JP2000061673A - Fillet welding method - Google Patents
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
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- B23K26/242—Fillet welding, i.e. involving a weld of substantially triangular cross section joining two parts
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 T字隅肉溶接において被溶接材に対し完全な
溶け込みを実現することができるレーザー溶接方法の提
供。
【解決手段】 レーザー溶接によりT字隅肉溶接を行う
場合において、平均パワー密度が125〜2600kW/
cm2 のレーザー光を、入射角度が5〜30゜となるよう
に設定し、溶接速度を0.05〜0.7m/min にて溶接
を行う。その際、レーザー光の波長を0.5〜1.5μ
mとし、シールドガスとしてN2 ガスを用いることが好
ましい。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a laser welding method capable of realizing complete penetration into a material to be welded in T-shaped fillet welding. SOLUTION: When performing T-shaped fillet welding by laser welding, the average power density is 125 to 2600 kW /
A laser beam of cm 2 is set so that the incident angle is 5 to 30 °, and welding is performed at a welding speed of 0.05 to 0.7 m / min. At that time, the wavelength of the laser light is 0.5-1.5μ.
m, and N 2 gas is preferably used as the shielding gas.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を用い
て行うT字隅肉溶接方法、より詳しくは、T字隅肉レー
ザー溶接時のレーザー光の入射角度を大きくとっても良
好な溶接部を得る隅肉溶接方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a T-shaped fillet welding method using a laser beam, and more specifically, a good welded portion can be obtained even if the incident angle of the laser beam during the T-shaped fillet laser welding is large. Regarding fillet welding method.
【0002】[0002]
【従来の技術】これまで隅肉溶接といえば、アーク溶接
を用いる場合がほとんどであり、特に板厚の大きな鋼材
の溶接においてはこの傾向が大きい。一方、アーク溶接
に比べレーザー溶接は、入熱量が少なく溶接変形等の問
題が少ない、溶接速度が一般的にアーク溶接より高く溶
接作業効率がよいなどの利点があり、今後適用拡大が期
待される溶接方法である。これまで、レーザー溶接は主
として突き合わせ溶接の場合に多く用いられてきた。し
かし、溶接構造物の構造によっては、むしろ隅肉溶接部
が多い場合もある。2. Description of the Related Art Up until now, most of the fillet welding has been arc welding, and this tendency is particularly large in the welding of steel materials having a large plate thickness. On the other hand, laser welding has advantages such as less heat input, less problems such as welding deformation, and generally higher welding speed and better welding work efficiency than arc welding compared to arc welding. It is a welding method. Heretofore, laser welding has been mostly used mainly for butt welding. However, there may be many fillet welds depending on the structure of the welded structure.
【0003】T字隅肉溶接部にレーザー溶接を適用しよ
うとする場合、大きな問題が生じる。それは、レーザー
溶接のトーチが平板に接触してしまい、入射角度を小さ
くすることができないという問題である。そのため、T
字隅肉溶接をレーザーで行う場合は、両サイドから溶接
を行う必要がある。このようなレーザー溶接の場合、レ
ーザー光が被溶接鋼材を突き抜けないため、溶接時に発
生する金属蒸気が抜けきれずに溶接部に欠陥を発生させ
てしまうという危険性があること、両サイドから溶接を
するために、1つの継手に対し溶接を2回行わなければ
ならないため、溶接作業効率上問題があることなどか
ら、レーザー溶接はT字隅肉溶接には適用することが難
しいとされてきた。A major problem arises when applying laser welding to T-shaped fillet welds. The problem is that the laser welding torch comes into contact with the flat plate and the incident angle cannot be reduced. Therefore, T
When performing fillet welding with a laser, it is necessary to perform welding from both sides. In the case of such laser welding, since the laser light does not penetrate through the steel to be welded, there is a risk that the metal vapor generated at the time of welding will not be able to escape and a defect will be generated in the welded part. It has been considered difficult to apply laser welding to T-shaped fillet welding because there is a problem in welding work efficiency because welding must be performed twice for one joint in order to perform welding. .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、レ
ーザー溶接をT字隅肉溶接部に適用する際の大きな技術
的障壁は、入射角度を小さくするとトーチと平板が接触
してしまう点に存在し、従来技術では、レーザー溶接の
特長を充分生かしているとはいえないのが現状である。
そのため、入射角度をトーチが平板に当たらない程度に
大きくとっても一方のサイドから溶接するだけで溶接ビ
ードが反対サイドへ突き抜ける、すなわち完全とけ込み
が実現する溶接条件を見いだすことは産業上、非常に大
きなメリットがある。As described above, a major technical barrier in applying laser welding to a T-shaped fillet weld is that the torch and the flat plate come into contact with each other when the incident angle is reduced. However, in the existing technology, it cannot be said that the characteristics of laser welding are sufficiently utilized.
Therefore, even if the incident angle is large enough that the torch does not hit the flat plate, it is very industrially important to find out the welding condition that the welding bead penetrates to the opposite side by just welding from one side, that is, complete welding is achieved. There are merits.
【0005】本発明は、このようなT字隅肉溶接におい
て、被溶接材に対し完全とけ込みを実現させることが可
能なレーザー溶接の条件を提示することを課題とする。It is an object of the present invention to provide conditions for laser welding capable of realizing complete penetration into a material to be welded in such T-shaped fillet welding.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上のよ
うな溶接条件を見いだすべく鋭意研究を重ね、ついに、
入射角度を大きくとっても溶接可能な、すなわちトーチ
と平板が接触しないレーザー溶接条件を見いだすに至っ
たものであり、その要旨は、次の通りである。
(1)レーザー溶接にてT字隅肉溶接を行うに際し、平
均パワー密度が125〜2600kW/cm2 のレーザー光
を、入射角度が5〜30゜となるように設定し、溶接速
度0.05〜0.7m/min にて溶接することを特徴とす
る隅肉溶接方法。
(2)波長が0.5〜1.5μmであるレーザー光を用
いることを特徴とする前記(1)に記載の隅肉溶接方
法。
(3)シールドガスとしてN2 ガスを用いることを特徴
とする前記(2)に記載の隅肉溶接方法。
(4)レーザー光としてCO2 レーザーを用い、シール
ドガスとして、He、Ar、CO2 のいずれか、もしく
はこれら2種以上の混合ガスに、O2 を体積%で5〜3
0%混合させたガスを用い、被溶接鋼材として開先近傍
の黒皮を除去した鋼材を用いることを特徴とする前記
(1)に記載の隅肉溶接方法。
(5)レーザー光としてCO2 レーザーを用い、シール
ドガスとして、He、Ar、CO2 のいずれか、もしく
はこれら2種以上の混合ガスに、O2 を体積%で0〜2
5%混合させたガスを用い、被溶接鋼材として開先近傍
の黒皮を除去しない鋼材を用いることを特徴とする前記
(1)に記載の隅肉溶接方法。[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted extensive studies to find out the welding conditions as described above, and finally,
The present invention has led to the finding of a laser welding condition in which welding is possible even if the incident angle is large, that is, the torch and the flat plate do not contact each other, and the summary thereof is as follows. (1) When performing T-shaped fillet welding by laser welding, laser light having an average power density of 125 to 2600 kW / cm 2 was set so that the incident angle was 5 to 30 °, and the welding speed was 0.05. A fillet welding method characterized by welding at ~ 0.7 m / min. (2) The fillet welding method as described in (1) above, wherein a laser beam having a wavelength of 0.5 to 1.5 μm is used. (3) The fillet welding method according to (2), wherein N 2 gas is used as the shield gas. (4) A CO 2 laser is used as the laser beam, and O 2 is contained in a shield gas of any one of He, Ar, and CO 2 or a mixed gas of two or more kinds thereof in an amount of 5 to 3% by volume.
The fillet welding method according to (1) above, wherein a 0% mixed gas is used and a steel material from which the black skin near the groove is removed is used as the steel material to be welded. (5) A CO 2 laser is used as the laser light, and O 2 is contained in a shield gas of He, Ar, or CO 2 or a mixed gas of two or more of these in an amount of 0 to 2% by volume.
The fillet welding method according to (1) above, wherein a gas mixed with 5% is used and a steel material that does not remove the black skin near the groove is used as the steel material to be welded.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。初めに、本発明における技術思想について述べる。
溶接条件は溶接入熱量、すなわち溶接ビード長さ1cmあ
たりに投与される熱量で評価される場合が多い。通常、
入熱量が高い場合は、とけ込み深さも大きい。しかし、
同じ入熱量でもとけ込み深さが異なる場合もある。それ
は、入熱量が同じでも、パワー密度が異なる場合であ
る。例えば、パワー密度が2倍でも溶接速度も2倍であ
る場合は、入熱量は同じとなるが、とけ込み形状は異な
るのが普通である。一般に、パワー密度が高い場合は、
とけ込み深さが大きく、そのかわり細長いビードになり
やすい。逆に、パワー密度を低く抑え、溶接速度を落と
して同じ入熱量にした場合は、ビード幅が広くなる傾向
があり、その分とけ込み深さは小さくなる。このよう
に、パワー密度を高く設定すると同じ入熱量でもとけ込
みは深くなる傾向にあることがわかる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below. First, the technical idea of the present invention will be described.
Welding conditions are often evaluated by welding heat input, that is, the heat input per 1 cm of weld bead length. Normal,
When the heat input is high, the depth of penetration is large. But,
Even if the heat input is the same, the melting depth may be different. That is, even if the heat input is the same, the power density is different. For example, when the power density is double and the welding speed is also double, the heat input amount is the same, but the melting shape is usually different. Generally, if the power density is high,
The depth of melting is large, and instead, it tends to be an elongated bead. On the contrary, when the power density is kept low and the welding speed is reduced to obtain the same heat input, the bead width tends to be widened, and the depth of penetration is reduced accordingly. Thus, it can be seen that when the power density is set high, the melting tends to be deep even with the same heat input amount.
【0008】パワー密度を低く抑え溶接速度を低くする
ことにより入熱量を確保する溶接条件では、溶融部分は
主としてアークからの熱伝導で決定される。すなわち、
溶接アークによって導入された熱は、深さ方向のみなら
ずビード幅方向にも伝導するためその分ビード幅は広く
なる傾向にあると考えることができる。Under the welding conditions in which the heat input is secured by keeping the power density low and the welding speed low, the molten portion is mainly determined by heat conduction from the arc. That is,
Since the heat introduced by the welding arc is conducted not only in the depth direction but also in the bead width direction, it can be considered that the bead width tends to widen accordingly.
【0009】レーザー溶接を隅肉溶接継手に適用しよう
とする場合、パワー密度が高い場合、上記の考察から理
解できるように、レーザー光の直進方向にとけ込むこと
になり、従って、入射角度を小さくしなければ一方のサ
イドからの溶接のみでは完全溶け込みを実現することは
不可能であることが理解できる。しかし、T字隅肉継手
では、図1に示すとおり、平板1では熱が2方向1a、
1bに伝導するのに対し、縦板2では1方向2aにしか
伝導しないため、縦板2の方が平板1より熱が溜まりや
すく、従って溶融しやすい。この現象を有効利用できれ
ば、縦板を効果的に溶融させることができ、結果として
隅肉溶接部の溶接ビード3が突き抜ける、すなわち完全
溶け込みを実現することができるはずである。When laser welding is applied to fillet welded joints, if the power density is high, as can be understood from the above consideration, the laser beam will be melted in the straight traveling direction, so that the incident angle can be reduced. It can be understood that it is impossible to achieve complete penetration only by welding from one side unless it is done. However, in the T-shaped fillet joint, as shown in FIG. 1, the flat plate 1 generates heat in two directions 1a,
The vertical plate 2 conducts heat in only one direction 2a, while the vertical plate 2 conducts heat in the vertical plate 2 more easily than in the flat plate 1 and therefore melts more easily. If this phenomenon can be effectively utilized, the vertical plate can be effectively melted, and as a result, the weld bead 3 of the fillet weld portion can be penetrated, that is, complete penetration can be realized.
【0010】本発明者は、以上の解析から、通常のレー
ザー溶接条件よりパワー密度を抑え、代わりに溶接速度
を低くした場合の隅肉溶接継手の溶接ビード形状につい
て鋭意検討を重ね、ついに、レーザー光のパワー密度と
溶接速度を特定範囲に限定することにより、縦板に溶接
熱が滞留し、完全溶け込みが実現する条件があることを
見いだした。Based on the above analysis, the present inventor has made extensive studies on the weld bead shape of the fillet welded joint when the power density is suppressed as compared with the ordinary laser welding condition and the welding speed is lowered instead, and finally the laser is finally obtained. By limiting the light power density and welding speed to a specific range, we have found that there is a condition under which welding heat is retained in the vertical plate and complete penetration is achieved.
【0011】次に、レーザー光の平均パワー密度を限定
した理由について述べる。現在の技術では、レーザー光
のパワーはかなり高いレベルにまで達している。しか
し、既に述べているように、本発明の本質は、レーザー
光のパワーを抑えその分溶接速度を低くすることにより
入熱量を確保し、T字隅肉継手における熱伝導の特徴で
ある、縦板部分に熱が滞留しやすい性質を有効利用する
ことに存在するため、レーザー光のパワー密度に範囲を
もうける必要がある。平均パワー密度の最大値2600
kW/cm2 は、これを上回るパワー密度ではレーザー光の
直進する方向に溶融が生じ、完全とけ込みを実現するた
めには、入射角度を小さくする必要があり、そのため、
従来技術で問題となっている、トーチと平板の接触が発
生してしまう。そのため、レーザー光の平均パワー密度
の上限を2600kW/cm2 とした。下限の125kW/cm
2 は、これより低いパワー密度では、とけ込み量が充分
でないことに加え、この範囲の条件で所定のとけ込みを
得るための入熱量を確保しようとすると、溶接速度を非
現実的なレベルにまで低くしなければ入熱量が確保でき
ないため、下限をこの値に設定した。Next, the reason why the average power density of the laser light is limited will be described. With the current technology, the power of laser light has reached a considerably high level. However, as described above, the essence of the present invention is that the heat input amount is secured by suppressing the power of laser light and lowering the welding speed accordingly, and the characteristic of heat conduction in the T-shaped fillet joint is Since it exists in effectively utilizing the property that heat easily stays in the plate portion, it is necessary to set a range for the power density of laser light. Maximum average power density 2600
At kW / cm 2 , if the power density exceeds this, melting will occur in the direction in which the laser light travels straight, and in order to achieve complete melting, it is necessary to reduce the incident angle.
Contact between the torch and the flat plate occurs, which is a problem in the conventional technology. Therefore, the upper limit of the average power density of laser light is set to 2600 kW / cm 2 . Lower limit 125kW / cm
No. 2 shows that the penetration amount is not sufficient at lower power densities, and the welding speed becomes unrealistic when trying to secure the heat input amount to obtain the specified penetration under the conditions of this range. The lower limit was set to this value because the heat input cannot be secured unless the temperature is lowered to.
【0012】次に、溶接速度を限定した理由について述
べる。溶接速度の上限、0.7m/min は、これを上回る
速度では、入熱量を確保するためにはレーザー光の平均
パワー密度を本発明より高く設定する必要がでてくる。
しかし、既に述べたように、この場合は、溶け込みがレ
ーザー光の直進方向に発生するため、入射角度を小さく
しない限り隅肉溶接を片側からの溶接のみで完全とけ込
みが実現しなくなってしまう。一方、平均パワー密度を
抑えると、溶接速度が高いため、入熱量が不足すること
からとけ込みが不十分になり、やはり完全溶け込みが実
現しない。溶接速度の上限は、以上の理由から設定し
た。下限の0.05m/min は、これを下回る溶接速度で
は、通常のアーク溶接でも充分達成できる速度となり、
レーザー溶接を隅肉継手に適用するメリットが存在しな
くなる。これは、本発明の本意に反するため、下限をこ
の値に設定した。Next, the reason why the welding speed is limited will be described. If the upper limit of the welding speed, 0.7 m / min, is exceeded, it is necessary to set the average power density of the laser light higher than that of the present invention in order to secure the heat input.
However, as described above, in this case, the fusion occurs in the direction in which the laser light travels straight, so unless the incident angle is made small, fillet welding cannot be realized completely by only welding from one side. On the other hand, if the average power density is suppressed, the welding speed will be high, and the amount of heat input will be insufficient, resulting in insufficient melting, and complete melting will not be realized. The upper limit of the welding speed is set for the above reasons. The lower limit of 0.05 m / min is a speed that can be achieved even with normal arc welding at welding speeds below this,
The benefits of applying laser welding to fillet joints are gone. This is against the intent of the present invention, so the lower limit was set to this value.
【0013】次に、入射角度を限定した理由について述
べる。下限の5゜は、これより小さい角度では、トーチ
が板に接触するという問題が発生し、かつ、たとえ何ら
かの技術でトーチと板の接触を回避することができたと
しても、従来技術を用いた隅肉溶接となる。これは、本
発明の本意に反するため、下限をこの値に設定した。上
限の30゜は、入射角度がこれを上回る大きさになる
と、レーザー溶接をどのような条件に設定しようとも片
側からのみの隅肉溶接では完全溶け込みが実現しないた
め、この値を設定した。Next, the reason why the incident angle is limited will be described. The lower limit of 5 ° uses the conventional technique even if the torch comes into contact with the plate at a smaller angle, and even if the torch and the plate can be prevented from contacting with each other by some technique. It is fillet welding. This is against the intent of the present invention, so the lower limit was set to this value. The upper limit of 30 ° was set because if the incident angle exceeds this, no matter what condition the laser welding is set to, the complete penetration cannot be achieved by fillet welding from only one side.
【0014】次に、波長を限定した理由について述べ
る。良好な溶接ビード形状を得るためには、既に述べた
条件のほかにも、レーザー光の波長とシールドガスの選
択という条件も考慮する必要がある。本発明者らは、レ
ーザー光の波長がある範囲内に存在する場合、通常のレ
ーザー溶接に用いられるシールドガスで充分良好な隅肉
溶接継手が得られることを見いだし、その範囲を設定し
たものである。上限の1.5μmは、これを上回る長さ
の波長では、シールドガスをある特定の成分にしなけれ
ば本発明の目的を達成させることができないためこの値
を設定した。下限の0.5μmは、これより短い波長の
レーザー光で実用的なレーザー源が存在しないため、産
業上のメリットがないと判断しこの値を設定した。Next, the reason for limiting the wavelength will be described. In order to obtain a good weld bead shape, in addition to the conditions already described, it is necessary to consider the conditions of the wavelength of the laser beam and the selection of the shielding gas. The present inventors have found that when the wavelength of the laser light is within a certain range, a sufficiently good fillet welded joint can be obtained with a shielding gas used for ordinary laser welding, and the range is set. is there. The upper limit of 1.5 μm was set at a wavelength longer than this, because the object of the present invention cannot be achieved unless the shielding gas is made to have a certain specific component. The lower limit of 0.5 μm was set because it was judged that there was no industrial advantage because there was no practical laser source with a laser beam having a shorter wavelength.
【0015】次に、レーザー光の波長が0.5〜1.5
μmの範囲にある場合のシールドガスを限定した理由に
ついて述べる。レーザー溶接において用いられるシール
ドガスは、He、Ar、CO2 のいずれか、もしくはこ
れら2種以上の混合ガスが一般的である。しかし、N2
ガスは大気中に存在するため非常に安価なガスであり、
もしこれが利用できるとなれば、経済的メリットが大き
いことはいうまでもない。しかし、N2 ガスはビード形
状不良のため一般には利用されてこなかった。しかし、
本発明者らは、レーザー光の波長が0.5〜1.5μm
に範囲にある場合は、N2 ガスをシールドガスとして
も、充分実用に耐えうるビード形状を実現することを見
出し、本発明の完成に至ったものである。Next, the wavelength of the laser light is 0.5 to 1.5.
The reason why the shielding gas is limited when it is in the range of μm will be described. The shielding gas used in laser welding is generally any one of He, Ar, and CO 2 or a mixed gas of two or more of these. But N 2
Gas is a very cheap gas because it exists in the atmosphere,
It goes without saying that if this becomes available, there will be great economic benefits. However, N 2 gas has not been generally used due to a defective bead shape. But,
The present inventors have found that the wavelength of laser light is 0.5 to 1.5 μm.
Within the range, it was found that a bead shape that can withstand practical use is realized even when N 2 gas is used as a shield gas, and the present invention has been completed.
【0016】次に、CO2 レーザー光を用いた場合にお
けるシールドガスを限定した理由について述べる。初め
に、開先近傍の黒皮を除去した鋼材を用いる場合につい
て述べる。CO2 レーザーは、その波長が約10μm程
度であり、既に述べた波長の範囲内に位置していない。
しかし、CO2 レーザーは産業上最も多く利用されてい
るレーザー源の一つである。そのため、このレーザー源
を利用して入射角度を大きくした条件で隅肉溶接を実現
することができれば、産業上メリットが大きい。本発明
者らは、以上の観点から、CO2 レーザーを用いた場合
のシールドガスの影響を調べた。その結果、He、A
r、CO2 もしくは、これら2種以上の混合ガスに、O
2 を体積%で5〜30%混合させたガスを用いると、本
発明の本意となる隅肉溶接が実現することが可能である
ことを見いだしたものである。Next, the reason why the shield gas is limited when using CO 2 laser light will be described. First, the case of using a steel material from which the black skin near the groove is removed will be described. The CO 2 laser has a wavelength of about 10 μm and is not located within the above-mentioned wavelength range.
However, the CO 2 laser is one of the most used laser sources in the industry. Therefore, if fillet welding can be realized under the condition that the incident angle is increased by using this laser source, there will be a great industrial advantage. From the above viewpoints, the present inventors investigated the effect of the shield gas when using a CO 2 laser. As a result, He, A
r, CO 2 or a mixed gas of two or more of these, O
It has been found that fillet welding, which is the object of the present invention, can be realized by using a gas in which 2 is mixed by 5 to 30% by volume.
【0017】O2 を混合することにより入射角度を大き
くとることができる理由については明らかではないが、
可能性のある解釈として、O2 を混合することにより溶
融部分の化学反応が活発になり結果として発熱量が大き
くなり、熱伝導の効果によって溶融する割合が大きくな
ることなどがあげられる。O2 の体積%の下限を5%と
設定した理由は、これより低い含有率ではCO2 レーザ
ー溶接では、本発明の目的とするところの隅肉溶接継手
が得られないことにより設定した。上限の30%は、体
積率がこれを上回ると良好な溶接ビードが得られなくな
るためこの値を設定した。It is not clear why the incident angle can be made large by mixing O 2 .
A possible interpretation is that when O 2 is mixed, the chemical reaction in the molten portion becomes active, resulting in a large amount of heat generation and a large proportion of melting due to the effect of heat conduction. The reason why the lower limit of the volume% of O 2 was set to 5% was set because a fillet welded joint, which is the object of the present invention, cannot be obtained by CO 2 laser welding at a lower content ratio. The upper limit of 30% is set to this value because good weld beads cannot be obtained when the volume ratio exceeds this value.
【0018】次に、開先近傍の黒皮を除去しない鋼材を
用いる場合について述べる。黒皮は、鋼材の表面に存在
する酸化鉄の被膜である。そのため、黒皮付き鋼材を溶
接するということは、溶融部に酸素導入することと同じ
効果が得られる。そのため、本発明者らは、CO2 溶接
においてシールドガスに酸素を混入させた場合と同様な
効果を発揮できることを確認した。黒皮付き鋼材を用い
た場合は、既に述べたO2 ガスを混入したシールドガス
を用いる場合や、そうでない場合でも、入射角度を大き
く設定した条件下で良好な隅肉溶接部が得られる。しか
し、黒皮よりO2 が導入されるため、シールドガスのO
2 含有量は、黒皮がついていない場合と異なるように設
定する必要がある。本発明者らは、黒皮が存在する場合
の溶接条件とビード形状の関係を鋭意研究し、O2 の含
有量が25%以下の場合に入射角度を大きく設定し、か
つ完全溶け込みが実現することを見いだし、上限をその
値とした。なお、O2 は含有させなくともよいが、ビー
ド形状を安定的に完全溶け込みとするためには、好まし
くはO2 の含有量を5%から25%とすることが望まし
い。Next, the case of using a steel material which does not remove the black skin near the groove will be described. The black skin is a film of iron oxide existing on the surface of the steel material. Therefore, welding the steel material with black skin has the same effect as introducing oxygen into the molten portion. Therefore, the present inventors have confirmed that the same effect as in the case of mixing oxygen in the shielding gas can be exhibited in CO 2 welding. When the steel material with black skin is used, a good fillet weld can be obtained under the condition where the incident angle is set large even when the shield gas mixed with O 2 gas described above is used. However, since O 2 is introduced from the black skin, the shielding gas O 2
2 It is necessary to set the content differently from the case without black skin. The inventors diligently studied the relationship between the welding conditions and the bead shape in the presence of a black skin, and when the O 2 content was 25% or less, the incident angle was set to be large and complete melting was realized. I found that, and set the upper limit to that value. Incidentally, O 2 may not be contained, but to the bead shape and stable full penetration is preferably is preferably set to 25% content of O 2 5%.
【0019】[0019]
【実施例】図2に、レーザー溶接前のT字隅肉溶接継手
作製用試験片の断面図を示す。図に示すような厚み4.
5mmの平板1と縦板2からなる試験片を用いて、レーザ
ー光の入射角度(図2中のθ)、平均パワー密度、レー
ザー光の波長およびシールドガスを種々変化させ、その
ビード3の形状を観察した。図3および4には、2種類
のビード形状のスケッチを示した。図3は、片側からの
レーザー溶接のみで完全溶け込みのT字隅肉溶接ができ
ている例、図4は部分とけ込みになっている例である。
完全とけ込みになっている図3は、図4に比べ、ビード
が直線的ではなく曲がっていることが理解できる。EXAMPLE FIG. 2 shows a sectional view of a test piece for producing a T-shaped fillet weld joint before laser welding. Thickness as shown in the figure 4.
Using a test piece consisting of a 5 mm flat plate 1 and a vertical plate 2, the incident angle of the laser light (θ in FIG. 2), the average power density, the wavelength of the laser light and the shield gas were variously changed, and the shape of the bead 3 was changed. Was observed. 3 and 4 show sketches of two types of bead shapes. FIG. 3 shows an example in which T-shaped fillet welding with complete penetration can be achieved by only laser welding from one side, and FIG. 4 shows an example in which partial penetration is achieved.
It can be seen that in FIG. 3, which is completely flat, the bead is curved rather than linear as compared to FIG.
【0020】表1には、レーザー源としてYAGおよび
沃素レーザーを用いた場合のT字隅肉溶接を行ったとき
のビード形状を示している。これらは、波長が0.5〜
1.5μmの範囲内にある。なお、用いた鋼材はNo.
1−16を除き、開先近傍の黒皮を削除したものであ
る。表1中の*の印は、レーザートーチが試験片に接触
し溶接ができなかった場合を示している。その他の〇お
よび×については、〇は、図3、すなわち完全溶け込み
が達成した場合を意味し、×は図4、すなわち部分とけ
込み状態になった場合を意味する。Table 1 shows the bead shape when T-shaped fillet welding is performed when YAG and iodine lasers are used as the laser source. These have wavelengths of 0.5-
Within the range of 1.5 μm. The steel materials used were No.
Except for 1-16, the black skin near the groove is deleted. The mark * in Table 1 indicates the case where the laser torch was in contact with the test piece and welding could not be performed. Regarding the other ◯ and ×, ◯ means that FIG. 3, that is, the case where complete melting was achieved, and x means FIG. 4, that is, the case where partial and partial melting was achieved.
【0021】シールドガスにN2 を用いた表1のNo.
1−1から1−4を比較すると理解できるように、本発
明例の条件にある場合(1−2、1−3)、完全溶け込
みが実現できていることが理解できる。No.1−4
は、入射角度が大きすぎ、部分とけ込みになった例であ
る。また、このことはシールドガスにArを用いたN
o.1−5、1−6についても同様であった。No.1
−7から1−9は平均パワー密度の影響をみたものであ
る。なお、平均パワー密度が高い条件では、それに比例
して溶接速度も高く設定した。この結果より、本発明例
の範囲外であるNo1−8は、ビードが直線的となり部
分とけ込みにしかならなかった。No.1−10から1
−15は、レーザー源として沃素レーザーを用いた場合
であるが、YAGレーザーと同様な結果が得られた。No. 1 in Table 1 using N 2 as the shielding gas.
As can be understood by comparing 1-1 to 1-4, it can be understood that complete penetration can be realized under the conditions of the present invention example (1-2, 1-3). No. 1-4
Is an example in which the incident angle is too large and a part of the image is indented. In addition, this is because N using Ar as a shield gas
o. The same applies to 1-5 and 1-6. No. 1
-7 to 1-9 show the influence of the average power density. In addition, under the condition that the average power density is high, the welding speed is set to be high in proportion thereto. From this result, in No. 1-8, which is out of the range of the example of the present invention, the bead was linear and only the part and the indentation occurred. No. 1-10 to 1
No. -15 is a case where an iodine laser is used as a laser source, but the same result as that of the YAG laser was obtained.
【0022】最後のNo.1−16は、開先近傍の黒皮
を削除しない場合であるが、本発明の範囲内の条件に設
定されているため完全溶け込みが得られており、このこ
とにより、波長が0.5〜1.5μmの範囲内にある場
合、黒皮が存在しようとしまいと、本発明の条件範囲内
で完全溶け込みが実現することが示されている。The last No. No. 1-16 is a case where the black skin near the groove is not removed, but complete melting is obtained because the conditions are set within the range of the present invention, whereby the wavelength of 0.5 to It has been shown that, in the case of being in the range of 1.5 μm, whether or not the black skin is present, complete penetration is realized within the condition range of the present invention.
【0023】表2に、CO2 レーザーでの溶接試験結果
を示す。No.2−1、2−10は、シールドガスにN
2 を用いた場合であり、溶接ビードに欠陥が多発し、健
全なビードにならなかった(**印)。また、No.2
−1から2−9までは開先近傍に黒皮が存在しない場
合、No.2−10から2−16は開先近傍に黒皮が存
在する場合である。両者とも、本発明の条件が満たされ
た場合は、完全溶け込みが実現していることが理解でき
る。Table 2 shows the welding test results with a CO 2 laser. No. 2-1 and 2-10 are N as a shield gas.
In the case of using No. 2, many defects occurred in the weld bead, and the bead was not sound (marked with **). In addition, No. Two
-1 to 2-9, when there is no black skin near the groove, No. 2-10 to 2-16 are cases where a black skin exists near the groove. In both cases, it can be understood that complete penetration is achieved when the conditions of the present invention are satisfied.
【0024】[0024]
【表1】 [Table 1]
【0025】[0025]
【表2】 [Table 2]
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レーザ
ー溶接をT字隅肉溶接に適用する場合において入射角度
を大きくとっても片側からの溶接で完全溶け込みが実現
できるため、レーザー溶接の適用範囲を格段に広げるこ
とができる。従って、本発明の工業的価値は極めて高い
ものであるといえる。As described above, according to the present invention, when laser welding is applied to T-shaped fillet welding, even if the incident angle is large, complete penetration can be realized by welding from one side, and therefore laser welding is applied. The range can be greatly expanded. Therefore, it can be said that the industrial value of the present invention is extremely high.
【図1】T字隅肉溶接を行ったときの、熱の伝導する方
向を説明した図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a heat conduction direction when T-shaped fillet welding is performed.
【図2】ビード形状を調べる試験に用いた溶接前の試験
片の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a test piece before welding used in a test for examining a bead shape.
【図3】片側からT字隅肉溶接を行ったとき、完全溶け
込みが実現したときのビード形状を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a bead shape when complete penetration is achieved when T-shaped fillet welding is performed from one side.
【図4】片側からT字隅肉溶接を行ったとき、部分溶け
込みになったときのビード形状を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a bead shape when partial melting occurs when T-shaped fillet welding is performed from one side.
1 平板 1a、1b 熱の伝導方向(平板) 2 縦板 2a 熱の伝導方向(縦板) 3 溶接ビード 1 flat plate 1a, 1b Heat conduction direction (flat plate) 2 vertical plates 2a Heat conduction direction (vertical plate) 3 welding beads
Claims (5)
際し、平均パワー密度が125〜2600kW/cm2 のレ
ーザー光を、入射角度が5〜30゜となるように設定
し、溶接速度0.05〜0.7m/min にて溶接すること
を特徴とする隅肉溶接方法。1. When performing T-shaped fillet welding by laser welding, a laser beam having an average power density of 125 to 2600 kW / cm 2 is set so that the incident angle is 5 to 30 ° and the welding speed is 0. A fillet welding method characterized by welding at 0.05 to 0.7 m / min.
ー光を用いることを特徴とする請求項1記載の隅肉溶接
方法。2. The fillet welding method according to claim 1, wherein a laser beam having a wavelength of 0.5 to 1.5 μm is used.
とを特徴とする請求項2記載の隅肉溶接方法。3. The fillet welding method according to claim 2 , wherein N 2 gas is used as the shield gas.
い、シールドガスとして、He、Ar、CO2 のいずれ
かもしくはこれら2種以上の混合ガスに、O2を体積%
で5〜30%混合させたガスを用い、被溶接鋼材として
開先近傍の黒皮を除去した鋼材を用いることを特徴とす
る請求項1記載の隅肉溶接方法。4. A CO 2 laser is used as the laser beam, and O 2 is contained as a shield gas in a volume ratio of O 2 , in any one of He, Ar, and CO 2 or a mixed gas of two or more thereof.
The fillet welding method according to claim 1, wherein the gas mixed with 5 to 30% is used, and the steel material to be welded is a steel material from which the black skin near the groove is removed.
い、シールドガスとして、He、Ar、CO2 のいずれ
かもしくはこれら2種以上の混合ガスに、O2を体積%
で25%以下混合させたガスを用い、被溶接鋼材として
開先近傍の黒皮を除去しない鋼材を用いることを特徴と
する請求項1記載の隅肉溶接方法。5. A CO 2 laser is used as the laser light, and O 2 is contained as a shield gas in a volume ratio of O 2 , in any one of He, Ar, and CO 2 or in a mixed gas of two or more thereof.
The fillet welding method according to claim 1, wherein a gas mixed with 25% or less is used, and a steel material that does not remove the black skin near the groove is used as the steel material to be welded.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231911A JP2000061673A (en) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | Fillet welding method |
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| JP10231911A JP2000061673A (en) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | Fillet welding method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000061673A true JP2000061673A (en) | 2000-02-29 |
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| JP10231911A Withdrawn JP2000061673A (en) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | Fillet welding method |
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| JP (1) | JP2000061673A (en) |
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- 1998-08-18 JP JP10231911A patent/JP2000061673A/en not_active Withdrawn
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