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レーザ・アークハイブリッド溶接方法

国内特許コード P08A013741
掲載日 2008年9月26日
出願番号 特願2005-239111
公開番号 特開2007-050448
登録番号 特許第4915766号
出願日 平成17年8月19日(2005.8.19)
公開日 平成19年3月1日(2007.3.1)
登録日 平成24年2月3日(2012.2.3)
発明者
  • 塚本 進
  • 杉野 友洋
  • 荒金 吾郎
  • 中村 照美
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 レーザ・アークハイブリッド溶接方法
発明の概要


【目的】 レーザによる蒸発が多い鋼板や亜鉛メッキ鋼板や各種アルミニウム合金、その他不純物元素の多い鋼板をレーザ・アークハイブリッド溶接するに際し、アークとレーザにより形成されるレーザプルームとの相互作用によって生じるマイナス効果を確実に防止できる溶接方法を提供する。
【構成】 パルスアークの近傍にレーザを照射するレーザ・アークハイブリッド溶接において、アーク電流およびアーク電圧と同期してレーザ出力を変動させるとともに、アーク出力がベース出力からピーク出力に変化する時点よりあらかじめ設定した遅延した時点にレーザ出力をピーク出力からベース出力に変化させる。
【選択図】 図8

従来技術、競合技術の概要


レーザ溶接は高エネルギー密度を持ったレーザを熱源とするため高溶接速度で深い溶込み深さを得ることができるし、溶融幅が狭いため溶接に伴う熱影響や熱変形が小さく高品質な溶接部が得られる。反面、このレーザ溶接は装置の価格が高いことや高い開先精度が要求されるなどコスト面で従来の溶接法と比較してデメリットがある。



また一方、アーク溶接は溶込み深さや溶接速度、熱変形、熱影響といった点でレーザ溶接に劣るが安いコストで溶接が可能でありフィラーワイヤの添加により溶接金属の組成が制御できることや高い開先精度を必要としないこと等の優れた特徴がある。このレーザ溶接とアーク溶接の両者の長所を活かした方法として、アークとレーザを被溶接物の表面に同時に照射するレーザ・アークハイブリッド溶接がある。



このレーザ・アークハイブリッド溶接の長所を生かして安定した状態で溶接を行うためには、アークとレーザの出力の制御が不可欠であるとされており、この点に関する技術が数多く研究されている(非特許文献1および2)。たとえば、パルスアーク溶接のピーク期間Tpの開始時点または開始時点から予め定められた遅延時間を経過した時点からパルスレーザのレーザ出力期間Trを同期して開始するパルスレーザ照射パルスアーク溶接法(特許文献1および2)やアーク電流をベース電流が流れる期間とピーク電流が流れる期間とが繰り返される脈動電流にするとともにアーク電流の脈動に同期してアーク電流がピーク電流となる時にアーク電極直下へレーザを照射する方法(特許文献3)等も特許出願されている。

【特許文献1】: 特開2003- 25081号公報

【特許文献2】: 特開2004- 9061号公報

【特許文献3】: 特開2003-311415号公報

【非特許文献1】:D.Petring et.al.,Proc.of ICALEO 2003,A-301(2003) 「Investigations and Applications of Laser-Arc Hybrid Welding from Thin Sheets up to Heavy Section Components」, Promoted by Laser Institute of America.

【非特許文献2】:D.Petring et.al.,Proc.of PICALO 2004 「RECENT PROGRESS AND INNOVATIVE SOLUTIONS FOR LASER-ARC HYBRID WELDING」

産業上の利用分野


この出願の発明はパルスアーク放電によって発生する熱を利用して溶接を行う方法において、被溶接物の表面におけるアーク発生部およびその周辺部にパルスレーザを同期して照射するレーザ・アークハイブリッド溶接方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
パルスアーク電流およびパルスアーク電圧と同期してパルスレーザ出力を変化させるレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、パルスアーク出力が大きい状態ではパルスレーザ出力を低下させ、パルスアーク出力が小さい状態ではパルスレーザ出力を大きくし、かつアーク出力がベース出力からピーク出力に変化する時点より遅延した時点でレーザ出力をピーク出力からベース出力に変化させることを特徴とする溶接方法。


【請求項2】
レーザのベース出力が0となることを特徴とする請求項1に記載されたレーザ・アークハイブリッド溶接方法。

【請求項3】
アーク出力がベースからピークに変化した時点よりレーザ出力がピークからベースに低下する時点までの遅延時間が0.01ms~50msの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載されたレーザ・アークハイブリッド溶接方法。

【請求項4】
アーク出力がベースからピークに変化した時点よりレーザ出力がピークからベースに低下する時点までの遅延時間がピーク電流およびピーク電圧の時間に対して0.01%~50%の範囲にあることを特徴とする請求項1または2のレーザ・アークハイブリッド溶接方法。










産業区分
  • 加工
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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