JP6103355B2 - Tank manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ溶接方法を用いたタンクの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a tank with Les over laser welding method.

従来、ヒートポンプ式の給湯装置やコージェネレーションシステムなどに用いられる貯湯タンクを製造する場合には、円筒状に形成された胴体部材と、椀状の鏡板との開口周縁部どうしを嵌合させた上で、この嵌合部分にＴＩＧ溶接などのアーク溶接を施していたのが実情である。
しかしながら、アーク溶接は、入熱が大きいために、溶接箇所周辺に熱歪みなどが生じ易い。また、溶接箇所の品質劣化を防止するための手段として、貯湯タンクの外部および内部の双方を不活性ガス雰囲気とする必要があり、大量の不活性ガスを消費する。しかも、その不活性ガスとしては、高価なアルゴンガスとする必要もある。このため、溶接作業コストはかなり高いものとなる。
そこで、貯湯タンクの製造に際し、アーク溶接に代えて、レーザ溶接を用いることが考えられる。レーザ溶接は、入熱が少ないために、熱歪みを少なくすることが可能であり、また溶接部の結晶の肥大化もなく、シールドガスとして廉価な窒素を用いることが可能である。さらには、タンクの内側をシールドガス雰囲気とする必要もなくなる。 Conventionally, when manufacturing a hot water storage tank used for a heat pump type hot water supply device or a cogeneration system, the opening peripheral portion of a cylindrical body member and a bowl-shaped end plate are fitted to each other. The actual situation is that arc welding such as TIG welding is applied to the fitting portion.
However, since arc welding has a large heat input, thermal distortion or the like is likely to occur around the welded portion. Moreover, as a means for preventing the quality deterioration of a welding location, it is necessary to make both the exterior and interior of a hot water tank into an inert gas atmosphere, and a large amount of inert gas is consumed. Moreover, it is necessary to use an expensive argon gas as the inert gas. For this reason, the welding operation cost is considerably high.
Therefore, it is conceivable to use laser welding instead of arc welding when manufacturing a hot water storage tank. In laser welding, since heat input is small, it is possible to reduce thermal distortion, and it is possible to use inexpensive nitrogen as a shielding gas without enlarging the crystal of the welded portion. Furthermore, there is no need to create a shield gas atmosphere inside the tank.

レーザ溶接方法の具体例として、特許文献１に記載の方法がある。
同文献に記載のレーザ溶接方法においては、溶接加工ヘッドから溶接対象部位にレーザ光を照射する際に、この溶接対象部位に対してレーザ走査方向（溶接進行方向）の前方側からシールドガスを供給している。このような方法によれば、レーザ溶接時に発生するプラズマ（プラズマプルーム、またはプルーム）をレーザ走査方向後方側に偏らせることができる。溶接対象部位にプラズマが存在したのでは、このプラズマによってレーザ光が吸収され、または拡散されるために、溶接対象部位への入熱またはエネルギ密度が減少する不具合を生じるが、前記した手段によれば、そのような不具合を抑制することが可能である。 As a specific example of the laser welding method, there is a method described in Patent Document 1.
In the laser welding method described in the same document, when a laser beam is irradiated from a welding head to a welding target site, a shield gas is supplied from the front side in the laser scanning direction (welding direction) to the welding target site. doing. According to such a method, plasma (plasma plume or plume) generated during laser welding can be biased backward in the laser scanning direction. If plasma is present at the site to be welded, the laser light is absorbed or diffused by this plasma, causing a problem that heat input to the site to be welded or energy density is reduced. In this case, it is possible to suppress such a problem.

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善の余地がある。
すなわち、前記従来技術では、溶接対象部位に向けてレーザ走査方向前方側からシールドガスを供給させているだけであるために、溶接対象部位のレーザ走査方向後方側に形成される溶融池に対してはシールドガスが十分に供給され難い。したがって、溶融池の金属が酸化し、溶接品質が劣化する可能性がある。
また、シールドガスを利用してプラズマをレーザ走査方向後方側に偏らせているものの、これだけでは、レーザ光がプラズマによって遮られないようにすることを確実にする上で、十分であるとは断言できない。したがって、この点においても未だ改善の余地がある。 However, the prior art still has room for improvement as described below.
That is, in the prior art, since the shield gas is only supplied from the front side in the laser scanning direction toward the welding target portion, the molten pool formed on the rear side in the laser scanning direction of the welding target portion. It is difficult to supply sufficient shielding gas. Therefore, there is a possibility that the metal in the molten pool is oxidized and the welding quality is deteriorated.
In addition, although the plasma is biased to the rear side in the laser scanning direction using a shielding gas, it is asserted that this alone is sufficient to ensure that the laser light is not blocked by the plasma. Can not. Therefore, there is still room for improvement in this respect.

特許第３１２６７８８号公報Japanese Patent No. 3126788

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、レーザ溶接時における溶融金属の酸化を適切に防止し得るとともに、レーザ溶接時に発生するプラズマによってレーザ光が遮られるといったことを従来よりも確実に防止し、品質の高いレーザ溶接を施すことが可能なレーザ溶接方法を用いたタンクの製造方法を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and can appropriately prevent the molten metal from being oxidized during laser welding, and the laser beam can be blocked by the plasma generated during laser welding. providing over conventional reliably prevented, a method of manufacturing a tank using the laser welding how capable of performing high laser welding quality that has as its object.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明により提供されるタンクの製造方法は、タンクを構成する筒状の胴体部材と椀状の鏡板との開口周縁部どうしを嵌合させた状態において、この嵌合部分を溶接対象部位とするレーザ溶接工程を有し、このレーザ溶接工程においては、前記溶接対象部位に対してシールドガス供給用のノズルからシールドガスを供給させながら、レーザ溶接加工ヘッドからレーザ光を照射させる、タンクの製造方法であって、前記レーザ溶接工程においては、前記レーザ溶接加工ヘッドを固定させたまま、前記胴体部材および前記鏡板をそれらの中心軸周りの一方向に回転させることにより、前記胴体部材および前記鏡板の周方向にレーザ照射の走査を行なわせ、前記溶接対象部位に照射されるレーザ光については、その光軸がレーザ走査方向前方側に傾いた状態に設定し、前記シールドガス供給用のノズルとしては、前記溶接対象部位のレーザ走査方向前方側および後方側にそれぞれ位置する前側ノズルおよび後側ノズルを設けておくことにより、レーザ溶接時に前記溶接対象部位に発生するプラズマを前記前側ノズルから噴出するシールドガスによってレーザ走査方向後方側に偏らせつつ、前記後側ノズルから噴出するシールドガスを前記溶接対象部位に形成される溶融池に供給させるとともに、前記溶接対象部位よりもレーザ走査方向前方側に位置するエア噴出ノズルからレーザ走査方向後方側に向けてエア噴出を行なわせることより、前記前側ノズルおよび前記後側ノズルからのシールドガス噴出領域の上方にエアカーテンを形成する一方、前記溶接対象部位よりもレーザ走査方向後方側の位置において集塵機を利用した集塵を行なわせることを特徴としている。 Method of manufacturing a tank that is provided more to the onset bright, in a state in which fitted the opening peripheral edge portions each other with the cylindrical body member and the bowl-shaped end plate constituting the tank, weld target portion the fitting portion In this laser welding process, a laser beam is irradiated from a laser welding head while supplying a shielding gas from a nozzle for supplying a shielding gas to the welding target portion. In the laser welding process, in the laser welding step, the body member and the end plate are rotated in one direction around the central axis thereof while the laser welding head is fixed. The laser beam is scanned in the circumferential direction of the end plate, and the optical axis of the laser beam irradiated to the welding target site is tilted forward in the laser scanning direction. As the nozzle for supplying the shielding gas, the front nozzle and the rear nozzle respectively positioned on the front side and the rear side in the laser scanning direction of the welding target part are provided, so that the above-mentioned nozzle is provided at the time of laser welding. While the plasma generated in the welding target portion is biased rearward in the laser scanning direction by the shield gas jetted from the front nozzle, the shield gas jetted from the rear nozzle is supplied to the molten pool formed in the welding target portion. In addition, a shield gas ejection region from the front nozzle and the rear nozzle is formed by performing air ejection from the air ejection nozzle located on the front side in the laser scanning direction from the welding target portion toward the rear side in the laser scanning direction. An air curtain is formed above the laser beam, while the laser scanning direction is behind the welding target part. It is characterized in that to perform dust collection using the dust collector at the position.

このような構成によれば、胴体部材と鏡板との嵌合部分の溶接品質に優れ、腐食などを生じ難いタンクを適切かつ廉価に製造することが可能となる。具体的には、次のような効果が得られる。
第１に、レーザ溶接時に発生する溶融池に対しては後側ノズルからシールドガスを適切に供給することができるために、溶融池の金属が酸化することは適切に防止される。したがって、溶接部の品質を高くすることができる。
第２に、前側ノズルからシールドガスを噴出させる作用によりプラズマをレーザ走査方向後方側に偏らせることができるだけではなく、レーザ光の光軸は、プラズマが偏った方向とは反対のレーザ走査方向前方側に偏っているために、レーザ光がプラズマによって遮られることは、より確実に回避される。したがって、プラズマに起因して溶接対象部位への入熱またはエネルギ密度が本来の値よりも減少することを防止する上で、その信頼性が従来よりも高くなり、溶接部の品質を高くする上で、より好ましいものとなる。
第３に、レーザ溶接時に発生する溶接ヒュームやスパッタなどの物質が広く拡散したり、これらの物質によってレーザ溶接加工ヘッドが損傷を受けるといったことを防止可能である。とくに、前記構成では、エア噴出ノズルからエア噴出が行なわれて集塵が行なわれる方向は、プラズマを偏らせる方向と一致しているために、集塵効率を高める上でより好ましいものとなる。 According to such a configuration, good welding quality of the fitting portions between the cylinder member and the end plate, it is possible to properly and inexpensively manufacture the hard tank cause corrosion. Specifically, the following effects can be obtained.
First, since the shield gas can be appropriately supplied from the rear nozzle to the molten pool generated during laser welding, the metal in the molten pool is appropriately prevented from being oxidized. Therefore, the quality of the welded portion can be increased.
Second, not only can the plasma be biased rearward in the laser scanning direction by the action of ejecting the shield gas from the front nozzle, but the optical axis of the laser light is forward of the laser scanning direction opposite to the direction in which the plasma is biased. Since it is biased to the side, it is more reliably avoided that the laser light is blocked by the plasma. Therefore, in order to prevent the heat input or energy density at the welding target site from being reduced below the original value due to the plasma, the reliability is higher than before, and the quality of the weld is improved. Therefore, it becomes more preferable.
Thirdly, it is possible to prevent materials such as welding fumes and spatters generated during laser welding from being diffused widely and the laser welding head from being damaged by these materials. In particular, in the above configuration, the direction in which the air is ejected from the air ejection nozzle and the dust is collected coincides with the direction in which the plasma is biased, so that it is more preferable for improving the dust collection efficiency.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

（ａ）は、本発明において用いられるレーザ溶接装置の一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、レーザ溶接対象となるタンクの一例を示す断面図である。(A) is a schematic explanatory view showing an example of a laser welding apparatus used Oite the present invention, (b) are sectional views showing an example of a tank to be laser welded. 図１（ｂ）に示すタンクの分解断面図である。FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of the tank shown in FIG. 図１に示すタンクのレーザ溶接後の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state after laser welding of the tank shown in FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１（ａ）に示すレーザ溶接装置Ａは、レーザ溶接加工ヘッド５、シールドガス供給用の前側ノズル３Ａならびに後側ノズル３Ｂ、エアカーテン形成用のエア噴出ノズル６、および集塵機７を備えている。
本実施形態では、溶接対象物が後述するタンクＴであり、このタンクＴに対する溶接は、レーザ溶接加工ヘッド５を移動させることなく、タンクＴをたとえば反時計方向に回転させながら行なわれる。したがって、図１（ａ）の右側方向が、レーザ走査方向である。 A laser welding apparatus A shown in FIG. 1A includes a laser welding head 5, a front nozzle 3A and a rear nozzle 3B for supplying a shielding gas, an air ejection nozzle 6 for forming an air curtain, and a dust collector 7. .
In this embodiment, the welding target is a tank T described later, and welding to the tank T is performed while rotating the tank T, for example, counterclockwise without moving the laser welding head 5. Therefore, the right side direction in FIG. 1A is the laser scanning direction.

レーザ溶接加工ヘッド５は、レーザ発振器（図示略）で発振させたレーザ光を集光させて溶接対象部位９に照射させるためのものであり、レーザ発振器としては、たとえば半導体レーザが用いられる。タンクＴは、ステンレス製であり、レーザ波長は、ステンレスが吸収可能な波長域（波長１０００ｎｍ近辺）である。レーザ溶接加工ヘッド５は、レーザ光の光軸５０が溶接対象部位９を通過する垂直線Ｌに対して適当な角度α（たとえば、αは１５°程度）で傾斜するように設定されている。その傾斜方向は、レーザ走査方向前方側である。   The laser welding head 5 is for condensing the laser beam oscillated by a laser oscillator (not shown) and irradiating the welding target part 9. As the laser oscillator, for example, a semiconductor laser is used. The tank T is made of stainless steel, and the laser wavelength is in a wavelength range that can be absorbed by the stainless steel (wavelength around 1000 nm). The laser welding head 5 is set so that the optical axis 50 of the laser beam is inclined at an appropriate angle α (for example, α is about 15 °) with respect to the vertical line L passing through the welding target portion 9. The inclination direction is the front side in the laser scanning direction.

前側ノズル３Ａおよび後側ノズル３Ｂは、ガスボンベ（図示略）から供給されてくる不活性ガスを、シールドガスとして溶接対象部位９に向けて噴出するためのノズルである。シールドガスとしては、たとえば窒素が用いられている。前側ノズル３Ａおよび後側ノズル３Ｂは、溶接対象部位９よりもレーザ走査方向前方側と後方側とにそれぞれ振り分けられた配置とされ、かつ適当な角度β１，β２で傾斜して設けられており、溶接対象部位９に対してその斜め上からシールドガスを噴出可能である。本実施形態では、角度β１，β２は略同一とされ、また両ノズル３Ａ，３Ｂからのシールドガス噴出流量も略同一とされている。ただし、前側ノズル３Ａは、後側ノズル３Ｂよりも溶接対象部位９に接近した配
置とされており、このことにより後述する作用が得られるようになっている。 The front nozzle 3 </ b> A and the rear nozzle 3 </ b> B are nozzles for injecting an inert gas supplied from a gas cylinder (not shown) as a shielding gas toward the welding target portion 9. For example, nitrogen is used as the shielding gas. The front nozzle 3A and the rear nozzle 3B are arranged so as to be distributed to the front side and the rear side in the laser scanning direction with respect to the welding target portion 9, and are inclined at appropriate angles β1 and β2. Shielding gas can be ejected obliquely from above the welding target portion 9. In the present embodiment, the angles β1 and β2 are substantially the same, and the shield gas ejection flow rates from both the nozzles 3A and 3B are also substantially the same. However, the front nozzle 3A is arranged closer to the welding target portion 9 than the rear nozzle 3B, and this allows the action described later to be obtained.

エア噴出ノズル６は、ブロア（図示略）から送られてくるエアを噴出し、前側ノズル３Ａおよび後側ノズル３Ｂからのシールドガス噴出領域の上方であって、レーザ溶接加工ヘッド５よりも下方の領域に、エアカーテンを形成するためのものである。エア噴出ノズル６は、溶接対象部位９よりもレーザ走査方向前方側の位置からレーザ走査方向後方側に向けてやや下向きの角度でエアを噴出するように設けられている。集塵機７は、レーザ溶接に伴って発生する溶接ヒュームやスパッタなどを捕集するためのものであり、吸気用ブロア（図示略）を備えている。この集塵機７は、溶接対象部位９および後側ノズル３Ｂよりもレーザ走査方向後方側に設けられている。   The air ejection nozzle 6 ejects air sent from a blower (not shown) and is above the shield gas ejection area from the front nozzle 3A and the rear nozzle 3B and below the laser welding head 5. This is for forming an air curtain in the region. The air ejection nozzle 6 is provided so as to eject air at a slightly downward angle from the position on the front side in the laser scanning direction to the welding target portion 9 toward the rear side in the laser scanning direction. The dust collector 7 is for collecting welding fumes, spatters and the like generated by laser welding, and includes an intake blower (not shown). The dust collector 7 is provided on the rear side in the laser scanning direction from the welding target portion 9 and the rear nozzle 3B.

溶接対象となるタンクＴは、図１（ｂ）および図２に示すように、円筒状の胴体部材１の開口周縁部１０と、椀状の鏡板２の開口周縁部２０とを嵌合させたものである。鏡板２の開口周縁部２０の先端側には、先端側ほど外径が小さくなるように、適当な角度θで外周面が傾斜した傾斜筒状部２１が形成されており、この傾斜筒状部２１が胴体部材１の開口周縁部１０の内側に差し込まれている。この傾斜筒状部２１と開口周縁部１０との差し込み嵌合部分が、溶接対象部位９となる。本実施形態とは反対に、胴体部材１に傾斜筒状部を形成し、鏡板２に傾斜筒状部を形成しない構成とすることもできる。タンクＴは、溶接が施される際には、その中心軸Ｃが水平方向に延びる姿勢とされて、左右一対のクランプホルダ８ａ，８ｂ間に保持され、かつモータＭの駆動により中心軸Ｃ周りに回転される。   As shown in FIGS. 1B and 2, the tank T to be welded is formed by fitting the opening peripheral portion 10 of the cylindrical body member 1 and the opening peripheral portion 20 of the bowl-shaped end plate 2. Is. An inclined cylindrical portion 21 whose outer peripheral surface is inclined at an appropriate angle θ is formed on the distal end side of the opening peripheral edge portion 20 of the end plate 2 so that the outer diameter becomes smaller toward the distal end side. 21 is inserted inside the opening peripheral edge 10 of the body member 1. An insertion fitting portion between the inclined cylindrical portion 21 and the opening peripheral edge portion 10 is a welding target portion 9. In contrast to the present embodiment, the body member 1 may be formed with an inclined cylindrical part and the end plate 2 may not be formed with an inclined cylindrical part. When welding is performed, the tank T has a central axis C extending in the horizontal direction and is held between the pair of left and right clamp holders 8a and 8b. To be rotated.

次に、前記したレーザ溶接装置Ａを用いたレーザ溶接方法の一例について説明する。   Next, an example of a laser welding method using the laser welding apparatus A described above will be described.

まず、レーザ溶接加工ヘッド５から溶接対象部位９にレーザ光を照射する際には、既述したように、その光軸５０を垂直線Ｌに対してレーザ走査方向前方側に傾斜させた状態に設定しておく。また、前側ノズル３Ａおよび後側ノズル３Ｂからは、溶接対象部位９に向けてシールドガスを噴出させる。溶加材は使用しない。レーザ溶接時には、溶接対象部位９のレーザ走査方向後方側部分に溶融池９１が形成されるが、この溶融池９１に対しては後側ノズル３Ｂからシールドガスを適切に供給することができる。このため、溶融池９１においての金属の酸化が防止される。   First, when the laser beam is irradiated from the laser welding head 5 to the welding target portion 9, the optical axis 50 is inclined with respect to the vertical line L forward in the laser scanning direction as described above. Set it. Further, a shield gas is ejected from the front nozzle 3 </ b> A and the rear nozzle 3 </ b> B toward the welding target portion 9. Do not use filler metal. At the time of laser welding, a molten pool 91 is formed at the rear side portion of the welding target portion 9 in the laser scanning direction. A shield gas can be appropriately supplied to the molten pool 91 from the rear nozzle 3B. For this reason, oxidation of the metal in the molten pool 91 is prevented.

一方、前側ノズル３Ａから噴出するシールドガスは、溶接対象部位９に発生するプラズマ９０をレーザ走査方向後方側に偏らせる作用を生じさせる。前側ノズル３Ａは、後側ノズル３Ｂよりも溶接対象部位９に接近した位置にあるために、プラズマ９０が発生する箇所においては、後側ノズル３Ｂから噴出されるシールドガスよりも前側ノズル３Ａから噴出されるシールドガスの方が圧力は高く、プラズマ９０をレーザ走査方向後方側に押しやることが可能である。このため、レーザ光がプラズマ９０によって遮られないこととなり、プラズマ９０に起因して溶接対象部位への入熱またはエネルギ密度が本来の値よりも減少する現象を抑制することができる。加えて、レーザ光の光軸５０は、プラズマ９０とは反対のレーザ走査方向前方側に傾斜しているために、レーザ光がプラズマ９０によって遮られることはより確実に回避されることとなる。   On the other hand, the shield gas ejected from the front nozzle 3A causes an action of biasing the plasma 90 generated in the welding target portion 9 to the rear side in the laser scanning direction. Since the front nozzle 3A is located closer to the welding target portion 9 than the rear nozzle 3B, the front nozzle 3A is ejected from the front nozzle 3A rather than the shield gas ejected from the rear nozzle 3B at the location where the plasma 90 is generated. The shield gas used has a higher pressure and can push the plasma 90 backward in the laser scanning direction. For this reason, the laser beam is not blocked by the plasma 90, and the phenomenon that the heat input or the energy density to the welding target part due to the plasma 90 is reduced from the original value can be suppressed. In addition, since the optical axis 50 of the laser light is inclined forward in the laser scanning direction opposite to the plasma 90, the laser light is more reliably avoided from being blocked by the plasma 90.

前記したレーザ溶接時には、エア噴出ノズル６からのエア噴出動作によりエアカーテンを形成するとともに、集塵機７を稼働させておく。このことにより、レーザ溶接時に発生する溶接ヒュームやスパッタなどの物質が広く拡散することが防止され、集塵機７によって捕集される。したがって、溶接作業環境が良好となり、レーザ溶接加工ヘッド５がダメージを受けることも防止される。エア噴出ノズル６から噴出されたエアが集塵機７に向かう方向は、プラズマ９０を偏らせる方向と一致しているために、集塵効率を高めることが可能である。   At the time of laser welding described above, an air curtain is formed by an air ejection operation from the air ejection nozzle 6 and the dust collector 7 is operated. This prevents substances such as welding fumes and spatter generated during laser welding from being widely diffused and collected by the dust collector 7. Therefore, the welding work environment is improved and the laser welding head 5 is prevented from being damaged. Since the direction in which the air ejected from the air ejection nozzle 6 is directed to the dust collector 7 coincides with the direction in which the plasma 90 is biased, it is possible to increase the dust collection efficiency.

図３は、前記したレーザ溶接が施されたタンクＴを示している。鏡板２の傾斜筒状部２１と胴体部材１の開口周縁部１０との嵌合箇所には、たとえば同図の要部拡大断面図に示すような形態のビード部４（溶融凝固金属部）が形成される。このビード部４は、既述したように、溶融池９１における金属の酸化が防止された状態で形成されたものであって、品質劣化が殆どないために、腐食を生じ難いものとなる。また、低入力のレーザ溶接で形成されたものであるために、ビード部４の幅を小さくし得るとともに、その周辺部に大きな熱歪みも生じさせないものとなる。さらに、レーザ溶接は、高速性に優れるために、生産性を高めることができる他、不活性ガスとして廉価な窒素を使用し、しかもタンクＴの内部にガスシールドを供給する必要もないために、溶接作業コストを低減し、タンクＴの製造コストを廉価とすることが可能である。   FIG. 3 shows a tank T on which the above-described laser welding is performed. For example, a bead portion 4 (melted and solidified metal portion) having a form as shown in an enlarged cross-sectional view of the main portion of the figure is provided at a fitting portion between the inclined cylindrical portion 21 of the end plate 2 and the opening peripheral edge portion 10 of the body member 1. It is formed. As described above, the bead portion 4 is formed in a state where oxidation of the metal in the molten pool 91 is prevented, and hardly deteriorates in quality, so that it is difficult to cause corrosion. Moreover, since it is formed by laser welding with low input, the width of the bead portion 4 can be reduced, and a large thermal distortion is not generated in the peripheral portion. Furthermore, since laser welding is excellent in high-speed performance, productivity can be increased, and inexpensive nitrogen is used as an inert gas and there is no need to supply a gas shield inside the tank T. It is possible to reduce the welding operation cost and reduce the manufacturing cost of the tank T.

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るタンクの製造方法の各工程の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に変更可能である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. Specific configuration of each step of the manufacturing method of the engaging filter link in the present invention can be modified in various within the intended scope of the present invention.

上述の実施形態では、前側ノズルから噴出されるシールドガスの作用によってプラズマをレーザ走査方向後方側に偏らせつつ、後側ノズルから噴出されるシールドガスを溶融池に適切に供給させるための手段として、溶接対象部位から前側ノズルまでの距離と後側ノズルまでの距離とを相違させているが、本発明はこれに限定されない。前記したように距離を相違させることに代えて、または加えて、たとえば前側ノズルおよび後側ノズルのそれぞれのシールドガス噴出角度、噴出圧、噴出流量、およびノズル形状などのうち、少なくとも1つを相違させることによって、前側ノズルから噴出するシールドガスによってプラズマをレーザ走査方向後方側に偏らせることと、後側ノズルから溶融池にシールドガスを適切に供給させることを両立させることが可能である。   In the above-described embodiment, as a means for appropriately supplying the shielding gas ejected from the rear nozzle to the molten pool while biasing the plasma backward in the laser scanning direction by the action of the shielding gas ejected from the front nozzle. The distance from the welding target site to the front nozzle and the distance to the rear nozzle are different, but the present invention is not limited to this. Instead of or in addition to different distances as described above, for example, at least one of the shield gas ejection angle, ejection pressure, ejection flow rate, and nozzle shape of each of the front nozzle and the rear nozzle is different. By doing so, it is possible to achieve both of biasing the plasma to the rear side in the laser scanning direction by the shield gas ejected from the front nozzle and appropriately supplying the shield gas from the rear nozzle to the molten pool.

レーザ光は、溶接時において、溶接対象部位よりもレーザ走査方向前方側に光軸が傾いた状態にあればよく、具体的な傾き角度は問わない。レーザの種類は、半導体レーザに限らず、ＹＡＧレーザやその他の様々な種類のレーザを用いることができる。不活性ガスは、コスト低減の観点からは窒素を用いることが好ましものの、やはりこれに限定されるものではない。   The laser beam only needs to be in a state where the optical axis is inclined forward of the laser scanning direction with respect to the welding target portion during welding, and a specific inclination angle is not limited. The type of laser is not limited to a semiconductor laser, and a YAG laser or other various types of lasers can be used. The inert gas is preferably nitrogen from the viewpoint of cost reduction, but is not limited to this.

上述の実施形態では、貯湯用のタンクを溶接対象としているが、本発明に係るレーザ溶接方法の溶接対象はこれに限定されず、貯湯用以外のタンクを溶接対象とすることができる。 In the above embodiment, although the tank welded for hot water storage, welded laser welding method according to the present invention is not limited thereto, it is possible to the tank except for the hot water storage and welded.

Ａ レーザ溶接装置
Ｔ タンク
１ 胴体部材
２ 鏡板
３Ａ 前側ノズル（シールドガス供給用のノズル）
３Ｂ 後側ノズル（シールドガス供給用のノズル）
５ レーザ溶接加工ヘッド
６ エア噴出ノズル
７ 集塵機
１０ 開口周縁部（胴体部材の）
２０ 開口周縁部（鏡板の）
９０ プラズマ
９１ 溶融池 A Laser welding device T Tank 1 Body member 2 End plate 3A Front nozzle (nozzle for shielding gas supply)
3B Rear nozzle (nozzle for shielding gas supply)
5 Laser welding head 6 Air ejection nozzle 7 Dust collector 10 Opening edge (of body member)
20 Opening edge (of the end plate)
90 Plasma 91 Weld pool

Claims (1)

タンクを構成する筒状の胴体部材と椀状の鏡板との開口周縁部どうしを嵌合させた状態において、この嵌合部分を溶接対象部位とするレーザ溶接工程を有し、In a state in which the opening peripheral portions of the cylindrical body member and the bowl-shaped end plate constituting the tank are fitted to each other, a laser welding process in which the fitting portion is a welding target portion is included.
このレーザ溶接工程においては、前記溶接対象部位に対してシールドガス供給用のノズルからシールドガスを供給させながら、レーザ溶接加工ヘッドからレーザ光を照射させる、タンクの製造方法であって、In this laser welding process, while supplying a shield gas from a nozzle for supplying a shield gas to the welding target part, a laser beam is irradiated from a laser welding processing head,
前記レーザ溶接工程においては、前記レーザ溶接加工ヘッドを固定させたまま、前記胴体部材および前記鏡板をそれらの中心軸周りの一方向に回転させることにより、前記胴体部材および前記鏡板の周方向にレーザ照射の走査を行なわせ、In the laser welding process, while the laser welding head is fixed, the body member and the end plate are rotated in one direction around the central axis thereof, so that a laser is generated in the circumferential direction of the body member and the end plate. Scan the irradiation,
前記溶接対象部位に照射されるレーザ光については、その光軸がレーザ走査方向前方側に傾いた状態に設定し、About the laser beam irradiated to the welding target part, the optical axis is set in a state inclined to the laser scanning direction front side,
前記シールドガス供給用のノズルとしては、前記溶接対象部位のレーザ走査方向前方側および後方側にそれぞれ位置する前側ノズルおよび後側ノズルを設けておくことにより、レーザ溶接時に前記溶接対象部位に発生するプラズマを前記前側ノズルから噴出するシールドガスによってレーザ走査方向後方側に偏らせつつ、前記後側ノズルから噴出するシールドガスを前記溶接対象部位に形成される溶融池に供給させるとともに、As the shield gas supply nozzle, a front nozzle and a rear nozzle respectively positioned on the front side and the rear side in the laser scanning direction of the welding target part are provided, and are generated in the welding target part during laser welding. While biasing the plasma to the rear side in the laser scanning direction by the shield gas ejected from the front nozzle, while supplying the shield gas ejected from the rear nozzle to the molten pool formed in the welding target site,
前記溶接対象部位よりもレーザ走査方向前方側に位置するエア噴出ノズルからレーザ走査方向後方側に向けてエア噴出を行なわせることより、前記前側ノズルおよび前記後側ノズルからのシールドガス噴出領域の上方にエアカーテンを形成する一方、前記溶接対象部位よりもレーザ走査方向後方側の位置において集塵機を利用した集塵を行なわせることを特徴とする、タンクの製造方法。By causing air to be ejected from the air ejection nozzle located on the front side in the laser scanning direction to the welding target portion toward the rear side in the laser scanning direction, above the shield gas ejection region from the front nozzle and the rear nozzle. A method for manufacturing a tank, wherein the air curtain is formed on the tank, and dust collection is performed using a dust collector at a position on the rear side in the laser scanning direction from the welding target portion.
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