JP5294573B2 - レーザとアークの複合溶接装置及び方法 - Google Patents
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Description
レーザ出力:4kW
溶接速度:0.3〜0.8m/min
MIG電流:150〜250A、
溶接電圧:21〜30V
レーザ用シールドガス:N2、20l/min
MIGアーク用シールドガス:Ar+O2、25l/min
レーザとアーク間の距離:6mm〜20mm
レーザは、CO2レーザでもよいが、好ましくは、プラズマの発生の無いかあるいは極力少ないNd:YAGレーザ、ファイバーレーザ等の波長の短いレーザが望ましい。
レーザ出力:3kW〜4kW
溶接速度:0.4〜1.0m/min
溶接電流:150A〜250A
溶接電圧:22V〜30V
レーザ用シールドガス:CO2、15〜20l/min
アーク用シールドガス;Ar、20〜30l/min
レーザとアーク間の距離:6mm〜20mm
本実施形態では、表側も裏側も同じ溶接条件を用いたが、表側と裏側で溶接条件を変えてもかまわない。被溶接材の炭素鋼の成分は、シリコンやマンガン等の脱酸元素が多い方が望ましい。
レーザ出力:2.5kW〜4kW、溶接速度:0.4〜1.5m/min
TIG電流:120A〜250A、アーク高さ:1mm〜3mm
溶加材:0.5〜2.0m/min(φ1.2)
レーザ用シールドガス:N2、15〜20l/min
アーク用シールドガス;Ar、20〜30l/min
レーザとアーク間の距離:6mm〜20mm
本実施形態での溶加材21の挿入は、アーク電極の後方から行ったが、レーザ光の前方から挿入してもよい。また、アーク熱源用電極9はMIG電極でもよい。溶加材等の溶接材料は、溶接金属部の窒素含有率が被溶接材料の窒素含有率とほぼ同等になるように調整された溶加材21を用いることが望ましい。
Claims (15)
- レーザ光を照射するレーザ加工ヘッドと、レーザ光の照射部の周囲にレーザ用シールドガスを噴射するレーザ用シールドガスノズルと、アーク熱源用の電極を有するアークトーチと、前記アーク熱源用の電極の周囲にアーク用シールドガスを噴射するアーク用シールドガスノズルと、を有する複合溶接装置において、
前記レーザ光の照射によって被溶接材の表面に形成された細い溝状のキーホールと、前記電極と被溶接材の間に発生したアークによって被溶接材の表面に形成された溶融池とが接続されるとともに、前記レーザ光の光軸が被溶接材表面と交わる点と前記アーク熱源用の電極の中心軸線が被溶接材表面と交わる点の間の距離が6mm〜20mmとなるように、前記レーザ加工ヘッドと前記アークトーチの位置が設定され、
前記レーザ用シールドガスによって前記キーホールがシールドされ、前記アーク用シールドガスによって前記溶融池がシールドされ、前記レーザ用シールドガスと前記アーク用シールドガスは異なるガスであり、
前記レーザ用シールドガスは、溶融金属に吸収され易いガスであるとともに、前記レーザ用シールドガスノズルから噴射された前記レーザ用シールドガスと前記アーク用シールドガスノズルから噴射された前記アーク用シールドガスとを分離する遮蔽板が設けられている
ことを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。 - 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記レーザ用シールドガスは、窒素又は炭酸ガスを主成分として含むことを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記アーク用シールドガスは不活性ガス又は不活性ガスを主成分とし、アーク安定のためのガス種を含むことを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記レーザ用シールドガスノズルは前記レーザ加工ヘッドと同軸的に配置されていることを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記レーザ用シールドガスノズルは前記レーザ加工ヘッドとは別個に設けられていることを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記アーク用シールドガスノズルは前記アークトーチと同軸的に配置されていることを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記アーク用シールドガスノズルは前記アークトーチとは別個に設けられていることを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- 請求項1記載のレーザとアークの複合溶接装置において、前記アーク熱源用の電極はMIG電極又はTIG電極であることを特徴とするレーザとアークの複合溶接装置。
- レーザ光の照射によって被溶接材の表面に細い溝状のキーホールを生成するステップと、
アーク熱源用の電極と被溶接材の間に発生したアークによって被溶接材の表面に溶融池を生成するステップと、
前記レーザ光の照射部の周囲にレーザ用シールドガスを噴射するステップと、
前記アーク熱源用の電極の周囲にアーク用シールドガスを噴射するステップと、
を有するレーザとアークの複合溶接方法において、
前記レーザ光の照射部の周囲に噴射されたレーザ用シールドガスと前記アーク熱源用の電極の周囲に噴射されたアーク用シールドガスとを遮蔽板によって分離するステップ
をさらに有し、
前記キーホールと前記溶融池とが接続されるとともに、前記レーザ光の光軸が被溶接材表面と交わる点と前記アーク熱源用の電極の中心軸線が被溶接材表面と交わる点の間の距離が6mm〜20mmとなるように、前記アーク熱源用の電極と前記レーザ光の照射位置が設定され、前記レーザ用シールドガスによって前記キーホールがシールドされ、前記アーク用シールドガスによって前記溶融池がシールドされ、前記レーザ用シールドガスと前記アーク用シールドガスは異なるガスであり、前記レーザ用シールドガスは、溶融金属に吸収され易いガスであることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。 - 請求項9記載のレーザとアークの複合溶接方法において、2つの被溶接材を突き合せるステップと、該突き合せ部に溶接開先部を形成するステップと、を有し、前記溶接開先部は逆台形状断面の溝状をなし、開先角度が5°〜20°、開先底部の溝幅が1mm〜4mmであることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
- 請求項9記載のレーザとアークの複合溶接方法において、前記アーク熱源用の電極としてTIG電極を用い、溶接金属部の窒素含有率が被溶接材料の窒素含有率と同等になるように調整された窒素含有量を有する溶加材を用いることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
- 請求項9記載のレーザとアークの複合溶接方法において、前記被溶接材はステンレス鋼構造物であることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
- 請求項9記載のレーザとアークの複合溶接方法において、前記ステンレス鋼構造物は、0.2〜0.5mass%の窒素を含むステンレス鋼からなり、前記レーザ用シールドガスは窒素を主成分として含むことを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
- 請求項12記載のレーザとアークの複合溶接方法において、前記ステンレス鋼構造物の溶接金属部の窒素含有率が、前記被溶接材であるステンレス鋼構造物の窒素含有率と同等及びそれ以上であることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
- 請求項12記載のレーザとアークの複合溶接方法において、前記ステンレス鋼構造物が原子力炉内構造物であることを特徴とするレーザとアークの複合溶接方法。
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