JPH01241392A - Ｔｉｇとレーザの複合溶接方法 - Google Patents
Ｔｉｇとレーザの複合溶接方法Info
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- JPH01241392A JPH01241392A JP63067895A JP6789588A JPH01241392A JP H01241392 A JPH01241392 A JP H01241392A JP 63067895 A JP63067895 A JP 63067895A JP 6789588 A JP6789588 A JP 6789588A JP H01241392 A JPH01241392 A JP H01241392A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/346—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
- 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
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- Arc Welding In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
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）
本発明は高エネルギービームとアークを併用した溶接方
法に関するものである。
法に関するものである。
（従来の技術）
ＴＩＧ （Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ＩｎｅｒｔＧａｓ ＡＲ
Ｃ）とレーザの複合溶接法の従来技術として、例えば特
公昭５６−４９１９５号に記載の方法があげられる。こ
れにおいては、レーザ光を照射する部分をあらかじめＴ
ＩＧで溶融させておくことにより吸収率を上げ、溶は込
みを深めることがその主旨となるが、これは必しもレー
ザとＴＩＧノズルの位置関係等の諸条件を適切に定めた
ものではない。例えば複合溶接の際レーザノズルとＴＩ
Ｇ電極の間隔を大きくしすぎると複合効果は低下する。
Ｃ）とレーザの複合溶接法の従来技術として、例えば特
公昭５６−４９１９５号に記載の方法があげられる。こ
れにおいては、レーザ光を照射する部分をあらかじめＴ
ＩＧで溶融させておくことにより吸収率を上げ、溶は込
みを深めることがその主旨となるが、これは必しもレー
ザとＴＩＧノズルの位置関係等の諸条件を適切に定めた
ものではない。例えば複合溶接の際レーザノズルとＴＩ
Ｇ電極の間隔を大きくしすぎると複合効果は低下する。
またサイドから吹くガスの流量が大きすぎても同様に複
合効果が低下する等複合効果による深溶は込み溶接実現
の安定性・再現性に問題があった。
合効果が低下する等複合効果による深溶は込み溶接実現
の安定性・再現性に問題があった。
（発明が解決しようとする課題）
このような問題は複合溶接時に発生するプラズマの位置
・大きさが安定しないことに帰因する。そこで、本発明
はレーザノズルとＴＩＧ電極の位置関係、ガスの流量な
どの具体的条件設定を行うことにより、最適なプラズマ
条件およびそのプラズマを安定して実現できるレーザと
ＴＩＧの複合溶接方法を提供することを目的とする。
・大きさが安定しないことに帰因する。そこで、本発明
はレーザノズルとＴＩＧ電極の位置関係、ガスの流量な
どの具体的条件設定を行うことにより、最適なプラズマ
条件およびそのプラズマを安定して実現できるレーザと
ＴＩＧの複合溶接方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
以上の問題点をふまえ、本発明は、レーザとＴＩＧを併
用した鋼材の溶接に於て、レーザノズルのレーザ放出穴
の内径Ｄ１を４ｍｍ以上８ｍｍ以下にし同外径を００を
１５ｍｍ以上にし、さらにレーザノズルの中心とＴＩＧ
電極電極間端間Ｉ１１ρを２＋＋＋ｎ以上５ｎ＋ｍ以下
にすること、またはこれらの条件の他にＴＩＧシールド
ガスの流量を５１／ｍｉｎ以上２０Ｊ：ｌ／ｍｉｎ以下
にすることにより、与えられたレーザパワー、ＴＩＧパ
ワー、溶接速度のもとで溶込みに寄与するレーザエネル
ギーを最大にして、最大溶造みを得ることを特徴とする
ものである。
用した鋼材の溶接に於て、レーザノズルのレーザ放出穴
の内径Ｄ１を４ｍｍ以上８ｍｍ以下にし同外径を００を
１５ｍｍ以上にし、さらにレーザノズルの中心とＴＩＧ
電極電極間端間Ｉ１１ρを２＋＋＋ｎ以上５ｎ＋ｍ以下
にすること、またはこれらの条件の他にＴＩＧシールド
ガスの流量を５１／ｍｉｎ以上２０Ｊ：ｌ／ｍｉｎ以下
にすることにより、与えられたレーザパワー、ＴＩＧパ
ワー、溶接速度のもとで溶込みに寄与するレーザエネル
ギーを最大にして、最大溶造みを得ることを特徴とする
ものである。
（作 用）
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明にもとすくノズル部分の概略図である。
図中、レーザノズルの内径をＤＩ。
外径をり。、レーザノズル中心とＴｒＧ’ｔ＋ｆｆｌ先
端との水平距離をｌ、レーザガス（センターガス）流量
をｆｃ、ＴＩＧガス（サイドガス）流量をｆｓとする。
端との水平距離をｌ、レーザガス（センターガス）流量
をｆｃ、ＴＩＧガス（サイドガス）流量をｆｓとする。
さて、ここで最も重要なことは、溶は込みの大きさは溶
接時に発生するプラズマと密接な関係があるという事で
ある。即ち発生するプラズマがある程度大きければそれ
だけレーザ光の吸収も大きくなりその分だけ溶接に寄与
するエネルギーを奪うことになる。またプラズマがＴＩ
Ｇ電極からある程度前れたとこにできるとＴＩＧによる
溶融部がレーザエネルギーを吸収する前に凝固すること
になり、複合効果が低下する。そこでＤｒ 、 Ｄｏ
、 Ｉｌ、、 ｆｃ 。
接時に発生するプラズマと密接な関係があるという事で
ある。即ち発生するプラズマがある程度大きければそれ
だけレーザ光の吸収も大きくなりその分だけ溶接に寄与
するエネルギーを奪うことになる。またプラズマがＴＩ
Ｇ電極からある程度前れたとこにできるとＴＩＧによる
溶融部がレーザエネルギーを吸収する前に凝固すること
になり、複合効果が低下する。そこでＤｒ 、 Ｄｏ
、 Ｉｌ、、 ｆｃ 。
ｆ、を変えることにより溶接部における種々のガス圧分
布を実現し、これによってプラズマの位置、大ぎさを制
御する事を考える。以上の考えに基づいて実験を行った
ところ以下の事が判明した。
布を実現し、これによってプラズマの位置、大ぎさを制
御する事を考える。以上の考えに基づいて実験を行った
ところ以下の事が判明した。
■ レーザノズルの内径ＤＩ とプラズマ、溶は込み深
さの関係を調べたところ、Ｄ、が増加するとともにプラ
ズマの大きさは単調に減少し、かつ熔は込みも深くなる
傾向にあり、レーザノズル内径４ｍｍ以上で両者とも安
定する。
さの関係を調べたところ、Ｄ、が増加するとともにプラ
ズマの大きさは単調に減少し、かつ熔は込みも深くなる
傾向にあり、レーザノズル内径４ｍｍ以上で両者とも安
定する。
■ レーザノズルの外径り。とプラズマ、溶は込み深さ
の関係を調べたところＤｏが１５ｍｍ未満ではプラズマ
の大きさにばらつぎがあるが、１５１ｕＩ１１以上でそ
の大きさは単調に減少し、かつ溶は込みも深くなる傾向
にあり、Ｄｏ＝２０ｍｍ以上で両者とも安定する。
の関係を調べたところＤｏが１５ｍｍ未満ではプラズマ
の大きさにばらつぎがあるが、１５１ｕＩ１１以上でそ
の大きさは単調に減少し、かつ溶は込みも深くなる傾向
にあり、Ｄｏ＝２０ｍｍ以上で両者とも安定する。
■ レーザノズル中心とＴＩＧ電極先端との水平距＠Ｉ
１．とプラズマ溶は込み深さの関係を調べたところ１＝
２〜５ｍｍでプラズマはＴＩＧ電極電極引き寄せられ、
塁が５ｍｍ超ではＴＩＧ電極から離れていく傾向にある
。一方溶は込み深さはプラズマが離れてゆくとともに小
さくなる。
１．とプラズマ溶は込み深さの関係を調べたところ１＝
２〜５ｍｍでプラズマはＴＩＧ電極電極引き寄せられ、
塁が５ｍｍ超ではＴＩＧ電極から離れていく傾向にある
。一方溶は込み深さはプラズマが離れてゆくとともに小
さくなる。
■ 丁ＩＧガス流量ｆＳが２０ Ｉｔ ／ ｍｉｎ超に
なるとＴＩＧ’を極からプラズマが離れる事によって溶
は込み深さの減少が起こる。
なるとＴＩＧ’を極からプラズマが離れる事によって溶
は込み深さの減少が起こる。
なお、本結果はレーザパワー８ｋＷ（一定）、ＴＩＧ’
を流１００ Ａ （一定）、溶接速度８ｍ／ｍ１ｎ（一
定）ノズル先端からワークまでの距離１０ｍｍ等の条件
で行い、得られたものであるが他の条件においても同様
の結果が得られることが確かめられている。なお、溶込
みの評価は厚さ３ｍｍの５ＵＳ３０４の平板で行い、加
工ガスはレーザガス、ＴＩＧガスともにヘリウムガスを
使用した。
を流１００ Ａ （一定）、溶接速度８ｍ／ｍ１ｎ（一
定）ノズル先端からワークまでの距離１０ｍｍ等の条件
で行い、得られたものであるが他の条件においても同様
の結果が得られることが確かめられている。なお、溶込
みの評価は厚さ３ｍｍの５ＵＳ３０４の平板で行い、加
工ガスはレーザガス、ＴＩＧガスともにヘリウムガスを
使用した。
以上の知見に基づいてレーザノズルの内径を４ｍｍ以上
に設定した。またノズル内径を大きくしすぎることによ
るガスの損失を考えて上限を８ｍｌ１１以下とした。ま
た上記■の事実に基づいてレーザノズルの外径り。１５
ｍｍ以上に設定した。上限は他の装置との接触かない限
り、特に制限はない。上記■の事実に基づいてレーザノ
ズルの中心とＴＩＧ を極光端間の距ｆｆ１ｌｔ ｕを
２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定した。さらに上記■の事実
に基づいてＴＩＧシールドガス流量を２０ｊ２／ｍｉｎ
以下に設定した。またガス流量を小さくしすぎることに
よるＴｌＧｇ極の消耗を考えて下限を５ｌ／ｍｉｎにし
た。
に設定した。またノズル内径を大きくしすぎることによ
るガスの損失を考えて上限を８ｍｌ１１以下とした。ま
た上記■の事実に基づいてレーザノズルの外径り。１５
ｍｍ以上に設定した。上限は他の装置との接触かない限
り、特に制限はない。上記■の事実に基づいてレーザノ
ズルの中心とＴＩＧ を極光端間の距ｆｆ１ｌｔ ｕを
２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定した。さらに上記■の事実
に基づいてＴＩＧシールドガス流量を２０ｊ２／ｍｉｎ
以下に設定した。またガス流量を小さくしすぎることに
よるＴｌＧｇ極の消耗を考えて下限を５ｌ／ｍｉｎにし
た。
（実 施 例）
以下に、本発明を用いて造管を行った例を示す。
第２図は造管ラインの概略図である。レーザ発振器３か
ら出たレーザビームは、ミラー８−、、ｌ１１４により
その方向を変えた後レンズ６によって集光されレーザノ
ズル１から溶接部へと照射される。
ら出たレーザビームは、ミラー８−、、ｌ１１４により
その方向を変えた後レンズ６によって集光されレーザノ
ズル１から溶接部へと照射される。
第３図はレーザノズル部分の拡大図である。
レーザノズル部分はＴＩＧ トーチ２の先端部と一体化
されており、両者の位置関係およびレーザノズルの内径
、外径は本発明に基づいて設定しであるノズルから出た
レーザビーム１１はＴＩＧアーク１２により溶融された
部分に照射されるようになっている。一方、第２図にお
いて被溶接バイブ９は造管方向にスリット１０が入って
いる。
されており、両者の位置関係およびレーザノズルの内径
、外径は本発明に基づいて設定しであるノズルから出た
レーザビーム１１はＴＩＧアーク１２により溶融された
部分に照射されるようになっている。一方、第２図にお
いて被溶接バイブ９は造管方向にスリット１０が入って
いる。
溶接時はスクイズロール５−１＋ ５−２により左右
から押しつける事によってスリットの両サイドを密着さ
せ、密着部に真上からレーザビームおよびＴＩＧアーク
を照射し溶接を行った。
から押しつける事によってスリットの両サイドを密着さ
せ、密着部に真上からレーザビームおよびＴＩＧアーク
を照射し溶接を行った。
溶接条件は次の通りである、
厚さ３ｍｍ
■レーザ発振器：リングモード（Ｍ＝１．５）パワー８
ｋＷ ■レーザノズル：内径４ｍｍ、外径２０ｍｍ、レーザガ
ス）Ｉｅ ４０ Ｉｌ／ Ｔｎｉｎ■造管速度：８ｍ／
ｍｉｎ ■ノズル先端からバイブ表面までの距離１０＋ｎｍ 以上の条件により欠陥のない溶接ビードが高速かつ安定
に得られた。
ｋＷ ■レーザノズル：内径４ｍｍ、外径２０ｍｍ、レーザガ
ス）Ｉｅ ４０ Ｉｌ／ Ｔｎｉｎ■造管速度：８ｍ／
ｍｉｎ ■ノズル先端からバイブ表面までの距離１０＋ｎｍ 以上の条件により欠陥のない溶接ビードが高速かつ安定
に得られた。
（発明の効果）
以上から、本発明を用いると、プラズマの位置、大きさ
を、レーザエネルギーが溶接部に対して最も大きく寄与
するように、かつ複合効果が最も大きくなるように設定
出来る。
を、レーザエネルギーが溶接部に対して最も大きく寄与
するように、かつ複合効果が最も大きくなるように設定
出来る。
そして、このような最適複合条件のもとで溶接を行うと
、溶込みが最大になり溶接部の品質が飛躍的に向上する
等の顕著な効果がある。
、溶込みが最大になり溶接部の品質が飛躍的に向上する
等の顕著な効果がある。
第１図はレーザノズル先端部およびＴＩＧＩ−−チ先瑞
部を示した側面図、 又、第２図は本発明の実施態様例を示した概略図、第３
図は同じく本発明を実施した際のノズル部分の概略図で
ある。 １・・・レーザノズル ２・・・ＴＩＧ トーチ３・
・・レーザ発振器 ４・・・ＴＩＧ溶接機５・・・ス
クイズロール ６・・・レンズ。 ７・・・光路ダクト ８・・・伝送ミラー９・・・
溶接バイブ１０・・・スリット１１・・・レーザビーム
１２・・・ＴＩＧアーク１３・・・ワーク １４・・・被溶接材の移動方向 第１図 １：レーザノズル ２：ＴＩＧｌ−−チ １４：被溶接材の移動方向 第２図 ５、スクイズロール ６ レンズ ７ 光路ダクト ８、伝送ミラー ９ ／８接パイプ ＩＱ・スリット １１ レーザビーム １４ 肢ｆｄ接材の移動方向
部を示した側面図、 又、第２図は本発明の実施態様例を示した概略図、第３
図は同じく本発明を実施した際のノズル部分の概略図で
ある。 １・・・レーザノズル ２・・・ＴＩＧ トーチ３・
・・レーザ発振器 ４・・・ＴＩＧ溶接機５・・・ス
クイズロール ６・・・レンズ。 ７・・・光路ダクト ８・・・伝送ミラー９・・・
溶接バイブ１０・・・スリット１１・・・レーザビーム
１２・・・ＴＩＧアーク１３・・・ワーク １４・・・被溶接材の移動方向 第１図 １：レーザノズル ２：ＴＩＧｌ−−チ １４：被溶接材の移動方向 第２図 ５、スクイズロール ６ レンズ ７ 光路ダクト ８、伝送ミラー ９ ／８接パイプ ＩＱ・スリット １１ レーザビーム １４ 肢ｆｄ接材の移動方向
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザとＴＩＧを併用した鋼材の溶接に於て、レー
ザノズルのレーザ放出穴の内径Ｄ＿１を４ｍｍ以上８ｍ
ｍ以下にし同外径Ｄ＿０を１５ｍｍ以上にし、さらにレ
ーザノズルの中心とＴＩＧ電極先端間の距離ｌを２ｍｍ
以上５ｍｍ以下にして溶接することを特徴とするレーザ
とＴＩＧの複合溶接方法。 ２ ＴＩＧシールドガスの流量を５ｌ／ｍｉｎ以上２０
ｌ／ｍｉｎ以下にすることを特徴とする請求項１記載の
レーザとＴＩＧの複合溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067895A JPH01241392A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Ｔｉｇとレーザの複合溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067895A JPH01241392A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Ｔｉｇとレーザの複合溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01241392A true JPH01241392A (ja) | 1989-09-26 |
| JPH0451271B2 JPH0451271B2 (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=13358088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63067895A Granted JPH01241392A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Ｔｉｇとレーザの複合溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01241392A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995010386A1 (de) * | 1993-10-11 | 1995-04-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit laserstrahlung |
| WO2001076806A1 (fr) * | 2000-04-10 | 2001-10-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Systeme de soudage |
| WO2003024658A1 (fr) * | 2001-09-17 | 2003-03-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede pour souder des pieces |
| US6683268B2 (en) * | 2000-05-31 | 2004-01-27 | L'air Liquide-Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Application of a hybrid arc/laser process to the welding of pipe |
| CN104191092A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-10 | 沈阳富创精密设备有限公司 | L型铝合金结构的激光-tig复合填丝密封焊接方法 |
| US9061374B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-06-23 | Kobe Steel, Ltd. | Laser/arc hybrid welding method and method for producing welded member using same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60106688A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-12 | Hitachi Ltd | レ−ザ加工装置 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63067895A patent/JPH01241392A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60106688A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-12 | Hitachi Ltd | レ−ザ加工装置 |
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| GB2384455A (en) * | 2001-09-17 | 2003-07-30 | Honda Motor Co Ltd | Work welding method |
| GB2384455B (en) * | 2001-09-17 | 2005-08-24 | Honda Motor Co Ltd | Work welding process |
| US7015417B2 (en) | 2001-09-17 | 2006-03-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Workpiece welding process |
| US9061374B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-06-23 | Kobe Steel, Ltd. | Laser/arc hybrid welding method and method for producing welded member using same |
| CN104191092A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-10 | 沈阳富创精密设备有限公司 | L型铝合金结构的激光-tig复合填丝密封焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451271B2 (ja) | 1992-08-18 |
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