JP2002263878A

JP2002263878A - 突合せ溶接法

Info

Publication number: JP2002263878A
Application number: JP2001072878A
Authority: JP
Inventors: Hidetada Makino; 秀忠蒔野; Jiro Iwatani; 二郎岩谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】良好なビード表面形状とアシストガスに要す
るコスト低減を図りながら、ビード表面の凹凸が少なく
且つ裏面ビード幅も広く、健全な突合わせ溶接継手を効
率よく形成することのできる方法を提供すること。【解決手段】高エネルギービームを使用し、溶接部に
アシストガスを供給しながら突合せ溶接を行なう際に、
アシストガスをビームの進行方向後方側から吹付け、も
しくは、高エネルギービームを２以上に分光し、該２以
上の各ビームの中心を結ぶ直線が、溶接母材の突合わ面
に対し１０〜８０度の範囲内となる様に設定して溶接を
行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギービー
ムを用いて金属材を突合せ溶接する方法に関し、特に、
欠陥のない高品質の溶接継手を効率よく確実に提供し得
る様に改善された突合せ溶接法に関するものである。
尚、本発明で採用される高エネルギービームとしては、
レーザービーム、電子ビーム、プラズマビームなどが挙
げられるが、これらのうち本発明の特徴はレーザービー
ム溶接を行なう際に最も有効に活かされるので、以下の
説明ではレーザービームを用いて溶接する場合を主体に
して説明する。但し、本発明は該レーザービーム溶接に
限定されるものではなく、他の高エネルギービーム溶接
にも同様に適用できる。

【０００２】また本発明の突合せ溶接法は、鋼などの鉄
基金属やその他の非鉄金属に幅広く適用することがで
き、その形状も板や管などに適用できるが、本明細書で
は最も代表的な鋼板に適用する場合を主体にして説明す
る。

【０００３】

【従来の技術】レーザービームを用いて鋼板の如き金属
材の突合せ溶接を行なうに当たっては、溶接継手の品質
を高めるためレーザービームの種類やレーザーの出力、
レーザービームの焦点位置、溶接速度、アシストガスの
種類、流量などの最適化が行われている。

【０００４】ところで、鋼板等の突合せ溶接継手に見ら
れる欠陥には、アンダーカット、アンダーフィルなどの
断面欠損や気孔（ポロシティ）、溶接割れなどが挙げら
れるが、レーザービームの如き高エネルギービームを採
用した時に最も注意しなければならないのは非貫通溶接
である。即ち非貫通溶接とは、溶融部が鋼板を貫通して
いない状態をいい、薄板材でこの様な非貫通溶接が生じ
ると、溶接後にプレス加工等を行なう際に該非貫通溶接
部が重大な欠陥となり、強度不足によって割れを起こす
原因になる。

【０００５】また、貫通溶接から非貫通溶接の状態に近
づくにつれて、裏面のビード幅は狭くなることが知られ
ている。そこで実際の現場では、貫通溶接の管理値とし
て裏面ビード幅が採用されており、適度の裏面ビード幅
を確保することで非貫通溶接をなくし貫通溶接を保証し
ている。そして、非貫通溶接状態をなくして確実な貫通
溶接を実現するためレーザー出力を高めることは有効で
あるが、不必要に出力を高めると溶接金属が溶け落ちを
起こすことがある。また、溶接速度を遅くすることで貫
通溶接を確実にすることもできるが、溶接能率の低下が
避けられない。また、溶接速度を上げると溶融部が不安
定になり、ハンピングビードの如き溶接不良が発生し易
くなる。従って実際の溶接では、レーザー出力と溶接速
度のバランスを図りながら、溶接継手品質を満足できる
範囲で生産性の良い溶接条件を決定している。

【０００６】一方ＣＯ₂レーザービーム溶接では、溶接
時の高いエネルギーによって金属蒸気が発生する。この
金属蒸気は一般にプラズマ化し易く、また発生した該プ
ラズマはＣＯ₂レーザービームを吸収し易い。そして、
レーザービームを吸収したプラズマはますます成長して
溶接部に到達するレーザービームの低減を招き、場合に
よっては非貫通溶接を生じる原因になる。

【０００７】このため通常は、アシストガスと呼ばれる
ガスを溶接部に吹付けることによって上記プラズマをビ
ーム溶接位置から除去し、レーザービームが溶接部まで
効率よく到達できる様にしている。

【０００８】例えば図１は、上記アシストガスを用いた
レーザー溶接法を例示する概略側面説明図であり、図
中、１はレーザービーム、２はアシストガスノズル、３
は溶接母材（突合せ面）、４はレーザービームによって
形成されるキーホール、５は溶融金属、６は溶接金属、
７，７'はプラズマを夫々示している。図示する如くレ
ーザー溶接法により突合せ溶接を行なう際には、溶接母
材３，３を突合わせ、収斂したレーザービーム１を該突
合わせ部に向けて投射し、矢印で示す溶接方向にレーザ
ービーム１を移動させ、溶接母材を加熱溶融させること
によって溶接が行なわれる。加熱により突合わせ面に生
成する溶融金属５は、溶接部周辺の母材金属への熱伝達
により速やかに冷却されて凝固し、溶接金属６、即ち溶
接継手を形成していく。

【０００９】この時、レーザービーム１による熱によっ
て金属蒸気が発生するが、この金属蒸気は前述の如くプ
ラズマ化し易いため、ビーム投射部付近にプラズマ７が
生じ、該プラズマ７はレーザービーム１を吸収してます
ます成長し、溶接部に到達するレーザービーム１のエネ
ルギーを低減させ、その結果として入熱量不足による非
貫通溶接を起こす原因となる。

【００１０】そこでこうしたプラズマ７による障害を阻
止するため、溶接方向前方側に配置したアシストガスノ
ズル２からプラズマ７発生位置に向けてアシストガスを
吹付けて、プラズマ７を破線７'で示す如く溶接線の後
方側へ押しやり、レーザービーム１の投射位置からずら
せる方法が採用されている。

【００１１】このとき、該プラズマをビーム指向位置か
ら外すには、アシストガス流量を増加すれば良いことは
容易に推察できる。例えば図２は、アシストガスの流量
と裏面ビード幅増加率の関係を示したグラフであり、ア
シストガス流量を増大する程、裏面ビード幅は明かに広
がっている。これは、アシストガス流量を増大するほど
プラズマの溶接位置からの移動量が大きくなり、該プラ
ズマによるビーム吸収量が低減し、結果的に溶接入熱量
が増大するためと思われ、このことからも、アシストガ
ス流量の増大がプラズマの除去に有効であることが分か
る。

【００１２】またプラズマを効率よく除去するには、溶
接装置の移動速度、すなわち溶接速度とアシストガス吹
付けによるプラズマの移動速度の相対的速度差とから、
上記図１に示す如く溶接進行方向の前方からアシストガ
スを吹き付ける方が有効と考えられている。

【００１３】一方、アシストガス流量とビード表面に生
じる凹凸との間には図３に示す様な関係があり、アシス
トガス流量を増加するにつれてビード表面の凹凸は顕著
になる。本来、安定した貫通溶接（即ち、裏面ビード幅
拡大）の実現を考えた場合、プラズマ除去のためにはア
シストガスの流量を増やす方が望ましいが、反面、アシストガス流量を増加すると溶接ビードの形状が悪
化する（凹凸が顕著になる）、アシストガス流量を増やすにはガス供給量を増大しな
ければならず、ガス使用量の増大によりコストアップと
なる、といった問題が生じてくる。

【００１４】そこで通常は、裏面ビード幅や表面形状、
コストなどのバランスを考慮し、アシストガス流量を２
０〜３０リットル／ｍｉｎの範囲に制御しているが、溶
接継手の品質改善（特に裏面ビード幅の拡大）という面
では一層の改善が求められる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に着目してなされたものであって、その目的は、良
好なビード表面形状とアシストガスに要するコスト低減
を図りながら、溶接継手部の品質向上を果たし得る様な
溶接法を提供することを目的とする。

【００１６】更に本発明では、従来法に比べて裏面ビー
ド幅の拡大を可能にし、溶接能率（生産性）を向上せし
め得る様な溶接法を確立することをも目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る第一の突合せ溶接法は、高エネル
ギービーム、特にＣＯ₂レーザービームを使用し、溶接
部にアシストガスを吹付けながら突合せ溶接を行なうに
当たり、アシストガスをビームの進行方向後方側から供
給するところに要旨を有している。この方法を採用して
突合せ溶接を行なう際の好ましいアシストガス流量は５
〜１５リットル／ｍｉｎである。

【００１８】本発明に係る第二の突合せ溶接法は、高エ
ネルギービームを用いて突合せ溶接を行なうに当たり、
高エネルギービームを２以上に分光し、該２以上の各ビ
ームの中心を結ぶ直線が、溶接母材の突合わ面に対し１
０〜８０度の範囲内となる様に設定し、分光した一方の
ビームを溶接金属の予熱用とし、他のビームを溶接用と
して使用することにより、溶接を効率よく実施するとこ
ろに要旨を有している。

【００１９】本発明に係る第三の突合せ溶接法は、上記
第一の溶接法と第二の溶接法を組合わせた方法であり、
高エネルギービーム、特にＣＯ₂レーザービームを使用
し、溶接部にアシストガスを吹付けながら突合せ溶接を
行なうに当たり、アシストガスをビームの進行方向後方
側から供給すると共に、該ビームを２以上に分光し、該
２以上の各ビームの中心を結ぶ直線が、溶接母材の突合
わ面に対し１０〜８０度の範囲となる様に設定して突合
せ溶接を行なうところに要旨が存在する。

【００２０】

【発明の実施の形態】前述した如くＣＯ₂レーザービー
ムを熱源とする従来の突合せ溶接では、ビーム投射によ
って溶接部に発生するプラズマによるレーザービームの
吸収と、それによる溶接入熱量の低減を抑えるため、ビ
ーム投射位置の前方側からアシストガスを供給し、プラ
ズマを溶接位置の後方へずらせる方法が採用されてい
る。

【００２１】他方、レーザービーム溶接で溶接部直上位
置に発生するプラズマは通常８０００℃程度以上の高温
であり、プラズマの状態によっては該プラズマからの輻
射熱や保有熱によって溶接母材を加熱することも十分可
能と思われる。ところが上記従来法では、溶接部直上位
置に発生するプラズマをアシストガスにより溶接部の後
方側にずらせる方法を採用しているので、プラズマによ
るレーザービームの吸収による入熱量の低減は防止でき
るとしても、当該プラズマが有する輻射熱や保有熱を積
極的に利用することはできない。

【００２２】そこで本発明者らは、プラズマの有する前
記輻射熱や保有熱を溶接母材の予熱に有効に活用すれば
溶接効率を更に高め得るのではないかと考え、その線に
沿って研究を進めた。その結果、アシストガスを溶接位
置の前方側から供給するのではなく、溶接位置の後方側
から前方側に向けて吹付け、プラズマを溶接位置の前方
側にずらしながら溶接する方法を採用すれば、該プラズ
マによるレーザービーム投射エネルギーの吸収を防止し
できるばかりでなく、前方にずらせたプラズマの輻射熱
や保有熱を溶接母材の予熱に有効に活用できることを確
認し、上記本発明に係る第一の構成に想到したものであ
る。

【００２３】図４，５は、上記第一の方法の技術思想を
実現するための一実施例を示す概念図であり、レーザー
ビーム投射用のレーザー出力機構８から溶接部に向けて
レーザービーム１を収斂して投射しながら突合せ溶接を
行なう際に、該レーザービーム１投射位置の後方側にア
シストガスノズル２を配置し、該ノズル２から溶接位置
の溶接方向前方側に向けてアシストガスを供給し、溶接
部直上位置に発生するプラズマ７を溶接方向直前方へ移
動させながら溶接が行なわれる。

【００２４】この方法を採用すれば、アシストガスによ
り溶接方向前方に押しやられたプラズマ７'の保有熱や
輻射熱によって溶接直前の母材３が予熱され、その直後
にレーザービーム１によって溶接が行われることにな
る。

【００２５】即ちこの方法を採用すれば、溶接部直上位
置に発生するプラズマ７は前方に押しやられてレーザー
ビーム１投射位置から外されるため、該プラズマ７によ
るビーム１の吸収が起こらず、投射エネルギーの全てが
溶接入熱として有効に利用されるばかりでなく、前方に
押しやられたプラズマ７'は上記の如く溶接位置の直前
方で溶接母材３の予熱に有効利用されることになる。よ
って、これらの効果が相俟ってレーザービーム１による
入熱量が最大限有効に活用されることになり、溶接を極
めて効率よく遂行可能となる。

【００２６】これに対し従来例では、前記図１に示した
通り溶接位置の後方側に押しやられたプラズマ７'は、
既に溶接が完了した溶接金属６の表面しか加熱できない
ため溶接性の改善には全く活かされない。

【００２７】ちなみに図６は、レーザービーム１の中心
軸とアシストガスノズル２の中心軸とのなす傾き角度を
４５度とし、従来法により溶接方向前方側からアシスト
ガスを２０リットル／ｍｉｎで吹付けたときの裏面ビー
ド幅を基準とし、従来の前方からの吹付けにおいてアシ
ストガス流量を１０リットル／ｍｉｎとした場合と、本
発明により溶接方向後方から吹付けるアシストガス流量
を１０リットル／ｍｉｎとした場合に形成される裏面ビ
ード幅を対比して示したグラフである。尚この図には、
アシストガスノズル２の先端と溶接部間の距離(図５に
示した符号Ｌ)を１２ｍｍにした場合と、同距離を２０
ｍｍにした場合の例を示している。

【００２８】この図からも明らかな様に、アシストガス
を溶接部の前方から吹付ける従来法では、ガス流量を１
０リットル／ｍｉｎにすると裏面ビード幅が大幅に狭く
なっているのに対し、溶接部の後方からアシストガスを
吹付ける本発明法では、従来法よりも裏面ビード幅が大
幅に拡大していることを確認できる。これは、とりもな
おさず、溶接部前方側にずらせたプラズマによる母材の
予熱効果により、同じレーザービーム出力であってもそ
のエネルギーが溶接のための入熱量として有効に活用さ
れたことを意味している。

【００２９】また図７は、レーザービーム１の中心軸と
アシストガスノズル２の中心軸とのなす傾き角度を３０
度に設定し、アシストガス流量を１０リットル／ｍｉｎ
として同様に裏面ビード幅を比較したもので、傾き角度
が３０度の場合でも、本発明により裏面ビード幅を拡大
できることが分かる。

【００３０】また図８は、レーザービーム１の中心軸と
アシストガスノズル２の中心軸とのなす傾き角度を４５
度とし、前記距離Ｌを１２ｍｍに設定してアシストガス
を前方から吹付けた場合（従来法）と後方から吹付けた
場合（本発明法）との溶接金属表面の凹凸形状を比較し
たものであるが、本発明法によれば、アシストガス流量
を１０リットル／ｍｉｎおよび２０リットル／ｍｉｎと
した何れの場合でも、ビード表面の凹凸形状が改善され
ている。この図からも明らかな様に本発明によれば、ア
シストガスを溶接部の後方から前方に向けて吹付けるこ
とで、裏面ビード幅を拡大して非貫通溶接を解消できる
ばかりでなく、ビード表面側の凹凸をも少なくできるこ
とができ、溶接ビードの表裏両面から継手品質を高め得
ることが分かる。

【００３１】ところでアシストガスの吹付け角度（図９
における角度θ）は、プラズマを溶接部の前方に移動せ
しめ得る範囲で任意に調整できるが、溶接設備の構造や
様々の溶接部位への適合性を考慮して最も実現性の高い
角度θの範囲は、３０度以上、６０度以下、より好まし
くは３５度以上、５５度以下である。また該角度θは、
溶接装置の移動速度も考慮して適宜調整することが望ま
しく、該移動速度が速いときはアシストガスの吹付け角
度θを相対的に大きく取り、該移動速度が遅いときは同
角度θを相対的に小さくするのがよい。

【００３２】尚アシストガスの供給量については、溶接
部の前方側から供給する従来法で一般的に採用されてい
るのは２０〜３０リットル／ｍｉｎ程度であるが、溶接
部の後方から供給する本発明法を採用した場合の好まし
いガス流量は５〜１０リットル／ｍｉｎであり、本発明
によればアシストガスの使用量も低減できることを確認
している。

【００３３】図１０は、アシストガスノズル２の形状を
変更した他の実施例を示すもので、該ノズル２を湾曲さ
せて溶接部に指向させた例を示している。この様に本発
明では、ノズル２の形状自体には全く制限がなく、要は
溶接部の後方側から前方側に向けてアシストガスを供給
し得るものであれば、如何なる形状、構造のノズルを使
用しても構わない。特に図１０に示す様な湾曲ノズルと
すれば、該ノズルを含めた溶接装置全体をよりコンパク
トにできるので有利である。

【００３４】次に本発明に係る第二の突合せ溶接法につ
いて説明する。

【００３５】上記第一の方法では、前述の如くアシスト
ガスを溶接部の後方側から前方側に向けて吹付けること
により、溶接部直上位置に生じるプラズマを前方側にず
らし、プラズマの有する輻射熱や保有熱で溶接母材を予
熱することで実質的な入熱量を高めたが、第二の方法で
は、溶接部へ投射されるレーザービームを反射鏡などに
よって２以上に分光し、分光したビームの一部を溶接用
として使用すると共に、他のビームを予熱用として使用
することによって溶接効率の向上を図っている。

【００３６】図１１はこの方法を例示する説明図であ
り、図示しないレーザー発振器から出射されたレーザー
ビーム１を反射鏡９で２つに分光し、各ビームを凸面鏡
１０で収斂してから、一方は溶接用ビーム１ａとして溶
接部に指向させ、他方は予熱用ビーム１ｂとして溶接部
の直前方の母材部分に指向させる。この方法を採用すれ
ば、溶接母材（被溶接材）３は予熱用ビーム１ｂで予熱
され、その直後に溶接用ビーム１ａによって溶接される
ことになり、溶接時の溶け込み量が高められてより確実
な貫通溶接が可能となる。

【００３７】ところが本発明者らが更に検討を重ねたと
ころ、この様な方法を採用した場合でも、前記予熱用ビ
ーム１ｂと溶接用ビーム１ａとの位置関係によっては溶
接効率が悪くなり、ビード分光による予熱効果を裏面ビ
ード幅の拡大により有効に発揮させるには、分光される
各ビード１ａ，１ｂの中心を結ぶ直線と溶接線Ｗ、すな
わち溶接母材３,３'の突合せ面との間に適度の角度を持
たせることが有効であるという事実を突き止めた。

【００３８】図１２はこの状態を例示する説明図であ
り、溶接母材３，３'を突合せてなる溶接線Ｗに沿って
矢印方向に溶接し、溶接継手（溶接金属）６を形成して
いく状況を示している。本発明に係る第二の方法を実施
するに当たっては、前記図１１で説明した様にビームを
溶接用ビーム１ａと予熱用ビーム１ｂの２つに分光して
溶接母材を加熱することにより突合せ溶接を行なうが、
図１２では、溶接用ビーム１ａと予熱用ビーム１ｂの各
中心を結ぶ直線Ｓと溶接線Ｗ（すなわち突合せ面）とに
適度の角度Ｂを持たせ、溶接用ビーム１ａは溶接線Ｗ上
に指向させる一方、予熱用ビーム１ｂは溶接線Ｗから溶
接母材３方向に若干ずらせた位置に指向させている。こ
の場合、図１２に破線で示す如く、該予熱用ビーム１ｂ
を溶接母材３'側にずらせることも勿論可能である。

【００３９】予熱用ビーム１ｂによって予熱してからそ
の直後に溶接用ビーム１ａで溶接する方法の利点をより
有効に活かすには、両ビーム１ａ，１ｂを何れも溶接線
Ｗ上に指向させることが最も効果的であるかのように思
われる。ところが、本発明者らが確認したところでは、
図示する如く溶接用ビーム１ａと予熱用ビーム１ｂを幅
方向に若干ずらせた位置に指向させる方が、溶接継手の
品質向上に有効であることを知った。

【００４０】ちなみに図１３は、図１２に示した様なビ
ーム１ａ，１ｂの配置で突合せ溶接を行なう際に、ビー
ム１ａ，１ｂのなす角度Ｂを種々変更した場合の、該角
度Ｂが溶接部表面の窪み率と裏面ビード幅比に与える影
響を調べた結果を示したグラフである。ここで溶接部表
面の窪み率とは、図１４に示す如く突合せ溶接される母
材の板厚Ｘに対する溶接継手中央部の厚さＹの比率（す
なわち、溶接部中央の窪みの程度）を表し、裏面ビード
幅比とは、両ビード１ａ，１ｂを溶接線Ｗに沿って１直
線状に配置して溶接を行なった場合（すなわち、前記角
度Ｂをゼロとした場合）に形成される裏面ビード幅を１
００とし、これに対する比率を表している。

【００４１】該図１３からも明らかな様に、ビーム１
ａ，１ｂのなす角度Ｂを大きくするほど、溶接部表面の
窪み率は小さくなる（すなわち、窪みが顕著となる）の
に対し、裏面ビード幅比は同角度Ｂ大きくするほど大き
くなる傾向が見られる。即ち、裏面ビード幅を拡大して
より確実な貫通溶接を実現しようとすると、溶接部の窪
みが大きくなる。

【００４２】よって、裏面ビード幅の拡大と溶接部の窪
み低減を両立させて健全な溶接継手を得るには、前記ビ
ームのなす前記角度Ｂを最適範囲に制御することが望ま
しく、図１３に示した様な傾向を踏まえて検討を重ねた
結果、該角度Ｂは１０〜８０度、より好ましくは３０〜
６０度の範囲が最適であることを確認した。

【００４３】尚図１２では、溶接用ビード１ａを溶接線
Ｗ上に指向させ、予熱用ビード１ｂを溶接線Ｗから若干
ずらせて指向させる例を示したが、例えば図１５に示す
如く両ビード１ａ，１ｂを溶接線Ｗを跨いで両側に指向
させることも可能である。また、ビードを３以上に分光
させ、２以上のビードを溶接用または予熱用として使用
し、残りのビードを予熱用に利用することもできるし、
あるいは更に、例えば図１６に示す如く、分光したビー
ム１ａ，１ｂに加えて他のレーザービーム１Ａを補助的
に投射することによって溶融幅を拡大し、より健全な溶
接継手が得られる様にすることも可能である。

【００４４】何れにしても本発明にかかる第二の方法に
よれば、分光した溶接用および予熱用のビームが溶接幅
方向に広がって配置されることになるため、結果的に溶
接ビード幅が広げられることになり、延いては裏面ビー
ド幅の拡大につながるため、より確実な貫通溶接が行な
われることになる。尚この様にビームを分光させて予熱
と溶接を並行して行なう方法の場合は、レーザービーム
溶接以外に、電子ビーム溶接やプラズマビーム溶接の如
き他の高エネルギービーム溶接を採用することによって
も同様の効果を得ることができる。

【００４５】また本発明に係る第三の方法は、前記第一
の方法と第二の方法、即ち、アシストガスをビームの進行方向後方側から吹付ける
ことによって、溶接部直上に発生するプラズマを溶接部
の前方にずらせて予熱することによる溶接能率向上効果
（第一の方法）と、高エネルギービームを２以上に分光し、該２以上の各
ビームの中心を結ぶ直線が、溶接母材の突合わ面に対し
１０〜８０度の範囲となる様に設定することにより、裏
面ビード幅の拡大と溶接部の窪み低減を両立させて健全
な溶接継手を得る効果（第二の方法）を総合し、それら
の相加的乃至相乗的作用効果によって突合せ溶接の効率
を高めると共に、健全な溶接継手の形成を実現可能にし
たもので、個々の方法は、前記第一および第二の方法で
説明したのと同様に実施すればよく、また同様の変形態
様で実施することが可能である。

【００４６】以上の様に本発明によれば、前記第一の方
法と第二の方法を個別に、もしくは両者を組合わせて実
施することにより、高エネルギービームを加熱源として
用いた突合せ溶接を効率よく実施できると共に、確実な
貫通溶接を実現して健全な溶接継手を提供することがで
きる。

【００４７】従って本発明の方法は、鋼などの鉄基合金
やその他の金属材からなる板状物や管状物などの突合せ
溶接に幅広く活用し、その特徴を有効に発揮させること
ができる。殊に本発明の方法は、最近自動車業界などで
注目されているテーラードブランク(Tailored Blanks:
肉厚の異なる鋼材や異種鋼材を接合一体化して自動車ボ
ディーなどを溶接形成する技術)等をはじめとする溶接
技法に有効に活用できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、高
エネルギービームを熱源として用いて突合せ溶接を行な
う際に、アシストガスの吹付け方向を工夫し、或はビー
ムを２以上に分光して一方を溶接用、他方を予熱用とし
て活用し、或はこれらの方法を組合わせて実施すること
により、裏面ビード幅を拡大してより確実な貫通溶接を
可能にすると共に、ビード表面の凹凸も可及的に抑えて
健全な溶接継手を効率よく遂行し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】アシストガスの吹付けを利用した従来のレーザ
ービーム溶接法を例示する側面説明図である。

【図２】レーザービームを用いて突合せ溶接を行なう際
の、アシストガスの流量と裏面ビード幅の関係を示した
グラフである。

【図３】レーザービームを用いて突合せ溶接を行なう際
の、アシストガス流量と表側ビードに生じる凹凸との関
係を示すグラフである。

【図４】本発明の突合せ溶接を実施している状況を例示
する側面説明図である。

【図５】上記図４に示した図の拡大説明図である。

【図６】従来法と本発明法を採用した時に形成される裏
面ビード幅比を対比して示すグラフである。

【図７】従来法と本発明法を採用した時に形成される裏
面ビード幅比を比較した他の例を示すグラフである。

【図８】従来法と本発明法を採用した時に形成される表
面ビードの凹凸比を示すグラフである。

【図９】本発明を実施する際のアシストガス吹付け方向
の変形態様を示す側面説明図である。

【図１０】本発明で実施されるアシストガスノズルの変
形例を示す側面説明図である。

【図１１】レーザービームを２つに分光して投射する場
合の例を示す側面説明図である。

【図１２】レーザービームを２つに分光して溶接を行な
う本発明の実施例を示す平面説明図である。

【図１３】分光した２つのビームのなす角度Ｂを変更し
た時の、該角度Ｂが裏面ビード幅比と溶接部窪み率に与
える影響を示したグラフである。

【図１４】溶接部の窪み率の算出基準を示す説明図であ
る。

【図１５】分光した２つのビーム斜行させて溶接を行な
う他の例を示す平面説明図である。

【図１６】ビームを２以上に分光して行なう本発明の他
の実施例を示す平面説明図である。

【符号の説明】

１レーザービーム２アシストガスノズル３溶接母材４キーホール５溶融金属６溶接金属（溶接継手）７,７' プラズマ８レーザー発振器９反射鏡１０凹面鏡１ａ，１ｂ分光されたビードＷ溶接線（突合せ面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4E066 BA06 BA11 BF08 CA02 CA03 CA08 CB00 4E068 BE00 CD03 CG01 CH06 CH07 DA14 DA15 DB01 DB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高エネルギービームを使用し、溶接部に
アシストガスを供給しながら突合せ溶接を行なうに当た
り、アシストガスをビームの進行方向後方側から吹付け
ることを特徴とする突合せ溶接法。
【請求項２】アシストガス流量を５〜１５リットル／
ｍｉｎとする請求項１に記載の溶接法。
【請求項３】高エネルギービームとしてＣＯ₂レーザ
ービームを用いる請求項１または２に記載の溶接法。
【請求項４】高エネルギービームを用いて突合せ溶接
を行なうに当たり、高エネルギービームを２以上に分光
し、該２以上の各ビームの中心を結ぶ直線を、溶接母材
の突合せ面に対し１０〜８０度の範囲内に設定して溶接
を行なうことを特徴とする突合せ溶接法。
【請求項５】高エネルギービームを使用し、溶接部に
アシストガスを供給しながら突合せ溶接を行なうに当た
り、アシストガスをビームの進行方向後方側から吹付け
ると共に、高エネルギービームを２以上に分光し、該２
以上の各ビームの中心を結ぶ直線を、溶接母材の突合せ
面に対し１０〜８０度の範囲内に設定して溶接を行なう
ことを特徴とする突合せ溶接法。
【請求項６】アシストガス流量を５〜１５リットル／
ｍｉｎとする請求項５に記載の溶接法。
【請求項７】ＣＯ₂レーザービーム溶接法に適用され
る請求項５または６に記載の溶接法。