JP5019041B2 - Welding method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接方法に関し、さらに詳しくは、母材の溶接部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記溶接部位に供給することにより、前記母材を互いに溶接する方法、および、部材の補修部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記補修部位に供給することにより、前記補修部位に肉盛溶接する方法に関するものである。 The present invention relates to a welding method, and more specifically, irradiates a welded portion of a base material with a high energy beam, melts the filler material with the high energy beam, and supplies the molten material to the welded portion. Are welded to each other, and the repaired portion of the member is irradiated with a high energy beam, and the filler material is melted by the high energy beam and supplied to the repaired portion, and overlay welding is performed on the repaired portion. It is about the method.
たとえば薄板鋼板を重ねて接合する場合などには、高エネルギビームとしてレーザビームを母材の溶接部位に照射することにより、母材を互いに溶接することが従来から行われている。レーザ溶接は、非常に小さいスポット径の範囲にレーザエネルギーを集中して照射して、その周辺のみの母材を溶融して接合するため、溶接金属の量が少なく、図4に参照されるように、母材M1、M2が変形することなどに起因して母材M1、M2の間に隙間Gが生じると、アンダーフィルが発生する。また、母材の間に隙間が生じていない場合であっても、レーザビームを照射することにより母材に生じたキーホールから溶融した金属が蒸発してアンダーフィルなどの欠陥が発生することもある。 For example, when thin steel plates are joined together, it has been conventionally practiced to weld the base materials to each other by irradiating the welded portions of the base materials with a laser beam as a high energy beam. Laser welding concentrates and irradiates laser energy in a very small spot diameter range and melts and joins only the base material around it, so that the amount of weld metal is small, as shown in FIG. In addition, when a gap G is generated between the base materials M1 and M2 due to deformation of the base materials M1 and M2, an underfill is generated. In addition, even when there is no gap between the base materials, by irradiating the laser beam, the melted metal from the keyholes generated in the base material may evaporate and defects such as underfill may occur. is there.
そこで、これらの欠陥の発生を防止するため、たとえば特許文献1などに開示されているように、溶接部位にレーザビームを照射するとともに、レーザビームの照射位置にフィラーワイヤ(溶加材)を供給して溶融し、溶接部位に溶融したフィラーワイヤを供給して母材を互いに溶接することが知られている。
Therefore, in order to prevent the occurrence of these defects, for example, as disclosed in
特許文献1では、フィラーワイヤを用いるレーザ溶接時に、溶接加工点に対するフィラーワイヤの送給位置の変動に起因するフィラーワイヤの未溶融や溶着金属の不足を防止することなどを目的としたもので(0011)、レーザ溶接方法において、レーザ光軸を横切るようにフィラーワイヤを揺動させながらフィラーワイヤを溶接加工点に送給することなどを特徴とする溶接部強度に優れたレーザ溶接方法が開示されている。そして、特許文献1には「フィラーワイヤをレーザ光軸に対して略垂直方向に揺動させることにより溶接加工点に対するフィラーワイヤの送給位置の変動に起因するフィラーワイヤの未溶融を防止し、それに起因する溶接欠陥の発生を抑制できることを見出して、本発明を完成した。」などと記載されている(0012)。さらに、特許文献1には、その実施の形態において、レーザビームの集光径が溶接加工点の付近で0.5〜1mm程度までに絞られること(0020)、および、フィラーワイヤ径が0.8〜1.2mmであること(0036)などが記載されている。
また、薄板鋼板に発生した亀裂や凹部など、部材に生じた補修部位を補修する場合にも、高エネルギビームとしてレーザビームを部材の補修部位に照射するとともに、この高エネルギビームによって溶加材を溶融して補修部位に供給することにより、補修部位に肉盛溶接することも従来から行われている。 In addition, when repairing a repaired part generated in a member such as a crack or a recess generated in a thin steel plate, the laser beam is irradiated to the repaired part of the member as a high energy beam, and the filler material is applied by the high energy beam. Conventionally, overlay welding is also performed on the repair site by melting and supplying the repair site.
しかしながら、フィラーワイヤを供給する従来の技術にあっては、細く絞られて照射されたレーザビームの位置に細い径のフィラーワイヤを正確に一致させる必要がある。そして、上記特許文献1にあっては、径が0.8〜1.2mmのフィラーワイヤを0.5〜1mm程度までに絞られたレーザビームに対して略垂直方向に揺動させようとする場合、その振幅を正確に制御するのは困難であり、フィラーワイヤがレーザビームの照射径から外れる程に大きく変動した場合には、未溶融や溶着金属の不足が依然発生するという問題があった。さらに、上記特許文献1のように溶接部位に対しフィラーワイヤを連続供給しながらレーザ溶接を施す従来の技術にあっては、フィラーワイヤ送給装置によるフィラーワイヤの供給速度や揺動機能を同期させて制御する必要があり、さらに制御が複雑となり、しかも、かかる複雑な制御のための高度な演算処理機能が必要となるというなどの問題にあった。
However, in the conventional technique for supplying the filler wire, it is necessary to accurately match the filler wire having a small diameter with the position of the laser beam irradiated with being narrowed down. And in the said
また、上記特許文献1のように溶接部位にレーザビームを照射するとともに同部位に対しフィラーワイヤを連続供給しながらレーザ溶接を施す従来の技術にあっては、揺動機能を有するフィラーワイヤ送給装置をレーザ溶接トーチに搭載する必要がある。そのため、レーザ溶接トーチへの搭載重量が増加することから、レーザ溶接トーチの移動速度を高くすることができず生産性を向上させることができないという問題や、レーザ溶接トーチを移動可能に保持するためのロボットが大型化して設備コストが増大するなどの問題があった。
Further, in the conventional technique in which laser welding is performed while irradiating a laser beam to a welding part and supplying a filler wire continuously to the same part as in
さらに、上記特許文献1のように溶接部位に対しフィラーワイヤを連続供給しながらレーザ溶接を施す従来の技術にあっては、溶接終了点でレーザビームの照射により一旦溶融した後に凝固した凝固部にフィラーワイヤが固着することがあった。そして、次の溶接サイクルを行うべく溶接トーチが作業原点に戻る際に、凝固部からフィラーワイヤが引きちぎられて曲がってしまい、次の溶接サイクルでフィラーワイヤをレーザビームの照射位置に一致させることができず、レーザビームにフィラーワイヤが照射されないことから溶融されず溶接部位に供給されないという問題もあった。
Furthermore, in the conventional technique in which laser welding is performed while continuously supplying filler wire to a welding site as in
そして、これらの問題は、レーザビームを照射して部材の補修部位に肉盛溶接する場合も、同様であった。 These problems were also the same when overlay welding was performed on the repaired part of the member by irradiating a laser beam.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、確実に溶加材にレーザビームを照射して溶融させ、溶接部位に供給して母材を互いに適切に溶接することができ、また部材の補修部位に適切に肉盛溶接することができる溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. With a simple configuration, the filler metal is reliably irradiated with a laser beam to be melted and supplied to a welding site to appropriately weld the base materials to each other. It is another object of the present invention to provide a welding method capable of performing overlay welding on a repair site of a member.
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、母材の溶接部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記溶接部位に供給することにより、前記母材を互いに溶接する方法であって、溶接部位の上方に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶加材の溶け落ちした部分を通して前記溶接部位に高エネルギビームを照射して前記母材の溶接部位を溶融させ、該溶接部位に溶加材の溶滴を充填しつつ溶接部位を溶接することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 irradiates a welding part of a base material with a high energy beam, and melts the filler material by the high energy beam and supplies it to the welding part. In this method, the base materials are welded to each other, a plate-like filler material is arranged above the welded portion with a predetermined interval, and the plate-like filler material is irradiated with a high energy beam. the Rukoto cause droplet dripping let burn through the filler metal, melted welding portion of the base material by irradiating a high energy beam to the welding site through melted fallen portion of the plate-like filler The welded portion is welded while filling the welded portion with droplets of the filler metal .
また、上記の課題を解決するために、請求項2に係る発明は、部材の補修部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記補修部位に供給することにより、前記補修部位に肉盛溶接する方法であって、前記補修部位上に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶加材の溶け落ちした部分を通して前記補修部位に高エネルギビームを照射して前記部材の補修部位を溶融させ、該補修部位に溶加材の溶滴を充填して肉盛溶接することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項1に係る発明によれば、溶接部位の上方に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶け落ちした部分を通して溶加材を介して溶接部位に高エネルギビームを照射して、前記母材の溶接部位を溶融させ、該溶接部位に溶加材の溶滴を充填しつつ溶接部位を溶接することとした簡単な構成により、溶加材に対して確実に高エネルギビームを照射して溶融させて適切に溶接部位に供給することができ、もって、母材が離間した場合などでも、強度が不足することなく母材を確実に互いに溶接することができる。 According to the first aspect of the present invention, a plate-like filler material is disposed above the welded portion with a predetermined interval, and the plate-like filler material is irradiated with a high energy beam to provide the filler material. by causing droplet dripping let burn through Rukoto, by irradiating a high energy beam to the welding site via the filler material through the plate-like melted fallen portion, to melt the welded part of the base material, With a simple configuration in which the welded part is welded while filling the welded part with molten metal droplets , the high-energy beam is surely irradiated to the melted material to melt the welded part appropriately. Therefore, even when the base materials are separated from each other, the base materials can be reliably welded to each other without lacking in strength.
請求項2に係る発明によれば、部材の補修部位上に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ
滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶加材の溶け落ちした部分を通して前記補修部位に高エネルギビームを照射して前記部材の補修部位を溶融させ、該補修部位に溶加材の溶滴を充填して肉盛溶接することとした簡単な構成により、溶加材に対して確実に高エネルギビームを照射して溶融させて適切に補修部位に供給して確実に肉盛溶接することができる。
According to the invention which concerns on
The Rukoto cause dripping droplet, by irradiating a high energy beam to the repair site through melted fallen portion of the plate-like filler material to melt the repaired portion of the member, the filler to the repair site With a simple configuration that fills the material with molten droplets and builds up and welds, the high-energy beam is reliably irradiated to the filler material and melted, and then supplied to the repair site properly. Can be welded.
(発明の態様)
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、(3)項が請求項2に相当する。
(Aspect of the Invention)
In the following, the invention that is claimed to be claimable in the present application (hereinafter referred to as “claimable invention”. The claimable invention is at least the “present invention” to the invention described in the claims. Some aspects of the present invention, including subordinate concept inventions of the present invention, superordinate concepts of the present invention, or inventions of different concepts) will be illustrated and described. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the claimable invention, and is not intended to limit the combinations of the constituent elements constituting the claimable invention to those described in the following sections. In other words, the claimable invention should be construed in consideration of the description accompanying each section, the description of the embodiments, etc., and as long as the interpretation is followed, another aspect is added to the form of each section. In addition, an aspect in which constituent elements are deleted from the aspect of each item can be an aspect of the claimable invention. In each of the following items, item (1) corresponds to claim 1, and item (3) corresponds to claim 2.
(1) 母材の溶接部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記溶接部位に供給することにより、前記母材を互いに溶接する方法であって、
溶接部位の上方に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせることにより、前記板状の溶加材を介して溶接部位に高エネルギビームを照射して、溶接部位を溶接するとともに溶接部位に溶け落ちさせた溶加材を充填することを特徴とする溶接方法。
(1) A method of welding the base materials to each other by irradiating a welded portion of the base material with a high energy beam and melting the filler material by the high energy beam and supplying the melted material to the welded portion.
A plate-like filler material is arranged at a predetermined interval above the welded portion, and the plate-like filler material is irradiated with a high energy beam to melt the filler material, thereby removing the plate-like filler material. A welding method characterized by irradiating a welding site with a high energy beam through a filler material to weld the welding site and filling the melted material melted down into the welding site.
(1)項に記載の発明では、所定の面積を有する板状の溶加材を溶接部位の上方に所定間隔を確保した状態で配置し、この板状の溶加材に高エネルギビームを照射する。高エネルギビームは、所定の面積を有する板状の溶加材に確実に照射されてこれを溶断し溶融し、溶け落ちさせて板状の溶加材を透過し、溶接部位に照射されて母材を互いに溶接する。このとき、板状の溶加材が溶け落ちることにより溶接部位に確実に供給される。そのため、母材の間に隙間が生じているような場合であっても、溶加材が溶け落ちして供給され、アンダーフィルが生じることなく適切に溶接することができる。 In the invention described in the item (1), a plate-like filler material having a predetermined area is arranged in a state where a predetermined interval is secured above the welding portion, and the plate-like filler material is irradiated with a high energy beam. To do. The high energy beam is reliably irradiated to a plate-shaped filler metal having a predetermined area, melted and melted, and then melted down and transmitted through the plate-shaped filler metal, and irradiated to the welded portion. The materials are welded together. At this time, the plate-like filler material melts and is reliably supplied to the welding site. Therefore, even when a gap is generated between the base materials, the filler material is supplied by being melted down and can be appropriately welded without causing an underfill.
(2) 前記板状の溶加材として、母材の端材を用いることを特徴とする(1)項に記載の溶接方法。 (2) The welding method according to (1), wherein an end material of a base material is used as the plate-like filler material.
(2)項に記載の発明では、(1)項に記載の発明において、板状の溶加材として、母材をプレス成形する際などに母材から発生した端材を用いることにより、無駄がなく、母材と溶加材が確実に同素材であることから適切に混合するため、母材が確実に溶接されることとなる。 In the invention described in the item (2), in the invention described in the item (1), by using the end material generated from the base material when the base material is press-molded as the plate-like filler material, Since the base material and the filler material are surely the same material, the base material is surely welded because it is appropriately mixed.
(3)部材の補修部位に高エネルギビームを照射するとともに、該高エネルギビームによって溶加材を溶融して前記補修部位に供給することにより、前記補修部位に肉盛溶接する方法であって、
前記補修部位上に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせることにより、前記板状の溶加材を介して前記補修部位に高エネルギビームを照射して、補修部位に溶け落ちさせた溶加材を充填して肉盛溶接することを特徴とする溶接方法。
(3) A method of radiating a high energy beam to a repair site of a member, and overlay welding to the repair site by melting the filler material by the high energy beam and supplying it to the repair site,
Placing a plate-like filler material at a predetermined interval on the repair site, irradiating the plate-like filler material with a high energy beam to melt the filler material, A welding method characterized by irradiating the repair site with a high energy beam through a filler material, filling the melted material melted into the repair site, and overlay welding.
(3)項に記載の発明では、所定の面積を有する板状の溶加材を補修部位の上方に所定間隔を確保した状態で配置し、この板状の溶加材に高エネルギビームを照射する。高エネルギビームは、所定の面積を有する板状の溶加材に確実に照射されてこれを溶融し、溶け落ちさせて板状の溶加材を透過し、補修部位に照射されて補修部位を溶融させるとともに、板状の溶加材が溶け落ちることにより補修部位に確実に供給される。そのため、補修部位を確実に肉盛溶接することができる。 In the invention described in the item (3), a plate-shaped filler material having a predetermined area is arranged in a state where a predetermined interval is secured above the repair site, and the plate-shaped filler material is irradiated with a high energy beam. To do. The high-energy beam is reliably irradiated to the plate-shaped filler material having a predetermined area, melts and melts it, passes through the plate-shaped filler material, and irradiates the repair site by irradiating the repair site. While being melted, the plate-like filler material melts and is reliably supplied to the repair site. Therefore, it is possible to reliably build up the repaired part.
(4) 前記板状の溶加材として、部材の端材を用いることを特徴とする(3)項に記載の溶接方法。 (4) The welding method according to (3), wherein an end material of a member is used as the plate-like filler material.
(4)項に記載の発明では、(3)項に記載の発明において、板状の溶加材として、部材を成形すべくプレス成形する際などに発生した端材を用いることにより、無駄がなく、補修する部材と溶加材が確実に同素材であることから適切に混合するため、補修部位が確実に肉盛溶接されることとなる。 In the invention described in the item (4), in the invention described in the item (3), waste is generated by using the end material generated when the member is press-molded to form a member as the plate-like filler material. However, since the member to be repaired and the filler material are surely the same material, they are appropriately mixed, so that the repaired part is reliably welded.
本発明の母材を互いに溶接する(板組を接合する)ための溶接方法の実施の一形態を、図1〜図3に基づいて詳細に説明する。図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明は、概略、母材M1、M2の溶接部位Wに高エネルギビームBを照射するとともに、この高エネルギビームBによって溶加材Fを溶融して溶接部位Wに供給することにより、母材M1、M2を互いに溶接する方法であって、溶接部位Wの上方に所定間隔Xを確保して板状に形成した溶加材Fを配置し、この板状の溶加材Fに高エネルギビームBを照射して溶加材Fを溶け落ちさせて、板状の溶加材Fを介して溶接部位Wに高エネルギビームBを照射して、溶接部位Wを溶接するとともに溶接部位Wに溶け落ちさせた溶加材Fの溶滴fを充填するものである。
One embodiment of the welding method for welding the base materials of the present invention to each other (joining the plate assembly) will be described in detail with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
In general, the present invention irradiates a welding site W of the base materials M1 and M2 with a high energy beam B, and melts the filler material F by the high energy beam B and supplies the molten material F to the welding site W. In this method, M1 and M2 are welded to each other, and a filler material F formed in a plate shape with a predetermined interval X is disposed above the welded portion W, and a high energy beam is applied to the plate-like filler material F. B is irradiated to melt the filler material F, and the welded portion W is irradiated with the high energy beam B through the plate-like filler material F to weld the welded portion W and melt into the welded portion W. It fills the droplets f of the dropped filler material F.
この実施の形態においては、高エネルギビームとしてレーザビームBを照射することにより、母材として薄板鋼板などの板部材M1、M2を重ね溶接する場合により説明する。図1および図2に示した実施の形態において、母材となる板部材M1、M2は、それぞれ全長にわたって幅方向に屈曲されており、両側縁にフランジ部Maが形成されている。板部材M1、M2を互いに向かい合わせて板組とし、両板部材M1、M2のフランジ部Maが重ね溶接されて両フランジ部MaとMaの間に断面六角形形状の中空体を形成する。両板部材M1、M2のフランジ部Ma、Maの間には、その成形精度のばらつきなどの理由から、間隙(板隙ともいう)Gが形成されている。 In this embodiment, the case where plate members M1 and M2 such as thin steel plates are lap welded as a base material by irradiating a laser beam B as a high energy beam will be described. In the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, the plate members M1 and M2 serving as base materials are bent in the width direction over the entire length, and flange portions Ma are formed on both side edges. The plate members M1 and M2 face each other to form a plate assembly, and the flange portions Ma of the plate members M1 and M2 are overlap-welded to form a hollow body having a hexagonal cross section between the flange portions Ma and Ma. A gap (also referred to as a plate gap) G is formed between the flange portions Ma and Ma of both plate members M1 and M2 because of variations in molding accuracy.
本発明の溶接方法に使用される装置は、レーザ発振器1と、レーザ発振器1から発振されたレーザビームBを所定の位置および方向に照射させるスキャナまたはトーチ(以下トーチ等とまとめて称する)2と、トーチ等を支持し制御可能に移動させるロボット3と、板部材M1、M2および板状の溶加材Fを支持する治具4とを備えている。
The apparatus used in the welding method of the present invention includes a
レーザ発振器1は、YAGレーザや、炭酸ガスレーザなど、母材となる板部材M1、M2に応じた所定の出力のレーザビームBを発生することができるものであれば、とくに限定されることはない。レーザ発振器1とトーチ等2は光ファイバ5によって接続されており、レーザ発振器1で発振された所定の出力のレーザビームBは、光ファイバ5を介してトーチ等2から所定の径に絞られた状態で照射される。トーチ等2は、ロボット3のアーム先端に支持されており、所定の溶接姿勢でレーザビームBを溶接部位Wの所定の位置に所定の角度で照射することができるよう所定の軌跡上を移動される。なお、この実施の形態においては、以下に詳述するように、溶接部位Wに対して所定の間隔Xを確保した状態で配置される板状の溶加材Fと母材M1、M2の溶接部位Wとを溶融させるために、レーザビームBは、トーチ等2から照射位置まで径が大きく変化しないように絞り量が小さく設定されている。
The
図1および図2に示すように、一対の治具4が、板部材M1、M2の長さ方向両端近傍を支持するよう配置されている。各治具4は、下部材40と上部材41とにより構成されており、一端がヒンジ42により開閉可能に接合されている。下部材40には、板部材M1、M2の両フランジ部Maを支持する支持部40aが形成されている。上部材41には、下部材40の支持部40aとの間で重ねられた両板部材M1、M2のフランジ部Maを押える押え部41aが形成されおり、少なくとも一方の押え部41aには、溶加材Fを支持するための支持機構6が設けられている。各支持機構6は、押さえ部41aの下端面近傍に、互いに向き合う側に開放するよう形成された切り込み60と、切り込み60の内部に組み込まれて板状の溶加材Fを弾性的に押圧することにより着脱可能に挟持する板バネ61とにより構成されている。押え部41aの下端面と切り込み60の下面との間の距離、すなわち、板部材M1のフランジ部Maに対して板状の溶加材Fを配置する間隔Xは、たとえば、1.0〜2.0mmに設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of
このように構成された装置を用いて板部材M1、M2のフランジ部Maを互いに重ね溶接するに際しては、最初に治具4の上部材41を下部材40に対して開いて、両板部材M1、M2を互いに向き合わせてフランジ部Maを重ね合わせた状態で下部材40の支持部40a上に載置し、上部材41を閉じてその押え部41aと下部材40の支持部40aとの間で重ねられた両板部材M1、M2のフランジ部Maを押えて位置決め保持する。このとき、両板部材M1、M2のフランジ部Ma、Maの間には、上述したように、成形精度のばらつきなどの理由から、たとえば0.5mm以上の板隙Gが形成されている。両板部材M1、M2の位置決め保持と前後して、上部材41の各支持機構6の切り込み60に板状の溶加材Fを差し込む。板状の溶加材Fは、板バネ61と切り込み60の下面との間で保持され、上側に位置する板部材M1のフランジ部Maの上面との間に所定間隔Xを確保した状態で配置されることとなる。なお、板状の溶加材Fは、板部材M1、M2をプレス成形するときなどに生じる端材を用いることができる。
When the flange portions Ma of the plate members M1 and M2 are overlapped and welded to each other using the apparatus configured as described above, the
この状態で、レーザ発振器1から光ファイバ5を介してトーチ等2からたとえば4Kwの出力でレーザビームBをフランジ部Maの溶接部位Wに向けて照射する。このとき、所定の面積を有する板状の溶加材Fが溶接部位Wの上方に配置されているため、最初にレーザビームBが確実に溶加材Fに照射されて、溶加材Fを溶融することとなる。このとき、溶加材Fの金属が溶融した部分(溶融池)には激しい蒸発現象が起きており、金属蒸気が生成されて溶融金属を押し広げてキーホールを形成し、かかるキーホール内でレーザビームBが吸収されることにより溶加材Fの板厚方向に深く溶け込む結果、溶加材Fが下方の溶接部位Wに溶け落ち滴下する溶滴fが生じることとなる。所定長さにわたる溶接部位Wを溶接すべくたとえば速度1m/min程度でレーザビームBを走査したり、所定幅にわたってウィービングする場合には、金属蒸気圧力によりキーホールの走査方向前方における溶融池の金属が溶け落ちる状態、すなわち溶加材Fが溶断されあるいはスリットを形成されることとなる。そして、レーザビームBは、溶加材Fの溶け落ちした部分を通って下方に位置する板部材M1、M2のフランジ部Maの溶接部位Wに照射される。レーザビームBの照射によって溶け落ちした溶滴fが供給されつつ板部材M1、M2の重ね合わされたフランジ部Maの溶接部位Wが溶接されるため、フランジ部Ma、Maの間に板隙Gが生じていても、かかる板隙Gに溶加材Fの溶け落ちによって溶滴fが補充されることからアンダーフィル(図4を参照)が生じることがなく、したがって、適切に溶接して必要な溶接強度を得ることができる。
In this state, the laser beam B is irradiated from the
なお、上述した実施の形態では、上方に位置する板部材M1から下方に位置する板部材M2まで溶け込みを貫通させて重ね溶接する場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、重ねすみ肉溶接、あるいは、段付きを含む突き合せ継手、T字継手、ヘリ継手など、他の継手において貫通溶接およびすみ肉溶接させる場合にも適用することができる。 In the above-described embodiment, the case has been described in which the penetration is made to penetrate from the upper plate member M1 to the lower plate member M2, but the present invention is limited to this embodiment. The present invention can also be applied to the case of lap joint welding or fillet welding in other joints such as lap joint welding, stepped butt joints, T-shaped joints, and helicopter joints.
次に、本発明の部材の補修部位Hに肉盛溶接するための溶接方法の実施の一形態を、図4および図5に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、上述した第1の実施の形態と同様または相当する部分について同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみについて説明することとする。 Next, an embodiment of a welding method for build-up welding to the repair site H of the member of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. In this embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.
本発明は、概略、部材M1、M2の補修部位Hに高エネルギビームBを照射するとともに、この高エネルギビームBによって溶加材Fを溶融して補修部位Hに供給することにより、補修部位Hに肉盛溶接する方法であって、補修部位H上に所定間隔Xを確保して板状に形成された溶加材Fを配置し、この板状の溶加材Fに高エネルギビームBを照射して溶加材Fを溶け落ちさせることにより、板状の溶加材Fを介して補修部位Hに高エネルギビームBを照射して、補修部位Hに溶け落ちさせた溶加材Fの溶滴fを充填して肉盛溶接するものである。 The present invention roughly irradiates the repair site H of the members M1 and M2 with the high energy beam B and melts the filler material F by the high energy beam B and supplies the melted material F to the repair site H, thereby repairing the site H. In this method, the welding material F formed in a plate shape with a predetermined interval X is arranged on the repaired portion H, and the high energy beam B is applied to the plate-like welding material F. By irradiating and melting the melt material F, the repair site H is irradiated with the high energy beam B through the plate-shaped melt material F, and the melt material F melted and melted to the repair site H. Filling the droplet f and performing overlay welding.
この実施の形態においては、高エネルギビームとしてレーザビームBを照射することにより、補修部位Hとして、図4に示すように、間にたとえば0.5mm以上の板隙Gが形成された状態で板部材M1、M2を重ね溶接したことによりアンダーフィルが生じた溶接部位Hを肉盛溶接する場合により説明する。 In this embodiment, by irradiating the laser beam B as a high energy beam, as shown in FIG. The case where the welded part H where the underfill has occurred due to the lap welding of the members M1 and M2 will be described.
補修部位である溶接部位Hのアンダーフィルを肉盛溶接するに際しては、最初に、板状の溶加材として、板部材M1、M2をプレス成形するときなどに生じる端材Fを、板部材M1の上面からたとえば1.0〜2.0mmの間隔Xを確保した状態で、アンダーフィルが生じた溶接部位Hの上方に配置する。板部材M1に対して板状の溶加材Fを位置決め保持するために、上述した実施の形態で説明したような支持機構(図2)6を有する治具4を用いることができる。
When overlay welding is performed on the underfill of the welded part H, which is a repaired part, first, as a plate-like filler material, an end material F generated when press-molding the plate members M1 and M2 is used as the plate member M1. For example, in a state where an interval X of 1.0 to 2.0 mm is secured from the upper surface of the steel plate, it is disposed above the welded portion H where the underfill has occurred. In order to position and hold the plate-shaped filler metal F with respect to the plate member M1, the
この状態で、レーザ発振器1から光ファイバ5を介してトーチ等2からたとえば4Kwの出力でレーザビームBをアンダーフィルが生じた溶接部位Hに向けて照射する。このとき、所定の面積を有する板状の溶加材Fがアンダーフィルが生じた溶接部位Hの上方に配置されているため、最初にレーザビームBが確実に溶加材Fに照射されて、溶加材Fを溶融することとなる。このとき、溶加材Fの金属が溶融した部分(溶融池)には激しい蒸発現象が起きており、金属蒸気が生成されて溶融金属を押し広げてキーホールを形成し、かかるキーホール内でレーザビームが吸収されることにより溶加材Fの板厚方向に深く溶け込む結果、溶加材Fが下方のアンダーフィルが生じた溶接部位Hに溶け落ち滴下する溶滴fが生じることとなる。所定長さにわたってアンダーフィルが生じた溶接部位Hに肉盛溶接すべくたとえば速度1m/min程度でレーザビームBを走査したり、所定の幅にわたってアンダーフィルが生じた溶接部位Hに肉盛溶接すべくウィービングする場合には、金属蒸気圧力によりキーホールの走査方向前方における溶融池の金属が溶け落ちる状態、すなわち溶加材Fが溶断されあるいはスリットを形成されることとなる。そして、レーザビームBは、溶加材Fの溶け落ちした部分を通って下方に位置する板部材M1のアンダーフィルが生じた溶接部位Hに照射される。レーザビームBの照射によって溶け落ちした溶滴fが供給されつつ板部材M1、M2の先に溶接されたアンダーフィルが生じた溶接部位Hが溶融されるため、板部材M1、M2の間に板隙Gが生じることによりアンダーフィルが発生した溶接部位Hは、かかる溶接部位Hのアンダーフィルに溶加材Fの溶け落ちによって溶滴fが補充されることから、アンダーフィルを解消するよう確実に肉盛溶接して適切に修復することができる。
In this state, the laser beam B is emitted from the
なお、本発明は、間に板隙Gが形成された状態で板部材M1、M2を重ね溶接してアンダーフィルが生じた溶接部位Hを肉盛溶接して修復する場合に限定されることなく、たとえば、単一の部材に発生した亀裂や凹部などの補修部位に肉盛溶接して補修する場合にも適用することができる。 The present invention is not limited to the case where the plate member M1, M2 is overlap-welded in a state in which the gap G is formed between them and the welded portion H in which the underfill is generated is repaired by overlay welding. For example, the present invention can also be applied to repair by overlay welding on a repair site such as a crack or a recess generated in a single member.
また、本発明に使用される高エネルギビームBは、上述した両実施の形態のように、レーザビームに限定されることはなく、電子ビームなどを採用することもできる。 Further, the high energy beam B used in the present invention is not limited to the laser beam as in the above-described embodiments, and an electron beam or the like can also be adopted.
M1、M2:板部材(母材)、 G:間隙(板隙)、 F:端材(板状の溶加材)、 f:溶滴、 B:レーザビーム(高エネルギビーム)、 W:溶接部位、 H:補修部位、 X:所定間隔
M1, M2: plate member (base material), G: gap (plate gap), F: edge material (plate-like filler material), f: droplet, B: laser beam (high energy beam), W: welding Site, H: repair site, X: predetermined interval
Claims (2)
溶接部位の上方に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶加材の溶け落ちした部分を通して前記溶接部位に高エネルギビームを照射して前記母材の溶接部位を溶融させ、該溶接部位に溶加材の溶滴を充填しつつ溶接部位を溶接することを特徴とする溶接方法。 A method of welding the base materials to each other by irradiating a welded portion of the base material with a high energy beam and melting the filler material with the high energy beam and supplying the melted material to the weld portion,
A plate-like filler material is arranged above the welding site with a predetermined interval, and the plate-like filler material is irradiated with a high energy beam to melt the filler material and cause droplets to drop. By irradiating the welded portion with a high energy beam through the melted portion of the plate-like filler material , the welded portion of the base material is melted, and the welded portion is filled with droplets of the filler material. A welding method characterized by welding a welding site .
前記補修部位上に所定間隔を確保して板状の溶加材を配置し、該板状の溶加材に高エネルギビームを照射して溶加材を溶け落ちさせ滴下する溶滴を生じさせることにより、前記板状の溶加材の溶け落ちした部分を通して前記補修部位に高エネルギビームを照射して前記部材の補修部位を溶融させ、該補修部位に溶加材の溶滴を充填して肉盛溶接することを特徴とする溶接方法。 Irradiating the repair site of the member with a high energy beam, melting the filler material with the high energy beam and supplying it to the repair site, overlay welding to the repair site,
A plate-like filler material is arranged on the repair site with a predetermined interval, and a high-energy beam is applied to the plate-like filler material to melt and melt the molten filler material to form droplets. By irradiating the repair site with a high energy beam through the melted portion of the plate-like filler material , the repair site of the member is melted, and the repair site is filled with droplets of the melt material. Welding method characterized by performing overlay welding.
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