複合溶接方法
【課題】レーザ照射とアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイド部を設けた前記電極チップを使用する複合溶接方法に関する。
【解決手段】電極チップとして、ワイヤ１の出口から所定長さのワイヤガイド部８を設けた絶縁性のチップ本体２と、前記チップ本体２の前記ワイヤ１の供給側に設け所定の加圧力Ｆで常に前記ワイヤ１と密着しつつ、前記ワイヤ１に電力を供給する通電体３とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【解決手段】電極チップとして、ワイヤ１の出口から所定長さのワイヤガイド部８を設けた絶縁性のチップ本体２と、前記チップ本体２の前記ワイヤ１の供給側に設け所定の加圧力Ｆで常に前記ワイヤ１と密着しつつ、前記ワイヤ１に電力を供給する通電体３とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接物にレーザビームの照射とアーク溶接を行う複合溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザはエネルギ密度が高く、熱ひずみの少ない高速溶接ができるため、様々な材料の溶接に使用される。しかし、被溶接物にギャップがあると、レーザビームがギャップから抜けてしまい溶接ができなくなる欠点がある。
【０００３】
この欠点を補うために、フィラーを使用する溶接方法が提案されているが、フィラーの溶融に余分のレーザエネルギが必要なため、溶接速度の向上には限界がある。耐ギャップ能力と溶接速度の両立を図るために、レーザ溶接と消耗電極方式のアーク溶接を併用する複合溶接方法が提案されているが、アーク溶接によって形成した溶着金属がギャップを埋める役割を果す。
【０００４】
しかし、従来の複合溶接方法に使用する消耗電極方式のアーク溶接では、ワイヤの直径とその材質が決まれば、ワイヤ送給速度とアーク電流が一義的な関係となる（非特許文献１を参照）。
【０００５】
この場合、被溶接物の形態によってワイヤ送給速度とアーク電流を独立に調整することが求められても、前記従来の複合溶接ではそれができない。例えば、ギャップのある被溶接物の溶接を行う場合には、ギャップを埋めるのにより多くの溶着金属量が必要となるが、従来の消耗電極方式のアーク溶接を使用した複合溶接方法では、溶着金属量を上げようとすると、アーク電流も同時に上昇してしまう。
【０００６】
アーク電流が上昇すると、溶融池にかかるアーク力が強くなるので、溶落ちが発生しやすくなってしまう恐れがあった。また、高速で溶接を行う場合も同様であるが、所定の予盛形状のビードを得るためには、溶接速度が速ければ速いほどより多くの溶着金属量が必要となり、溶着金属量を増加することが求められる。
【０００７】
しかし、前述の通り、従来の消耗電極方式のアーク溶接を使用しては溶着金属量を上げると、アーク電流も同時に増加してしまうので、アーク力の増加に伴い溶落ちが発生しやすくなる傾向にあり、仮に溶落ちまで発生しなくても、高速で溶融池にかかるアーク力が増加すると、溶融池が不安定になりがちなので、ハンピングビードなどの溶接欠陥が発生してしまう恐れがあった。したがって、溶落ちの発生を防止し、良好なビード形成を実現するには出来るだけ低いアーク電流で高い溶着金属量を得ることが望ましい。
【０００８】
一方、複合溶接に使用する消耗電極方式のアーク溶接では、使用するワイヤは通常リールなどに巻かれた状態で供給される。それを解いた時には、ワイヤに巻き癖が付いてしまうことが多い。ワイヤが送給装置を通過する際にはその巻き癖の一部が矯正されるが、残留部分の作用でワイヤが電極チップから突出した後に、曲がった状態で被溶接物に送給される。
【０００９】
なお、電極チップから突き出したワイヤの曲がる方向は、溶接トーチ内部におけるコンジットとワイヤとの間の遊びの影響で一定しないことが多い。その結果、特に高速溶接の場合には狙い位置ずれによって溶接不良などの溶接欠陥が発生してしまう恐れがあった。したがって、安定な溶接を行うには、電極チップから突き出したワイヤの曲がりを出来るだけ小さくすることが望ましい。
【非特許文献１】黄地尚義著、「溶接・接合プロセスの基礎」、産報出版、ｐ．１２８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることのできる複合溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法である。
【００１２】
また、本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイド部と、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法である。
【００１３】
また、本発明は、前記チップ本体または前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用する複合溶接方法であって、前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用する複合溶接方法、前記通電体の前記ワイヤガイド部に接する側に設けられたテーパー部と前記チップ本体または前記電極チップ本体の前記通電体に接する側に設けられたテーパー部とが接触し、前記通電体が前記ワイヤの送給方向に押さえられることによって前記加圧力が付与される複合溶接方法、前記ワイヤガイド部または前記ワイヤガイドチューブの長さは前記ワイヤの直径が太いほど長くする複合溶接方法、必要に応じ前記レーザビームを照射しない複合溶接方法である。
【００１４】
また、本発明は、前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いる複合溶接方法であって、前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる複合溶接方法、前記被溶接物と前記ワイヤとしてそれらの主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いる複合溶接方法である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における複合溶接方法の電極チップ（番号表記を省略）を示す模式図である。１はワイヤ、２は絶縁性を有するチップ本体、３は前記チップ本体２の通電体装着部４に装着され、前記ワイヤ１と常に密着しつつ、それに電力を供給する通電体である。５は前記通電体３に設けられ、この部分の変形をしやすくするためのスリットである。６は前記通電体３の先端にあり、前述の通り、溶接中に常に前記ワイヤ１と密着しつつそれに電力を供給する給電部である。７は前記チップ本体２と前記通電体３との接触部分のそれぞれの側に設けられたテーパー部である。８は前記チップ本体２の前記ワイヤ１の出口から設けられた所定長さのワイヤガイド部である。９は前記チップ本体２をトーチ（図示していない。）に取付けるためのネジ部である。前記ネジ部９は前記チップ本体２の前記通電体装着部４側に設けるように図示したが、前記チップ本体２の外側に設けてもよい。
【００１７】
Ａ−ＡとＢ−ＢとＣ−ＣとＤ−Ｄは、前記電極チップの各々の断面を示す模式図である。
【００１８】
Ａ−Ａは前記通電体３が前記チップ本体２の前記通電体装着部４に装着された場合の、前記通電体３において前記スリット５が設けられていない部分の断面である。Ｂ−Ｂは前記通電体３において前記スリット５が設けられた部分の断面である。Ｃ−Ｃは前記給電部６の部分の断面である。Ｄ−Ｄは前記チップ本体２において前記ワイヤガイド部８が設けられた部分の断面である。Ｂ−ＢまたはＣ−Ｃでは、前記スリット５の数として４つを設けたケースを図示していたが、言うまでもなく、２つから８つの何れでもよい。Ｄ−Ｄでは、前記チップ本体２と前記ワイヤ１との間にある、前記ワイヤ１を通すための隙間の図示を省略したが、前記チップ本体２に設けられた前記ワイヤガイド部８の直径は前記ワイヤ１を通すのに十分のものであることは言うまでもない。
【００１９】
前記電極チップの構成の動作について説明する。前述の通り、ワイヤ１への給電は通電体３の先端に設けられた給電部６によって行われる。安定な溶接を行うためには、前記ワイヤ１に対して安定な給電を行うことが言うまでもないが、これは、溶接中に前記給電部６が常に前記ワイヤ１の表面に密着させることによって実現されるものである。
【００２０】
前記給電部６と前記ワイヤ１の表面の密着は前記チップ本体２と前記通電体３とに設けられたテーパー部７によって保たれる。その原理については、図２を参照しつつ説明する。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態１における通電体とそれに作用する力の模式図を示す。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２２】
Ｆ３は、図示していないが、前記電極チップがトーチに取り付けられた時に前記トーチ側から前記通電体３に働く加圧力を示す力であり、図１に示した加圧力Ｆに該当する。前記力Ｆ３が前記通電体３に働くと、前記通電体３はそのテーパー部７において前記チップ本体２からの反発力（加圧力）を示すＦ４の作用を受ける。
【００２３】
前記通電体３は、前記力Ｆ３と前記力Ｆ４を受けると、図示していないが、その先端にあるスリット５の存在によってわずかに変形しようとする。その結果、前記通電体３の前記給電部６は、前記ワイヤ１の表面を圧するよう働くので、前記ワイヤ１の表面から反発力（加圧力）Ｆ５を受ける。溶接中、前記給電部６に働く力Ｆ５の作用によって安定な給電が保たれるのである。
【００２４】
前記電極チップの構成の作用について、図３を参照しつつ説明する。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２５】
図３はワイヤが突出した部分の模式図を示す。図２（ａ）は従来、図２（ｂ）は本発明の電極チップを使用する場合である。１０ａと１０ｂはそれぞれ従来と本発明の電極チップ、１１はワイヤ１と被溶接物１２の間に発生したアークである。従来の前記電極チップ１０ａでは、前記ワイヤ１に対する通電点はＡ点となる。この場合、前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ１は数式１で表される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
数式１の右側の第１項はワイヤ溶融に対する前記アーク１１のアーク熱の寄与で、第２項はワイヤ溶融に対する前記ワイヤ１の抵抗発熱の寄与である。安定なアーク溶接では前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ１はその送給速度に等しい。
【００２８】
一方、本発明の電極チップ１０ｂでは、長さＥＸＧで表記した前記ワイヤガイド部８が設けられたため、前記ワイヤ１に対する前記電極チップ１０ｂの通電点はＢ点となる。この場合、前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ２は数式２で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】
数式１と数式２によると、同一のアーク電流ＩＡでは、電極チップ１０ｂではワイヤ溶融速度ＶＷ２が電極チップ１０ａの時のワイヤ溶融速度ＶＷ１より高い。なお、その増加分は前記ワイヤガイド長さＥＸＧとアーク電流の自乗に比例する。これは、前記ワイヤ１の溶融に対する抵抗発熱の寄与が増加したためである。その内容は図４に示す通りである。
【００３１】
図４はワイヤの溶融速度とアーク電流の関係を示す模式図である。ＭＲ１とＭＲ２はそれぞれ前記電極チップ１０ａと電極チップ１０ｂを使用した際の溶融曲線である。数式１と数式２で明らかなように、同一のアーク電流ＩＡでは、前記溶融曲線ＭＲ２が前記溶融曲線ＭＲ１より高い溶融速度側に位置する。すなわち、本発明の実施の形態１における電極チップを使用することによって、同一のアーク電流でも高い溶融速度を得ることができるのである。
【００３２】
前記電極チップの構成のもう一つの作用について、図５を参照しつつ説明する。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３３】
図５はワイヤガイド部８の内部及び電極チップから突出した部分のワイヤの模式図を示す。図５（ａ）は通電しない状態、図５（ｂ）は通電状態の前記ワイヤ１の形態である。ａａ’は前記ワイヤ１を通すためのワイヤガイド部８の中心軸である。ｂｂ’は前記ワイヤ１が前記電極チップから突出し、その先端が被溶接物１の表面に接触した際の前記ワイヤ１の先端部分の、前記被溶接物１の法線方向の中心軸である。
【００３４】
通常のアーク溶接では、前記ワイヤ１がリールなどに巻かれて供給されるので、それを解いた時には、前記ワイヤ１に巻き癖が付いてしまうことが多い。送給装置を通過する際に前記ワイヤ１の巻き癖の一部が矯正されるが、残留部分の作用で前記ワイヤ１が前記電極チップから突出した後に、曲がった状態で前記被溶接物１に送給される。その結果、前記中心軸ａａ’から前記中心軸ｂｂ’がずれてしまう。溶接中に前記中心軸ａａ’と前記中心軸ｂｂ’との相対位置が変化することもあるので、溶接の安定性が損なわれることもある。
【００３５】
一方、本発明の実施の形態１の電極チップを使用すると、図４（ｂ）に示す通り、前記ワイヤ１が前記ワイヤガイド部８の中で矯正されることができるので、前記中心軸ａａ’と前記中心軸ｂｂ’とのずれが非常に少ない（中心軸ｂｂ’の図示を省略している。）。すなわち、本発明の実施の形態１における電極チップを使用することによって、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができるのである。
【００３６】
前記ワイヤガイド部８による前記ワイヤ１の矯正の原理について、図６を参照しつつ説明する。なお、図５に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３７】
図６はワイヤガイド部の内部でワイヤが受ける力とワイヤの温度分布を示す模式図である。前記ワイヤガイド部８では、前記ワイヤ１の送給方向を示すワイヤ送給方向ＷＦ（矢印）から見ると、Ｃ点をワイヤガイド開始点とし、Ｄ点をワイヤガイド終了点とする。Ｆ１とＦ２とはそれぞれ前記ワイヤガイド部８が前記ワイヤ１を矯正しようとする方向に働く力の合力を示す力である。力のバランスの関係によると、Ｆ２＝２×Ｆ１が成立する。
【００３８】
一方、前記ワイヤガイド開始点Ｃから前記ワイヤガイド終了点Ｄまでの前記ワイヤ１の温度分布は、ＷＴの温度分布曲線で示した通りである。前記Ｃ点では、給電部６から非常に近いのでその温度ＴＲはほとんど室温に等しい。前記Ｃ点から前記Ｄ点に移るにつれて、前記ワイヤ１が加熱されその温度が上昇し、Ｄ点で最大値の温度ＴＨに達する。前記温度ＴＨはアーク電流、ワイヤ直径とワイヤ材質、ワイヤ送給速度によって変化する。
【００３９】
以上のように、前記ワイヤガイド部８の中で、前記ワイヤ１が加熱され温度が上昇すると共に、その内部に前記力Ｆ１と前記力Ｆ２の力が働く。その結果、前記ワイヤ１の巻き癖が前記ワイヤガイド部９によって矯正されるのである。
【００４０】
言うまでもなく、前記ワイヤガイド部８が長いほど、前記温度上昇が高くなるので、前記ワイヤ１の巻き癖が矯正される効果（作用）が顕著に現れてくる。
【００４１】
まだ、前記ワイヤ１の特性を考慮すると、前記ワイヤガイド部８の長さは前記ワイヤ１の直径が太いほど、前記ワイヤ１の単位長さあたりの抵抗発熱による寄与が減少するので、前記ワイヤガイド部８の長さを長くすることが望ましい。
【００４２】
以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における複合溶接方法の電極チップ（番号表記を省略）を示す模式図である。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４４】
１３は導電性を有する電極チップ本体、１４はワイヤ１の出口側に設けられた、所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブである。Ｄ−Ｄは前記チップ本体１３において前記ワイヤガイドチューブ１４が設けられた部分の断面である。本発明の実施の形態１と同様に、前記ワイヤガイドチューブ１４において前記ワイヤ１を通すための隙間の図示を省略している。
【００４５】
前記電極チップの構成による作用は本発明の実施の形態１と同様であるので、その詳細説明を省略するが、前記構成を取る理由について、以下に説明する。
【００４６】
まず、絶縁性を有する前記ワイヤガイドチューブ１４を設けた理由について説明する。本発明の実施の形態１で説明した通り、絶縁性を有するチップ本体２にワイヤガイド部８を設けているが、前記ワイヤガイド部８の役割を果すのには必ずしも前記チップ本体２全体に絶縁性を持たせる必要がない。すなわち、前記ワイヤ１と直接に接する部分のみ絶縁性を持たせばよい。これは、前記ワイヤガイドチューブ１４を設けた理由である。
【００４７】
前記電極チップ本体１３に導電性を持たせた理由について説明する。複合溶接を行う際には、前記電極チップの先端部分がアーク１１、被溶接物１２に形成した溶融池、またはレーザ照射によって誘起されたプラズマから輻射熱を受けて温度上昇をする。前記電極チップの寿命またはその安定性を維持するためには、その先端部分が吸収した熱を速やかに逃がす必要がある。通常、導電性物質はその熱伝導率も絶縁性物質より高いので、前記電極チップ本体１３に導電性を持たせたわけである。
【００４８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブと、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって前記本発明の実施の形態１における複合溶接方法と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記チップ本体と前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用してもよく、前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、必要に応じ前記レーザビームを照射しなくても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いてもよく、前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記被溶接物と前記ワイヤとして主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように本発明によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることのできる複合溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における複合溶接方法の電極チップを示す模式図
【図２】本発明の実施の形態１における通電体とそれに作用する力の模式図
【図３】ワイヤが突出した部分の模式図
【図４】ワイヤの溶融速度とアーク電流の関係を示す模式図
【図５】ワイヤガイド部８の内部及び電極チップから突出した部分のワイヤの模式図
【図６】ワイヤガイド部の内部でワイヤが受ける力とワイヤの温度分布を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態２における複合溶接方法の電極チップを示す模式図
【符号の説明】
【００５５】
１ ワイヤ
２ チップ本体
３ 通電体
４ 通電体装着部
５ スリット
６ 給電部
７ テーパー部
８ ワイヤガイド部
９ ネジ部
１０ａ 電極チップ
１０ｂ 電極チップ
１１ アーク
１２ 被溶接物
１３ 電極チップ本体
１４ ワイヤガイドチューブ
ａａ’ 中心軸
ｂｂ’ 中心軸
Ａ 通電点
Ｂ 通電点
Ｃ ワイヤガイド開始点
Ｄ ワイヤガイド終了点
ＥＸ１ 突出し長さ
ＥＸ２ 突出し長さ
ＥＸＧ ワイヤガイド長さ
Ｆ 加圧力
Ｆ１〜Ｆ５ 力
ＩＡ アーク電流
ＭＲ１ 溶融曲線
ＭＲ２ 溶融曲線
ＴＲ 温度
ＴＨ 温度
ＶＷ１ 溶融速度
ＶＷ２ 溶融速度
ＷＦ ワイヤ送給方向
ＷＴ 温度分布曲線
α 定数
β 定数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接物にレーザビームの照射とアーク溶接を行う複合溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザはエネルギ密度が高く、熱ひずみの少ない高速溶接ができるため、様々な材料の溶接に使用される。しかし、被溶接物にギャップがあると、レーザビームがギャップから抜けてしまい溶接ができなくなる欠点がある。
【０００３】
この欠点を補うために、フィラーを使用する溶接方法が提案されているが、フィラーの溶融に余分のレーザエネルギが必要なため、溶接速度の向上には限界がある。耐ギャップ能力と溶接速度の両立を図るために、レーザ溶接と消耗電極方式のアーク溶接を併用する複合溶接方法が提案されているが、アーク溶接によって形成した溶着金属がギャップを埋める役割を果す。
【０００４】
しかし、従来の複合溶接方法に使用する消耗電極方式のアーク溶接では、ワイヤの直径とその材質が決まれば、ワイヤ送給速度とアーク電流が一義的な関係となる（非特許文献１を参照）。
【０００５】
この場合、被溶接物の形態によってワイヤ送給速度とアーク電流を独立に調整することが求められても、前記従来の複合溶接ではそれができない。例えば、ギャップのある被溶接物の溶接を行う場合には、ギャップを埋めるのにより多くの溶着金属量が必要となるが、従来の消耗電極方式のアーク溶接を使用した複合溶接方法では、溶着金属量を上げようとすると、アーク電流も同時に上昇してしまう。
【０００６】
アーク電流が上昇すると、溶融池にかかるアーク力が強くなるので、溶落ちが発生しやすくなってしまう恐れがあった。また、高速で溶接を行う場合も同様であるが、所定の予盛形状のビードを得るためには、溶接速度が速ければ速いほどより多くの溶着金属量が必要となり、溶着金属量を増加することが求められる。
【０００７】
しかし、前述の通り、従来の消耗電極方式のアーク溶接を使用しては溶着金属量を上げると、アーク電流も同時に増加してしまうので、アーク力の増加に伴い溶落ちが発生しやすくなる傾向にあり、仮に溶落ちまで発生しなくても、高速で溶融池にかかるアーク力が増加すると、溶融池が不安定になりがちなので、ハンピングビードなどの溶接欠陥が発生してしまう恐れがあった。したがって、溶落ちの発生を防止し、良好なビード形成を実現するには出来るだけ低いアーク電流で高い溶着金属量を得ることが望ましい。
【０００８】
一方、複合溶接に使用する消耗電極方式のアーク溶接では、使用するワイヤは通常リールなどに巻かれた状態で供給される。それを解いた時には、ワイヤに巻き癖が付いてしまうことが多い。ワイヤが送給装置を通過する際にはその巻き癖の一部が矯正されるが、残留部分の作用でワイヤが電極チップから突出した後に、曲がった状態で被溶接物に送給される。
【０００９】
なお、電極チップから突き出したワイヤの曲がる方向は、溶接トーチ内部におけるコンジットとワイヤとの間の遊びの影響で一定しないことが多い。その結果、特に高速溶接の場合には狙い位置ずれによって溶接不良などの溶接欠陥が発生してしまう恐れがあった。したがって、安定な溶接を行うには、電極チップから突き出したワイヤの曲がりを出来るだけ小さくすることが望ましい。
【非特許文献１】黄地尚義著、「溶接・接合プロセスの基礎」、産報出版、ｐ．１２８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることのできる複合溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法である。
【００１２】
また、本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイド部と、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法である。
【００１３】
また、本発明は、前記チップ本体または前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用する複合溶接方法であって、前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用する複合溶接方法、前記通電体の前記ワイヤガイド部に接する側に設けられたテーパー部と前記チップ本体または前記電極チップ本体の前記通電体に接する側に設けられたテーパー部とが接触し、前記通電体が前記ワイヤの送給方向に押さえられることによって前記加圧力が付与される複合溶接方法、前記ワイヤガイド部または前記ワイヤガイドチューブの長さは前記ワイヤの直径が太いほど長くする複合溶接方法、必要に応じ前記レーザビームを照射しない複合溶接方法である。
【００１４】
また、本発明は、前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いる複合溶接方法であって、前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる複合溶接方法、前記被溶接物と前記ワイヤとしてそれらの主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いる複合溶接方法である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における複合溶接方法の電極チップ（番号表記を省略）を示す模式図である。１はワイヤ、２は絶縁性を有するチップ本体、３は前記チップ本体２の通電体装着部４に装着され、前記ワイヤ１と常に密着しつつ、それに電力を供給する通電体である。５は前記通電体３に設けられ、この部分の変形をしやすくするためのスリットである。６は前記通電体３の先端にあり、前述の通り、溶接中に常に前記ワイヤ１と密着しつつそれに電力を供給する給電部である。７は前記チップ本体２と前記通電体３との接触部分のそれぞれの側に設けられたテーパー部である。８は前記チップ本体２の前記ワイヤ１の出口から設けられた所定長さのワイヤガイド部である。９は前記チップ本体２をトーチ（図示していない。）に取付けるためのネジ部である。前記ネジ部９は前記チップ本体２の前記通電体装着部４側に設けるように図示したが、前記チップ本体２の外側に設けてもよい。
【００１７】
Ａ−ＡとＢ−ＢとＣ−ＣとＤ−Ｄは、前記電極チップの各々の断面を示す模式図である。
【００１８】
Ａ−Ａは前記通電体３が前記チップ本体２の前記通電体装着部４に装着された場合の、前記通電体３において前記スリット５が設けられていない部分の断面である。Ｂ−Ｂは前記通電体３において前記スリット５が設けられた部分の断面である。Ｃ−Ｃは前記給電部６の部分の断面である。Ｄ−Ｄは前記チップ本体２において前記ワイヤガイド部８が設けられた部分の断面である。Ｂ−ＢまたはＣ−Ｃでは、前記スリット５の数として４つを設けたケースを図示していたが、言うまでもなく、２つから８つの何れでもよい。Ｄ−Ｄでは、前記チップ本体２と前記ワイヤ１との間にある、前記ワイヤ１を通すための隙間の図示を省略したが、前記チップ本体２に設けられた前記ワイヤガイド部８の直径は前記ワイヤ１を通すのに十分のものであることは言うまでもない。
【００１９】
前記電極チップの構成の動作について説明する。前述の通り、ワイヤ１への給電は通電体３の先端に設けられた給電部６によって行われる。安定な溶接を行うためには、前記ワイヤ１に対して安定な給電を行うことが言うまでもないが、これは、溶接中に前記給電部６が常に前記ワイヤ１の表面に密着させることによって実現されるものである。
【００２０】
前記給電部６と前記ワイヤ１の表面の密着は前記チップ本体２と前記通電体３とに設けられたテーパー部７によって保たれる。その原理については、図２を参照しつつ説明する。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態１における通電体とそれに作用する力の模式図を示す。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２２】
Ｆ３は、図示していないが、前記電極チップがトーチに取り付けられた時に前記トーチ側から前記通電体３に働く加圧力を示す力であり、図１に示した加圧力Ｆに該当する。前記力Ｆ３が前記通電体３に働くと、前記通電体３はそのテーパー部７において前記チップ本体２からの反発力（加圧力）を示すＦ４の作用を受ける。
【００２３】
前記通電体３は、前記力Ｆ３と前記力Ｆ４を受けると、図示していないが、その先端にあるスリット５の存在によってわずかに変形しようとする。その結果、前記通電体３の前記給電部６は、前記ワイヤ１の表面を圧するよう働くので、前記ワイヤ１の表面から反発力（加圧力）Ｆ５を受ける。溶接中、前記給電部６に働く力Ｆ５の作用によって安定な給電が保たれるのである。
【００２４】
前記電極チップの構成の作用について、図３を参照しつつ説明する。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２５】
図３はワイヤが突出した部分の模式図を示す。図２（ａ）は従来、図２（ｂ）は本発明の電極チップを使用する場合である。１０ａと１０ｂはそれぞれ従来と本発明の電極チップ、１１はワイヤ１と被溶接物１２の間に発生したアークである。従来の前記電極チップ１０ａでは、前記ワイヤ１に対する通電点はＡ点となる。この場合、前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ１は数式１で表される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
数式１の右側の第１項はワイヤ溶融に対する前記アーク１１のアーク熱の寄与で、第２項はワイヤ溶融に対する前記ワイヤ１の抵抗発熱の寄与である。安定なアーク溶接では前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ１はその送給速度に等しい。
【００２８】
一方、本発明の電極チップ１０ｂでは、長さＥＸＧで表記した前記ワイヤガイド部８が設けられたため、前記ワイヤ１に対する前記電極チップ１０ｂの通電点はＢ点となる。この場合、前記ワイヤ１の溶融速度ＶＷ２は数式２で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】
数式１と数式２によると、同一のアーク電流ＩＡでは、電極チップ１０ｂではワイヤ溶融速度ＶＷ２が電極チップ１０ａの時のワイヤ溶融速度ＶＷ１より高い。なお、その増加分は前記ワイヤガイド長さＥＸＧとアーク電流の自乗に比例する。これは、前記ワイヤ１の溶融に対する抵抗発熱の寄与が増加したためである。その内容は図４に示す通りである。
【００３１】
図４はワイヤの溶融速度とアーク電流の関係を示す模式図である。ＭＲ１とＭＲ２はそれぞれ前記電極チップ１０ａと電極チップ１０ｂを使用した際の溶融曲線である。数式１と数式２で明らかなように、同一のアーク電流ＩＡでは、前記溶融曲線ＭＲ２が前記溶融曲線ＭＲ１より高い溶融速度側に位置する。すなわち、本発明の実施の形態１における電極チップを使用することによって、同一のアーク電流でも高い溶融速度を得ることができるのである。
【００３２】
前記電極チップの構成のもう一つの作用について、図５を参照しつつ説明する。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３３】
図５はワイヤガイド部８の内部及び電極チップから突出した部分のワイヤの模式図を示す。図５（ａ）は通電しない状態、図５（ｂ）は通電状態の前記ワイヤ１の形態である。ａａ’は前記ワイヤ１を通すためのワイヤガイド部８の中心軸である。ｂｂ’は前記ワイヤ１が前記電極チップから突出し、その先端が被溶接物１の表面に接触した際の前記ワイヤ１の先端部分の、前記被溶接物１の法線方向の中心軸である。
【００３４】
通常のアーク溶接では、前記ワイヤ１がリールなどに巻かれて供給されるので、それを解いた時には、前記ワイヤ１に巻き癖が付いてしまうことが多い。送給装置を通過する際に前記ワイヤ１の巻き癖の一部が矯正されるが、残留部分の作用で前記ワイヤ１が前記電極チップから突出した後に、曲がった状態で前記被溶接物１に送給される。その結果、前記中心軸ａａ’から前記中心軸ｂｂ’がずれてしまう。溶接中に前記中心軸ａａ’と前記中心軸ｂｂ’との相対位置が変化することもあるので、溶接の安定性が損なわれることもある。
【００３５】
一方、本発明の実施の形態１の電極チップを使用すると、図４（ｂ）に示す通り、前記ワイヤ１が前記ワイヤガイド部８の中で矯正されることができるので、前記中心軸ａａ’と前記中心軸ｂｂ’とのずれが非常に少ない（中心軸ｂｂ’の図示を省略している。）。すなわち、本発明の実施の形態１における電極チップを使用することによって、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができるのである。
【００３６】
前記ワイヤガイド部８による前記ワイヤ１の矯正の原理について、図６を参照しつつ説明する。なお、図５に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３７】
図６はワイヤガイド部の内部でワイヤが受ける力とワイヤの温度分布を示す模式図である。前記ワイヤガイド部８では、前記ワイヤ１の送給方向を示すワイヤ送給方向ＷＦ（矢印）から見ると、Ｃ点をワイヤガイド開始点とし、Ｄ点をワイヤガイド終了点とする。Ｆ１とＦ２とはそれぞれ前記ワイヤガイド部８が前記ワイヤ１を矯正しようとする方向に働く力の合力を示す力である。力のバランスの関係によると、Ｆ２＝２×Ｆ１が成立する。
【００３８】
一方、前記ワイヤガイド開始点Ｃから前記ワイヤガイド終了点Ｄまでの前記ワイヤ１の温度分布は、ＷＴの温度分布曲線で示した通りである。前記Ｃ点では、給電部６から非常に近いのでその温度ＴＲはほとんど室温に等しい。前記Ｃ点から前記Ｄ点に移るにつれて、前記ワイヤ１が加熱されその温度が上昇し、Ｄ点で最大値の温度ＴＨに達する。前記温度ＴＨはアーク電流、ワイヤ直径とワイヤ材質、ワイヤ送給速度によって変化する。
【００３９】
以上のように、前記ワイヤガイド部８の中で、前記ワイヤ１が加熱され温度が上昇すると共に、その内部に前記力Ｆ１と前記力Ｆ２の力が働く。その結果、前記ワイヤ１の巻き癖が前記ワイヤガイド部９によって矯正されるのである。
【００４０】
言うまでもなく、前記ワイヤガイド部８が長いほど、前記温度上昇が高くなるので、前記ワイヤ１の巻き癖が矯正される効果（作用）が顕著に現れてくる。
【００４１】
まだ、前記ワイヤ１の特性を考慮すると、前記ワイヤガイド部８の長さは前記ワイヤ１の直径が太いほど、前記ワイヤ１の単位長さあたりの抵抗発熱による寄与が減少するので、前記ワイヤガイド部８の長さを長くすることが望ましい。
【００４２】
以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における複合溶接方法の電極チップ（番号表記を省略）を示す模式図である。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４４】
１３は導電性を有する電極チップ本体、１４はワイヤ１の出口側に設けられた、所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブである。Ｄ−Ｄは前記チップ本体１３において前記ワイヤガイドチューブ１４が設けられた部分の断面である。本発明の実施の形態１と同様に、前記ワイヤガイドチューブ１４において前記ワイヤ１を通すための隙間の図示を省略している。
【００４５】
前記電極チップの構成による作用は本発明の実施の形態１と同様であるので、その詳細説明を省略するが、前記構成を取る理由について、以下に説明する。
【００４６】
まず、絶縁性を有する前記ワイヤガイドチューブ１４を設けた理由について説明する。本発明の実施の形態１で説明した通り、絶縁性を有するチップ本体２にワイヤガイド部８を設けているが、前記ワイヤガイド部８の役割を果すのには必ずしも前記チップ本体２全体に絶縁性を持たせる必要がない。すなわち、前記ワイヤ１と直接に接する部分のみ絶縁性を持たせばよい。これは、前記ワイヤガイドチューブ１４を設けた理由である。
【００４７】
前記電極チップ本体１３に導電性を持たせた理由について説明する。複合溶接を行う際には、前記電極チップの先端部分がアーク１１、被溶接物１２に形成した溶融池、またはレーザ照射によって誘起されたプラズマから輻射熱を受けて温度上昇をする。前記電極チップの寿命またはその安定性を維持するためには、その先端部分が吸収した熱を速やかに逃がす必要がある。通常、導電性物質はその熱伝導率も絶縁性物質より高いので、前記電極チップ本体１３に導電性を持たせたわけである。
【００４８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブと、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって前記本発明の実施の形態１における複合溶接方法と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記チップ本体と前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用してもよく、前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、必要に応じ前記レーザビームを照射しなくても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いてもよく、前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、以上の本発明の実施の形態１または実施の形態２では、前記被溶接物と前記ワイヤとして主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように本発明によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法において、前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用することによって低いアーク電流で高い溶着金属量を得ると共に、電極チップから出た前記ワイヤの直線性を高めその狙い位置の精度を高めることのできる複合溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における複合溶接方法の電極チップを示す模式図
【図２】本発明の実施の形態１における通電体とそれに作用する力の模式図
【図３】ワイヤが突出した部分の模式図
【図４】ワイヤの溶融速度とアーク電流の関係を示す模式図
【図５】ワイヤガイド部８の内部及び電極チップから突出した部分のワイヤの模式図
【図６】ワイヤガイド部の内部でワイヤが受ける力とワイヤの温度分布を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態２における複合溶接方法の電極チップを示す模式図
【符号の説明】
【００５５】
１ ワイヤ
２ チップ本体
３ 通電体
４ 通電体装着部
５ スリット
６ 給電部
７ テーパー部
８ ワイヤガイド部
９ ネジ部
１０ａ 電極チップ
１０ｂ 電極チップ
１１ アーク
１２ 被溶接物
１３ 電極チップ本体
１４ ワイヤガイドチューブ
ａａ’ 中心軸
ｂｂ’ 中心軸
Ａ 通電点
Ｂ 通電点
Ｃ ワイヤガイド開始点
Ｄ ワイヤガイド終了点
ＥＸ１ 突出し長さ
ＥＸ２ 突出し長さ
ＥＸＧ ワイヤガイド長さ
Ｆ 加圧力
Ｆ１〜Ｆ５ 力
ＩＡ アーク電流
ＭＲ１ 溶融曲線
ＭＲ２ 溶融曲線
ＴＲ 温度
ＴＨ 温度
ＶＷ１ 溶融速度
ＶＷ２ 溶融速度
ＷＦ ワイヤ送給方向
ＷＴ 温度分布曲線
α 定数
β 定数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、
前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法。
【請求項２】
被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、
前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブと、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法。
【請求項３】
前記チップ本体として非導電性セラミックを使用する請求項１に記載の複合溶接方法。
【請求項４】
前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用する請求項２に記載の複合溶接方法。
【請求項５】
前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用する請求項１から請求項４の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項６】
前記通電体の前記ワイヤガイド部に接する側に設けられたテーパー部と前記チップ本体または前記電極チップ本体の前記通電体に接する側に設けられたテーパー部とが接触し、前記通電体が前記ワイヤの送給方向に押さえられることによって前記加圧力が前記ワイヤに付与される請求項１から請求項５の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項７】
前記ワイヤガイド部またはワイヤガイドチューブの長さは前記ワイヤの直径が太いほど長くする請求項１から請求項６の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項８】
必要に応じ前記レーザビームを照射しない請求項１から請求項７の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項９】
前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いる請求項１から請求項８の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項１０】
前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる請求項１から請求項９の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項１１】
前記被溶接物と前記ワイヤとして主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いる請求項１から請求項１０の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項１】
被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、
前記アーク溶接に使用する電極チップとして、前記ワイヤの出口から所定長さのワイヤガイド部を設けた絶縁性を有するチップ本体と、前記チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法。
【請求項２】
被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置にワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行う複合溶接方法であって、
前記アーク溶接に使用する電極チップとして、導電性を有する電極チップ本体と、前記ワイヤの出口から所定長さの絶縁性を有するワイヤガイドチューブと、前記電極チップ本体の前記ワイヤの供給側に設け所定の加圧力で常に前記ワイヤと密着しつつ、前記ワイヤに電力を供給する通電体とからなる前記電極チップを使用する複合溶接方法。
【請求項３】
前記チップ本体として非導電性セラミックを使用する請求項１に記載の複合溶接方法。
【請求項４】
前記ワイヤガイドチューブとして非導電性セラミックを使用する請求項２に記載の複合溶接方法。
【請求項５】
前記通電体または電極チップ本体として銅またはその合金を使用する請求項１から請求項４の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項６】
前記通電体の前記ワイヤガイド部に接する側に設けられたテーパー部と前記チップ本体または前記電極チップ本体の前記通電体に接する側に設けられたテーパー部とが接触し、前記通電体が前記ワイヤの送給方向に押さえられることによって前記加圧力が前記ワイヤに付与される請求項１から請求項５の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項７】
前記ワイヤガイド部またはワイヤガイドチューブの長さは前記ワイヤの直径が太いほど長くする請求項１から請求項６の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項８】
必要に応じ前記レーザビームを照射しない請求項１から請求項７の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項９】
前記アーク溶接としてパルスＭＩＧまたはパルスＭＡＧアーク溶接を用いる請求項１から請求項８の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項１０】
前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる請求項１から請求項９の何れかに記載の複合溶接方法。
【請求項１１】
前記被溶接物と前記ワイヤとして主成分が鉄である炭素鋼またはステンレス鋼を用いる請求項１から請求項１０の何れかに記載の複合溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４２８１３（Ｐ２０１０−１４２８１３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９２４３（Ｐ２００８−３１９２４３）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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