JP4064643B2

JP4064643B2 - Composite welding method for thin plate joints

Info

Publication number: JP4064643B2
Application number: JP2001143054A
Authority: JP
Inventors: 賢司斎藤; 裕之武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-05-14
Also published as: JP2002336982A

Description

【０００１】
本発明は継手の溶接方法に関する技術分野に属し、より詳細には被溶接部材が薄い板材で構成された薄板構造物の突合せ継手の溶接を行うに際し、アーク溶接とレーザ溶接とを複合させて溶接を行う薄板構造継手の複合溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は被溶接部材（被溶接母材）として鋼鈑を用いた従来の突合せ継手を示す正面図である。図３に示すように、水平の鋼板１と２が突合わせた状態で組み立てられており、鋼板１の先端面１ａと鋼板２の先端面２ａが当接している。
【０００４】
図３に示すように組み立てられた薄板構造の突合せ継手においては、アーク溶接により溶接を実施するのが通常である。
【０００５】
また、従来の溶接方法として、レーザ溶接により溶接を行う方法も考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この突合せ継手を構成する被溶接部材の板厚が小さい例えば４ｍｍ未満の薄鋼板に対して前述の従来方法、即ち図３に示すような部材に対してアーク溶接を行う場合、およびレーザ溶接を行う場合には、それぞれ解決すべき課題が存在する。
【０００７】
即ち、図３に示すような部材同士を突合せて溶接する場合に、被溶接部材として特に板厚４.０ｍｍ未満の薄板例えば３．５ｍｍの薄鋼板に対してアーク溶接を実施すると、通常のアーク溶接の条件範囲では単位長さ当たりの入熱が過多となって、抜け落ちを生じて健全な溶接を行うことが出来ない。
【０００８】
これを防止するために有効な手段として、溶接電流を減少させて入熱を低下させる方法や、溶接速度を増加させて入熱を低下させる方法が考えられる。
【０００９】
しかしながら、上記手法によって抜け落ちを防止できた場合においても、前記薄鋼鈑を対象とする場合は依然として入熱過多であり、過大な余盛りが形成されることによる疲労強度の低下や、溶接金属部が大きすぎるために溶接後の収縮量が大きくなり、溶接変形が大きすぎる等の不具合を生じてしまう。
【００１０】
これらを防止するために、更なる溶接電流値の低減や溶接速度の増加を行うと、計算上の入熱は下げることが可能であるが、現実にはアークが安定しなくなって健全な溶接を行うことが出来なくなる。
【００１１】
また、前記課題解決のため、レーザ溶接により溶接する方法も従来方法として考えられ、このレーザ溶接によれば余盛り過多や溶接変形を極めて小さく抑えることが可能であるが、アーク溶接とは異なる以下に記述する問題点が存在する。
【００１２】
即ち、実際の部材の組み立てを考えた場合には、鋼板を図３に示すよう状態に精密にセッティングすることは非常に難しく、例えば図４、図５に示すような被溶接部材間にギャップ（Ｇ）が生じることが多い。
【００１３】
このように部材間にギャップが生じた突合せ継手に対してレーザ溶接を行おうとすると、ギャップ間からレーザビームが突き抜けてしまう。また、レーザビームの突き抜けを生じずに溶接を行うことが出来た場合においても、ギャップにより形成される空隙の体積分の溶融金属が不足して溶接部を形成することが出来なくなるために、健全な溶接を行うことが出来ない。また、このギャップに対する感受性は部材の板厚に依存する（即ち、板厚が薄くなるほど、健全な溶接を行うことができるギャップ量は小さくなる）ために、薄鋼板に対してレーザ溶接を行う場合には、ギャップ量は０または極めて０に近い値に部材を組み立てる必要が生じる。
【００１４】
しかしながら、前述のように溶接線全長に渡ってギャップが存在しないような、極めて高精度の組み立ては非常に難しく、特に薄鋼板に対してレーザ溶接を行う場合には、ギャップに対して敏感であるために、ギャップが存在した場合でも健全な溶接を行うことができるレーザ溶接方法が望まれている。
【００１５】
また、鋼板を精密に組み立てることは難しいために、例えギャップを小さく抑えることが出来たとしても、接合面の位置が狙いの場所からずれる場合も考えられる。そのような場合には、溶融幅の極めて細いレーザ溶接では、接合面を溶融できずに溶接不良を生じることもあり得る。
【００１６】
また、鋼板が高強度になるほど加工性が劣化するために組み立て精度を確保するのが難しくなり（ギャップ増大、ずれ量増大）、更に板厚が薄くなるほどギャップに対する感受性が増加するために、例えば近年の自動車用鋼板に見られるような薄板化、高強度化が進んだ場合にはより一層、レーザ溶接を健全に行うことが難しくなる。
【００１７】
ギャップに関する問題点を解決するための手段として、溶接ワイヤ（フィラーワイヤ）を供給しながらレーザ溶接を行う方法も従来方法として考えられ、この方法による場合には通常のレーザ溶接（フィラーワイヤ無し）の場合と比較して、溶融金属の補充が可能になるために抜け落ちを生じ難くなり、許容できるギャップ量が多少増大する。しかしながら、フィラーワイヤを用いる方法ではワイヤの送給量に限りがあるために、ギャップの許容量拡大効果は希薄である。
【００１８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、レーザ溶接に消耗式電極を用いたアーク溶接を複合させることにより、薄板構造の突合せ継手を対象として溶接を行った場合にも抜け落ちを起こすことなく健全な溶接部が得られ、且つ部材間にギャップが存在した場合にも健全な溶接を行うことができ、更に組み立て誤差により接合面が所望の位置からずれた場合にも、健全な溶接を行うことが出来る適用範囲の広い溶接方法を提供することを目的としたものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究・実験を重ねた結果、本願明細書冒頭の特許請求の範囲の請求項1〜３に記載の溶接方法を有効な解決手段としてここに提案するものである。即ち、請求項１にかかる本発明の複合溶接方法とは、被溶接部材が薄板で構成された突合せ継手を対象として、消耗式電極を用いたアーク溶接とレーザ溶接とを複合させてこれらの薄板構造継手を溶接する方法であって、この溶接の条件を、レーザ出力：３．５〜４０ｋＷ、アーク電流：３０〜５００Ａ、溶接速度：１〜２０ｍ／ｍｉｎ、継手部材表面上でのアーク／レーザ間距離：１〜１５ｍｍとして実施することを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項２に係る本発明の複合溶接方法とは、前記薄板の板厚が４．０ｍｍ未満である請求項１に記載の複合溶接方法である。なお、板厚が３．５ｍｍ以下のもの、好ましくは３．５ｍｍ以下０．５ｍｍ以上の薄板を用いればさらに有利である。
【００２１】
また、請求項３に係る本発明の複合溶接方法とは、前記薄板が薄鋼鈑である請求項１又は請求項２に記載の複合溶接方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてその技術的意義、作用を中心に詳述する。
【００２５】
本発明方法においては、薄板部材に対してレーザ溶接を行う場合にアーク溶接を複合させて溶接を行うことを基本的な技術思想とし、それによって、前述のアーク溶接またはレーザ溶接単独で溶接を行う従来手法の場合の短所を解決し、双方の長所を兼備することが出来るものである。
【００２６】
即ち、薄板で構成された部材からなる突合せ継手に対してアーク単独で溶接を行った場合には、アークが不安定になるために入熱を低減することができず、その結果抜け落ちを発生したり、余盛り過多となって疲労強度が低下したり、溶接変形が大きくなる等の不具合が生じる。これらの不具合は、アーク電流を減少させるか、もしくは溶接速度を増加させることによって低減出来るが、実際にはそのような条件ではアークが安定しなくなり、健全な溶接を行うことが出来なくなる。
【００２７】
しかしながら、消耗式電極を用いたアーク溶接にレーザ溶接を複合させて溶接を行うと、低電流または高溶接速度の場合でもアークを安定させることができ、前述のような問題を解決できるのである。
【００２８】
複合溶接を行った場合にアーク溶接の問題点が解決されるメカニズムについては不明であるが、アークとレーザビームもしくはプラズマが相互に影響しあうことによってアークの安定性が高まり、上述のような効果を生み出していると考えている。
【００２９】
また、レーザ単独で溶接を行った場合の問題点としては、部材組み立ての難しさから生じる組み立て位置のずれや部材間にギャップがある場合には、とたんに健全な溶接を行うことが出来なくなる点にある。これらの問題点は、板厚が４ｍｍ未満の薄板部材、とりわけ３．５ｍｍ以下の薄板部材を溶接する場合に特に顕著な問題となる。
【００３０】
しかしながら、レーザ溶接にアーク溶接を複合させて溶接を行うと、前述のような問題を解決することが出来るようになる。
【００３１】
即ち、レーザ溶接を行う際に、フィラーワイヤを供給しながら溶接を行うと若干のギャップ許容量拡大効果があることは前述したが、フィラーワイヤを供給する代わりに消耗式電極を用いたアーク溶接によりワイヤを供給してやれば、その効果は飛躍的に増大し、ギャップの許容範囲が広い溶接が実現されるのである。なぜなら、フィラーワイヤによる方法で若干なりともギャップ感受性が低減できるのは、ギャップによる空隙を充填する溶融金属をフィラーワイヤによって補充できることによるものである。しかしながら、フィラーワイヤは自発的に溶融することができず、非常に狭いレーザビームに挿入することによってこれを熱源として溶融するために、過大な供給量になると溶融しなくなる。そのため、フィラーワイヤによる方法では、溶融金属の補充量に限界があり、従ってギャップに対する許容範囲拡大効果は小さいものとなる。
【００３２】
しかしながら、フィラーワイヤの代わりに消耗式電極を用いたアーク溶接によって溶融金属の補充を行う場合には、ワイヤは自らのアークで自発的に溶融することができるために多量の溶融金属を補充することが可能となり、したがってギャップに対する許容範囲拡大効果も、フィラーワイヤの場合と比較して飛躍的に増大するものである。この効果は、レーザ溶接に非消耗式電極を用いるアーク溶接（TIG溶接）を複合させた場合にも、ワイヤの溶融熱源が増えるという意味では効果的であるが、飛躍的な成果を得るためには、消耗式電極を用いるアーク溶接を複合させる方が有効である。
【００３３】
また、薄板部材を組み立てて溶接を行う場合の問題点としては、ギャップだけでなく、組立て誤差による位置ずれが考えられる。例えば、本来は図７のように突合せ継手を形成するために部材を組み立てて、矢印で示した位置を溶接する予定であっても、実際には図８に示すようにセッティングしようとした位置（図８中の点線）からずれて組み立てられてしまうことがある（図８の実線）。しかしながら、そのような場合おいても部材セッティングのずれを認識できずに、当初予定していた矢印の位置を溶接してしまい、場合によっては突合せ面を全く溶融しない、もしくは不十分にしか溶融せずに、例えば図２に示すような溶接不良を発生することが考えられる。レーザ溶接により形成される溶接金属部の幅、即ち溶融される幅が非常に細いために、部材セッティングの狙いがずれてしまうと、とたんに不具合を生じてしまうのである。
【００３４】
この問題を解決するために、セッティングのずれに対応して、レーザ溶接の溶接位置をその都度変更し、部材のセッティングされた位置を溶接する方法も考えられるが、実際にはそのような方法は溶接に関わる時間の大幅増大に繋がり、製造コストアップを生み出すので実用的ではない。そのため、部材セッティングが多少ずれた場合においても、同一の溶接位置で健全な溶接を行えることが求められる。
【００３５】
以上のような、部材のセッティングずれに関わる問題に対しても、レーザ溶接に消耗式電極を用いたアーク溶接を複合させた本発明による溶接方法で解決することが出来る。即ち、レーザ溶接がセッティングずれに対して対応できないのは、前述したように溶融部の幅が極めて細いことによる。しかしながら、複合溶接によれば、アークの広がりにより溶融部の幅が大きいアーク溶接をレーザ溶接に複合させるために、レーザ単独で溶接を行った場合と比較して、幅の広い溶融部（溶接部）を得ることが出来る。
【００３６】
そのため、図８に示すようなセッティング位置にある部材を溶接した場合に
おいても、複合溶接によれば接合面を溶融することができ、図１に示すような健全な溶接部を得ることが出来る。
【００３７】
ここで、レーザ溶接において溶融幅が細いことは、セッティングずれに対しては短所であるが、溶接歪みの観点で考えると長所となっている。即ち、基本的には溶接歪みは溶接幅が細い程小さくなる傾向にある。従って、アーク溶接をレーザ溶接に複合させて溶融部の幅を太くする手法は、セッティングずれの問題は解決できるものの、アーク溶接なみの溶接変形を生じてしまうように考えられる。
【００３８】
しかしながら、実際には、複合溶接においては溶融部の幅はレーザ溶接単独の場合と比較して太くできるが、アーク溶接単独の場合のように太くなり過ぎることはなく、理想的な値となるために、アーク溶接単独の場合のような溶接変形を生じることなく、セッティングずれの問題を解決することが出来るのである。その理由としては不明瞭な点もあるが、発明者らは以下のように説明されると考えている。
【００３９】
即ち、レーザ溶接単独の場合と比較して溶融幅を広くすることが出来る理由としては、複合溶接ではアーク溶接のアークの広がりがレーザ溶接と比較して広いために可能となる訳である。
【００４０】
また、アーク溶接単独の場合と比較して溶融幅を狭くすることができ、溶接変形を低減できる理由は以下の通りである。
【００４１】
即ち、レーザ溶接に消耗式電極を用いたアーク溶接を複合させる本発明による溶接方法によれば、前述のように、アーク溶接単独の場合にはアークが不安定になるレーザ溶接並みの高速の溶接速度で溶接を行うことが出来ること、および通常のアーク溶接単独ではアークが不安定になる低電流域での溶接が出来ることにより、単位溶接長さあたりのアーク溶接による入熱量を低くすることが可能となる。
【００４２】
また、複合溶接における溶け込み深さは、レーザ溶接による溶け込みにより稼ぐことが出来るために、同一のアーク溶接条件において、アーク単独溶接を実施した場合と、アーク溶接とレーザ溶接を複合させた場合では、複合溶接の方が溶け込み深さを深くすることが出来る。
【００４３】
従って、同一溶け込み深さを得るためのアーク溶接条件は、複合溶接の方が低入熱に抑えることができるために、溶融幅が狭くなるのである。
【００４４】
また更に、アーク溶接単独の場合にはアークが広がってしまい、過大な溶融幅になってしまうが、複合溶接の場合は、アークがレーザビームに引張られて集中するような現象が認められた。このような、レーザビームによるアークの集中効果も併せて、複合溶接では溶融幅を適正量に抑えることが出来るようである。
【００４５】
本発明に係わる突合せ継手の溶接方法での溶接条件についての数値限定理由を以下に説明する。
【００４６】
レーザ出力（３．５〜４０ｋｗ）について
レーザ出力が３．５ｋｗ未満であると、複合溶接の効果が希薄になるために好ましくない。一方、４０ｋｗを超えると、薄板部材を被溶接部材とする場合、特に板厚が４ｍｍ未満である部材に対して溶接を行う場合には抜け落ちを起こしてしまい、健全な溶接を行うことが出来なくなるために好ましくない。従って、本発明ではレーザ出力を３．５〜４０ｋｗの範囲に特定する。
【００４７】
アーク電流（３０〜５００Ａ）について
アーク電流が３０Ａ未満であると、複合溶接においてもアークが不安定になるために好ましくない。５００Ａを超えると、薄板部材を被溶接部材とする場合、特に板厚が４ｍｍ未満である部材に対して溶接を行う場合には抜け落ちを起こしてしまい、健全な溶接を行うことが出来なくなるために好ましくない。また、過大な余盛りを形成してしまうことに起因する疲労強度の低下や、入熱過多による溶接変形増大を起こすことからも好ましくない。従って、本発明ではアーク電流を３０〜５００Ａの範囲に特定する。
溶接速度（１〜２０ｍ／ｍｉｎ）について
溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ未満にすると、同様に薄板部材を被溶接部材とする場合、特に板厚が４ｍｍ未満である部材に対して溶接を行う場合には、抜け落ちを起こしたり、溶接変形を生じる可能性があるために、１ｍ／ｍｉｎ以上に設定するのが好ましい。また、２０ｍ／ｍｉｎを超えると、本発明による複合溶接においてもアークが安定しなくなり、健全な溶接が行えなくなるために好ましくない。従って、本発明では溶接速度を１〜２０ｍ／ｍｉｎの範囲に特定する。
【００４８】
レーザ／アーク間距離（１〜１５ｍｍ）について
レーザ／アーク間距離とは図８においてレーザートーチ（左側）とアークトーチ（右側）をセッティングしたときの被溶接部材表面上での距離Ｄを示すものであるが、このアーク／レーザ間距離が１ｍｍ未満であると、アークとレーザが必要以上に干渉してしまい、健全な溶接が行えなくなるので好ましくない。また、１５ｍｍを超えた場合には、アークとレーザの相互作用が希薄になるか又は無くなり、本発明による十分な効果が得られなくなるのでやはり好ましくない。従って、本発明ではレーザ／アーク間距離を１〜１５ｍｍの範囲に特定する。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明に係わる溶接方法である、消耗式電極を用いたアーク溶接にレーザ溶接を複合して溶接を行った場合を本発明の実施手法（以下、単に実施手法という）とし、消耗式電極を用いたアーク溶接単独およびレーザ溶接単独で溶接を行った場合を比較手法として、実施手法と比較手法を比較して具体的に説明する。
【００５０】
まず始めに、実施手法および比較手法の溶接方法における、ギャップが存し
た場合の健全な溶接を行うことのできる許容量を調査した。図９に本試験に用いた突合せ継手を示す。
【００５１】
実施手法および比較手法ともに、ここに示すような、板厚３．５ｍｍの鋼鈑５と６により突合せ継手を組み立て、組み立ての際に鋼鈑５と６のそれぞれの端面５ａ、６ａ間の距離、即ちギャップ（Ｇ）の値を種々変化させたものを用いて溶接を行った。
【００５２】
溶接方法は、アーク溶接はAr+20%CO2をシールドガスとして用いたＭＡＧ溶接とし、径が1.2mmφのワイヤを使用した。また、レーザ溶接にはCO2レーザを用いた。複合溶接はそれらを組み合わせたものとした。
【００５３】
表１に、実施手法および比較手法の詳細な溶接条件を示す。これらの溶接条件は、図９に示す板厚３．５ｍｍの突合せ継手においてギャップ（Ｇ）を０にセッティングした場合において、完全溶け込み溶接が実現出来る条件を選定し、その同一条件をギャップ量が変化した場合の継手にも適用した。ギャップ量によって溶接条件を変更せずに、全て同一条件で試験を行う理由は、実際に部材を自動溶接で組み立てる場合も、ギャップ量を計測してフィードバックし、そのギャップ量に対応した溶接条件の変更をするというようなことはせず、理想通りにセッティングできた場合であるギャップ＝０ｍｍの状態に対する適正溶接条件により溶接を行うため、それを模擬したものである。
【００５４】
【表１】

【００５５】
表２に試験結果を示す。ここで、表２中の判定の○および×は、抜け落ちに関しては、抜け落ちを起こさずに溶接を行うことが出来たものを○、抜け落ちを起こして健全な溶接を行うことが出来なかったものを×、変形に関しては、目視レベルで変形を確認出来ない、もしくは極めて軽微であるものを○、明らかに溶接変形を生じているものを×とし、総合評価としては抜け落ちおよび変形の両項目で○となったものを○（合格）、双方または片方が×となったものを×（不合格）とした。
【００５６】
【表２】

【００５７】
表２に示すように、実施手法の複合溶接においては、No.１〜５のギャップ量が０ｍｍ〜１．５ｍｍまでのすべての条件において、抜け落ちが生じることなく健全な溶接を行うことができ、且つ溶接後の変形量も軽微であるために、総合判定で○（合格）と判定された。
【００５８】
一方、比較手法のレーザ溶接単独の場合は、No.１〜３のギャップ量が０．５ｍｍ以下の場合は抜け落ち、変形ともに○であり、総合判定でも○となったが、No.４および５のギャップが１．０ｍｍ以上のものについては抜け落ちが生じたために、健全な溶接を行うことが出来なかった。従って総合評価でもNo.４および５は×（不合格）と判定された。また、比較手法のアーク溶接単独の場合は、一般的にはレーザ溶接と比較してギャップに対する許容範囲は広いとされているが、本試験結果ではレーザ溶接単独の場合と同レベルのギャップが１．０ｍｍ以上の範囲について抜け落ちが生じた。これは本試験の条件選定が、ギャップが０ｍｍの状態に対して完全溶込み溶接を達成できるものとなっているため、ギャップ＝０ｍｍの状態でも抜け落ちを発生しないぎりぎりの条件であり、従ってギャップが存在する場合には抜け落ちを生じ易くなったためと考えた。また、溶接変形に関しては、すべての条件において変形量が大きく×と判定され、従って総合評価でも全ての条件が×と判定された。これらの結果より、以下のような知見が得られた。即ち、比較手法のレーザ溶接単独の場合は溶接変形に関しては優れているものの、ギャップが存在する場合の許容量が小さく抜け落ちが生じるために、最大０．５ｍｍまでのギャップに対してしか合格にならなかった。一方で、他の比較手法のアーク溶接単独の場合も抜け落ちに関してはレーザ溶接単独の場合と同程度であり、且つギャップ量に係わらず溶接変形量が大きいために、全ての条件において不合格となった。それに対して本発明による複合溶接の場合は、ギャップの許容量および溶接変形のいずれに対しても優れた結果となり、実施した最大ギャップ量の１．５ｍｍの場合でも、抜け落ちおよび変形の双方に関して健全な溶接を行うことができた。従って、比較手法のレーザ溶接単独またはアーク溶接単独の場合と比較して、抜け落ちを発生せず且つ変形量も軽微である健全溶接を達成できる溶接範囲が、本発明の実施手法に係る複合溶接の方が優れていると判断できる。
次に、他の実施例として、消耗式電極を用いたアーク溶接にレーザ溶接を複合して溶接を行った実施手法と、消耗式電極を用いたアーク溶接単独およびレーザ溶接単独で溶接を行った場合の比較手法において、組み立て誤差に対する評価試験および適正溶接条件の選定を行った。図１０に、試験に用いた突合せ継手を示す。実施手法および比較手法ともに、ここに示すような、板厚３．５ｍｍの鋼鈑７と８により組み立てた突合せ継手において、鋼鈑７と８のそれぞれの端面７ａおよび８ａ間の距離、即ちギャップの値を０（図１０では判り易くするために空隙を設けて描画しているが、実際のギャップは０）にセッティングして、端面７ａと８ａの当接面から一定量（図中のずれ量）離れた位置を溶接し、セッティングがずれた場合の評価と溶接条件の評価を行った。評価手法は、溶接時の抜け落ち発生の有無、溶接後の変形量の大きさは前述のギャップに関する試験と同様であるが、本試験ではそれらに加えて、ずれが生じた場合でも当接面を完全に溶融して健全な溶接継手を形成することが出来たかを計る指標として、溶接後に引張試験を行って母材破断したものを○（合格）、溶接部で破断したものを×（不合格）として評価した。最終的な評価方法としては、上述の抜け落ち、変形、ずれ許容量に対する判定が全て合格であったものを、合格として総合評価にした。溶接方法は、アーク溶接はＣＯ２をシールト゛カ゛スとして用いたＣＯ２溶接とし、径が１．２ｍｍφのワイヤを使用した。また、レーザ溶接にはYAGレーザを用いた。複合溶接はそれらを組み合わせたものとした。表３に、実施例および比較例の詳細な溶接条件および試験結果を示す。
【００５９】
【表３】

【００６０】
ここに示すNo.１〜９は本発明の実施手法によるもの即ち実施例であり、本発明が提案する通り、その複合溶接条件が適正範囲であったために、全ての条件において総合評価で合格となった。ずれ量は本試験で実施した最大値の２ｍｍにおいても合格であった。
また、No.１０〜１６は複合溶接によるものであるが、溶接条件が本発明が規定する適正範囲から逸脱していたために、総合評価で不合格となってしまった。
即ち、No.１０はレーザ出力が請求の範囲よりも小さいために、複合溶接による効果を得ることが出来ずにアークが不安定になってしまい、健全な溶接を行うことが出来なかった。その結果、部材当接面を完全に溶融することができずに、引張試験で不合格となった。
また、No.１１はアーク電流が請求の範囲よりも小さいために、アークが不安定になってしまい、健全な溶接を行うことが出来ず、その結果、部材当接面を完全に溶融することができずに、引張試験で不合格となった。
No.１２はアーク電流が請求の範囲よりも大きいために、抜け落ちを生じてしまい、健全な溶接を行うことが出来なかった。
No.１３は溶接速度が請求の範囲よりも小さいために、複合溶接で高速溶接が実現できることによる能率面での利点を得られないだけでなく、溶接変形が生じた。また、引張試験の結果も不合格となった。
No.１４は溶接速度が請求の範囲よりも大きいために、アークが不安定になって健全な溶接を行うことが出来ず、引張試験で不合格となった。
No.１５はレーザ／アーク間距離が請求の範囲よりも小さいために、レーザとアークが必要以上に干渉しあい、アークおよびレーザビームが不安定となり、引張試験で不合格となった。
No.１６はレーザ／アーク間距離が請求の範囲よりも大きいために、複合溶接による効果を十分に得ることが出来ずに、アークが不安定になって、引張試験で不合格となった。
また、No.１７〜２１は、レーザ溶接単独による比較例であり、ずれ量を変化させて許容範囲を調査した。その結果、複合溶接では今回実施したずれ量の全ての範囲（最大値２ｍｍ）まで総合評価で合格であったが、レーザ溶接単独では０．５ｍｍ以下では合格となるものの、それ以上の範囲では当接面を完全に溶融することが出来ずに、結果として不合格になった。
また、No.２２〜２６は、アーク溶接単独による比較例であり、レーザ溶接単独の場合と同様の試験を行った。
その結果、実施した全ての条件範囲において溶接変形が生じてしまい、従って総合評価でも全て不合格となった。因みに、ずれ量に対する許容範囲のみを評価すると、レーザ溶接と比較して優れた結果となり、１．５ｍｍまで合格であったが、複合溶接で合格となった２ｍｍについては不合格であった。
なお、上述の実施例では薄板部材として鋼鈑を用いたが、本発明の溶接方法は鋼鈑に限らず溶接が可能な材質であれば他の金属板（あるいはその合金板）等を対象とした場合にも同様にして実施できることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による手法によれば、レーザ溶接に消耗式電極を用いたアーク溶接を複合させ、しかもかかる複合溶接における溶接条件を適切に組合せて選定・実施することにより、被溶接部材が薄板で構成された継手部材に対して溶接を行った場合にも抜け落ちを起こすことなく健全な溶接部が得られ、且つ部材間にギャップが存在した場合にも健全な溶接を行うことができ、更に組み立て誤差により接合面が所望の位置からずれた場合にも、健全な溶接を行うことが出来る等適用範囲の広い優れた溶接を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】セッティングずれを起こした突合せ継手に対して本発明複合溶接法により溶接した場合の溶接部の状況を示す正面図。
【図２】セッティングずれを起こした突合せ継手に対して従来の溶接法に溶接した場合の溶接部の状況を示す正面図。
【図３】従来の突合せ継手を示す正面図。
【図４】従来の突合せ継手を構成する部材間に発生するギャップを示す正面図。
【図５】従来の突合せ継手を構成する部材間に発生するギャップ及び上下の位置ずれ示す正面図。
【図６】本発明複合溶接法におけるアーク／レーザ間距離を示す正面図。
【図７】突合せ継手に対して予定される溶接位置と接合面の位置との関係を示す正面図。
【図８】突合せ継手に対して予定される溶接位置と実際にセッティングされた接合面の位置との関係を示す正面図。
【図９】本発明複合溶接法による実施手法と従来法による比較手法の比較試験に用いられた突合せ継手を示す正面図。
【図１０】本発明複合溶接法における実施手法と従来法による比較手法の他の比較試験に用いられた突合せ継手を示す正面図。
【符号の説明】
１〜８…鋼鈑、Ｇ…ギャップ、Ｄ…アーク／レーザ間距離[0001]
The present invention belongs to a technical field related to a welding method for a joint, and more specifically, a butt joint of a thin plate structure in which a member to be welded is formed of a thin plate material. hand The present invention relates to a composite welding method for a thin-plate structure joint in which welding is performed by combining arc welding and laser welding when performing welding.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a front view showing a conventional butt joint using a steel plate as a member to be welded (base material to be welded). As shown in FIG. 3, the steel plates 1 and 2 are assembled in a state where the horizontal steel plates 1 and 2 face each other, and the front end surface 1 a of the steel plate 1 and the front end surface 2 a of the steel plate 2 are in contact with each other.
[0004]
Figure To 3 In a butt joint having a thin plate structure assembled as shown, welding is usually performed by arc welding.
[0005]
As a conventional welding method, a method of performing welding by laser welding is also conceivable.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, This butt joint The above-mentioned conventional method, i.e., the figure, is applied to a thin steel plate having a thickness of less than 4 mm, for example, of a member to be welded. To 3 When arc welding is performed on the members as shown, and when laser welding is performed, there are problems to be solved.
[0007]
That is, figure To 3 The members as shown Butt When welding, particularly when arc welding is performed on a thin plate having a thickness of less than 4.0 mm, for example, a 3.5 mm thin steel plate as a member to be welded, the heat input per unit length is reduced in the normal arc welding condition range. It becomes excessive, causing dropouts and failing in sound welding.
[0008]
As an effective means for preventing this, a method of decreasing the heat input by reducing the welding current and a method of decreasing the heat input by increasing the welding speed are conceivable.
[0009]
However, even when the above method can prevent falling out, when the thin steel sheet is targeted, the heat input is still excessive, the fatigue strength is reduced due to the formation of excessive surplus, and the weld metal part Is too large, the amount of shrinkage after welding becomes large, causing problems such as excessive welding deformation.
[0010]
In order to prevent these, if the welding current value is further reduced or the welding speed is increased, the calculated heat input can be lowered, but in reality, the arc becomes unstable and a healthy welding is achieved. You can't do it.
[0011]
Further, in order to solve the above problem, a method of welding by laser welding is also considered as a conventional method, and according to this laser welding, it is possible to suppress excessive accumulation and welding deformation to be extremely small, but different from arc welding, the following There are problems described in.
[0012]
That is, when considering the assembly of actual members, it is very difficult to precisely set the steel plate to the state shown in FIG. 4 and FIG. In many cases, a gap (G) is generated between the members to be welded.
[0013]
In this way, butt joints with gaps between members In hand On the other hand, when laser welding is performed, the laser beam penetrates through the gap. In addition, even when welding can be performed without causing laser beam penetration, the welded portion cannot be formed due to insufficient molten metal for the volume of the gap formed by the gap. Can not be welded. In addition, since the sensitivity to the gap depends on the thickness of the member (that is, the thinner the thickness, the smaller the gap that can be soundly welded). Therefore, it is necessary to assemble the members so that the gap amount is 0 or extremely close to 0.
[0014]
However, as described above, it is very difficult to assemble with extremely high precision such that there is no gap over the entire length of the weld line. In particular, when laser welding is performed on a thin steel plate, it is sensitive to the gap. Therefore, a laser welding method that can perform sound welding even when a gap exists is desired.
[0015]
In addition, since it is difficult to assemble the steel plates precisely, even if the gap can be kept small, there may be a case where the position of the joint surface deviates from the target location. In such a case, in the laser welding with a very narrow melting width, the joint surface cannot be melted and welding failure may occur.
[0016]
In addition, since the workability deteriorates as the steel plate becomes higher in strength, it becomes difficult to ensure assembly accuracy (gap increase and deviation amount increase), and the sensitivity to the gap increases as the plate thickness becomes thinner. When thinning and high strength as seen in automotive steel sheets are advanced, it becomes more difficult to perform laser welding soundly.
[0017]
As a means for solving the problems related to the gap, a method of performing laser welding while supplying a welding wire (filler wire) is also considered as a conventional method. Compared to the case, the molten metal can be replenished, so that it is difficult for dropout to occur, and the allowable gap amount is slightly increased. However, in the method using the filler wire, the wire feed amount is limited, and therefore the effect of expanding the allowable gap amount is small.
[0018]
The present invention has been made in view of such problems, and by combining arc welding using a consumable electrode with laser welding, a thin plate structure is provided. Butt joint Even when welding is performed on the target, a sound weld can be obtained without falling off, and even when there is a gap between the members, sound welding can be performed, and further, the joining surface can be reduced due to assembly errors. An object of the present invention is to provide a welding method with a wide range of application that can perform sound welding even when it is deviated from a desired position.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, as a result of intensive studies and experiments to achieve the above object, the present inventors have made claims 1 to claims in the scope of claims of the present specification. 3 Is proposed here as an effective solution. That is, in the composite welding method of the present invention according to claim 1, the member to be welded is formed of a thin plate. Butt joint In this method, arc welding using a consumable electrode and laser welding are combined to weld these thin-plate structure joints. 3.5 -40 kW, arc current: 30 to 500 A, welding speed: 1 to 20 m / min, arc / laser distance on the joint member surface: 1 to 15 mm.
[0020]
The composite welding method of the present invention according to claim 2 is the composite welding method according to claim 1, wherein the thickness of the thin plate is less than 4.0 mm. It is more advantageous to use a thin plate having a thickness of 3.5 mm or less, preferably 3.5 mm or less and 0.5 mm or more.
[0021]
The composite welding method of the present invention according to claim 3 is the composite welding method according to claim 1 or 2, wherein the thin plate is a thin steel plate.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail focusing on its technical significance and action.
[0025]
In the method of the present invention, when performing laser welding on a thin plate member, the basic technical idea is to perform welding by combining arc welding, thereby performing welding by the aforementioned arc welding or laser welding alone. It solves the shortcomings of the conventional method and combines the advantages of both.
[0026]
That is, it consists of a member composed of thin plates Butt joint In contrast, when the arc is welded alone, the arc becomes unstable, so heat input cannot be reduced, resulting in dropout or excessive build-up resulting in reduced fatigue strength. Or problems such as increased welding deformation occur. These defects can be reduced by reducing the arc current or increasing the welding speed. However, in practice, the arc becomes unstable under such conditions, and sound welding cannot be performed.
[0027]
However, Using consumable electrodes When welding is performed by combining laser welding with arc welding, the arc can be stabilized even at a low current or high welding speed, and the above-described problems can be solved.
[0028]
Although the mechanism by which arc welding problems are solved when composite welding is performed is unclear, the stability of the arc is enhanced by the interaction between the arc and the laser beam or plasma, and the effects described above are achieved. I believe that
[0029]
Also, as a problem when welding with a laser alone, if there is a gap in the assembly position resulting from difficulty in assembling the members or there is a gap between the members, it will be impossible to perform sound welding immediately. In the point. These problems are particularly prominent when welding a thin plate member having a thickness of less than 4 mm, particularly a thin plate member having a thickness of 3.5 mm or less.
[0030]
However, if laser welding is combined with arc welding, the above-described problems can be solved.
[0031]
That is, when performing laser welding, it has been described above that if the welding is performed while supplying the filler wire, there is a slight gap allowance expansion effect. Using consumable electrodes If a wire is supplied by arc welding, the effect will increase dramatically, and welding with a wide gap tolerance will be realized. This is because the gap sensitivity can be slightly reduced by the method using the filler wire because the molten metal filling the gap due to the gap can be replenished by the filler wire. However, the filler wire cannot be melted spontaneously and melts as a heat source by being inserted into a very narrow laser beam. Therefore, in the method using the filler wire, there is a limit to the replenishment amount of the molten metal, and therefore the allowable range expansion effect on the gap is small.
[0032]
However, instead of filler wire Using consumable electrodes When molten metal is replenished by arc welding, the wire can be melted spontaneously with its own arc, so it is possible to replenish a large amount of molten metal, and therefore the effect of expanding the allowable range on the gap is also Compared with the case of a filler wire, it increases dramatically. This effect is effective in the sense that the number of heat sources for melting the wire increases even when arc welding (TIG welding) using non-consumable electrodes is combined with laser welding, but to achieve dramatic results. It is more effective to combine arc welding using a consumable electrode.
[0033]
Further, as a problem when the thin plate member is assembled and welded, not only a gap but also a positional shift due to an assembly error can be considered. For example, originally 7 Even if you plan to assemble the members to form a butt joint and weld the position indicated by the arrow as shown in Fig. 8 The position to be set as shown in (Figure 8 (Dotted line in the middle) and may be assembled (Figure) 8 Solid line). However, even in such a case, the deviation of the member setting cannot be recognized, and the position of the arrow which was initially planned is welded. In some cases, the butt surface is not melted at all or is melted only insufficiently. For example, it is conceivable that a welding defect as shown in FIG. 2 occurs. Since the width of the weld metal portion formed by laser welding, that is, the width to be melted is very thin, if the aim of the member setting is deviated, a problem will be caused.
[0034]
In order to solve this problem, a method of changing the welding position of laser welding each time in response to a setting deviation and welding the set position of the member can be considered, but in reality such a method is This is not practical because it leads to a significant increase in the time involved in welding and increases manufacturing costs. For this reason, it is required that sound welding can be performed at the same welding position even when the member setting is slightly deviated.
[0035]
For the above-mentioned problems related to misalignment of parts, laser welding Using consumable electrodes This can be solved by the welding method according to the present invention in which arc welding is combined. That is, the reason why laser welding cannot cope with setting deviation is that the width of the melted portion is extremely narrow as described above. However, in the case of composite welding, in order to combine arc welding, in which the width of the fusion zone is large due to the spread of the arc, with laser welding, compared to the case where welding is performed with a laser alone, the fusion zone with a wider width (welding zone) ) Can be obtained.
[0036]
Therefore, figure 8 When welding a member in the setting position as shown in
However, according to composite welding, the joint surface can be melted, and a sound weld as shown in FIG. 1 can be obtained.
[0037]
Here, the narrow melting width in laser welding is a disadvantage with respect to setting deviation, but it is an advantage from the viewpoint of welding distortion. That is, basically, the welding distortion tends to be smaller as the welding width is narrower. Therefore, the technique of combining arc welding with laser welding to increase the width of the melted part is considered to cause welding deformation similar to arc welding, although the problem of misalignment can be solved.
[0038]
In practice, however, the width of the fusion zone in composite welding can be thicker than in the case of laser welding alone, but it does not become too thick as in arc welding alone, and is an ideal value. In addition, the problem of misalignment can be solved without causing welding deformation as in the case of arc welding alone. The reason for this is unclear, but the inventors believe that it is explained as follows.
[0039]
That is, the reason why the melt width can be increased compared to the case of laser welding alone is possible because the arc welding of arc welding is wider than that of laser welding in composite welding.
[0040]
The reason why the melt width can be narrowed and welding deformation can be reduced as compared with the case of arc welding alone is as follows.
[0041]
That is, for laser welding Using consumable electrodes According to the welding method of the present invention in which arc welding is combined, as described above, welding can be performed at a welding speed as high as that of laser welding in which the arc becomes unstable in the case of arc welding alone, and Since ordinary arc welding alone can perform welding in a low current region where the arc becomes unstable, the heat input by arc welding per unit welding length can be reduced.
[0042]
In addition, since the penetration depth in composite welding can be earned by penetration by laser welding, in the case where arc single welding is performed under the same arc welding conditions, and when arc welding and laser welding are combined, Composite welding can increase the penetration depth.
[0043]
Therefore, the arc welding condition for obtaining the same penetration depth is that the fusion width can be suppressed to a lower heat input, so that the melt width becomes narrower.
[0044]
Furthermore, in the case of arc welding alone, the arc spreads, resulting in an excessive melt width, but in the case of composite welding, a phenomenon was observed in which the arc was pulled and concentrated on the laser beam. Combined with this arc concentration effect by the laser beam, it seems that the fusion width can be suppressed to an appropriate amount in the composite welding.
[0045]
According to the present invention Butt joint The reason for limiting the numerical values for the welding conditions in this welding method will be described below.
[0046]
Laser output ( 3.5 About ~ 40kw)
Laser power is 3.5 If it is less than kw, the effect of composite welding becomes diluted, which is not preferable. On the other hand, if the thickness exceeds 40 kw, when a thin plate member is a member to be welded, particularly when welding is performed on a member having a plate thickness of less than 4 mm, it falls off, and sound welding cannot be performed. Therefore, it is not preferable. Therefore, in the present invention, the laser output is 3.5 Specify in the range of ~ 40kw.
[0047]
About arc current (30-500A)
An arc current of less than 30 A is not preferable because the arc becomes unstable even in composite welding. If the thickness exceeds 500 A, when a thin plate member is used as a member to be welded, particularly when welding is performed on a member having a thickness of less than 4 mm, dropout occurs, and sound welding cannot be performed. It is not preferable. Further, it is not preferable because fatigue strength is reduced due to the formation of excessive surplus, and welding deformation is increased due to excessive heat input. Therefore, in the present invention, the arc current is specified in the range of 30 to 500A.
About welding speed (1-20m / min)
When the welding speed is less than 1 m / min, similarly, when a thin plate member is used as a member to be welded, particularly when welding is performed on a member having a plate thickness of less than 4 mm, dropout or welding deformation occurs. Since there is a possibility, it is preferable to set it to 1 m / min or more. On the other hand, if it exceeds 20 m / min, the arc is not stable even in the composite welding according to the present invention, and it is not preferable because sound welding cannot be performed. Therefore, in the present invention, the welding speed is specified in the range of 1 to 20 m / min.
[0048]
Laser / arc distance (1-15mm)
What is laser / arc distance? 8 Shows the distance D on the surface of the member to be welded when the laser torch (left side) and the arc torch (right side) are set in Fig. 1, and when the arc / laser distance is less than 1 mm, the arc and laser are It interferes more than necessary, and it is not preferable because sound welding cannot be performed. On the other hand, if it exceeds 15 mm, the interaction between the arc and the laser becomes dilute or disappears, and the sufficient effect of the present invention cannot be obtained. Therefore, in the present invention, the laser / arc distance is specified in the range of 1 to 15 mm.
[0049]
【Example】
Hereinafter, a welding method according to the present invention, Using consumable electrodes A case where welding is performed by combining laser welding with arc welding is an implementation method of the present invention (hereinafter simply referred to as an implementation method), Using consumable electrodes The case where welding is performed by arc welding alone and laser welding alone will be described as a comparison method and will be specifically described by comparing the execution method and the comparison method.
[0050]
First of all, there are gaps in the welding methods of the implementation method and the comparative method.
In this case, we investigated the allowable amount of sound welding. Figure 9 Shows the butt joint used in this test.
[0051]
Both the implementation method and the comparison method assemble a butt joint with steel plates 5 and 6 having a thickness of 3.5 mm as shown here, and the distance between the end faces 5a and 6a of the steel plates 5 and 6 during the assembly, That is, welding was performed using various gap (G) values.
[0052]
As the welding method, arc welding was MAG welding using Ar + 20% CO2 as a shielding gas, and a wire having a diameter of 1.2 mmφ was used. A CO2 laser was used for laser welding. Composite welding was a combination of them.
[0053]
Table 1 shows the detailed welding conditions of the implementation method and the comparison method. These welding conditions are 9 When the gap (G) is set to 0 in the butt joint with a thickness of 3.5 mm shown in Fig. 3, the conditions that can achieve complete penetration welding were selected, and the same conditions were applied to the joint when the gap amount changed. . The reason for testing under the same conditions without changing the welding conditions depending on the gap amount is that even when the parts are actually assembled by automatic welding, the gap amount is measured and fed back, and the welding conditions corresponding to the gap amount are measured. No change is made, and welding is performed under appropriate welding conditions for a state where the gap = 0 mm, which is a case where the setting can be performed as ideal, and this is simulated.
[0054]
[Table 1]

[0055]
Table 2 shows the test results. Here, ○ and × of the judgment in Table 2 indicate that for the drop-off, the one that could be welded without causing the drop-off, and the one that could not be soundly welded due to the drop-out. ×, Regarding deformation, ○ indicates that the deformation cannot be confirmed at the visual level or is extremely slight, ○ indicates that welding deformation is apparently generated, and × indicates that the items are both missing and deformed as a comprehensive evaluation. What was (circle) (passed) and what became both or one was set to x (failed).
[0056]
[Table 2]

[0057]
As shown in Table 2, in the composite welding of the implementation method, in all conditions where the gap amount of No. 1 to 5 is 0 mm to 1.5 mm, sound welding can be performed without falling off, And since the deformation amount after welding was also slight, it was determined as ◯ (pass) in the comprehensive determination.
[0058]
On the other hand, in the case of the laser welding alone of the comparative method, when the gap amount of No. 1 to 3 is 0.5 mm or less, it falls off and both deformations are ◯, and the overall judgment is ◯. For those having a gap of 1.0 mm or more, dropout occurred, so that sound welding could not be performed. Therefore, No. 4 and 5 were also determined as x (failed) in the overall evaluation. In addition, in the case of arc welding alone as a comparative method, the allowable range for the gap is generally wide compared to laser welding, but in this test result, the gap at the same level as in the case of laser welding alone is 1 Dropout occurred in a range of 0.0 mm or more. Since the selection of the conditions for this test is such that complete penetration welding can be achieved for a gap of 0 mm, this is the last condition that does not cause dropout even when the gap is 0 mm. It was thought that it was easy for omission to occur when it was present. Further, regarding the welding deformation, the deformation amount was determined to be large under all conditions, and therefore, the overall evaluation was determined to be x even in the comprehensive evaluation. From these results, the following findings were obtained. That is, the laser welding method of the comparative method alone is excellent in terms of welding deformation, but the allowable amount in the presence of the gap is small and the dropout occurs, so that only the gap of up to 0.5 mm can be accepted. There wasn't. On the other hand, in the case of arc welding alone of other comparative methods, the drop-off is about the same as that of laser welding alone, and the welding deformation amount is large regardless of the gap amount. It was. On the other hand, in the case of the composite welding according to the present invention, excellent results are obtained with respect to both the allowable amount of gap and welding deformation, and even in the case of the maximum gap amount of 1.5 mm, both dropout and deformation are sound. Welding was possible. Therefore, compared with the case of laser welding alone or arc welding alone of the comparative method, the welding range in which sound welding that does not drop out and has a slight deformation amount can be achieved is that of the composite welding according to the implementation method of the present invention. It can be judged that it is better.
Next, as another embodiment, welding was performed by combining laser welding with arc welding using a consumable electrode, arc welding using a consumable electrode, and laser welding alone. In the comparison method, evaluation tests for assembly errors and selection of appropriate welding conditions were performed. Figure 10 Shows the butt joint used in the test. In both the implementation method and the comparison method, in the butt joint assembled with the steel plates 7 and 8 having a thickness of 3.5 mm as shown here, the distance between the end faces 7a and 8a of the steel plates 7 and 8, that is, the gap The value is 0 (Figure 10 In order to make it easy to understand, the drawing is provided with a gap, but the actual gap is set to 0), and a position separated from the contact surface of the end faces 7a and 8a by a certain amount (shift amount in the figure) is welded. Then, the evaluation when the setting was shifted and the evaluation of the welding conditions were performed. The evaluation method is the same as in the above-mentioned gap test in the presence or absence of dropout during welding and the amount of deformation after welding. As an index to measure whether or not a complete welded joint can be formed by melting completely, ○ (passed) when the base material was fractured by performing a tensile test after welding, and x (failed) when fractured at the weld. ). As a final evaluation method, all the above-described determinations regarding dropout, deformation, and deviation allowance were passed, and the overall evaluation was made as a pass. As the welding method, arc welding was CO2 welding using CO2 as a seal dosge, and a wire having a diameter of 1.2 mmφ was used. A YAG laser was used for laser welding. Composite welding was a combination of them. Table 3 shows detailed welding conditions and test results of Examples and Comparative Examples.
[0059]
[Table 3]

[0060]
Nos. 1 to 9 shown here are examples according to the implementation method of the present invention, that is, examples, and as the present invention proposes, since the composite welding conditions were in an appropriate range, the overall evaluation was acceptable in all conditions. became. The deviation amount was acceptable even at the maximum value of 2 mm implemented in this test.
Nos. 10 to 16 are based on composite welding, but the welding conditions deviated from the appropriate range defined by the present invention, so the overall evaluation was rejected.
That is, in No. 10, the laser output was smaller than the claimed range, so that the effect of composite welding could not be obtained, the arc became unstable, and sound welding could not be performed. As a result, the member contact surface could not be completely melted and failed in the tensile test.
In No. 11, since the arc current is smaller than the claimed range, the arc becomes unstable and sound welding cannot be performed. As a result, the member contact surface is completely melted. Failed to pass the tensile test.
In No. 12, since the arc current was larger than the claimed range, dropout occurred and sound welding could not be performed.
Since the welding speed of No. 13 was smaller than the claimed range, not only was it not possible to obtain an advantage in terms of efficiency due to the fact that high-speed welding can be realized by composite welding, but welding deformation occurred. Moreover, the result of the tensile test also failed.
In No. 14, the welding speed was higher than the claimed range, so that the arc became unstable and sound welding could not be performed, and the tensile test was rejected.
In No. 15, since the laser / arc distance was smaller than the claimed range, the laser and the arc interfered more than necessary, the arc and the laser beam became unstable, and the tensile test was rejected.
In No. 16, since the distance between the laser and the arc was larger than the claimed range, the effect of the composite welding could not be sufficiently obtained, the arc became unstable, and the tensile test was rejected.
Nos. 17 to 21 are comparative examples using laser welding alone, and the allowable range was investigated by changing the deviation amount. As a result, composite welding passed the overall evaluation up to the entire range of deviations (maximum value 2 mm) implemented this time, but laser welding alone passed the test at 0.5 mm or less. The contact surface could not be completely melted, resulting in a failure.
Nos. 22 to 26 are comparative examples by arc welding alone, and the same test as in the case of laser welding alone was performed.
As a result, welding deformation occurred in all the condition ranges that were implemented, and therefore all evaluations were rejected. Incidentally, when only the allowable range with respect to the deviation amount was evaluated, the result was excellent as compared with the laser welding, and it passed up to 1.5 mm, but it failed as 2 mm that passed through the composite welding.
In the above-described embodiment, a steel plate is used as the thin plate member. However, the welding method of the present invention is not limited to the steel plate, and any other metal plate (or its alloy plate) or the like can be used as long as it can be welded. Needless to say, this can be implemented in the same manner.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the technique of the present invention, laser welding is performed. Exhaustion When welding is performed on a joint member consisting of thin plates by combining and combining arc welding using a type electrode and combining and combining the welding conditions in such composite welding appropriately Even when there is a gap between the members, a sound weld can be performed without causing dropouts, and sound welding can be performed, and even when the joint surface deviates from the desired position due to assembly errors. It is possible to realize excellent welding with a wide application range, such as being able to perform sound welding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a state of a welded portion when welding is performed by a composite welding method of the present invention to a butt joint in which setting deviation has occurred.
FIG. 2 is a front view showing the state of a welded portion when welding a butt joint having a setting deviation by a conventional welding method.
FIG. 3 is a front view showing a conventional butt joint.
[Figure 4 A front view showing a gap generated between members constituting a conventional butt joint.
[Figure 5 A front view showing a gap generated between members constituting a conventional butt joint and vertical displacement.
[Figure 6 A front view showing an arc / laser distance in the composite welding method of the present invention.
[Figure 7 A front view showing the relationship between a welding position planned for the butt joint and the position of the joint surface.
[Figure 8 A front view showing the relationship between the welding position planned for the butt joint and the position of the joint surface actually set.
[Figure 9 ] Front view showing a butt joint used in a comparative test between the method of the present invention combined welding method and the conventional method of comparison.
[Figure 10 ] Front view showing a butt joint used in another comparative test of the method of the present invention combined welding method and the comparative method of the conventional method.
[Explanation of symbols]
1-8 ... steel, G ... gap, D ... arc / laser distance

Claims

Targeting the butt joint member being welded are composed of a thin plate, a method of the arc welding and laser welding using consumable electrodes are combined to weld it to the conditions of the welding, laser output: 3 .5 ~40kW, arc current: 30～500A, welding speed: 1-20 m / min, arc / laser distance on the joint member surfaces: hybrid welding of thin plate structure joint which comprises carrying out the 1~15mm Method.

The composite welding method according to claim 1, wherein a thickness of the thin plate is less than 4 mm.

The composite welding method according to claim 1, wherein the thin plate is a steel plate.