JP2003164983A - Welding method for metallic member - Google Patents
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- B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光とアーク
を用いてステンレス鋼等からなる金属部材を溶接する方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for welding a metal member made of stainless steel or the like by using a laser beam and an arc.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、超電導コイルは、液体Ｈｅ（ヘリ
ウム）に浸漬するため、外部からの入熱の少ないステン
レス容器に収められている。そのステンレス容器は板厚
がたとえば15mmほどあり、従来はＴＩＧ（tungsten ine
rt gas）溶接法による多層溶接によって製作されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, since a superconducting coil is immersed in liquid He (helium), it is housed in a stainless steel container which receives little heat from the outside. The stainless steel container has a plate thickness of, for example, about 15 mm. Conventionally, TIG (tungsten ine
It is manufactured by multi-layer welding by the rt gas welding method.
【０００３】ＴＩＧ溶接法は図７に示すように、突き合
わせられた被溶接材３間に設けられた開先にＴＩＧトー
チ１によってＴＩＧアーク２を発生させ、ＴＩＧアーク
２の熱によって被溶接材３を溶融することによって溶接
する方法であるが、溶接速度が低く、１パスの溶融金属
量が少ないので、たとえば15mmの板厚ではかなりの溶接
時間を要する。溶接の品質としては、低温靭性、静的強
度が一定以上求められ、ブローホールなどの溶接欠陥が
少なく、Ｈｅリークに合格することが求められる。According to the TIG welding method, as shown in FIG. 7, a TIG arc 2 is generated by a TIG torch 1 at a groove provided between butted materials 3 to be welded, and the material 3 to be welded is generated by heat of the TIG arc 2. Although this is a method of welding by melting, the welding speed is low and the amount of molten metal in one pass is small. Therefore, for example, a plate thickness of 15 mm requires a considerable welding time. As for the quality of welding, low temperature toughness and static strength are required to be above a certain level, welding defects such as blowholes are few, and He leakage is required to be passed.
【０００４】また、レーザ光とアークを併用するハイブ
リッド溶接法が５mm以上の厚板を高速で溶接する方法と
して知られている（特開平10−216972号公報、特開平10
−225782号公報）。A hybrid welding method using both laser light and an arc is known as a method for welding a thick plate of 5 mm or more at high speed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 10216972 and 10).
-225782 publication).
【０００５】ハイブリッド溶接法は図８（ａ）に示すよ
うに、ＣＯ2（炭酸ガス）レーザによるレーザ光４が伝
送ミラー等により伝送され、さらに集光レンズ５により
集光されて、その集光されたレーザ光が被溶接材３に照
射される。その時、進行方向の前方からレーザ用シール
ドガスノズル７によりレーザ用シールドガス８が供給さ
れ、また、後方から、たとえばＭＩＧ（metal inert ga
s）トーチ６によりＭＩＧアーク９が供給される。平板
突合せ溶接では、同図（ｂ）に示すように、Ｖ形突合せ
開先の中心溶接線３ａに、レーザ光４やＭＩＧアーク９
を当て、ハイブリッド溶接を実施する。ＭＩＧアーク用
のシールドガス８は100％Ｈｅガスが用いられることが
多い。In the hybrid welding method, as shown in FIG. 8 (a), a laser beam 4 from a CO 2 (carbon dioxide) laser is transmitted by a transmission mirror or the like, and further condensed by a condenser lens 5 to collect the light. The welded material 3 is irradiated with the generated laser light. At this time, the laser shield gas 8 is supplied from the laser shield gas nozzle 7 from the front in the traveling direction, and from the rear, for example, MIG (metal inert gas).
s) The torch 6 supplies the MIG arc 9. In the flat plate butt welding, as shown in FIG. 2B, the laser beam 4 and the MIG arc 9 are formed on the center welding line 3a of the V-shaped butt groove.
And perform hybrid welding. The shield gas 8 for the MIG arc is often 100% He gas.
【０００６】このような構成によって、レーザ光４とＭ
ＩＧアーク９がハイブリッド化され、図８（ｃ）に示す
ように、被溶接材３と消耗電極型のアーク電極の溶融に
よる溶融金属10が形成される。しかし、ＭＩＧアーク９
の変動が通常大きいため、安定した溶融金属形成が難し
い。With such a configuration, the laser beams 4 and M
The IG arc 9 is hybridized, and as shown in FIG. 8C, a molten metal 10 is formed by melting the material 3 to be welded and the arc electrode of the consumable electrode type. However, MIG Arc 9
It is usually difficult to form a stable molten metal because of the large fluctuation.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来用
いられている多層のＴＩＧ溶接では、溶接品質は良好で
あるが、溶接時間が長く、投与入熱が大きいため溶接変
形が大きくなり、その歪取りのため、多大な時間を要す
る。As described above, in the conventionally used multi-layer TIG welding, the welding quality is good, but the welding time is long and the welding heat input is large, resulting in large welding deformation. It takes a lot of time to remove the distortion.
【０００８】また、ハイブリッド溶接法では、図８に示
したように、レーザ光４やＭＩＧアーク９をその溶接中
心線３ａに狙い、レーザ光４とＭＩＧアーク９をハイブ
リッドして溶接するが、被溶接材３下部の細いビードで
は、溶融金属10の凝固過程でブローホール10ａと呼ばれ
る空孔欠陥を排出することが難しく、溶融金属10中に内
在することになる可能性が大きい。また、ＭＩＧアーク
用シールドガスに100％Ｈｅガスを用いると、ＭＩＧア
ーク９の変動が大きく、溶融金属10の上部にブローホー
ル10ａが内在しやすい。そのため従来は、高品質を要求
されるステンレス容器等の溶接ではレーザ光とＭＩＧア
ークをハイブリッドした溶接方法を採用することが難し
かった。In the hybrid welding method, as shown in FIG. 8, the laser beam 4 and the MIG arc 9 are aimed at the welding center line 3a, and the laser beam 4 and the MIG arc 9 are hybrid-welded. It is difficult to discharge a void defect called a blow hole 10a in the solidification process of the molten metal 10 in the thin bead below the welding material 3, and there is a high possibility that it will be present in the molten metal 10. When 100% He gas is used as the MIG arc shield gas, the MIG arc 9 fluctuates greatly and the blowhole 10a is likely to be present above the molten metal 10. Therefore, conventionally, it was difficult to adopt a welding method in which a laser beam and a MIG arc are hybridized in welding of a stainless container or the like which requires high quality.
【０００９】本発明はかかる従来の事情に対処してなさ
れたものであり、レーザ光とアークのハイブリッド溶接
によってブローホールなどの溶接欠陥の少ない高品質か
つ高能率な金属部材の溶接方法を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and provides a method of welding a high quality and highly efficient metal member having few welding defects such as blow holes by hybrid welding of laser light and arc. The purpose is to
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明の金属部材の溶接方法は、溶接接合す
べき金属部材の接合面に溶接開先を形成し、シールドガ
ス雰囲気中において前記溶接開先の開先線から0.1mm以
上離れた部分を狙い位置としてレーザ光とアークによる
ハイブリッド溶接をおこなう構成とする。In order to achieve the above object, the method of welding a metal member according to the invention of claim 1 forms a welding groove on the joint surface of a metal member to be welded and welds it in a shield gas atmosphere. In the above, the hybrid welding by the laser light and the arc is performed with the aiming position being a portion separated by 0.1 mm or more from the groove line of the welding groove.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る金属部材の溶
接方法の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。
本実施の形態では、数ｋＷを発振する図示しないＣＯ2
レーザ発振器と、レーザ光４を集光する集光レンズ５
と、溶接部にシールドガス８を供給するレーザ用シール
ドガスノズル７と、およそ500Ａぐらいまで流す図示し
ないアーク溶接電源と、たとえばＭＩＧアーク９を発生
するＭＩＧトーチ６を用いて、Ｖ形突合せ開先を形成し
た被溶接材３を溶接する。被溶接材３は低温靭性の優れ
たオーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０４ＬやＳ
ＵＳ３１６Ｌであり、板厚はたとえば10mm〜20mmであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a method for welding a metal member according to the present invention will be described below with reference to FIG.
In the present embodiment, CO 2 ( not shown) that oscillates several kW
Laser oscillator and condenser lens 5 for condensing laser light 4
A V-shaped butt groove is formed by using a laser shield gas nozzle 7 for supplying a shield gas 8 to the welded portion, an arc welding power source (not shown) which flows up to about 500 A, and a MIG torch 6 for generating a MIG arc 9, for example. The formed welding target material 3 is welded. The material to be welded 3 is SUS304L or S of austenitic stainless steel with excellent low temperature toughness.
US316L, and the plate thickness is, for example, 10 mm to 20 mm.
【００１２】このような構成によって、レーザ発振器か
ら発振されたレーザ光４を集光光学系の集光レンズ５に
て集光し、被溶接材３に照射する。さらに、レーザ光４
の溶接方向前方からレーザ用シールドガス８を供給し、
後方からＭＩＧアーク９を供給する。With such a configuration, the laser beam 4 oscillated from the laser oscillator is condensed by the condenser lens 5 of the condensing optical system and irradiated onto the material 3 to be welded. In addition, laser light 4
Laser shielding gas 8 is supplied from the front in the welding direction of
The MIG arc 9 is supplied from the rear.
【００１３】レーザ光４には、たとえばＣＯ2レーザを
用いる。ＣＯ2レーザの溶接条件はたとえば次のとおり
である。
レーザ出力：３ｋＷ〜20ｋＷ
溶接速度：500mm/min〜5000mm/min
デューティ：25％〜100％（連続波形も含む）
周波数：10Hz〜20000Hz
レーザ用シールドガス：Ｈｅ，10リットル/min〜150リ
ットル/minAs the laser beam 4, for example, a CO 2 laser is used. The welding conditions of the CO 2 laser are as follows, for example. Laser output: 3 kW to 20 kW Welding speed: 500 mm / min to 5000 mm / min Duty: 25% to 100% (including continuous waveform) Frequency: 10 Hz to 20000 Hz Shield gas for laser: He, 10 liters / min to 150 liters / min
【００１４】なお、集光レンズ５の代りに放物面ミラー
のような集光ミラーを用いてもよい。焦点距離は130mm
から400mmとする。また、現在大出力化が進められてい
るＹＡＧレーザをＣＯ2レーザの代りに用いてもよい。Instead of the condenser lens 5, a condenser mirror such as a parabolic mirror may be used. Focal length is 130mm
To 400 mm. Further, a YAG laser whose output is currently increasing may be used instead of the CO 2 laser.
【００１５】溶接部の開先は図１（ｂ）に示すように角
継手のＶ形突合せ開先とし、本ハイブリッド溶接法によ
りステンレス容器を製作するものとする。また、レーザ
光４やＭＩＧアーク９は、同一直線上にその中心が並ん
でおり、その狙い位置を、Ｖ形開先の中心（開先線）か
らのずらし量Ｌを約1.0mmに設定する。また開先形状と
しては、開先角度θはたとえば30°とし、ルートフェイ
ス高さＨはたとえば７mmとする。The groove of the welded portion is the V-shaped butt groove of the corner joint as shown in FIG. 1 (b), and the stainless container is manufactured by the hybrid welding method. The centers of the laser beam 4 and the MIG arc 9 are aligned on the same straight line, and the target position is set to a displacement amount L of about 1.0 mm from the center of the V-shaped groove (the groove line). . As the groove shape, the groove angle θ is, for example, 30 °, and the root face height H is, for example, 7 mm.
【００１６】ＭＩＧアークの条件は次のとおりである。
溶接電流：180Ａ〜500Ａ
溶接電圧：18Ｖ〜45Ｖ
ＭＩＧ用シールドガス：10リットル/min〜100リットル/
min
ＭＩＧ用シールドガス種：Ｈｅガス中のＡｒガス混合比
を50％
レーザ光４の中心線とレーザ用シールドガスノズル７の
中心線の角度は10°〜60°。
レーザ光４の中心線とＭＩＧアーク９の中心線の角度は
15°〜45°。The conditions for the MIG arc are as follows. Welding current: 180A to 500A Welding voltage: 18V to 45V Shield gas for MIG: 10 liters / min to 100 liters /
min Shield gas type for MIG: 50% Ar gas mixture ratio in He gas The angle between the center line of the laser beam 4 and the center line of the laser shield gas nozzle 7 is 10 ° to 60 °. The angle between the center line of the laser beam 4 and the center line of the MIG arc 9 is
15 ° to 45 °.
【００１７】図２を用いて、ＭＩＧ用シールドガスの不
活性ガス混合比について説明する。図２は、溶接線100m
mあたりのブローホールの発生数を示している。Ｈｅガ
スが100％ではＭＩＧアーク９の溶滴移行（ワイヤの溶
融形態）が不安定で、溶接スパッタが多数発生し被溶接
材３に付着する。また、溶融金属10にブローホールが多
数内在する。Ａｒガス比率が10〜80％では、ＭＩＧアー
ク９が安定し、ブローホールの発生が抑制される。しか
し、ＣＯ2レーザを採用している場合、Ａｒ比率が80％
以上ではレーザ誘起プラズマが被溶接材３上に多く発生
し、レーザ光４がプラズマに吸収され、融合不良が発生
する。なお、ＹＡＧレーザを使用した場合はＡｒガスの
混合比率は100％まで有効である。The inert gas mixture ratio of the MIG shield gas will be described with reference to FIG. Figure 2 shows a welding line of 100m
The number of blowholes generated per m is shown. When the He gas is 100%, the droplet transfer of the MIG arc 9 (the molten form of the wire) is unstable, and a large number of welding spatters are generated and adhere to the workpiece 3. Further, the molten metal 10 has a large number of blow holes. When the Ar gas ratio is 10 to 80%, the MIG arc 9 becomes stable and blowholes are suppressed. However, when the CO 2 laser is used, the Ar ratio is 80%.
With the above, a large amount of laser-induced plasma is generated on the material 3 to be welded, the laser light 4 is absorbed by the plasma, and fusion failure occurs. When the YAG laser is used, the mixing ratio of Ar gas is effective up to 100%.
【００１８】レーザ光４とＭＩＧトーチ６の角度が15°
より小さい場合は加工ヘッドとＭＩＧトーチ６の干渉が
あり、空間上不可能である。また、45°より大きい場
合、つまりＭＩＧトーチ６が被溶接材３に近づいた場合
には、ＭＩＧアーク９下における電流密度が場所によっ
て異なり、被溶接材３の溶融が不安定になる。The angle between the laser beam 4 and the MIG torch 6 is 15 °
If it is smaller, there is interference between the machining head and the MIG torch 6, which is impossible in space. When the angle is larger than 45 °, that is, when the MIG torch 6 approaches the welded material 3, the current density under the MIG arc 9 varies depending on the location, and the welding of the welded material 3 becomes unstable.
【００１９】Ｖ形開先の角度は、ＭＩＧアーク９による
融合不良が発生しない15°からハイブリッド溶接法の高
速性を有効にする45°以下がよい。つまり、開先角度が
45°以上でもハイブリッド溶接は可能であるが、多量の
溶融金属10が必要になり、溶接速度が遅くなるという問
題が発生する。The angle of the V-shaped groove is preferably 15 ° at which fusion failure due to the MIG arc 9 does not occur and 45 ° or less at which the high speed of the hybrid welding method is effective. In other words, the groove angle is
Hybrid welding is possible even at 45 ° or more, but a large amount of molten metal 10 is required, which causes a problem that the welding speed becomes slow.
【００２０】Ｖ形開先形状に関係するルートフェイス高
さＨはレーザ出力に関係するが、先行するレーザ光４に
よる溶融深さが確保できる最低の３mm以上にすることが
望ましい。しかし、レーザ出力を大きく設定できれば、
ルートフェイスＨは大きくすることができ、ＭＩＧアー
ク９によって溶着すべき断面積が小さくなり、溶接速度
をさらに大きくすることができる。Although the root face height H related to the V-shaped groove shape is related to the laser output, it is desirable that the root face height H is set to 3 mm or more, which is the minimum to ensure the melting depth by the preceding laser beam 4. However, if the laser output can be set high,
The root face H can be increased, the cross-sectional area to be welded by the MIG arc 9 can be reduced, and the welding speed can be further increased.
【００２１】さらに、レーザ光４やＭＩＧアーク９の狙
い位置は、開先線からのずれ量Ｌが0.1mmより大きくす
ることに有効性がある。このようにすると、裏波溶接金
属からのブローホールの排出が大きくなる。ただし、ず
れ量Ｌは開先内に入れる必要がある。Further, it is effective that the target position of the laser beam 4 and the MIG arc 9 is such that the deviation amount L from the groove line is larger than 0.1 mm. This increases the discharge of blowholes from the backside weld metal. However, the shift amount L needs to be included in the groove.
【００２２】上述のような構成によって上記のように作
用する本実施の形態の金属部材の溶接方法によれば、図
８（ｃ）に示したようなアークの不安定さに起因する溶
接欠陥のブローホール10ａを残存させず、ステンレス容
器等の溶接仕様である高品質にて、かつＴＩＧ溶接に比
較し100倍以上の高能率なハイブリッド溶接法を提供す
ることができる。According to the method for welding a metal member of the present embodiment, which has the above-described structure and operates as described above, the welding defect caused by the instability of the arc as shown in FIG. It is possible to provide a hybrid welding method which does not leave the blowhole 10a and has a high quality which is a welding specification for a stainless steel container and the like, and which is 100 times more efficient than TIG welding.
【００２３】つぎに本発明の第２の実施の形態の金属部
材の溶接方法を図３を用いて説明する。本実施の形態
は、縦部材３ｂの上端横方向に横部材３ｃを溶接して金
属容器を製作するにあたり、横部材３ｃの上の稜線を削
りおとしてレ形開先を形成し、レーザ光４とＭＩＧアー
ク９を若干傾斜させて、開先内に照射する。開先角度θ
は20°〜50°がよい。また、Ｃｕ製やセラミックス製の
当て金11を用いる。水冷方式でもよい。当て金11は１パ
スのハイブリッド溶接による溶融金属10を垂れ落ちさせ
ないために必要であり、裏波溶接部からのブローホール
の排出を有効にするため、溶融金属10が当て金11に接し
ないように設置する必要がある。また、裏波溶融金属の
ガスシールド用にＡｒガスを10リットル/minから100リ
ットル/minほど供給してもよい。この第２の実施の形態
によれば、レ形開先を用いることにより、縦部材３ｂに
開先加工が必要でなく、より安価に容器を製作すること
ができる。Next, a method of welding a metal member according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, when the horizontal member 3c is welded in the horizontal direction at the upper end of the vertical member 3b to manufacture a metal container, the ridge line on the horizontal member 3c is scraped off to form a groove, and a laser beam 4 is formed. Then, the MIG arc 9 is slightly inclined and the inside of the groove is irradiated. Groove angle θ
20 ° to 50 ° is preferable. Further, a backing plate 11 made of Cu or ceramics is used. A water-cooled system may be used. The backing metal 11 is necessary to prevent the molten metal 10 from one-pass hybrid welding from dripping down, and in order to enable the discharge of blow holes from the backside weld, the molten metal 10 should not come into contact with the backing metal 11. Need to be installed. Further, Ar gas may be supplied at a rate of 10 liter / min to 100 liter / min for the gas shield of the Uranami molten metal. According to the second embodiment, by using the concave groove, the vertical member 3b does not need to be grooved, and the container can be manufactured at a lower cost.
【００２４】なお、レ形開先の角度はＭＩＧアーク９に
よる融合不良を発生させない最小の角度20°から、ハイ
ブリッド溶接にて有効な最大の角度50°に設定する必要
がある。本実施例により、高品質な溶接継手を形成する
ことができる。The angle of the groove is required to be set from a minimum angle of 20 ° which does not cause fusion failure due to the MIG arc 9 to a maximum angle of 50 ° effective for hybrid welding. According to this embodiment, a high quality welded joint can be formed.
【００２５】図４は本発明の第３の実施の形態を示す。
本実施の形態では、縦部材３ｂと横部材３ｃを有する容
器を２層溶接にて製作する。１層目ビード10ｂの形成は
レーザ溶接のみにておこない、２層目ビード10ｃの形成
にハイブリッド溶接を採用する。FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the container having the vertical member 3b and the horizontal member 3c is manufactured by two-layer welding. The first layer bead 10b is formed only by laser welding, and hybrid welding is used to form the second layer bead 10c.
【００２６】溶接条件の一例を以下に示す。
１層目のレーザ溶接の条件
レーザ出力：３ｋＷ〜20ｋＷ
溶接速度：50mm/min〜5000mm/min
デューティ：25％〜100％（連続波形も含む）
周波数：10Hz〜20000Hz
レーザ用シールドガス：Ｈｅ，10リットル/min〜150リ
ットル/minAn example of welding conditions is shown below. Laser welding conditions for the first layer Laser output: 3 kW to 20 kW Welding speed: 50 mm / min to 5000 mm / min Duty: 25% to 100% (including continuous waveform) Frequency: 10 Hz to 20000 Hz Shield gas for laser: He, 10 L / min ~ 150 l / min
【００２７】２層目のハイブリッド溶接の条件は前記第
１の実施の形態の溶接条件を用いるが、レーザ出力の
み、溶接速度に合わせ小さくする。つまり、２パス溶接
では１層目と２層目の境界にブローホールの欠陥が発生
しやすく、レーザ溶接特有の大きなキーホール（溶融時
の細長い穴）は必要ではないので、レーザ出力はＭＩＧ
アークを引き付ける数ｋＷ（一例として１〜４ｋＷ）で
十分である。この第３の実施の形態によれば、当て金を
用いずに裏波金属を容易に形成することができる。Although the welding conditions of the first embodiment are used as the conditions for the second layer hybrid welding, only the laser output is reduced according to the welding speed. In other words, in the two-pass welding, a blowhole defect is likely to occur at the boundary between the first layer and the second layer, and a large keyhole (elongated hole at the time of melting) peculiar to laser welding is not required, so the laser output is MIG.
A few kW to attract the arc (1-4 kW as an example) is sufficient. According to the third embodiment, the back metal can be easily formed without using a backing metal.
【００２８】本発明の第４の実施の形態を図５に示す。
すなわち、本実施の形態では、ＭＩＧタンデムトーチ12
を用い、２本のＭＩＧアーク10を発生させる。このよう
にすると、ＭＩＧアークによる溶融金属量を多くするこ
とができるため、ハイブリッド溶接の溶接速度をさらに
高速化することができる。A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
That is, in this embodiment, the MIG tandem torch 12
Is used to generate two MIG arcs 10. By doing so, the amount of molten metal due to the MIG arc can be increased, so that the welding speed of hybrid welding can be further increased.
【００２９】本発明の第５の実施の形態を図６に示す。
本実施の形態のハイブリッド溶接方法においては上記第
１から第４の実施の形態におけるＭＩＧトーチ６の代り
にＴＩＧトーチ１を用いる。ＭＩＧアークに比較してＴ
ＩＧアークは安定なため、高品質な溶接製品を提供する
ことができる。ＴＩＧ溶接条件の一例を次に示す。
ＴＩＧ溶接電流：100Ａ〜500Ａ
ＴＩＧ溶接電圧：10Ｖ〜25Ｖ
ＴＩＧ電極：直径1.6mm〜3.2mmA fifth embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the hybrid welding method of the present embodiment, the TIG torch 1 is used instead of the MIG torch 6 in the first to fourth embodiments. T compared to MIG arc
Since the IG arc is stable, high quality welded products can be provided. An example of TIG welding conditions is shown below. TIG welding current: 100A to 500A TIG welding voltage: 10V to 25V TIG electrode: Diameter 1.6mm to 3.2mm
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ光とアークのハイブリッド溶接によって、溶接部に
ブローホールなどの欠陥発生が少ない金属部材の溶接方
法を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a welding method for a metal member in which the occurrence of defects such as blowholes in the welded portion is reduced by hybrid welding of laser light and arc.
【図１】本発明の第１の実施の形態の金属部材の溶接方
法を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大
図。1A and 1B show a welding method for a metal member according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1A is an overall view, and FIG. 1B is an enlarged view of a main part of FIG.
【図２】本発明の第１の実施の形態の効果を説明する特
性図。FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating an effect of the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施の形態を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施の形態を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５の実施の形態を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the present invention.
【図７】従来の金属容器の製造方法を説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional method for manufacturing a metal container.
【図８】従来のハイブリッド溶接法を示し、（ａ）は全
体図、（ｂ）は要部拡大図、（ｃ）は作用説明図。8A and 8B show a conventional hybrid welding method, FIG. 8A is an overall view, FIG. 8B is an enlarged view of a main part, and FIG.
１…ＴＩＧトーチ、２…ＴＩＧアーク、３…被溶接材、
３ａ…溶接中心線、３ｂ…縦部材、３ｃ…横部材、４…
レーザ光、５…集光レンズ、６…ＭＩＧトーチ、７…レ
ーザ用シールドガスノズル、８…レーザ用シールドガ
ス、９…ＭＩＧアーク、10…溶融金属、10ａ…ブローホ
ール、10ｂ…１層目ビード、10ｃ…２層目ビード、11…
当て金、12…ＭＩＧタンデムトーチ。1 ... TIG torch, 2 ... TIG arc, 3 ... material to be welded,
3a ... Welding center line, 3b ... Vertical member, 3c ... Horizontal member, 4 ...
Laser light, 5 ... Focusing lens, 6 ... MIG torch, 7 ... Laser shield gas nozzle, 8 ... Laser shield gas, 9 ... MIG arc, 10 ... Molten metal, 10a ... Blowhole, 10b ... First layer bead, 10c ... 2nd layer bead, 11 ...
Gold, 12 ... MIG tandem torch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 9/167 Ｂ２３Ｋ 9/167 Ａ 9/173 9/173 Ａ 9/23 9/23 Ｂ 10/02 10/02 Ａ 26/14 26/14 Ｚ // Ｂ２３Ｋ 101:12 101:12 103:04 103:04 (72)発明者 浅井 知 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 南 宏一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 金原 利雄 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 小口 義広 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 BB08 BB11 CA03 CC04 DD02 DD03 4E068 BC01 BE03 CH08 CJ06 DA06 DB01 4E081 YL03 YL07 YX03 YX07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B23K 9/167 B23K 9/167 A 9/173 9/173 A 9/23 9/23 B 10/02 10 / 02 A 26/14 26/14 Z // B23K 101: 12 101: 12 103: 04 103: 04 (72) Inventor Tomo Asai 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Koichi Minami, 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Toshiba Keihin Office, Inc. (72) Toshio Kanehara, 2-4, Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Toshiba Keihama, Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Oguchi 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Toshiba Keihin Business Office (reference) 4E001 AA03 BB07 BB08 BB11 CA03 CC04 DD02 DD03 4E068 BC01 BE03 CH08 CJ06 DA06 DB01 4E081 YL0 3 YL07 YX03 YX07
Claims (12)
開先を形成し、シールドガス雰囲気中において前記溶接
開先の開先線から0.1mm以上離れた部分を狙い位置とし
てレーザ光とアークによるハイブリッド溶接をおこなう
ことを特徴とする金属部材の溶接方法。1. A welding groove is formed on a joint surface of a metal member to be weld-joined, and a laser beam and an arc are aimed at a portion distant by 0.1 mm or more from a groove line of the welding groove in a shield gas atmosphere. A method for welding a metal member, which is characterized in that hybrid welding is performed.
％以上80％以下、残部ヘリウムガスであることを特徴と
する請求項１記載の金属部材の溶接方法。2. The arc shielding gas is argon gas 10.
% Or more and 80% or less, and the balance is helium gas, The method for welding a metal member according to claim 1, wherein.
が15°〜45°であることを特徴とする請求項１記載の金
属部材の溶接方法。3. The method for welding a metal member according to claim 1, wherein an angle formed by the arc torch and the laser optical axis is 15 ° to 45 °.
〜45°であることを特徴とする請求項１記載の金属部材
の溶接方法。4. The weld groove has a V shape and the groove angle is 15 °.
The welding method for a metal member according to claim 1, wherein the welding angle is about 45 °.
〜50°であることを特徴とする請求項１記載の金属部材
の溶接方法。5. The welding groove has a concave shape and the groove angle is 20 °.
The welding method for a metal member according to claim 1, wherein the welding angle is -50 °.
ェイスを有することを特徴とする請求項４または５記載
の金属部材の溶接方法。6. The method for welding a metal member according to claim 4, wherein a root face having a height of 3 mm or more is provided below the welding groove.
銅製の水冷却板または高融点セラミックス製の裏波ビー
ド当て板を当てて１パス溶接することを特徴とする請求
項１記載の金属部材の溶接方法。7. A shield gas for a Uranami bead is supplied,
The method for welding a metal member according to claim 1, wherein a water cooling plate made of copper or a backside bead contact plate made of high melting point ceramic is applied to perform one-pass welding.
けることを特徴とする請求項７記載の金属部材の溶接方
法。8. The method for welding a metal member according to claim 7, wherein a gap between the back bead and the backing plate is 1 mm or more.
ちにハイブリッド溶接をおこなうことを特徴とする請求
項１記載の金属部材の溶接方法。9. The method for welding a metal member according to claim 1, wherein the hybrid welding is performed after the welding using only the laser light.
る請求項１記載の金属部材の溶接方法。10. The method for welding a metal member according to claim 1, wherein a plurality of arcs are provided.
またはプラズマアークのいずれかであることを特徴とす
る請求項１記載の金属部材の溶接方法。11. The method for welding a metal member according to claim 1, wherein the arc is any one of a MIG arc, a TIG arc and a plasma arc.
ことを特徴とする請求項１記載の金属部材の溶接方法。12. The method for welding a metal member according to claim 1, wherein the metal member constitutes a stainless steel container.
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