【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接を高速化で
き、溶接精度を大幅に緩和できる突合わせ溶接方法及び
その方法により得られた成形性に優れた溶接結合薄鋼板
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a butt welding method capable of speeding up welding and greatly reducing welding accuracy, and a welded thin steel sheet obtained by the method and having excellent formability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、薄鋼板の突合わせ溶接には、アー
ク溶接法や電気抵抗シーム溶接法が用いられているが、
近年レーザー溶接法が採用されるようになってきた。レ
ーザー溶接法は、溶接速度が速いことやビード幅が狭い
ために従来工法であるアーク溶接法や電気抵抗シーム溶
接法に比べて、溶接速度が速く生産性が高くなること
や、ビード幅が狭いため溶接結合薄板のプレス成形性が
優れる等の利点を有する。2. Description of the Related Art Conventionally, arc welding and electric resistance seam welding have been used for butt welding of thin steel sheets.
In recent years, the laser welding method has been adopted. The laser welding method has a higher welding speed and higher productivity than the conventional arc welding method and electric resistance seam welding method because the welding speed is fast and the bead width is narrow, and the bead width is narrow. Therefore, there is an advantage that the press-formability of the welded thin plate is excellent.
【０００３】レーザー光は、非常に強い集光性があり、
エネルギー密度の極めて高い集中熱源となるので、溶接
に適用すれば、溶け込み深さが深く、高速溶接を行うこ
とができる。しかしながら、レーザー溶接法には以下の
課題を有している。レーザー溶接ではレーザー光の集光
性が高いという特長の裏返しとして、被溶接物の突合わ
せ間隙を厳格に管理する必要がある。突合わせ間隙の許
容量は、被溶接物の板厚の１０％程度であり、これを越
えると溶融部が溶け落ちて、溶接継手の強度が低下す
る。特に曲線同士を突合わせて溶接する際には、突合わ
せ間隙を管理することが難しく、間隙が許容限度を超え
ることが多く、溶接品質のばらつきが大きい。[0003] Laser light has a very strong light-collecting property,
Since it is a concentrated heat source with extremely high energy density, if it is applied to welding, the penetration depth is deep and high-speed welding can be performed. However, the laser welding method has the following problems. In laser welding, the butt gap between the objects to be welded needs to be strictly controlled, as a reversal of the feature that laser light is highly condensed. The permissible amount of the butt gap is about 10% of the plate thickness of the work to be welded, and if it exceeds this, the melted part will melt off and the strength of the welded joint will decrease. In particular, when butt welding the curves, it is difficult to manage the butt gap, the gap often exceeds an allowable limit, and the welding quality varies greatly.
【０００４】くわえて、レーザー溶接法が高速溶接とい
う裏返しとして、溶接部は急速に冷却されるため溶接金
属が硬化するため、レーザー溶接結合薄板のプレス成形
性が低下する。[0004] In addition, the reverse of the laser welding method, which is called high-speed welding, is that the weld metal is rapidly cooled and the weld metal is hardened, so that the press-formability of the laser-welded bonded sheet is reduced.
【０００５】また、薄鋼板の突合わせ溶接では、アーク
溶接法や電気抵抗シーム溶接法が使われる。前者のアー
ク溶接法は、従来から汎用されているものとしてティグ
溶接、プラズマ溶接およびガスメタルアーク溶接が知ら
れている。ティグ溶接は、アルゴンなどの不活性ガス雰
囲気中で、タングステン電極と母材間にアークを発生さ
せて溶接する方法である。プラズマ溶接は、溶接トーチ
内の２電極間に通電してアークを発生させ、その周囲に
アルゴンと水素とを混合した作動ガスを送り込むと、作
動ガスはアークの熱で電離してイオンと電子が混在した
ガス体であるプラズマとなり、このプラズマの熱で溶接
する方法である。ティグ溶接およびプラズマ溶接は、非
消耗電極方式溶接法と呼ばれている。一方、ガスメタル
アーク溶接は、アルゴンなどの不活性ガスや炭酸ガスお
よびこれらの混合ガス雰囲気中で、連続的に溶接用ワイ
ヤを供給しながら、溶接用ワイヤと母材間にアークを発
生させて両者を溶融させて溶接する方法であり、消耗電
極方式溶接法と呼ばれている。In butt welding of thin steel plates, an arc welding method or an electric resistance seam welding method is used. As the former arc welding method, TIG welding, plasma welding and gas metal arc welding have been known as conventional ones. TIG welding is a method in which an arc is generated between a tungsten electrode and a base material in an atmosphere of an inert gas such as argon to perform welding. In plasma welding, an electric current is applied between two electrodes in a welding torch to generate an arc, and a working gas, which is a mixture of argon and hydrogen, is sent around the arc. When the working gas is ionized by the heat of the arc, ions and electrons are generated. This is a method in which plasma, which is a mixed gas body, is formed, and welding is performed using the heat of the plasma. TIG welding and plasma welding are called non-consumable electrode welding methods. On the other hand, in gas metal arc welding, an arc is generated between the welding wire and the base material while continuously supplying the welding wire in an atmosphere of an inert gas such as argon, a carbon dioxide gas, or a mixed gas thereof. This is a method in which both are melted and welded, and is called a consumable electrode type welding method.
【０００６】これらのアーク溶接法では、レーザー溶接
法に比べて熱源の収束性が劣ることや溶接速度が遅いた
めに、金属薄板を突合わせ溶接すると、溶接入熱が過大
となり、溶け落ち欠陥が発生しやすく、熱変形も大きく
なるという課題を有する。[0006] In these arc welding methods, the convergence of the heat source is inferior to the laser welding method, and the welding speed is slow. Therefore, when butt welding thin metal plates, the heat input to welding becomes excessive, and burn-through defects occur. There is a problem that the thermal deformation easily occurs and the thermal deformation increases.
【０００７】後者の、電気抵抗シーム溶接法は、上下一
対の円盤状の電極で接合する２枚の金属薄板の端部を加
圧しながら電流を流して、金属薄板の固有抵抗により発
熱・溶融して接合する方法である。そのため、この方法
は、溶接部の厚さが厚く、幅が広いため、プレス成形性
がレーザー溶接法およびアーク溶接法に比べて劣る。In the latter electric resistance seam welding method, an electric current is applied while pressurizing the ends of two metal sheets joined by a pair of upper and lower disc-shaped electrodes, and heat is generated and melted by the specific resistance of the metal sheets. It is a method of joining. Therefore, this method is inferior in press formability as compared with the laser welding method and the arc welding method, because the thickness of the welded portion is large and the width is wide.
【０００８】一方、レーザーとアークとを同時に照射し
て溶接する方法が提案されている。レーザー溶接とアー
ク溶接を複合させた場合の溶け込み量は、単純に両溶接
法の溶け込み量の和よりも大きくなる。これはレーザー
照射によって、溶接部にキーホールが形成されるため、
アークの加熱が鋼材の表面からだけではなく、キーホー
ル内部からも行われるためであると考えられている。く
わえて、アークによって鋼材表面が加熱されるために、
レーザーエネルギーの鋼材への吸収率が向上するためと
指摘されている。この溶接方法は、例えば、特開昭６２
−２６３８６９号公報、特許登録１７９８８９６号公
報、特開平９−１２２９５０号公報および特開平１０−
２７２５７８号公報において開示されている。ここで共
通していることは、レーザーとティグアークとを複合化
していることである。特開平１０−２１６９７９号公報
には、レーザーとプラズマを複合化した溶接方法が開示
されている。しかし、ここで開示されている溶接技術
は、隙間を有する薄鋼板の突合わせ溶接には適さない。
すなわち、レーザーとティグアーク或いはプラズマを複
合化することにより、溶接速度の高速化を図ることがで
きるが、ティグアーク或いはプラズマ溶接法はいずれも
非消耗電極方式溶接法であり溶接ワイヤからの溶融金属
の供給は無いため、突合わせ継手における被溶接物間の
隙間許容量の増加には寄与せず、溶け落ち欠陥に起因し
て継手強度の低下をきたすという課題は解決できない。
レーザー溶接とガスメタルアーク溶接とを複合化した溶
接法については、ＩＩＷ Ｄｏｃ．XII−１５６５−９
９等に研究例が記載されている。ここでの研究例は、厚
鋼板およびアルミニウム合金の溶接事例が示されてい
る。前者の厚鋼板の溶接に関して、開先形状をＶ開先か
らＹ開先にすることにより溶接生産性が向上すること
や、アーク溶接の後熱サイクルによりレーザー溶接金属
が焼きなまされて靭性向上が図れると指摘されている。
一方、後者では、アルミニウム合金薄板の突合わせ溶接
の研究事例が示されている。ここでは、アルミニウム合
金はレーザー光に対して反射率が高いため、レーザーの
溶接効率が低い。そこで、アーク熱源でアルミニウム合
金を加熱してレーザー光の吸収率を高めることで、高能
率の溶接が可能となると指摘されている。On the other hand, there has been proposed a method of simultaneously irradiating a laser and an arc to perform welding. The penetration amount when laser welding and arc welding are combined is simply larger than the sum of the penetration amounts of both welding methods. This is because a keyhole is formed in the weld by laser irradiation,
It is considered that the arc is heated not only from the surface of the steel material but also from inside the keyhole. In addition, because the steel surface is heated by the arc,
It is pointed out that the absorption rate of laser energy into steel materials is improved. This welding method is described in, for example,
-263869, Patent Registration 1798896, JP-A-9-122950 and JP-A-10-
It is disclosed in 272578. What is common here is that the laser and the TIG arc are combined. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-216979 discloses a welding method in which laser and plasma are combined. However, the welding technique disclosed here is not suitable for butt welding thin steel plates having a gap.
That is, by combining laser and TIG arc or plasma, the welding speed can be increased. However, both TIG arc and plasma welding methods are non-consumable electrode type welding methods and supply of molten metal from a welding wire. Therefore, it does not contribute to an increase in the allowable gap between the objects to be welded in the butt joint, and cannot solve the problem that the joint strength is reduced due to the burn-through defect.
Regarding a welding method in which laser welding and gas metal arc welding are combined, see IIW Doc. XII-1565-9
Nine mags. The research examples here show welding cases of thick steel plates and aluminum alloys. Regarding the former thick steel plate welding, the welding productivity is improved by changing the groove shape from the V groove to the Y groove, and the laser weld metal is annealed by the heat cycle after arc welding to improve the toughness. It is pointed out that this can be achieved.
On the other hand, in the latter, a research case of butt welding of aluminum alloy sheet is shown. Here, since the aluminum alloy has a high reflectance with respect to laser light, the laser welding efficiency is low. Therefore, it has been pointed out that high-efficiency welding can be performed by heating an aluminum alloy with an arc heat source to increase the absorption rate of laser light.
【０００９】しかし、これらの研究事例においても、金
属薄板の突合わせ溶接における突合わせ許容量の増加に
は寄与せず、溶け落ち欠陥に起因して継手強度が低下を
きたすという課題は解決できない。However, even in these research cases, it does not contribute to an increase in the butt tolerance in butt welding of thin metal sheets, and the problem that the joint strength is reduced due to burn-through defects cannot be solved.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、薄鋼板の曲線の突合わせ溶接において、以下の課題
があった。The above-mentioned prior art has the following problems in the butt welding of curves of thin steel plates.
【００１１】レーザー溶接では被溶接物間の隙間許容量
が小さく、隙間が許容量を超えた場合に溶接部がアンダ
ーフィルになるという課題がある。また、各種のアーク
溶接では、薄鋼板構造物を対象にした場合には溶接入熱
が過大であり被溶接物が溶け落ちるという課題がある。
また、レーザーとティグアーク或いはプラズマの複合溶
接法では、溶接用ワイヤを添加する溶接法でないため、
レーザー溶接と同様に、隙間が許容量を超えた場合にア
ンダーフィルが起こるという課題を解決できない。In laser welding, there is a problem that the allowable gap between the workpieces is small, and if the gap exceeds the allowable amount, the welded portion becomes underfilled. Further, in various types of arc welding, when a thin steel plate structure is targeted, there is a problem that welding heat input is excessive and a workpiece to be melted off.
In addition, laser and TIG arc or plasma combined welding is not a welding method that adds a welding wire,
As with laser welding, the problem that underfill occurs when the gap exceeds the allowable amount cannot be solved.
【００１２】溶接用ワイヤを添加する溶接法としては、
レーザー溶接とガスメタルアーク溶接とを複合化した溶
接法があるが、これらは厚鋼板やアルミニウム合金を対
象とした溶接技術であり、薄鋼板の曲線突合わせ溶接を
対象とした溶接技術は存在しない。As a welding method for adding a welding wire,
There is a welding method that combines laser welding and gas metal arc welding, but these are welding techniques for thick steel plates and aluminum alloys, and there is no welding technology for curve butt welding of thin steel sheets .
【００１３】本発明は、このような課題を解決するため
に、レーザー溶接とガスメタルアーク溶接を複合化する
ことにより、曲線突合わせ溶接において隙間許容量を増
大し、溶接を高速化でき、溶接精度を大幅に緩和できる
突合わせ溶接方法及び成形性に優れ、継手強度のばらつ
きの少ない溶接結合薄鋼板を提供することを目的とする
ことである。According to the present invention, in order to solve such problems, by combining laser welding and gas metal arc welding, the gap tolerance in curved butt welding can be increased, and the welding speed can be increased. An object of the present invention is to provide a butt-welding method capable of greatly reducing the accuracy and a welded thin steel sheet which is excellent in formability and has less variation in joint strength.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、溶接線が
曲線となる薄鋼板の突合わせ部を溶接する際に、突合わ
せ部にＹＡＧレーザーを照射する工程と、この照射工程
後に、ガスメタルアーク溶接の狙い位置がレーザーの狙
い位置における溶接線の接線上にあるように、ガスメタ
ルアーク溶接を行う工程とを備えたことを特徴とする突
合わせ溶接方法。According to a first aspect of the present invention, when welding a butt portion of a thin steel sheet having a curved weld line, a step of irradiating the butt portion with a YAG laser, and after the irradiating step, A step of performing gas metal arc welding so that a target position of gas metal arc welding is on a tangent to a welding line at a target position of the laser.
【００１５】第２の発明は、ガスメタルアーク溶接を行
う工程の後に、更に、溶接部に後熱処理を行う工程を備
えたことを特徴とする第１の発明に記載の突合わせ溶接
方法。According to a second aspect of the present invention, there is provided the butt welding method according to the first aspect, further comprising, after the step of performing gas metal arc welding, a step of performing a post-heat treatment on the welded portion.
【００１６】第３の発明は、第１，第２の発明におい
て、ＹＡＧレーザーを照射する際に、レーザーの狙い位
置がガスメタルアーク溶接の狙い位置から０ｍｍ以上、
８ｍｍ以下先行する位置にあることを特徴とする。According to a third invention, in the first and second inventions, when irradiating the YAG laser, the target position of the laser is 0 mm or more from the target position of the gas metal arc welding.
It is characterized by being located at a position preceding by 8 mm or less.
【００１７】第４の発明は、第１の発明〜第３の発明に
おいて、ガスメタルアーク溶接を行う際に、溶接ワイヤ
材料の化学成分が質量％でＣ：０．００１０〜０．０３
０％、Ｓｉ：０．０２〜１．５０％、Ｍｎ：０．０２〜
１．５０％、残部実質的にＦｅおよび不可避的不純物か
らなる成分を有することを特徴とする。According to a fourth aspect, in the first to third aspects, when performing gas metal arc welding, the chemical composition of the welding wire material is C: 0.0010 to 0.03 in mass%.
0%, Si: 0.02 to 1.50%, Mn: 0.02 to
1.50%, with the balance being substantially composed of Fe and inevitable impurities.
【００１８】第５の発明は、板厚０．３ｍｍ〜６ｍｍの
範囲の薄鋼板に対し、第１〜第４の溶接方法をおこなっ
て得られた溶接結合薄鋼板である。A fifth invention is a welded thin steel sheet obtained by performing the first to fourth welding methods on a thin steel sheet having a thickness of 0.3 mm to 6 mm.
【００１９】第６の発明は、第１の発明〜第４の発明に
係るガスメタルアーク溶接工程に用いられ、質量％で、
C：0.0010〜0.030％、Ｓｉ：0.02〜1.50％、Mn：0.02〜
1.50％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる溶接ワイ
ヤ材料である。The sixth invention is used in the gas metal arc welding process according to the first invention to the fourth invention, and is expressed by mass%
C: 0.0010 to 0.030%, Si: 0.02 to 1.50%, Mn: 0.02 to
It is a welding wire material consisting of 1.50%, balance Fe and unavoidable impurities.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】本発明に適用できる板厚範囲は、
溶接入熱、溶接速度等の溶接条件に依存するが、一般的
には、０．３ｍｍ以上、６ｍｍ以下である。薄鋼板を曲
線で突合わせ溶接する場合には、薄板金属間に隙間があ
るため、溶融金属を供給しながら溶接する必要がある。
発明者は、レーザー溶接とガスメタルアーク溶接を複合
化し、低炭素量の溶接用ワイヤを用い、或いは後熱処理
を行う溶接方法に関して、溶接の高速化や溶接精度が大
幅に緩和し、くわえて、成形性に優れた溶接結合薄鋼板
を製造する技術を見出した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The thickness range applicable to the present invention is as follows.
Although it depends on welding conditions such as welding heat input and welding speed, it is generally 0.3 mm or more and 6 mm or less. When butt welding thin steel plates in a curved line, there is a gap between the thin metal plates, so it is necessary to perform welding while supplying molten metal.
The inventor combined laser welding and gas metal arc welding and used a welding wire with a low carbon content, or with regard to a welding method of performing post-heat treatment, the speeding up of welding and the welding accuracy were greatly relaxed, and in addition, A technique for producing welded thin steel sheets with excellent formability was found.
【００２１】第１の発明では、ＹＡＧレーザー溶接と溶
接用ワイヤを供給するガスメタルアーク溶接とを複合化
した溶接法により、隙間を有する突合わせ溶接において
溶け落ち等の溶接欠陥の無い溶接を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, welding without welding defects such as burn-through is performed in a butt welding having a gap by a welding method in which YAG laser welding and gas metal arc welding for supplying a welding wire are combined. be able to.
【００２２】すなわち、ガスメタルアーク溶接単独で
は、溶接速度は最大２ｍ／ｍｉｎ程度であり、薄鋼板構
造物を溶接する場合には、溶接入熱が過大となり溶け落
ち欠陥を生じやすい。That is, in gas metal arc welding alone, the welding speed is about 2 m / min at the maximum, and when welding a thin steel plate structure, the welding heat input becomes excessive and burn-through defects tend to occur.
【００２３】これに対し、本発明では、ＹＡＧレーザー
照射後ガスメタルアーク溶接を行っている。このことに
より、レーザーを照射された鋼材は、溶融・蒸発して、
その一部が電離してプラズマとなる。この高温領域は、
レーザー照射により金属蒸気密度および金属イオン密度
が高いことに加えて、鋼材からの熱電子放出エネルギー
或いは鋼材への熱電子吸収エネルギーも大幅に低下する
ため、ここにアークを照射すれば容易にアークの陽極点
或いは陰極点になりやすく、アークの発生・維持が安定
化し、アークが集中するようになる。またＹＡＧレーザ
ーはアークにより発生するプラズマに吸収されないので
アーク中に照射することができる。しかし炭酸ガスレー
ザーはアークにより発生するプラズマに吸収されるの
で、レーザー照射位置をアーク溶接位置から離さなけれ
ばならずレーザーとアークの複合効果が得られない。On the other hand, in the present invention, gas metal arc welding is performed after YAG laser irradiation. As a result, the steel material irradiated with the laser melts and evaporates,
A part thereof is ionized to become plasma. This high temperature area
In addition to high metal vapor density and high metal ion density due to laser irradiation, thermionic emission energy from steel material or thermionic absorption energy into steel material is also greatly reduced. It easily becomes an anode point or a cathode point, stabilizes the generation and maintenance of the arc, and the arc concentrates. Further, since the YAG laser is not absorbed by the plasma generated by the arc, it can be irradiated during the arc. However, since the carbon dioxide laser is absorbed by the plasma generated by the arc, the laser irradiation position must be separated from the arc welding position, and the combined effect of the laser and the arc cannot be obtained.
【００２４】したがって、本発明によれば、ＹＡＧレー
ザー溶接と複合化することによりガスメタルアークは安
定化し、溶接速度が６ｍ／ｍｉｎ超えでも溶接可能とな
る。このように、高速溶接を可能となるため、溶接入熱
はガスメタルアーク単独溶接に比べて３０％以下とな
り、溶け落ち欠陥を生じなくなる。くわえて、ガスメタ
ルアーク溶接では溶接用ワイヤを溶融して、薄鋼板構造
物の隙間を埋めながら溶接が行われるため、隙間許容量
を大幅に増加させることができる。Therefore, according to the present invention, by combining with YAG laser welding, the gas metal arc is stabilized, and welding can be performed even at a welding speed exceeding 6 m / min. As described above, since high-speed welding is enabled, welding heat input is 30% or less as compared with gas metal arc alone welding, and burn-through defects do not occur. In addition, in gas metal arc welding, welding is performed while melting a welding wire to fill a gap in a thin steel plate structure, so that the allowable gap can be greatly increased.
【００２５】またアークが安定化することによりアーク
電流や溶接速度のとりうる範囲が広く、溶接入熱の調節
が容易にできる。このことにより溶接入熱を適正にする
ことができ、溶接部における熱変形や熱影響部の軟化な
どが起こりにくくする。Further, since the arc is stabilized, the range in which the arc current and welding speed can be taken is wide, and the adjustment of welding heat input can be easily performed. As a result, the welding heat input can be made appropriate, and heat deformation in the welded portion, softening of the heat-affected zone, and the like hardly occur.
【００２６】更に本発明によると、ガスメタルアーク溶
接の狙い位置がレーザーの狙い位置における溶接線の接
線上にあるようにして溶接を行っている。レーザー溶接
の狙い位置は常に溶接線上にあるようにして溶接を行
う。ガスメタルアーク溶接の狙い位置はレーザー溶接の
狙い位置と同じであることが曲線を溶接する場合には望
ましいが、実際には装置の取り合いなどから、同じにす
ることは難しく、所定の間隔を置いて後行する。ガスメ
タルアーク溶接の狙い位置の溶接線からのずれを最小に
するため、ガスメタルアーク溶接の狙い位置はレーザー
の狙い位置における溶接線の接線上に置く。レーザー溶
接の狙い位置をガスメタルアーク溶接の狙い位置よりも
優先するのは、ガスメタルアーク溶接のアークはレーザ
ー照射位置に誘引されるので、ガスメタルアークの狙い
位置が溶接線よりずれていても、実際のアークの溶接線
よりのずれは狙い位置のずれより小さいからである。ま
た、ガスメタルアーク溶接の狙い位置がレーザーの狙い
位置における突合わせ溶接線の接線上にあるようにして
溶接するためには、例えば、アークトーチがレーザート
ーチに対して一定の距離、角度を保つように固定され、
レーザートーチを中心にして回転する機構を備えてお
り、アークトーチが常に接線方向にあるようにすればよ
い。溶接線の各点での接線方向はトーチ位置のティーチ
ングの際に入力あるいは溶接線の位置データより計算す
ればよい。Further, according to the present invention, the welding is performed such that the target position of the gas metal arc welding is on the tangent to the welding line at the target position of the laser. Welding is performed so that the target position of laser welding is always on the welding line. It is desirable when welding a curve that the target position for gas metal arc welding is the same as the target position for laser welding.However, it is difficult to make the target position the same, due to the arrangement of the equipment. Follow. In order to minimize the deviation of the target position of the gas metal arc welding from the welding line, the target position of the gas metal arc welding is placed on the tangent to the welding line at the target position of the laser. The reason that the target position of laser welding is prioritized over the target position of gas metal arc welding is that the gas metal arc welding arc is attracted to the laser irradiation position, so even if the target position of gas metal arc is shifted from the welding line This is because the deviation of the actual arc from the welding line is smaller than the deviation of the target position. Further, in order to perform welding in such a manner that the target position of gas metal arc welding is on the tangent of the butt welding line at the target position of the laser, for example, the arc torch maintains a certain distance and angle with respect to the laser torch Fixed as
A mechanism that rotates around the laser torch may be provided so that the arc torch is always tangential. The tangential direction at each point of the welding line may be input at the time of teaching the torch position or calculated from position data of the welding line.
【００２７】第２の発明は、第１の発明の突合わせ溶接
方法において、アーク溶接工程の後に溶接部を後熱処理
する突合わせ溶接方法である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a butt welding method according to the first aspect, wherein a post-heat treatment is performed on a welded portion after the arc welding step.
【００２８】本発明の溶接方法は入熱が小さいため、溶
接金属は急冷され硬化する場合がある。溶接部が硬化し
た場合には溶接部に焼き戻し熱処理を施し軟化させるこ
とができる。熱処理は生産性を考え高周波による加熱な
どが適しているが、このほかにデフォーカスしたレーザ
ービームやガス炎、赤外線、電気抵抗加熱などをもちい
てもよい。熱処理温度は５００℃〜８００℃で熱処理時
間は０．１秒から１００秒程度が好ましい。Since the heat input of the welding method of the present invention is small, the weld metal may be rapidly cooled and hardened. When the weld is hardened, it can be softened by performing tempering heat treatment on the weld. For the heat treatment, high-frequency heating or the like is suitable in consideration of productivity. In addition, a defocused laser beam, gas flame, infrared rays, electric resistance heating, or the like may be used. The heat treatment temperature is preferably 500 ° C. to 800 ° C., and the heat treatment time is preferably about 0.1 second to 100 seconds.
【００２９】第３の発明では、レーザーの狙い位置は．
溶接線方向に対して、ガスメタルアーク溶接の狙い位置
よりも０ｍｍ〜８ｍｍ先行するように設定されている。
レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶接の狙い位置
の距離が、８ｍｍを越えて設定された場合には、両者の
距離が離れすぎているため、レーザー照射によるアーク
の安定化および集中効果が期待できなくなる。また、レ
ーザーの狙い位置が、溶接線方向に対して垂直方向に、
ガスメタルアーク溶接の狙い位置がずれた場合でも、プ
ラスマイナス２ｍｍ以内に設定されていれば、レーザー
照射によるアークの安定化および集中効果が認められ、
好適である。なお、０〜８ｍｍとは、レーザーの狙い位
置とアーク溶接の狙い位置との間の直線距離ではなく、
溶接線に沿う長さを意味する。In the third invention, the target position of the laser is.
The distance is set so as to be 0 mm to 8 mm ahead of the target position of gas metal arc welding with respect to the welding line direction.
If the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set beyond 8 mm, the distance between the two is too large, so that the laser irradiation can be expected to stabilize and concentrate the arc. Disappears. Also, the target position of the laser is perpendicular to the welding line direction,
Even if the target position of gas metal arc welding is shifted, if it is set within plus or minus 2 mm, the stabilization and concentration effect of the arc by laser irradiation can be recognized,
It is suitable. Note that 0 to 8 mm is not a linear distance between the target position of the laser and the target position of the arc welding,
It means the length along the weld line.
【００３０】第４の発明、第６の発明ではガスメタルア
ーク溶接を行う工程において用いる溶接ワイヤ材料の化
学成分を質量％でＣ：０．００１０〜０．０３０％，Ｓ
ｉ：０．０２〜１．５０％，Ｍｎ：０．０２〜１．５０
％、残部が実質的に鉄および不可避的不純物からなると
規定している。本発明の方法では溶接入熱が少ないため
溶接金属は急速冷却され硬化する。溶接部が硬化すると
結合部材の成形性が低下する。このため上記のように溶
接ワイヤの成分を規定した。以下にそれぞれの成分をこ
のように規定した理由について述べる。In the fourth and sixth aspects of the invention, the chemical composition of the welding wire material used in the step of performing gas metal arc welding is represented by C: 0.0010 to 0.030% by mass%, S:
i: 0.02 to 1.50%, Mn: 0.02 to 1.50
%, With the balance substantially consisting of iron and unavoidable impurities. In the method of the present invention, since the welding heat input is small, the weld metal is rapidly cooled and hardened. When the weld is hardened, the formability of the joining member decreases. Therefore, the components of the welding wire are specified as described above. The reason for defining each component in this manner will be described below.
【００３１】Ｃ：０．００１０〜０．０３０％ Ｃは鋼の焼入れ性を高め、溶接金属の硬化をもたらす元
素である。このため０．０３０％以下とする。しかし、
Ｃ濃度をあまり低くしすぎると粒界強度が低下して２次
加工割れが生じやすくなるため０．００１０％以上とす
る。C: 0.0010 to 0.030% C is an element which enhances the hardenability of steel and hardens the weld metal. Therefore, the content is set to 0.030% or less. But,
If the C concentration is too low, the grain boundary strength decreases and secondary processing cracks easily occur.
【００３２】Ｓｉ：０．０２〜１．５０％ Ｓｉは脱酸元素として添加するほか、鋼を固溶強化する
ため用いられる。溶接中に酸素が空気中から溶接金属に
混入し、鋼中のＣと反応してＣＯとなりブローホールの
原因となるのを防止するためＳｉは０．０２％以上添加
する。しかしながら過剰の添加は鋼の焼入れ性を高め溶
接金属の硬化をもたらすため１．５０％以下とする。Si: 0.02 to 1.50% Si is used as a deoxidizing element and also for solid-solution strengthening steel. In order to prevent oxygen from being mixed into the weld metal from the air during welding and reacting with C in the steel to become CO and cause blowholes, Si is added in an amount of 0.02% or more. However, excessive addition increases the hardenability of the steel and causes the hardening of the weld metal.
【００３３】Ｍｎ：０．０２〜１．５０％ Ｍｎも脱酸元素として添加するほか、鋼を固溶強化する
ため用いられる。溶接金属の脱酸のため０．０２％以上
添加するが、過剰の添加は鋼の焼入れ性を高め溶接金属
の硬化をもたらすため１．５０％以下とする。さらに残
部は実質的に鉄および不可避的不純物からなるが、本発
明の作用効果を妨げない範囲で不可避的不純物以外の微
量元素を含んでもよい。Mn: 0.02 to 1.50% Mn is used as a deoxidizing element, and is also used for solid solution strengthening of steel. Although 0.02% or more is added for deoxidation of the weld metal, an excessive addition increases the hardenability of the steel and causes the weld metal to harden, so that the content is set to 1.50% or less. Further, the balance substantially consists of iron and unavoidable impurities, but may contain trace elements other than the unavoidable impurities as long as the effects of the present invention are not impaired.
【００３４】第５の発明は、本発明方法により得られた
溶接結合薄鋼板で、成形性に優れ、継手強度のばらつき
のないという優れた特性を有する。The fifth invention is a welded thin steel sheet obtained by the method of the present invention, which has excellent properties such as excellent formability and no variation in joint strength.
【００３５】また発明では、レーザー光軸に対して、ガ
スメタルアークトーチの照射角度を５度以上、５０度以
下に設定するのが好ましい。In the present invention, the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis is preferably set to 5 degrees or more and 50 degrees or less.
【００３６】レーザー光軸に対して、ガスメタルアーク
トーチの照射角度を５度未満に設定すると、レーザー溶
接により形成される蒸発孔をガスメタルアーク溶接によ
り供給される溶融金属が潰すため、溶け込み深さが減少
すると同時に、その溶融金属にレーザーが照射されてス
パッタの発生が誘発され、溶接継手品質を低下させると
いう問題を生じる。When the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to less than 5 degrees with respect to the laser optical axis, the molten metal supplied by the gas metal arc welding crushes the evaporation holes formed by the laser welding. At the same time, the molten metal is irradiated with a laser to induce the generation of spatter, which causes a problem of deteriorating the quality of the welded joint.
【００３７】一方、レーザー光軸に対して、ガスメタル
アークトーチの照射角度を５０度越えに設定すると、レ
ーザー照射によりレーザー光軸と同軸方向に形成される
蒸発孔に対して、ガスメタルアーク溶接からの溶融金属
の供給角度が急峻になるため、レーザー溶接部に安定に
溶融金属を供給できず、ブローホールやハンピングビー
ド等の溶接欠陥が発生しやすい。このような理由から、
ガスメタルアークトーチの照射角度を５度〜５０度とす
るのがよい。On the other hand, when the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to be more than 50 degrees with respect to the laser optical axis, the gas metal arc welding is performed with respect to the evaporation hole formed coaxially with the laser optical axis by the laser irradiation. Since the supply angle of the molten metal from the metal becomes steep, the molten metal cannot be supplied stably to the laser welded portion, and welding defects such as blow holes and humping beads are likely to occur. For these reasons,
The irradiation angle of the gas metal arc torch is preferably set to 5 to 50 degrees.
【００３８】また、本発明のＹＡＧレーザー発振器は、
溶接に用いるため出力２００ワット以上、好適にはキロ
ワットクラスの出力が必要である。光学系には、変向用
反射ミラーと数枚の正負の集束レンズを組み合わせた光
学系を備えるものが好ましいが、レンズ系を用いずに凹
面鏡と凸面鏡の組み合わせだけでレーザー光を集束する
ようにしてもよい。Further, the YAG laser oscillator of the present invention comprises:
An output of 200 watts or more, preferably in the kilowatt class, is required for use in welding. The optical system is preferably equipped with an optical system that combines a reflecting mirror for deflection and several positive and negative focusing lenses.However, the laser light should be focused only by a combination of a concave mirror and a convex mirror without using a lens system. You may.
【００３９】ガスメタルアーク溶接装置は、薄鋼板の溶
接を対象とするため、溶接用ワイヤは直径１．２ｍｍ以
下の細径ワイヤを用いるのが望ましい。シールドガスに
は、アークの安定性と溶接金属の酸化防止とを同時に達
成するために、アルゴンガス等の不活性ガスを用いるこ
とが望ましいが、アルゴンガス中に炭酸ガスを１０〜１
００％の範囲で混合させたガスおよびアルゴンガス中に
水素ガス或いはヘリウムガスを２〜２０％の範囲で混合
させたガスを用いることもできる。Since the gas metal arc welding apparatus is intended for welding thin steel plates, it is desirable to use a thin wire having a diameter of 1.2 mm or less as a welding wire. It is preferable to use an inert gas such as an argon gas as a shielding gas in order to simultaneously achieve arc stability and oxidation prevention of a weld metal.
A gas in which hydrogen gas or helium gas is mixed in a range of 2 to 20% in a gas mixed in a range of 00% and argon gas can also be used.
【００４０】[0040]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を例示的に詳し
く説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail by way of example.
【００４１】［実施例１］曲線の突合わせ溶接として直
径３００ｍｍで１．６ｍｍ厚の薄鋼板の円板とそれに応
じた大きさの円形の穴を持った同じ厚みの鋼板との突合
わせ溶接を行った。突合わせの隙間を、０．０５ｍｍか
ら０．５０ｍｍまで変えた試験片を準備した。溶接は、
ＹＡＧレーザー溶接法のみ、ガスメタルアーク溶接法の
み、およびＹＡＧレーザー溶接とガスメタルアーク溶接
を複合化した本発明溶接法で行った。各溶接法の溶接条
件を第１表に示す。[Example 1] As a butt welding of a curve, a butt welding of a thin steel plate having a diameter of 300 mm and a thickness of 1.6 mm and a steel plate of the same thickness having a circular hole of a size corresponding thereto was performed. went. A test piece in which the butting gap was changed from 0.05 mm to 0.50 mm was prepared. Welding is
The welding was performed using only the YAG laser welding method, only the gas metal arc welding method, and the welding method of the present invention in which YAG laser welding and gas metal arc welding were combined. Table 1 shows the welding conditions of each welding method.
【００４２】第２表に、試験結果を示す。溶接試験の評
価は、以下のように行った。溶け落ちがなく、継手強度
が十分な溶接部が得られた場合を「○」とした。これに
加えてスパッタの付着がなく、ハンピングによるビード
幅のばらつきがほとんどなく、均一なビードが形成され
た場合を「◎」とした。また、溶け落ちは生じないが溶
け込み深さの僅かな低下などにより溶接継手品質が若干
低下する場合を「△」、溶接部が溶け落ちた場合を
「×」とした。また、鋼板がつながらない場合も、継手
強度がゼロのため、「×」とした。特に、ガスメタルア
ーク溶接法では、溶接速度が高速化するとアークが不安
定となり溶接部が形成できなくなる。この場合も「×」
とした。Table 2 shows the test results. The evaluation of the welding test was performed as follows. "O" indicates that a welded portion with sufficient joint strength was obtained without burn-through. In addition, “◎” indicates that a uniform bead was formed with no spatter adhered and little variation in bead width due to humping. In addition, “△” indicates that the quality of the welded joint is slightly reduced due to a slight decrease in the penetration depth but no penetration occurs, and “×” indicates that the welded part has burned off. In addition, when the steel sheet was not connected, the joint strength was zero, and therefore, “×” was given. In particular, in the gas metal arc welding method, when the welding speed is increased, the arc becomes unstable and a welded portion cannot be formed. Also in this case, "x"
And
【００４３】ＹＡＧレーザー溶接法では、溶接速度が１
ｍ／ｍｉｎと遅い場合には、鋼板隙間の許容量は０．０
５ｍｍであるが、２．０ｍ／ｍｉｎ以上の溶接速度で
は、鋼板隙間が０．０５ｍｍでもアンダーフィルとなっ
て健全な継手が得られない。これは、ＹＡＧレーザーで
はビード幅が約１ｍｍと狭いため、溶接金属量が少な
く、高々０．０５ｍｍの鋼板隙間があっても左右の鋼板
をつなぐ溶接金属が不足するためである。In the YAG laser welding method, the welding speed is 1
When the speed is as low as m / min, the allowable amount of the steel plate gap is 0.0
Although it is 5 mm, if the welding speed is 2.0 m / min or more, even if the gap between the steel sheets is 0.05 mm, an underfill occurs and a sound joint cannot be obtained. This is because the bead width of the YAG laser is as narrow as about 1 mm, so that the amount of weld metal is small, and there is a shortage of weld metal connecting the left and right steel plates even if there is a steel plate gap of at most 0.05 mm.
【００４４】ガスメタルアーク溶接法では、溶接速度が
０．５ｍ／ｍｉｎと遅い場合には、溶接入熱が過大とな
るため溶け落ちる。溶接速度が１．０ｍ／ｍｉｎでは、
溶接入熱が適正であり、鋼板隙間が０．４ｍｍまでは健
全な溶接部がえられるが、鋼板隙間が０．４ｍｍを越え
ると、左右の鋼板がつながらない。溶接速度が１．０ｍ
／ｍｉｎを越えるとアークが不安定となり健全な溶接部
が形成できなくなる。In the gas metal arc welding method, when the welding speed is as low as 0.5 m / min, the welding heat input becomes excessive and the welding is performed. At a welding speed of 1.0 m / min,
The welding heat input is appropriate, and a sound weld can be obtained up to 0.4 mm in the steel plate gap. However, if the steel plate gap exceeds 0.4 mm, the left and right steel plates are not connected. 1.0m welding speed
If it exceeds / min, the arc becomes unstable and a sound weld cannot be formed.
【００４５】本発明法のレーザー・アーク複合溶接法で
は、溶接速度が０．５ｍ／ｍｉｎと低速の場合において
も、アークがレーザー照射部に集中し、溶接部幅はガス
メタルアーク溶接法に比較して約５０％と細くなるた
め、溶け落ちは生じない。また、鋼板隙間の許容量は
０．３ｍｍとなる。さらに、アークはレーザー照射によ
り安定するため、溶接速度が１．０ｍ／ｍｉｎ以上の場
合でも、ハンピングのない溶接部が得られ、鋼板隙間の
許容量は０．３ｍｍである。In the laser-arc combined welding method of the present invention, even when the welding speed is as low as 0.5 m / min, the arc concentrates on the laser-irradiated portion, and the width of the welded portion is smaller than that of the gas metal arc welding method. Therefore, no burn-through occurs. Further, the allowable amount of the steel plate gap is 0.3 mm. Furthermore, since the arc is stabilized by the laser irradiation, even if the welding speed is 1.0 m / min or more, a welded portion without humping can be obtained, and the allowable gap of the steel sheet is 0.3 mm.
【００４６】したがって、本発明法は、溶接の高速化と
溶接精度の大幅な緩和が同時に達成できる。Therefore, according to the method of the present invention, the speeding up of welding and the remarkable relaxation of welding accuracy can be achieved at the same time.
【００４７】[0047]
【表１】[Table 1]
【００４８】[0048]
【表２】[Table 2]
【００４９】［実施例２］レーザー光軸に対するガスメ
タルアークトーチの照射角度の溶接部品質に及ぼす影響
を調査した。Example 2 The effect of the irradiation angle of the gas metal arc torch on the laser beam axis on the quality of the weld was investigated.
【００５０】溶接実験では、直径３００ｍｍで１．６ｍ
ｍ厚の薄鋼板の円板とそれに応じた大きさの円形の穴を
持った同じ厚みの鋼板との突合わせ溶接をＹＡＧレーザ
ー溶接とガスメタルアーク溶接とを複合化した本発明溶
接法で行った。また突合わせの隙間は０．２ｍｍとし
た。レーザー光軸に対するガスメタルアークトーチの照
射角度を３度から７０度まで変化させた。その他の条件
は、第１表に示す条件と同じである。また、溶接継手部
の品質評価は、実施例１で実施した評価方法と同様の方
法で行った。In the welding experiment, a diameter of 300 mm and 1.6 m were used.
Butt welding of a thin steel plate with a thickness of m and a steel plate of the same thickness with a circular hole of a corresponding size is performed by the welding method of the present invention that combines YAG laser welding and gas metal arc welding. Was. The butting gap was 0.2 mm. The irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis was changed from 3 degrees to 70 degrees. Other conditions are the same as those shown in Table 1. The quality evaluation of the welded joint was performed in the same manner as the evaluation method performed in Example 1.
【００５１】第３表に、溶接試験結果を示す。Table 3 shows the results of the welding test.
【００５２】レーザー光軸に対して、ガスメタルアーク
トーチの照射角度が５度未満の場合はスパッタの発生が
多く溶け込み深さが若干低下した。When the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis was less than 5 degrees, the occurrence of spatter was large and the penetration depth was slightly lowered.
【００５３】一方、レーザー光軸に対して、ガスメタル
アークトーチの照射角度を５０度越えに設定すると、レ
ーザー溶接部にガスメタルアーク溶接からの溶融金属の
供給安定にやや劣り、ハンピングビードとなっている。On the other hand, if the irradiation angle of the gas metal arc torch is set to be more than 50 degrees with respect to the laser optical axis, the supply of the molten metal from the gas metal arc welding to the laser welded portion is slightly inferior, and the humping bead is not formed. Has become.
【００５４】したがって、好ましくは、レーザー光軸に
対して、ガスメタルアークトーチの照射角度を、５度以
上、５０度以下に設定することにより、健全な溶接部が
得られる。Therefore, preferably, by setting the irradiation angle of the gas metal arc torch to 5 to 50 degrees with respect to the laser optical axis, a sound weld can be obtained.
【００５５】さらに、レーザー光軸に対してガスメタル
アークの照射角度を、１０度以上、３０度以下に設定す
ると、スパッタの付着が大幅に減少して、ハンピングに
よるビード幅のばらつきもほとんどなくなるため、レー
ザー光軸に対してガスメタルアークトーチの照射角度を
１０度以上、３０度以下に設定することがより好まし
い。Further, when the irradiation angle of the gas metal arc with respect to the laser optical axis is set to be not less than 10 degrees and not more than 30 degrees, the adhesion of spatter is greatly reduced, and the dispersion of the bead width due to humping is almost eliminated. It is more preferable to set the irradiation angle of the gas metal arc torch with respect to the laser optical axis to 10 degrees or more and 30 degrees or less.
【００５６】[0056]
【表３】[Table 3]
【００５７】［実施例３］レーザーの狙い位置とガスメ
タルアーク溶接の狙い位置の溶接部品質に及ぼす影響を
調査した。Example 3 The effect of the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding on the weld quality was investigated.
【００５８】溶接実験では直径３００ｍｍで１．６ｍｍ
厚の薄鋼板とそれに応じた大きさの円形の穴を持った同
じ厚みの鋼板との突合わせ溶接をＹＡＧレーザー溶接と
ガスメタルアーク溶接を複合化した本発明溶接法で行っ
た。また突合わせの隙間は０．２ｍｍとした。レーザー
の狙い位置とガスメタルアーク溶接の狙い位置を、０ｍ
ｍから１２ｍｍまで変化させた。その他の条件は、第１
表に示す条件と同じである。また、溶接継手部の品質評
価は、実施例１で実施した評価方法と同様の方法で行っ
た。In the welding experiment, a diameter of 300 mm and 1.6 mm were used.
Butt welding of a thick thin steel plate and a steel plate of the same thickness having a circular hole of a corresponding size was performed by the welding method of the present invention in which YAG laser welding and gas metal arc welding were combined. The butting gap was 0.2 mm. 0m target position of laser and gas metal arc welding
m to 12 mm. Other conditions are the first
The conditions are the same as those shown in the table. The quality evaluation of the welded joint was performed in the same manner as the evaluation method performed in Example 1.
【００５９】第４表に、溶接試験結果を示す。Table 4 shows the results of the welding test.
【００６０】レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶
接の狙い位置の距離が８ｍｍを越えて設定された場合に
は、両者の距離が離れすぎているため、レーザー照射に
よるアークの安定化および集中効果が低下して、溶け込
み深さが僅かに減少している。If the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to exceed 8 mm, the distance between the two is too large, so that the stabilization and concentration effects of the arc by the laser irradiation are reduced. And the penetration depth is slightly reduced.
【００６１】したがって、好ましくはレーザーの狙い位
置とガスメタルアーク溶接の狙い位置の距離を０ｍｍ以
上、８ｍｍ以下に設定することが望ましい。Therefore, it is desirable to set the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding to be 0 mm or more and 8 mm or less.
【００６２】レーザーの狙い位置とガスメタルアーク溶
接の狙い位置の距離を０ｍｍ以上、２ｍｍ以下に設定す
ると、レーザー照射部によるアークの安定と集中効果が
より顕在化するため、溶け込み深さの均一性が高まり、
スパッタの発生も抑えられるため、レーザーの狙い位置
とガスメタルアーク溶接の狙い位置の距離を０ｍｍ以
上、２ｍｍ以下に設定するのがより好ましい。When the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc welding is set to 0 mm or more and 2 mm or less, the effect of the stability and concentration of the arc by the laser irradiation part becomes more apparent, so that the penetration depth becomes uniform. Increase,
Since the occurrence of spatter can also be suppressed, it is more preferable to set the distance between the target position of the laser and the target position of gas metal arc welding to be 0 mm or more and 2 mm or less.
【００６３】[0063]
【表４】[Table 4]
【００６４】［実施例４］図面を参照して本発明の好適
な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に
記載されている溶接装置の構成部品の形状、寸法および
その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、
この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例にすぎない。Fourth Embodiment A preferred embodiment of the present invention will be illustratively described in detail with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the shapes, dimensions and relative arrangements of the components of the welding device described in this embodiment are as follows.
It is not intended to limit the scope of the present invention thereto, but merely as an illustrative example.
【００６５】図２には、本発明の実施形態に係るレーザ
ー加工へッドが１で示されており、レーザー加工へッド
に内蔵するファイバコネクタ、光ファイバー２を経て、
レーザー発振器であるＹＡＧレーザー発振器に接続して
いる。FIG. 2 shows a laser processing head 1 according to an embodiment of the present invention. The laser processing head passes through a fiber connector and an optical fiber 2 incorporated in the laser processing head.
It is connected to a YAG laser oscillator which is a laser oscillator.
【００６６】さらに、アーク発生用のガスメタルアーク
溶接ヘッド３は、前記のレーザー加工ヘッド１の先端部
に、このレーザー加工ヘッド１と３５度の角度をなし、
また、レーザー光の狙い位置とガスメタルアークの狙い
位置の距離を２ｍｍに設定して、レーザートーチを中心
として回転する機構６によって装着されている。また、
ガスメタルアーク溶接ヘッド３はガスメタルアーク溶接
装置に接続されたパワーケーブルと溶接用ワイヤ供給ケ
ーブルとを同軸にしたケーブル５に接続されている。Further, the gas metal arc welding head 3 for generating an arc forms an angle of 35 degrees with the laser processing head 1 at the tip of the laser processing head 1.
Also, the distance between the target position of the laser beam and the target position of the gas metal arc is set to 2 mm, and it is mounted by the mechanism 6 that rotates around the laser torch. Also,
The gas metal arc welding head 3 is connected to a cable 5 in which a power cable connected to a gas metal arc welding apparatus and a welding wire supply cable are coaxial.
【００６７】このように、レーザー発振器から発振され
たレーザー光を加工位置に集束させる光学系を備えるレ
ーザー加工ヘッドの先端部に、ガスメタルアーク溶接ト
ーチを取付けることにより、コンパクトなレーザー・ア
ーク複合溶接トーチを形成することができる。As described above, by attaching the gas metal arc welding torch to the tip of the laser processing head having the optical system for focusing the laser light oscillated from the laser oscillator to the processing position, a compact laser-arc combined welding is achieved. A torch can be formed.
【００６８】また、このレーザー・アーク複合溶接トー
チは、産業用ロボットのアーム７に支持されていること
により、汎用性のある産業用ロボットを中心とした設備
構成でレーザー・アーク複合溶接を実現できる。Further, since this laser-arc combined welding torch is supported by the arm 7 of the industrial robot, the laser-arc combined welding can be realized with a facility configuration centered on a versatile industrial robot. .
【００６９】なお、溶接方向は、符号８に示すように、
レーザーが先行する方向に行われる。溶接は、材料９ａ
（薄鋼板）と材料９ｂ（薄鋼板）とを突合わせた継手で
ある。The welding direction is as shown by reference numeral 8.
The laser is performed in the leading direction. Welding material 9a
This is a joint in which (a thin steel plate) and material 9b (a thin steel plate) are butted.
【００７０】図２を用いてレーザーの狙い位置とメタル
アークの狙い位置の関係を説明する。曲線の溶接線１０
を１１の方向に溶接を行う。この場合にレーザーの狙い
位置１２は溶接線上を移動する。このときガスメタルア
ークの狙い位置１３は狙い位置１２における溶接線の接
線１４上にくるように、回転機構６によりガスメタルア
ーク溶接ヘッド３を接線１４の方向に回転させる。溶接
線上の各点での接線の方向は溶接線の位置をティーチン
グする際に自動的に計算される。The relationship between the target position of the laser and the target position of the metal arc will be described with reference to FIG. Curved welding line 10
Is welded in the direction of 11. In this case, the target position 12 of the laser moves on the welding line. At this time, the rotating mechanism 6 rotates the gas metal arc welding head 3 in the direction of the tangent line 14 so that the target position 13 of the gas metal arc is on the tangent line 14 of the welding line at the target position 12. The direction of the tangent at each point on the weld line is automatically calculated when teaching the position of the weld line.
【００７１】［実施例５］曲線の突合わせ溶接として直
径３００ｍｍの薄鋼板とそれに応じた大きさの円形の穴
を持った同じ厚みの鋼板との突合わせ溶接を本発明のレ
ーザー・アーク複合溶接法により作成した。突合わせの
隙間は０．２ｍｍである。Embodiment 5 A butt welding of a thin steel plate having a diameter of 300 mm and a steel plate having a circular hole of a corresponding size and the same thickness as a butt welding of a curve is a laser-arc combined welding of the present invention. Created by the method. The butting gap is 0.2 mm.
【００７２】溶接に用いた鋼板は厚み０．８，１．６，
２．４ｍｍの３４０ＭＰａ級冷延鋼板である。溶接条件
は第５表に示す。The steel plate used for welding had a thickness of 0.8, 1.6,
It is a 340 MPa class cold rolled steel sheet of 2.4 mm. Table 5 shows the welding conditions.
【００７３】また、比較のため、レーザーの狙い位置と
ガスメタルアークの狙い位置の間隔を２ｍｍとし、両者
の位置関係を一定に保って平行移動させるだけで、レー
ザーの狙い位置を溶接線とし、溶接線上を移動させて溶
接を行った。この場合には、ガスメタルアークの狙い位
置が溶接接線上にないため、突合わせ隙間を埋めること
ができず、溶接部が溶け落ちた。Further, for comparison, the distance between the target position of the laser and the target position of the gas metal arc was set to 2 mm, and the laser target position was set to the welding line only by parallel translation while keeping the positional relationship constant. Welding was performed by moving on the welding line. In this case, since the target position of the gas metal arc was not on the welding tangent, the butt gap could not be filled, and the weld was melted down.
【００７４】[0074]
【表５】[Table 5]
【００７５】またガスメタルアークに用いた溶接ワイヤ
の組成を第６表に示す。Table 6 shows the composition of the welding wire used for the gas metal arc.
【００７６】[0076]
【表６】[Table 6]
【００７７】球頭張り出し試験、穴拡げ試験を行ない、
溶接部の成形能を調査した。また、球頭張り出し試験片
および試験条件は図３，第８表に、穴拡げ試験片および
試験条件は図４，第９表に示したとおりである。試験結
果を第７表に示す。この表から、本発明の溶接結合部材
は成形性に優れていることがわかる。A ball head overhang test and a hole expansion test are performed.
The formability of the weld was investigated. The ball-overhang test pieces and test conditions are shown in FIG. 3 and Table 8, and the hole expansion test pieces and test conditions are shown in FIG. 4 and Table 9. The test results are shown in Table 7. From this table, it can be seen that the welded joint member of the present invention is excellent in formability.
【００７８】[0078]
【表７】[Table 7]
【００７９】[0079]
【表８】[Table 8]
【００８０】[0080]
【表９】[Table 9]
【００８１】[0081]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザー
溶接とガスメタルアーク溶接とを複合化したレーザー・
アーク複合溶接方法によれば、レーザー光軸に対してア
ーク軸を、５度以上、５０度以下の範囲に傾斜して、ま
た、レーザーとアークとの照射位置間隔を０ｍｍ以上、
８ｍｍ以下に設定することにより、レーザー溶接とアー
ク溶接の長所を生かせることになり、以下のような効果
を奏する。As described above, a laser which combines laser welding of the present invention and gas metal arc welding.
According to the arc composite welding method, the arc axis is inclined at an angle of 5 degrees or more and 50 degrees or less with respect to the laser optical axis, and the irradiation position interval between the laser and the arc is 0 mm or more.
By setting the thickness to 8 mm or less, the advantages of laser welding and arc welding can be utilized, and the following effects can be obtained.
【００８２】（１）レーザー単体およびアーク単体での
溶接に比較して、突合わせ溶接継手の許容隙間量が、大
幅に拡大できる。(1) The allowable gap amount of the butt-welded joint can be greatly increased as compared with the welding with the laser alone and the arc alone.
【００８３】（２）アーク単体溶接に比べて大幅に高速
化でき、レーザー溶接並みの高速度溶接が可能である。(2) The welding speed can be greatly increased as compared with single arc welding, and high-speed welding comparable to laser welding can be performed.
【００８４】（３）レーザー加工ヘッドとガスメタルア
ーク溶接へッドが、汎用性のある産業用ロボットのアー
ムに容易に支持されることにより、簡易な設備構成のも
とで、曲線の溶接線の突合わせ溶接を可能とする。(3) Since the laser processing head and the gas metal arc welding head are easily supported by the arm of a general-purpose industrial robot, a curved welding line can be obtained with a simple equipment configuration. Butt welding.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の実施形態に係るレーザー・アーク複合
溶接装置を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser-arc combined welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態に係るレーザー溶接およびガ
スメタルアーク溶接の狙い位置の関係を示す図。FIG. 2 is a view showing a relationship between target positions of laser welding and gas metal arc welding according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明による溶接結合材の球頭張出し試験の試
験片形状を示す図。FIG. 3 is a view showing a test piece shape in a ball head overhang test of a welded binder according to the present invention.
【図４】本発明による溶接結合材の穴拡げ試験の試験片
形状を示す図。FIG. 4 is a view showing a test piece shape in a hole expanding test of a welded binder according to the present invention.
１…レーザー加工ヘッド、２…光ファイバー、３…ガス
メタルアーク溶接ヘッド、４…溶接用ワイヤ、５…パワ
ーケーブルと溶接用ワイヤ供給ケーブルの同軸ケーブ
ル、６…ガスメタルアーク溶接へッドの回転機構、７…
産業用ロボットアーム、８…溶接方向、９ａ，９ｂ…薄
鋼板、１０…溶接線、１１…溶接方向、１２…レーザー
溶接の狙い位置、１３…ガスメタルアーク溶接の狙い位
置、１４…レーザー溶接の狙い位置における溶接線の接
線。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser processing head, 2 ... Optical fiber, 3 ... Gas metal arc welding head, 4 ... Welding wire, 5 ... Coaxial cable of power cable and welding wire supply cable, 6 ... Rotation mechanism of gas metal arc welding head , 7 ...
Industrial robot arm, 8: welding direction, 9a, 9b: thin steel plate, 10: welding line, 11: welding direction, 12: target position of laser welding, 13: target position of gas metal arc welding, 14: laser welding The tangent of the weld line at the target position.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０Ａ // Ｂ２３Ｋ 103:04 103:04 (72)発明者 吉武 明英 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 細谷 佳弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB12 EA05 4E068 BC01 CA09 DA14 DB01──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl.7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B23K 35/30 320 B23K 35/30 320A // B23K 103: 04 103: 04 (72) Inventor Akihide Yoshitake 1-1-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Hosoya 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. F-term (reference) 4E001 AA03 BB12 EA05 4E068 BC01 CA09 DA14 DB01
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| AU773440B2 (en) | Laser/arc hybrid welding process with appropriate gas mixture | |
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