)。
C発明が解決しようとする問題点〕 本発明はレーザビームをエネルギー源とする溶接、ある
いはレーザビームと他のエネルギー源とを併用する溶接
において、レーザビームの形状を制御することにより溶
接をさらに確実かつ効率よく行うことを目的とするもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、被溶接物にレーザビームを照射して溶接を行
うに際し、レーザビームの光路に、凸面鏡と複数の凹面
鏡とからなる積分鏡により構成されるミラー系を配置し
、該ミラー系の位置と被溶接点の距離、凸面鏡と積分鏡
の距離および積分鏡を構成する個々の凹面鏡の集光方向
、を制御することにより、レーザビームの形状と強度分
布を制御りる。またこれを有利に実行するために、レー
ザ光源と溶接点とを結ぶ光路に、光軸変更用ミラー、凸
面鏡および多数の凹面鏡を配設した積分鏡、からなるミ
ラー系を設け、かつ積分鏡を構成する凹面鏡の個々の方
向を調節可能にするとともに凸面鏡と積分鏡の距離を移
動可能に構成する。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に使用するミラー系を示すものであり、
7はビーム形状変換器で、その内部には、レーザビーム
の光軸上に、光源方向から順に光軸変換用ミラーMa、
凸面鏡Mb、積分鏡Mc等を配置しである。
積分鏡Mcは第2図に示すように横方向にm個。
縦方向にn個の凹面鏡を並設して構成しである。
なお個々の凹面鏡はそれぞれ曲率Rをもっている。
また第3図はレーザと電気抵抗溶接を併用して本発明を
実施する電縫管の製造態様を示す説明図であり、1は銅
帯を管状に成形した管状体、2はそのクサビ形状部であ
る。4は高周波電源、4a。
4bは接触子である。5はレーザ発振器、7はビーム形
状変換器、8は対物ミラー、9はレーザビーム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。
2cは中央部である。なお、51.52は発振用ミラー
である。
本発明は、レーザ発振器5からレーザビームLBをビー
ム形状変換器7を介して溶接部に照射し、その際ビーム
形状変換器7に内蔵されるミラー系を調節することによ
りビーム形状を制御することを特徴とするものである。
その実際を、第3図に示すレーザ溶接と電気抵抗溶接を
併用して電縫管の製造に適用した場合を例にして説明す
ると。
前述の第6図の場合と同様に、鋼帯を成形ロール(図示
せず)により管状に成形し、レーザ発振器5からレーザ
ビームLBを、ビーム形状変換器7゜対物ミラー8およ
びビームダクト9を介して管状体1の端部2,2の突合
せ部に投射する。一方。
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lのクサビ状端部に流し加熱する。その
結果、前記クサビ状端部2.2(V開先という)を加熱
溶接することができる。このとき本発明においては、レ
ーザビームLBの光路にビーム形状変換器7を配置し、
該変換器に光軸変換用ミラーMa、凸面鏡Mb、曲率R
を持つ多数の凹面鏡を並設した積分鏡Mcからなるミラ
ー系を設けであるので、凸面鏡Mb、積分鏡Mcと溶接
部とのそれぞれの距離を変化することによって、焦点距
離と集光径を決定することができる。
すなわち、レーザ発振器5からのレーザビームLBの発
散角をO1凸面鏡Mbの焦点距離をfb、積分鏡Mcを
構成する凹面鏡Minの焦点距離をfc、および凸面鏡
Mbと積分鏡Mc間の鏡開距離をDxとすると、集光圧
1illQxと集光径dxは次のようになる。
Q x= f c(Dx −f b)(Dx −f b
 −f c) −”d x= A f b−f c(D
x −f b −f c)−’ここでAはレーザビーム
のモードおよび伝送距離等により決定される定数である
そこで第4a図に示すように、積分子iMcを構成する
各凹面鏡Minの角度を調節して、集光点P+onを必
要なエネルギー密度分布になるように設定する。第4b
図には第4a図の設定状態におけるレーザエネルギー密
度分布を示す。その結果、レーザビームLBはビーム進
行方向X軸の積分鏡Mcの集光距離Qxに集光される。
第5a図は焦点位置における垂直平面上での各凹面ja
Mmnの集光状況を、第5b図はその強度分布を示すも
のである。また、集光径dxも上記関係により決定され
る。
そこで、溶接鋼板の板厚tと溶接速度Vおよび高周波電
力EPIPによって鏡間距踵Dx、凹面鏡Mmnの集光
位fi!Pn+nおよびレーザ出力P。などを調節し、
溶接形状が平担になるように制御して溶接性を高めるこ
とができる。
〔実施例〕
鏡開比@Dxを調節してレーザビームの集光径dxおよ
び集光位置Pmnを設定し、さらに積分鏡Mcを構成す
る各凹面鏡Mmnの角度を調節することにより、ビーム
の形状およびその強度分布を所望の態様に制御した。す
なわち各凹面鏡の角度を調節することによって、第8a
図、第8b図および第8c図に示すような強度分布のビ
ームを得ることができた。
例えば、鏡開比はDxを1000〜1500nuu、f
b=730++u++、  f c= 1300m+m
、とすると、単位集光径は2〜6m1llφになり、こ
れをもとにしてエネルギー密度分布を設定することがで
き、その結果、10 mrnφの平滑なエネルギー密度
分布(第8a図に示すエネルギー密度分布)を得ること
ができた。
一方、例えば”La5er Focus” Nov、 
1979年68頁rA Convex Beam In
tegraIl、orJには、第9図に示すように凸面
鏡および凹面鏡を用いてレーザビームを制御する手段が
示されているが、この方法では、本発明のような強度分
布を得ることはできない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、レーザ発振器か
らのレーザビームを強度分布に対応し。
かつ被溶接物の形状、加熱の状態などに応じて凸面鏡、
積分鏡開の距離、積分館内の凹面鏡の集光位置を制御し
レーザビームの形状2強度分布を最適なものとすること
ができるので、溶接を一層確実に行うことができ、その
効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するレーザビーム変換器における
ミラー系を示す断面図、第2図は本発明で使用するミラ
ー系の積分鏡の構成を示す正面図、第3図は本発明の一
実施態様を示す斜視図である。 第4a図は本発明で使用する積分鏡の光軸と焦点の関係
を示す断面図、第4b図は第4a図に示す焦点分布によ
るレーザエネルギー密度分布を示すグラフである。第5
a図は本発明で使用する積分鏡の集光状態を示す正面図
であり、第5b図は該集光状態でのレーザエネルギー密
度分布を示すグラフである。 第6図は、従来公知の高周波接触式電気抵抗溶接による
電縫管の製造工程を示す斜視図、第7図は該製造工程に
おける管厚方向の温度分布を示す部分断面図である。 第8a図、第8b図および第8c図は本発明におけるレ
ーザビームの形状と強度分布の実例を示すグラフであり
、縦軸はレーザビームの強度を、横軸は光軸Xからのず
れ量(y軸位置)を示す。 第9図は従来技術によるレーザビームの強度調整態様と
エネルギー密度分布との関係を示す説明図である。 ■=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:レーザ発振器7:ビーム形状変
換器  8:対物ミラーLB:レーザビーム    9
:ビームダクトlO:ガス供給管    10a:ノズ
ル部Ma:光軸変換用ミラー Mb:凸面鏡Mc:積分
子i      Man:凹面鏡Pan:凹面鏡の集光
位置 Dx:凸面鏡と積分鏡との鏡開距離 Qx=積分鏡の集光距離

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被溶接物にレーザビームを照射して溶接を行うに
    際し、レーザビームの光路に、凸面鏡と複数の凹面鏡か
    らなる積分鏡とにより構成されるミラー系を配置し、該
    ミラー系の位置と被溶接点との距離、凸面鏡と積分鏡の
    距離および積分鏡を構成する個々の凹面鏡の集光方向を
    制御することによりレーザビームの形状と強度分布を制
    御することを特徴とするレーザ溶接方法。
  2. (2)被溶接物に電気エネルギーを供給し、発生するジ
    ュール熱により溶接部を加熱し、該溶接部にレーザビー
    ムを照射する特許請求の範囲第(1)項記載のレーザ溶
    接方法。
  3. (3)相対する溶接面は、互に漸近し溶接点を頂点とす
    るクサビ形状であり、該クサビ形状にレーザビームを照
    射する特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の
    レーザ溶接方法。
  4. (4)レーザ光源と溶接点とを結ぶ光路に、光軸変更用
    ミラー、凸面鏡および多数の凹面鏡を配設した積分鏡、
    からなるミラー系を設け、かつ積分鏡を構成する凹面鏡
    の個々の方向を調節可能とするとともに、凸面鏡と積分
    鏡の距離を移動可能に構成したことを特徴とするレーザ
    溶接装置。
JP60226047A 1985-10-11 1985-10-11 レ−ザ溶接方法および装置 Granted JPS6284889A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60226047A JPS6284889A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 レ−ザ溶接方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60226047A JPS6284889A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 レ−ザ溶接方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6284889A true JPS6284889A (ja) 1987-04-18
JPH0214155B2 JPH0214155B2 (ja) 1990-04-06

Family

ID=16838952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60226047A Granted JPS6284889A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 レ−ザ溶接方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6284889A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180796A (ja) * 1987-12-28 1989-07-18 Nippon Steel Corp レーザビームの照射方法
JPH01181987A (ja) * 1988-01-12 1989-07-19 Nippon Steel Corp レーザビームの照射制御方法および装置
US7060934B2 (en) * 2003-12-04 2006-06-13 Universal Laser Systems, Inc. High resolution laser beam delivery apparatus
US8294062B2 (en) * 2007-08-20 2012-10-23 Universal Laser Systems, Inc. Laser beam positioning systems for material processing and methods for using such systems
JP2018020373A (ja) * 2016-07-06 2018-02-08 アディジェ ソシエタ ペル アチオニ アシストガス流に対するレーザの光軸位置制御による金属材料のレーザ加工方法並びに該方法の実施のための機械およびコンピュータプログラム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180796A (ja) * 1987-12-28 1989-07-18 Nippon Steel Corp レーザビームの照射方法
JPH01181987A (ja) * 1988-01-12 1989-07-19 Nippon Steel Corp レーザビームの照射制御方法および装置
US7060934B2 (en) * 2003-12-04 2006-06-13 Universal Laser Systems, Inc. High resolution laser beam delivery apparatus
US8294062B2 (en) * 2007-08-20 2012-10-23 Universal Laser Systems, Inc. Laser beam positioning systems for material processing and methods for using such systems
JP2018020373A (ja) * 2016-07-06 2018-02-08 アディジェ ソシエタ ペル アチオニ アシストガス流に対するレーザの光軸位置制御による金属材料のレーザ加工方法並びに該方法の実施のための機械およびコンピュータプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0214155B2 (ja) 1990-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6087619A (en) Dual intensity multi-beam welding system
US4263495A (en) Method of splicing optical fibers by CO2 -laser
TW201805100A (zh) 雷射處理設備以及方法
CN106312314A (zh) 双激光束焊接系统及方法
CN102380709A (zh) 平顶高斯光束皮秒脉冲激光加工系统
JPS6188989A (ja) レ−ザ−ビ−ムによる突き合わせ溶接法
JPS6284889A (ja) レ−ザ溶接方法および装置
JPH01143783A (ja) 同軸多焦点式レーザビーム集光装置
JPS58100982A (ja) エネルギビ−ム併用電気抵抗溶接法
JPS59191577A (ja) エネルギ−ビ−ム併用電気抵抗溶接法
JPH01143784A (ja) 異軸多焦点式レーザビーム集光装置
JPH0199789A (ja) 溶接管の製造方法
JPS6384788A (ja) レ−ザビ−ムの照射制御方法および装置
CN115835933A (zh) 激光加工方法
JPH04313479A (ja) レ−ザ溶接方法及び装置
JP7745383B2 (ja) 環状領域同時溶接装置、環状領域同時溶接方法、給湯器の製造方法、圧縮機の製造方法
JP3212486B2 (ja) レーザ加工用光学系及びそれを用いた加工方法
JP2003311452A (ja) レーザブレージング加工方法および加工装置
JPH046474B2 (ja)
CN113649689A (zh) 一种光学系统
JP2501594B2 (ja) レ―ザ加工機の焦点位置調整方法
JPH04305387A (ja) 薄鋼板のレーザ溶接方法
KR102520940B1 (ko) 쿼츠 접합체 및 레이저를 이용한 쿼츠용접방법
JPS60221185A (ja) レ−ザによる薄鋼板の溶接方法
JPS60216986A (ja) レ−ザによる薄鋼板の溶接法