JPS6343788A - レ−ザ溶接方法 - 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〕 この発明は、ｌ／−ザ溶接方法、例えば、フンクリート
やアスファルト道路などの表面層を切断するための鋸刃
の基板と刃先チップとのレーザ溶接方法ｌこ関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に、コンクリートやアスファルト道路の表面に切込
みを入れる為に使用される鋸刃は、第４図および第５図
に示すように、基板（１）および基板（１）に溶着され
ている刃先チップ（２）によって構成されている。

刃先チップ（２）は切断する物の種類等によって成分が
調整され、コバルト系、ブロンズ系、タングステン・カ
ーバイド系、鉄系などがあり、いずれも、主成分金属、
添加成分金属、バインダーおよび人工ダイヤモンド粒な
どを混合して焼結されたものである。

また、基板と呼ばれる回転板の部分は、工具鋼（ＥＩＫ
）材、０ｒ−Ｈｏ鋼（ＦＩＣ！Ｍ）材、マルテンサイト
系ステンレス鋼材などの耐熱工具鋼等特殊鋼で構成され
ている。

そして従来の製造法は、この刃先チップ（２）と基板（
１）との接合を、銅ろう付けなどのろう付は法などで接
合しているものが多い。

その方法は、刃先チップ（２）と基板（１）との接合部
を高周波加熱するか、又は、バーナ加熱などの手段ｉこ
より、所定温度に加熱した後、ろう材を添加し、ろう付
けを行なうものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のろう付は法によると、基板（１）および刃先チッ
プ（２）を、ろう付は温度すなわち一般には６００°Ｃ
〜１１００℃まで加熱しなければならず、その加熱範囲
も広くなって、加熱時間がかかるばかりでなく、調質済
みの基板（１）の硬度が、そのろう付は温度まで加熱す
ることによってなまされて、低下するなどの問題点を有
していた。

また、このようなろう付は法で接合された刃先チップ（
２）は、コンクリートなどの切断時に生ずる鋸刃と加工
物であるコンクリート等との摩擦熱により、融点が低く
、耐熱強度が低いろう材が加熱されて強度が低下する接
合部より剥れるなどの問題点も合わせ有していた。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、特殊鋼からなる基板き焼結合金チップとの
接合を、基板の温度上昇による硬度低下を防止するとと
もに接合部の耐熱強度を高めることができる溶接方法を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ溶接方法は、基板と焼結合金チッ
プ吉の局部的な急熱、急冷により溶融部と基板側ＨＡＺ
層部分とのミクロ割れ、脆弱化を防ぐ目的で溶接前に基
板側のＨＡＺ層に相当するゾーンを中心に予熱されやす
くするためにレーザ光を吸収しやすい塗布剤を塗り、溶
接より弱いエネルギー密度にしたレーザのビーム照射に
よって予熱し、次いで、溶接部をレーザ溶接するように
している。

〔作　用〕

この発明によると、塗布剤の塗布によって弱いエネルギ
ー密度のビーム照射Ｊこよっても十分吸熱して予熱され
、才た、溶接ビード部の幅だけは塗布剤が塗られていな
いので、溶接時の溶融池の中へ塗布剤の不純物が混入す
ることはなく、従って、溶着部分は良好に溶接される。

〔実施例〕

以下、この発明をその一実施例であるコンクリート切断
用鋸刀の溶接方法を示す図に基づいて説明する。

第１図〜第６図において、符号（１）は基板、（２）は
焼結合金チップ例えば刃先チップ、（３）はレーザ光の
反射を防止しレーザ光を吸収させるために基板表面に溶
接ビード部（６）の幅を除いて塗られた塗布剤、（４）
は基板および刃先チップを予熱している状態でのデフォ
ーカスビーム、（５）は溶接時のジャストフォーカスビ
ーム、（６）は溶接ビード部、（７）は予熱時に溶接部
に供給される加工ガス、（８）は溶接時に溶接部に供給
される加工ガス、（９）はレーザ溶接機の加工レンズ、
（１０）はレーザ溶接機の加工ノズルを示す。

コンクリート切断用鋸刀の基板（１）には一般に調質さ
れた特殊鋼材が使用されるが、これにはコンクリートな
どの加工物を切断する際に発生する熱に対する耐熱強度
、弾性強度を保つために、工具鋼（ＳＫ）材、Ｏｒ−Ｍ
ｏ鋼（ＳＯＭ）材、あるいは、マルテンサイト系ステン
レス鋼材などの高炭素鋼、高クローム調停特殊鋼が用い
られ、一方刃先チツブ（２ンには、コンクリートの切削
性をよくするためにタングステンカーバイドなど、高硬
度の焼結合金が使用されるとともに切削性を高める目的
をもって人工ダイヤモンド粒などが混入されている。

しかるに、これらの基板（１）と刃先チップ（２）とは
、共に溶接性が悪く、従来はろう付は法で接合していた
ものである。

溶融溶接法を用いる場合には、レーザビームのようにで
きるだけ高密度エネルギービームを用い、刃先チップ（
２）にはほとんどビームを照射せず、基板（１）側に通
常０．１〜０．２闘オフセツトして、しかも、基板（１
）を最少限度溶融する高速溶接が望しい。

これは、溶融される金属が多くなればそれだけ炭素など
低融点成分の析出、結晶化が進み、従って、溶接割れの
原因となる。

しかしながら、高速溶接することは、逆に溶接後の冷却
も急になり、溶融部およびＨＡＺ層の焼入効果を高めて
焼入硬度を上昇させる結果となり、また、ＨＡＺ層の強
度を極端に劣下させる。

このようなＨＡＺ層の強度劣化を防ぐには、溶接前に特
に基板（１）の溶接部近傍を２００℃〜３００℃に予熱
しておき、溶接後の冷却速度を遅らせればよく、また、
場合によっては、溶接後再びデフォーカスビームに切り
換えて後熱処理を行なってもよい。

しかし、基板（１）に使用される鋼材は、常温から融点
に至る固体領域では、レーザ光は反射して吸収性がきわ
めて悪いために、このレーザ光の反射を防いで吸収性を
よくする目的をもって、この発明では、基板（１）の溶
接ビード部（６）の幅を除いた基板の予熱部分の表面に
、レーザ光の吸収性のよい塗布剤が塗られている。

この塗布剤としては、揮発性の溶剤に溶かしたカーボン
粉末、あるいは、シリコン系耐熱ペイントなどが用いら
れるが、溶融金属中に混入すると、溶接割れやブローホ
ール発生などの原因となって悪影響を及ぼすので、溶接
ビード部（６）の幅に相当する部分、通常は１〜２　ｍ
ｍだけ、塗布しない部分を設けている。

次にレーザビームをデフォーカスビーム（４）にして予
熱している状態を第２図に示しているが、この場合の加
工ガス（７）は窒素ガス又は空気が用いられ、その目的
は加工レンズ（９）の冷却が主となる。

また、溶接時は、第３図に示すように、ビームはジャス
トフォーカスビーム（５）とし、この場合の加工ガスは
アルゴンガス又はヘリウムガスが用いられる。

更に、第２図に示す予熱時と第３図に示す溶接時とでは
、加工レンズ（９）および加工ノズル（１０）は共に上
下させる必要があり、才た、いずれの場合も基板および
刃先チップは治具に取り付けられた状態（図示せず）で
回転される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、レーザビームによる
予熱、溶接、場合によっては後熱も同一熱源を使用する
ようにしたので、ガスバーナ等別の加熱源が不要になり
、また、ビーム照射ゾーンを広げて加熱することとレー
ザビームをよく吸収する塗布剤により、必要最少限の予
熱を可能にして基板全体の硬度劣化を防ぎ、更に、塗布
剤の限定した塗り方により溶着部の品質低下を防止して
溶接自身の信頼性も高められるレーザ溶接方法が得られ
た効果を有している。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例により溶着されるコンクリ
ート切断用鋸刀の平面図、第２図は第１図の鋸刃をレー
ザ溶接のデフォーカスビームで予熱中の状態を示す溶°
接機の要部縦断面図、第６図は第２図の状態の後、ジャ
ストフォーカスでの溶接中の状態を示す溶接機の縦断面
図、第４図は従来のコンクリート切断用鋸刀の構成平面
図、第５図は第４図の■−■線による断面図である。 （１）・・基板、（２）・・焼結合金チップ（刃先チッ
プ）、（６）・・塗布剤、（４）・・デフォーカスビー
ム、（５）・ｅジャストフォーカスビーム、（６）−・
溶接ビード部。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 Ｍ４図 尾５図 ″２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結合金チップと特殊鋼からなる基板とをレーザ
   溶接するレーザ溶接方法において、基板の溶接側表面の
   溶接ビード部の幅を除いた基板表面にレーザ光を吸収す
   る塗布剤を塗り、溶接前にあらかじめビーム照射ゾーン
   を広げて基板にビーム照射することによって基板を予熱
   し、次いで、塗布剤を塗っていない溶接ビード部にレー
   ザビームを照射して溶接することを特徴とするレーザ溶
   接方法。
2. （２）基板がコンクリート切断用鋸刀の基板であり、焼
   結合金チップが上記基板に溶着される刃先チップである
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ溶接方法。