JPS63199089A - 連続シーム溶接ならびにその溶接方法および溶接装置 - Google Patents

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〕 本発明は連続シーム溶接に関する。

〔従来の技術〕

レーザビームにより細長シームを溶接すること、特に、
スチール、ブラックプレートまたは錫、クロム、ニッケ
ルまたは蔓鉛等金属を被覆したスチールもしくは、クロ
ムと酸化クロム層を被覆したスチール等のシートメタル
で作ら杵る管状缶体の側シームを溶接することは従来提
案されている。

溶接缶にたいする商業上の要求を満たすため、缶体な４
５メ一トル／分以上の速度で溶接することが望ましい、
ダブリュウ・エム・スチーンおよびマスンダーは、’　
１９８１年８月号のつよルディング・ジャーナルにおい
て、（被覆または非被覆）薄ゲージスチールの溶接が７
または８メ一トル／分までの速度で可能とした、”製缶
に使用されるスチールのレーザ溶接”と題する論文を発
表してぃる。

米国特許第４３１５１３２号（サラリン）は、円筒体を
２２メ一トル／分までの速度で溶接できるレーザ溶接方
法を記載しているが、この方法は、高品質連続波（ＣＭ
）レーザ溶接がレーザパワーに関係なく約２２メ一トル
／分以上の速度で一貫して得ることができないため缶体
の高速溶接の使用には適していない。

欧州特許出願第１４３４５０号（ＳＷＳ　　インコーホ
レーテッド／シャープ）はパルス高エネルギ密度溶接方
法および装置を記載している。この特許は、パルスレー
ザを使用して一連のオーバラップパルスが前後に加えら
れるようにすれば、ビームの連続パルス間のわずかの休
止のため、メルトプールは安定化する時間があることを
開示している。ついで溶接は、４０メ一トル／分以上の
速度での連続パワーレーザにより生ずるメルトプールに
おいて不安定性を伴なわずに行なうことができる。この
特許はまた。シートメタルの高速溶接に固有な問題を呈
示し、高速溶接にたいする答は単にレーザのパワー増加
でない（この点もスチーンにより呈示されている）こと
を示している。レーザビームの過度のパワーは、メルト
部がなくなれば永久孔となる不安定メルトを創成するだ
けである。

除去せねばならない問題はつぎの通りである：■シャー
プの装置は、４０メ一トル／分までの速度で作動するに
すぎないが、それは速度が高くなると、メルトが不安定
となり、溶接部が製缶上好ましくない表面の不規則やア
ンダーカットを生じやすい、 ■レーザビームにより形成される溶接部は狭いので溶接
される部分間の突き合わせ継手のずれにより、完全に継
手をなくしまたは焦点位置ずれで打つビームとなる。

■高いパワーレベルでは、レーザがパルス化される速度
に制限があり、この制限速度以上では、連続レーザビー
ムを使用できるが上記問題■、■が残る。

■レーザビームの激しい局部化エネルギと接合されるシ
ートメタルの導電性とにより、メルトの急加熱、急冷や
マルテンサイト状変態のおそれが生ずる。

シャープのような溶接方法を使用した経験によれば、こ
のような高速で溶接される材料の機械的取扱いを制御す
るのはきわめて困難であることを示している。さらに、
約４５メ一トル／分以上の速度で不安定が再びメルトプ
ールに生ずると溶接は非実用的となる。

１９８５年レポート２８９としてウェルディング−イン
スチチュートにより刊行された。シー・ジェイ・ダウス
による　”シートスチールの突き合わせ継手のレーザ溶
接時における適合−ビーム整列公差を改善するためのレ
ーザビーム・スピニングの使用”と題する書類において
、これら問題を解消する種々の方法が記載されている。

製缶に使用される速度よりもかなり低い速度での１缶産
業で使用されるものよりも厚い金属の溶接を述べるもの
として、レーザビームを操作する３つの方法が記載され
る。その１つの方法では、製缶産業の条件に調整される
場合、現在、製缶には実用的でないと考えられる速度で
スピンすることが必要とされるスピニングレーザビーム
を使用した。他の方法では、レーザビームを、突合せ継
手を補う揺動通路に従うように仕向けているが、これに
は溶接工程を減速するようにビームを第１図のＤで示す
長い通路に従わせねばならない、もう１つの方法では、
ビームは広いゾーン幅に集束をずらし強さを弱めた。

シャープ特許は、増速する方法は金属時間により溶接パ
ルス間でエネルギを放散させることであることを示して
いる。しかし、これには、溶接が早いと溶接パルス間の
冷却時間が不十分であるという制限がある。言い換えれ
ば、実際的効果として、特別の時間間隔にわたり溶接さ
れる加工片に送り込まれるエネルギ量に制限があるよう
に思われる。この制限は一連の被印加非オーバラツプ溶
接パルスを配置し各溶接プールが、もう１つのフェーズ
ずれシリーズからのオーバラップパルスが印加される前
に冷却できれば凝固する時間があるようにして解消でき
ることを発見した。第１と次の隣接溶接プール間の時間
遅れが長いほどよい、しかし、すでに供給された熱を利
用するためには遅れは長ずごてはならない、この手段に
より１００メ一トル／分以上の速度に達することができ
る。この方法は単にｚシリーズのパルスに限定しなくて
もよく、３以上のシリーズを使用して第１ビームパルス
により形成される溶接間のスペースをうめてもよい。

（発明の構成〕 本発明によれば、２つのはめ合い面間に連続シーム溶接
部を作る方法において、はめ合い面を局部的に溶解する
ため、はめ合い面の線に沿う交互に間隔をおいた位置で
エネルギ量を供給する工程と、まずメルトプールの大き
さを拡大し次にプールが凝固するレベルまで冷却するこ
とによってエネルギ量を放散させる工程と、はめ合い面
を局部的に溶解するため、はめ合い面の線に沿う介在隔
設位置でエネルギ量を供給する工程と、まずメルトプー
ルの大きさを増大し１次に冷却することによってエネル
ギ量を放散させる工程とよりなり、交互位置と介在位置
との間の間隔およびエネルギ量のパワーは、プールの拡
大中介在位置で生ずる各プールの大きさが前記凝固プー
ルに重なるほどに増大するような大きさとする方法を提
供する。

本発明によればさらに、２つのはめ合い面間に連続シー
ム溶接を作る方法において、はめ合い面を局部的に溶解
するため、形成されるシー五線に沿い第１連続の離散エ
ネルギパルスを、はめ合い面に漸進的に印加する工程と
、はめ合い面を局部的に溶解するため前記線に沿い第２
連続の間隔離散エネルギパルスを漸進的に印加する工程
とよりなり、第２連続の各パルスの印加地点は１発生す
るメルトのプールが第１連続のパルスのうち１つにより
以前に溶解された区域と重なるようにされ、第２連続の
各パルスのタイミングは、前記以前に溶解した区域の温
度がはめ合い面の材料の溶解点と周囲温度間の温度差の
１パーセント以上で２５パーセント以下だけ降下する期
間中に生ずるようにした方法を提供する。

本発明によればさらにまた。シーム材料間に細長シーム
をレーザ溶接する方法において、最終シーム場所に沿っ
てシーム材料をアセンブリする工程と、シーム材料とレ
ーザビーム間を相対運動させる工程と、レーザエネルギ
の送り出しを制御して複数個の重なりゾーンを溶解する
工程とよりなり、各ゾーンはレーザエネルギの離散パル
スによって溶解され、２つのゾーン間の重なり区域にお
いて時間が２つのゾーンの加熱間で経過して一方の前記
ゾーンを、他方が溶解しないうちに安定化または凝固す
る方法を提供する。

本発明によればさらに、２つのはめ合い面間に連続シー
ム溶接部を作る装置において、はめ合い面を支持しこれ
らをシーム場所を規制する一定軸線に沿って整列する手
段と、レーザ手段と支持手段とを相対的に変位しレーザ
手段のビームに場所を走査させる手段と、レーザ手段を
制御し連続離散レーザエネルギパルスを仕向けてシーム
場所に突き当り一連のオーバラップゾーンにおけるはめ
合い面を局部的に溶解する制御手段とを備え、この制御
手段は生ずる少なくとも各交互対のパルスが互いに重な
る夫々のゾーンに突き当らないようにさせる装置を提供
する。

本発明によればさらに、２つのはめ合い面間であって一
連のオーバラップ溶接場所に沿い局部溶接することによ
って形成される連続シーム溶接において、各交互溶接場
所に生ずる局部溶接の溶接プロフィールは、各２つの隣
接介在溶接場所に生ずる局部溶接のプロフィールに重な
り橋架する連続シーム溶接を提供する。

本発明によれば、さらに、おおむね円形場所にわたりオ
ーバラップ溶接作動を連続して行なって得られる連続シ
ームにおいて、シームのプロフィールは、各交互溶接は
実質的に円形であり。

各介在溶接は各隣接交互溶接がオーバラップ関係になる
少ない量だけ実質的に円形であるようにされる連続シー
ムを提供する。

〔実　施　例〕

種々の実施例を以下、例示により添付図面を参照して説
明する。

第１図において、管状物品（ｌＯ）の細長接合部（１１
）は側壁材（１２）の出接縁部により画成されている。

第１図に示すように、管状物品（ｌＯ）はレーザビーム
ＳまたはレーザビームＤのいずれかの下を移動して突き
合わせ溶接を漸進的に生成する。

管状物品（１Ｇ）がパルスレーザビームＳの下を高速（
２２〜４０　ｍ／ｓ以上）で移動すると、複数個のオー
バラップ点溶接（１）（２）（３）が形成されるように
、レーザビームＳは欧州特許出願第１４３，４５０号に
記載の仕方およびシーケンスで作動される。この溶接形
式より生ずる問題の１つは、管状物品（１０）がビーム
Ｓを移動する際ねじれた場合、ビームＳが接合部材（１
２）の当接縁部を取り逃がすことである。

この問題を解消するため、シー・ジェイ・ダウスは、第
１図のＤで示すレーザビームを揺動させて当接面に遠近
させて図示のような波または（第１図に示されない）ル
ープ状曲線のいずれかをたどる。これら　”織り”また
は”紡ぎ”ビームに生する問題は、描かれた路が長くて
溶接速度を減することである。

第２図は突き合わせ溶接（１３）とこれに突き当るレー
ザビームＡとを示す、　　ｌｋ−の”ＥＬＥＣＴＲＯＸ
”（商品名）炭酸ガスレーザはｏ、１　ミリから０．１
５ミリ（０，００４インチからｏ、ｏｏｅインチ）の範
囲の、接合部で輻′″Ｂ″の集束ビームを有し、それで
管状物品がわずか０．０５ミリ（０，００２インチ）の
長さをねじると、ビームＡは接合部を取り逃がし、不十
分な溶接（１３）が生ずる。現在１缶は、厚みｔが０．
１５ミリから０．４　ミリ（ｏ、ｏｏｓインチから０．
０１８４ンチ）の範囲の普通シートメタル（１２）によ
り形成された円筒状体を溶接して作られる。ブリキ後板
またはクロム／酸化クロム被覆スチール等シートメタル
を使用すると、接合部位置の寸法公差を保ちがたい、ニ
ッケルまたは亜鉛被覆スチールを溶接するときも同様な
問題が生ずる。

第３図はラップシーム（１０と、オーバラップシーム材
（１２）に打ち当るレーザビームＡとを有する管状物品
を示す、以前の溶接缶のオーバラップ１１″は約３ミリ
であったが最近では０．８　ミリに減じた。しかし、両
場合において、オーバラップはレーザビームの暢”Ｂ”
以上となりラップシームは打つのにレーザビームにとっ
てかなり容易な目標である。しかし、オーバラップ層間
の割れ目が腐食するおそれがあるためラップシームは製
缶には好ましくない。

第４図はレーザビームエネルギの分配を示し。

このエネルギはレーザビームＡからキ一孔（！５）を経
てメルトプール内へ、ついで加熱ゾーン（１８）内へ、
そこからシーム材（１２）の”ヒートシンク”効果によ
って引き出され、ついでわずかに、前のストライキによ
り形成された新たに生じた溶接部（１７）内に進入する
。

ストライキゾーンで生ずる冷・却速度は１Ｇ　　”０／
１にできるので鉄材の溶接中、マルテンサイトが形成さ
れる。マルテンサイトは鉄質シートメタルよりも硬いの
で、マルテンサイト状構成を有する溶接部は溶接円筒部
にたいする肩ネ÷りおよびフランジのその後のスピニン
グまたはロール鋳造中に困難を生ずるような不連続構成
となる。そのため、マルテンサイト状変態を生ぜしめる
急冷を弱めてシーム材（１２）に正しく位置決めした鉄
質溶接部（１７）が第５図に示すように生ずることが望
ましい。

なお、第５図において、約０．４　ミリ幅の溶接部は突
出せずにシーム材（１２）の厚み部を浸透する。

浸透度はある程度、使用されるレーザビームのパワーと
シームを横切るビームの移動速度とにより調整される。

典型的には、炭酸ガスレーザにより得られるような、平
均密度が少なくとも１５５×１０’讐／ｖＩ”　（１０
８ワツト／インチ平方）のレーザビームが使用される。

しかし、ハイパワーレーザは早急にパワーを送り出して
溶接を早急に進めるが、ハイパワーレーザ（たとえば、
３キロワツト）は、つぶれて空隙を残すかまたは移動し
て突起または”スタブを凍結するような不安定なメルト
プール（１５）を生ずるというジレンマが起こる。

第６図は簡単な外形態様で第１図のレーザビームＳによ
り得られる従来の溶接シーケンスを再現する０図示のよ
うに、レーザエネルギの各パルスは既に加熱したゾーン
と部分的に重なり、パルス引き起し点溶接の連続により
連続溶接を得る。矢印はつぎのパルスストライキ位置を
示す。

対照として本発明を具体化する方法の第１実施例が第７
図に示されている。第７図において、完成溶接パターン
は第６図のパターンと同様であるが、矢印のようにオー
バラップストライキ（３）を重ねる前に、パルスストラ
イキ（２）は１ピツチ前方に送り出されて、前のストラ
イキ（１）のゾーンが冷却し開始する時間となり、パル
スストライキ（３）により重ねられる前に安定化し、す
なわち、第７図において、ｌで示すパルスは冷却する時
間である一方、もう１つのパルス（３）がそこに重ねら
れる前にパルス（２）はその前方におかれる。

第７図に示す各円は第４図について述べた加熱ゾーンを
示す、熱をさらに加えてからもう１つのパルスが前の加
熱ゾーンに重なると、オーパラシブ量を増加して導入さ
れる熱量を制御することかでさる。

第８図は、第７図との比較により理解されるように、オ
ーバラップ量を減することによって各ゾーンに加えられ
る熱量がどのように減少されるかを示す、再び述べるが
、パルス（１）により加熱される区域はつぎのパルス（
３）がそこへ重ねられる前に冷却する時間を持たねばな
らぬ０図示のパルスはｌピッチ前方に加えられているが
、所望により、ダッシュ線で示す円（２ａ）または（２
ｂ）によって示すようにさらに前方においてもよい、１
１れたストライキ（２ａ）または（２ｂ）を加えると、
それらが点溶接を形成しシームを確実にし最終溶接が得
られる。

ゾーン（２）を生ずるのに要するパルスは、ゾーン（１
）にパルスを与えるため使用される単レーザからビーム
を方向変えして送り出すか、または別のレーザを使用し
て、ゾーン（２）　（２ａ）　（２ｂ）を加熱するパル
スを得る。

第７図と第８図のパターンはシーム（１１）のかなりの
ずれを補う適切な幅のレーザビームにもとず〈、第９図
は千鳥状アレーのパルスストライキゾーンの使用によっ
て加熱される材料の幅を大きくするパルスストライキの
パターンを示す、第９図において、パルスストライキゾ
ーン（２）は、もう１つのパルスストライキ（３）が加
えられる前に前のストライキゾーン（１）の前方におか
れ、パルスストライキ（１）と（２）はシーム線（１１
）の片側に位置決めされ、パルスストライキ（３）はシ
ーム線（１１）の他側に加えられようとして、それで２
列のオーバラップゾーンが漸進的におかれる。第９図の
遠いストライキ（２ａ）　（２ｂ）も前置や熱制御につ
いて設計上の選択がある。

第１０図は１対のパルスが同時に加えられることを示し
ており、第１０図において、第１対のパルス（ｌａ）（
ｌｂ）が加えられて冷却し安定化する時間を有する一方
、第２対のパルス（２ａ）（２ｂ）が加えられて、第３
対のパルス（３ａ）（３ｂ）が加えられると、パルス（
１ａ）の冷却速度が制御されるようになっている。

第１１図はシーム線に位置決めされた千鳥状アレーのゾ
ーンが、１対のレーザビームを使用してどのように漸進
的に現われるかを示す、第１のレーザビーム＾１は重列
のゾーンを創成し１次のストライキの準備として先行位
置で示されている。

第２のレーザビームＡ２は下列のゾーンを創成し、送り
出しパルスがレーザＡｌにより創成された２つの隣接ゾ
ーンに重なる次のストライキの位置で示されている。し
たがって、レーザＡ１により創成された列のゾーンはレ
ーザＡ２からのパルスにより打たれる前に安定化する時
間を有する。

第１２図は従来技術におけるダウスにより提案された波
形に沿っておかれたゾーンパターンを示すが、第７図の
ように、パルス打ちゾーン（１）間に時間の遅れがあり
、ゾーン（２）が照射される間もう１つのパルス（３）
によって打たれる。そのため、ゾーン（１）は再び打た
れる前に安定することができる。第１２図に示すパター
ンは２つのレーザビームの使用により得られ、一方のビ
ームはシーム（１１）をこえて左右にそれ、他方はオー
バラップゾーンを充填し、その場合、シーケンスは第２
図に示すようにはなっていない。

第１３図は次の３つの列よりなる加熱ゾーンのパターン
で、すなわち、シーム線に位置決めされた列およびシー
ム線の各側に位置決めされたシーム線（ｌりを包囲する
列である。外側列のオーバラップゾーンと中央列の中心
メルトゾーンとにより。

幅が単一レーザビームにより得られるものよりも大きい
ほぼ連続する照射バンドを作る。また、三重ゾーンパタ
ーンにより、溶接部の横方向の熱を生じその各側にたい
するコールドメタルのヒートシンク効果を弱める。わず
かではあるが、第９図と第１１図の二重ゾーンパターン
も同様な利益を生ずる。

第１３図に示すパターンは単一レーザビームを図示のゾ
ーン位置（１）（２）（３）（４）へそらすことによっ
て得ることができる。しかし、シーム線（１１）をこえ
て揺動する第２レーザビームを使用しゾーン（１）（２
）（３）を加熱するのがさらに都合よく、第２レーザビ
ームは適切な後の時間で中心列を充填する。それに代っ
て、各時間に３つの別々のレーザを使用して適切な時間
で発射し、最終的に完成される間隔をおいたゾーンアレ
ーを創成してもよい。

要約すると、第７図から第１３図までのパターンはすべ
て、その周ゾーンが隣接ゾーンによって再度打たれる前
に各メルトプールを安定化させる。

第９図、第１１図、第１２図および第１３図のパターン
はシーム線の各側にたいする熱量を増加してシーム材の
ヒートシンク効果を減じ、マルテンサイト状変態を防止
する機会を与え、さらに重要なことは各ビームの下のシ
ーム線の位置の公差を弛緩させる。

以下述べる本発明を実施する装置の実施例において、第
１４図から第１８図に示す装置はシーム線に沿うゾーン
の分配を行なう一方、ゾーンの横方向分配は第９図、第
１１図、第１２図および第１３図の装置によって行なわ
れる。

第１４図は、第７図、第８図および第１１図について説
明したシーケンスにより細長シームを溶接し、コンベヤ
を回すことによって、第９図と第１１図のシームを作る
ようにした装置の第１実施例を示す。

第１４図に示す装置は、回転羽根状の反射チョッパー（
２１）に向けられる連続ビームを放射する２ｋＷ炭酸ガ
スレーザ（２０）を備える０羽根にさえぎられないとレ
ーザビームは第１固定ミラー（２２）に突き当り、第１
ミラーはビームを第２固定ミラー（２３）に反射し、第
２ミラー（２３）はレンズ（２０を介しビームを再度、
レンズ（２０の焦点面に位置する加工片（２５）に向け
る。

ビームが反射チョッパー（２１）の羽根によりさえぎら
れるかまたはそれを打つと、第３ミラー（２６）に向け
られ、第３ミラー（２Ｂ）は（ダッシュ線で示す）チョ
ッパービームを第４ミラーに通しそこからビームは再度
ミラー（２３）に向けられる。ミラー（２３）により反
射されるとビームはレンズ（２４）を通過して、チョッ
パーによりさえぎられたビームによる打点から適宜離れ
た加工片（２５）に達する。そのため第１４図の装置は
一連のパルスストライキを次のものから離れた位置に加
えることができる。

加工片が搬送手段（２日）により搬送されてビームを横
切ると、各パルスによる所望のストライキパターンが送
り出される。各パルスは部分的に再訂される前に安定す
る時間がある。第１図の装置は間隔をおいた２つの間欠
ビームを発生する。各ビームは他方が送出しないときの
みエネルギを送出する。第１５図は第７図から第１１図
に示すストライキのシーケンスを発生する際使用に適す
る装置の第２実施例を示す、第１５図において、装置は
パルスビームを固定ビームスプリッタ（３１）に仕向け
るパルスレーザ（３０）を有し、このスプリッタ（３１
）はビームを２つのビームに分割し、この一方のビーム
は直接ミラー（３２）を通りレンズ（３３）を通って反
射しレンズ（３３）の焦点面にある加工片（３４）に達
する。（ダッシュ線で示す）第２ビームはスプリッタ（
３１）からそれて第２ミラー（３５）を打ち、この第２
ミラーは第２ビームをミラー（３２）に反射させる。ミ
ラー（３２）は第２ビームをレンズ（３３）に反射させ
て、第１ビームにより加熱されるゾーンから離れている
ゾーンの加工片（３０に集束される。

第１５図の装置において、２つの同時ビームが創成され
る。パルスレーザが選択されるためパルシングが生ずる
。

適当な表面被覆を有する亜鉛セレニウムビームスプリッ
タを使用してもよい、ビームの強さ比は適切なスプリッ
タの選択によって変えることができ、たとえば、第１ビ
ーム強さと第２ビーム強さの比を５０：５０に選択でき
る。または、７０：３０比に選択してもよい、後者の場
合、第２図のゾーン（２）の後縁または第１３図の中心
線ゾーン（０等パターン位置に熱を放射しすぎるおそれ
がある場合には、強さを減じたビーム（３０）が有用で
ある。

所望のゾーンパターンにさらにビームが必要であれば、
たとえば、主ビームに対する第１スプリツタの後に、他
のスプリッタを付設してもよい。

第１Ｂ図は細長シームを溶接する装置の第３実施例を示
す、第１Ｂ図において、装置は、（パルス状または連続
する）レーザ（４０）と、レーザ（４Ｇ）からビームを
受は入れこれをミラー（４２）とレンズ（４３）へ交互
に送るチョッパー（４１）とを備え、レンズ（４３）は
ビームを加工片（ロ）に集束し各介在時に第２ミラー（
４５）へ送り、ミラー（４５）はビームをミラー（４２
）に仕向はレンズ（４３）により加工片に集束する。

第１６図において、パルスレーザを使用する場合、チョ
ッパー（４１）によるチョッピング作用がレーザパルス
と同期されるように、チョッパー（４１）は手段（装置
）（４７）によって電子制御されるサーボ制御装置（４
６）に接続される。

パルスグラフにより示すように、各ビームに隣接して各
ビームのパルスは相変位されて一方のビームがパワーを
送り出していると、他方は送出しないようになっている
。各ビームの強さはレーザを制御することによって、ま
たは適切なチョッパーを選択することによって変えるこ
とができる。

第１７図は複数個のレーザビームを受は入れる最上の突
き合わせシームを有する円筒形缶体（５０）（５りの溶
接に使用される装置の第４実施例を示す、コンベヤ（５
２）はたとえば案内レール（５０等案内手段の制限内で
缶体（５０）（５１）を駆動する間隔をおいた駆動ドッ
グ（５３）を有する。前の実施例のように、シームは、
ミラー（５８）より受は入れたレーザビームを集束する
レンズ（５９）の焦点面にある。

既述の装置例とは対照して、第１７図は各ビームを生ず
るのに使用される別のレーザを示す、比較的低パワーで
レンズ（５８）の上流に位置する第１レーザ（５５）は
そのビームを１缶体（５０）が（第１７図の左から右へ
）その下に搬送されると、シーム材上に仕向ける。レー
ザ（５５）からのビームは突き合わせ継手に隣接するシ
ーム縁上の塗布材を揮発化する０缶塗材は普通、有機溶
剤（有機ビークル）中の無機顔料であるので、カーボン
がその後メルトプールに達しないようにするため熱の作
用によりカーボン担持有機ポリマーを追い払う、特別の
缶塗材が黒こげたり、がんこに付着するような場合には
、（図示せざる）回転ブラシで取り去ればよい。

きれいな缶（５１）が溶接中に得られる。突き合わせシ
ームの縁クリーニングに使用されるレーザパフ−により
、溶接部でパワーが少なくてよいようにあらかじめ加熱
するのがよい。

図示のように１缶体（５１）は２つのレーザ（５８）（
５７）から照射されている。２つのレーザ（５Ｂ）　（
５７）各々からのビームはミラー（５８）と、シームが
前述のように実質的にレンズの焦点面にあるような焦点
距離を有するレンズ（５９）を経て缶体（５１）に送出
される。

第７図から第１３図のパターンのうち１つが缶体がビー
ムを横断するときシームに現われるようにレーザ（５Ｂ
）　（５？）は制御手段（８０）によって時間調整され
てそれらのパルスを送る。

必要に応じ、（破線で示す）第４レーザ（６１）を設け
て、第１３図に示すようなトリプル列の加熱ゾーンを必
要とするパターンの形成を容易にすることができる。ま
た、この任意の第３レーザを縁クリーニングまたは予熱
のため使用し溶接部の熱分配を調節することができる。

所望により、冷却速度をさらに制御し、たとえばマルテ
ンサイト状変態を防止しまたは溶接構成体を焼きなまし
または正規化を行なうため、もう１つのビームを使用し
形成後溶接部を加熱することができる。

所望により本発明の範囲をこえないで有用な効果を得る
ため記載装置の種々特徴を置き代えてもよい、たとえば
、第１７図のレーザ（５Ｇ）（８１）はミラー（５８）
なしで缶に仕向けてもよい。

なお、オーバラップメルトゾーンを発生することによっ
て連続シームを生ずる方法では、オーバラップ部分が再
度溶解する前に各メルトゾーンを冷却させる（エネルギ
を放散する）ことが重要である。

予熱を行なう前に各ゾーンを材料の凝固点以下に冷却す
るのが好ましい、しかし、一方のゾーンが他の２つのゾ
ーンと重なることがよくある高速溶接では、高速が維持
される場合必ずしも可能ではない、そのため折衷案とし
て、部分的に再溶解される２つのゾーンのうち少なくと
も１つを部分的に再溶解される前に凝固以下に冷却して
いた。

そのゾーンは、シーム材の溶解点と周囲温度間の温度差
の１パーセント以上、２５パーセント以下に冷却するの
が有利である。この範囲を５パーセントと１５パーセン
トの間にするのが好ましい。

以上、鉄材で連続シーム溶接を得ることについて説明し
たが、他の金属を含む他の材料やプラスチックス材でも
同様な方法で溶接できることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザビームストライキの従来パターンが略示
される細長シームを有する管状物品の斜視図、第２図は
突き合わせ継手シームを有する管状物品の端面図、第３
図はラップ継手シームを有する管状物品の端面図、第４
図はレーザ溶接中のシームの部分図、第５図は所望の突
き合わせ溶接形式の部分断面図、第６図はこれも第１Ｕ
ｇ４に示すレーザストライキの従来シーケンスを示す略
図、第７図ないし第１３図は本発明を具体化するレーザ
ストライキのシーケンスを示す略図、第１４図は第７図
ないし第１２図のシーケンスを行なう装置の第一実施例
の略図、第１５図は第７図ないし第１２図のシーケンス
を行なう？を置の第２実施例の略図、第１６図は第７図
ないし第１２図のシーケンスを行なう装置の第３実施例
の略図、第１７図は第７図ないし第１３図のパターンの
シーケンスを行なう装置の第４実施例の略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つのはめ合い面間に連続シーム溶接部を作る方法
   において、はめ合い面を局部的に溶解するため、はめ合
   い面の線に沿う交互に間隔をおいた位置でエネルギ団を
   供給する工程と、まずメルトプールの大きさを拡大し次
   にプールが凝固するレベルまで冷却することによってエ
   ネルギ団を放散させる工程と、はめ合い面を局部的に溶
   解するため、はめ合い面の線に沿う介在隔設位置でエネ
   ルギ団を供給する工程と、まずメルトプールの大きさを
   増大しつぎに冷却することによってエネルギ団を放散さ
   せる工程とよりなり、交互位置と介在位置との間の間隔
   およびエネルギ団のパワーは、プールの拡大中各介在位
   置で生ずる各プールの大きさが前記凝固プールに重なる
   ほどに増大するような大きさとする連続シーム溶接方法
   。 ２、前記介在位置での各エネルギ団の印加タイミングは
   、重なる凝固プールの温度が、はめ合い面の材料の溶解
   点と周囲温度間の温度差の１パーセント以上で２５パー
   セント以下だけはめ合い面の材料の溶解点以下に降下し
   たとき生ずるようなタイミングである特許請求の範囲第
   １項に記載の連続シーム溶接方法。 ３、前記介在位置での各エネルギ団の印加タイミングは
   、重なる凝固プールの温度が、はめ合い面の材料の溶解
   点と周囲温度との間の温度差の５パーセント以上で１５
   パーセント以下だけ相手面の材料の溶解点以下に降下し
   たとき生ずるようなタイミングである特許請求の範囲第
   １項に記載の連続シーム溶接方法。 ４、第２連続の離散エネルギパルスにより生じた各メル
   トプールが第１連続の離散エネルギパルスにより生じた
   ２つの隣接凝固メルトプールに重なる前記各特許請求の
   範囲に記載の連続シーム溶接方法。 ５、２つのはめ合い面間に連続シーム溶接を作る方法に
   おいて、はめ合い面を局部的に溶解するため、形成され
   るシーム線に沿い第１連続の離散エネルギパルスをはめ
   合い面に漸進的に印加する工程と、はめ合い面を局部的
   に溶解するため前記線に沿い第２連続の間隔離散エネル
   ギパルスを漸進的に印加する工程とよりなり、第２連続
   の各パルスの印加地点は、発生するメルトのプールが第
   １連続のパルスのうち１つにより以前に溶解された区域
   と重なるようにされ、第２連続の各パルスのタイミング
   は、前記以前に溶解した区域の温度がはめ合い面の材料
   の溶解点と周囲温度間の温度差の１パーセント以上で２
   ５パーセント以下だけ降下する期間中に生ずるようにし
   た連続シーム溶接方法。 ６、前記第２連続の各パルスのタイミングは、前記以前
   に溶解した区域の温度がはめ合い面の材料の溶解点と周
   囲温度間の温度差の約５パーセント以上で１５パーセン
   ト以下だけ降下する期間中に生ずる、特許請求の範囲第
   ５項に記載の連続シーム溶接方法。 ７、第２連続の各エネルギパルスは前記第１連続のエネ
   ルギパルス中に生じたメルトの２つの隣接プールに重な
   るように配置される特許請求の範囲第５項に記載の連続
   シーム溶接方法。 ８、前記離散エネルギパルスまたは各前記エネルギ団は
   レーザによって供給される前記各特許請求の範囲に記載
   の連続シーム溶接方法。 ９、シーム材料間に細長シームをレーザ溶接する方法に
   おいて、最終シーム場所に沿ってシーム材料をアセンブ
   リする工程と、シーム材料とレーザビーム間を相対運動
   させる工程と、レーザエネルギの送り出しを制御して複
   数個の重なりゾーンを溶解する工程とよりなり、各ゾー
   ンはレーザエネルギの離散パルスによって溶解され、２
   つのゾーン間の重なり区域において時間が２つのゾーン
   の加熱間で経過して一方の前記ゾーンを、他方が溶解し
   ないうちに安定化または凝固することを特徴とする連続
   シーム溶接方法。 １０、レーザエネルギの２つのパルスが２つのゾーン間
   のオーバラップ部を加熱する期間中、もう１つのパルス
   が前記２つのゾーンから離れた位置のシーム場所を打つ
   ように送られる、特許請求の範囲第９項に記載の連続シ
   ーム溶接方法。 １１、前記位置はシーム方向に少なくとも１つのゾーン
   幅だけ前記２つのゾーンの一方から間隔をおいている特
   許請求の範囲第１０項に記載の連続シーム溶接方法。 １２、前記２つのゾーンはシーム場所の中心軸線に位置
   決めされる特許請求の範囲第１０項または第１１項に記
   載の連続シーム溶接方法。 １３、前記２つのゾーンはシーム場所の中心軸線にたい
   し傾斜した線に位置決めされる特許請求の範囲第１０項
   または第１１項に記載の連続シーム溶接方法。 １４、一方のゾーンが他の２つのゾーンに重なる場合、
   これら３つのゾーンは、中央ゾーンが中心軸線に位置決
   めされるようにシーム場所の中心軸線にたいし傾斜した
   線に位置決めされる、特許請求の範囲第１３項に記載の
   連続シーム溶接方法。 １５、シーム場所は予熱される特許請求の範囲第９項な
   いし第１４項のいずれかに記載の連続シーム溶接方法。 １６、２つのはめ合い面間に連続シーム溶接部を作る装
   置において、はめ合い面を支持しこれらをシーム場所を
   規制する一定軸線に沿って整列する手段と、レーザ手段
   と支持手段とを相対的に変位しレーザ手段のビームに場
   所を走査させる手段と、レーザ手段を制御し連続離散レ
   ーザエネルギパルスを仕向けてシーム場所に突き当り一
   連のオーバラップ・ゾーンにおけるはめ合い面を局部的
   に溶解する制御手段とを備え、この制御手段は生ずる少
   なくとも各交互対のパルスが互いに重なる夫々のゾーン
   に突き当らないようにさせることを特徴とする連続シー
   ム溶接装置。 １７、制御手段は、生ずる各介在対のパルスが互いに重
   なる夫々ゾーンに突き当らないようにさせる、特許請求
   の範囲第１８項に記載の連続シーム溶接装置。 １８、制御手段は各交互パルスをシームの中心軸線の片
   側に平行に延長して設けられる第１軸線に位置決めさせ
   るとともに、各交互パルスをシームの中心軸線の他側に
   平行に延長して設けられる第２軸線に位置決めさせる、
   特許請求の範囲第１８項または第１７項に記載の連続シ
   ーム溶接装置。 １９、制御手段は各交互パルスをシームの中心軸線に位
   置決めさせるとともに各介在パルスのうち奇数パルスを
   中心軸線の片側に延長して設けられる第１軸線に位置決
   めさせ、各介在パルスの偶数パルスを前記中心軸線の他
   側に平行に延長して設けられる第２軸線に位置決めさせ
   る特許請求の範囲第１６項または第１７項に記載の連続
   シーム溶接装置。 ２０、レーザ手段は連続ビームレーザであり、制御手段
   はレーザビームを第１通路から第２通路へ周期的に偏向
   させるチョッパであり、各交互パルスは前記第１通路に
   沿い前記シーム場所へ仕向けられ、各介在パルスは前記
   第２通路に沿ってシーム場所に仕向けられる特許請求の
   範囲第１６項ないし第１８項のいずれかに記載の連続シ
   ーム溶接装置。 ２１、前記レーザ手段はパルスビームレーザであり、前
   記制御手段は前記シーム場所に向けて別々の通路に沿い
   対のパルスを仕向けるビーム・スプリッタである特許請
   求の範囲第１６項ないし第１３項のいずれかに記載の連
   続シーム溶接装置。 ２２、前記レーザ手段はパルスレーザであり、前記制御
   手段は各交互パルスを第１通路に沿い前記シーム場所に
   、各介在パルスを第２通路に沿い前記シーム場所に仕向
   けるチョッパーであり、このチョッパーは、それがパル
   ス間の間隔中のみ通路間を変えうるように前記パルスレ
   ーザと同期される特許請求の範囲第１６項ないし第１９
   項のいずれかに記載の連続シーム溶接装置。 ２３、レーザ手段は、ビームを第１通路に沿い前記シー
   ム場所に仕向ける第１レーザと、ビームを第２通路に沿
   い前記シーム場所に仕向ける第２レーザとを備え、制御
   手段はその作動により第１、第２レーザをして交互にエ
   ネルギのパルスを生じさせる特許請求の範囲第１６項な
   いし第１９項のいずれかに記載の連続シーム溶接装置。 ２４、レーザビームをシーム場所に集束するレンズ手段
   を含む特許請求の範囲第１６項ないし第２３項のいずれ
   かに記載の連続シーム溶接装置。 ２５、前記レーザエネルギパルスの衝撃前にシーム場所
   を予熱する手段を含む特許請求の範囲第１８項ないし第
   ２４項のいずれかに記載の連続シーム溶接装置。 ２６、２つのはめ合い面間にあって一連のオーバラップ
   溶接場所に沿い局部溶接することによって形成される連
   続シーム溶接において、各交互溶接場所に生ずる局部溶
   接の溶接プロフィールは、各２つの隣接介在溶接場所に
   生ずる局部溶接のプロフィールに重なり橋架する連続シ
   ーム溶接。 ２７、おおむね円形場所にわたりオーバラップ溶接作動
   を連続して行なって得られる連続シームにおいて、シー
   ムのプロフィールは、各交互溶接は実質的に円形であり
   、各介在溶接は各隣接交互溶接がオーバラップ関係にな
   る少ない量だけ実質的に円形であるようにされる連続シ
   ーム溶接。 ２８、特許請求の範囲第１項ないし第２５項のいずれか
   による方法または装置によって作られる連続シーム溶接
   。