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特殊材料溶接・接合技術 [栗本鐵工所]

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特殊材料溶接・接合技術

今後、化学プラントにおいては、さらに大型化、高温高圧化や高耐食化が進み、高強度材、難溶接材や中厚板で構成された、より複雑な構造物が現われます。 そのような構造物を製造する際に高精度、高品位、高能率に溶接できる方法が必要となり、その方法として、レーザアークハイブリッド溶接(以下、ハイブリッド溶接)が有望とされています。 そこで、当社は大阪大学接合科学研究所中田一博教授と共同で高耐食性材料である純Ti、Ti-6Al-4V合金やNi合金のレーザ溶接およびハイブリッド溶接技術の開発を行っています。

ハイブリッド溶接の特徴

  • アークの安定化
  • 溶接速度の高速化
  • 溶け込み深さの増加
  • 開先裕度の拡大
  • 溶接変形の低減
  • 溶接欠陥の抑制

・・・等々

実施例:板厚12mmの純チタン2種のハイブリッド溶接

  • 先行熱源としてMIG溶接、後進熱源としてレーザ溶接を配置しました。
  • 表裏各1パスでI型突合せ継手を作製しました。
  • 欠陥の少ない良好な継手(JISZ3104 Ⅰ類)が得られました。
  • 引張試験では母材破断を呈しました。
  • 当社での検討結果では、ハイブリッド溶接はTIG溶接と比較して溶接パス数減および溶接速度増により約80倍以上の高能率での溶接が可能でありました。

図1 ハイブリッド溶接装置外観

ハイブリッド溶接装置外観

表1 溶接条件

レーザ
出力
焦点
位置
レーザ
照射角
溶接
電流
アーク
ワイヤ
アーク
トーチ角
レーザ・アーク
間距離
溶接
速度
シールド
ガス
10kw -12mm 10° 150A 15mm 1.2mm 25° 2mm 2m/min Ar100%

図2 ハイブリッド溶接継手の外観、X線透過写真および断面マクロ組織

ハイブリッド溶接継手の外観、X線透過写真および断面マクロ組織

図3 引張試験後の試験片外観

引張試験後の試験片外観