[发明专利]激光电弧复合焊接方法及借助该焊接方法的焊接构件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将不锈钢、钛、或者钛合金对焊的焊接方法、以及利用该焊接方法制造焊接构件的方法。以下将以钛或者钛合金(以下将两者合并简称为“钛”。)为例举出进行说明，然而并不是限定于此的意思。

背景技术

钛由于耐腐蚀性优异，因此在石油、化学工业、火力·原子能发电、海水的淡水化等工厂、或航天·航空器领域中，作为热交换器、或冷凝器使用。所述用途中，钛被作为焊接管、或将焊接管与管板焊接接合的构件等使用，特别是焊接管使用外径为12～60mm左右，板厚为0.3～2.5mm左右的构件。

一般来说，钛管的焊接利用TIG电弧进行。TIG电弧焊接(钨极惰性气体保护电弧焊)具有可以获得良好的焊道形状等长处，然而另一方面，所述的0.3～2.5mm的板厚下的焊接速度虽然根据板厚而不同，然而大致上为9m/分钟左右(例如，在板厚为0.5mm的情况下为7m/分钟，板厚为1.2mm时为2m/分钟)以下。与之不同，激光由于热源的能量密度高，因此熔深大，可以实现高速焊接，另外，激光焊接由于母材的总热量输入量小，焊接热影响部的宽度极窄，因此焊接金属的冷却速度变大，焊接部的性能(韧性等)也良好。但是，激光焊接中，如果产生贯穿板厚的小孔(keyhole)而不稳定地变动，就会产生向其附近的熔池中卷入气体的气流。一旦该卷入的气体成为气泡而原样不变地凝固，就会有容易在焊接部中产生气孔等焊接缺陷的情况。

例如，专利文献1～4中，公开有如下的焊接方法，即，在发挥焊接速度快这样的激光焊接的长处的同时，还提高了焊接性、抑制了气孔等焊接缺陷。专利文献1中公开有使用了等离子体焊接和激光焊接的焊接方法。更具体来说，在借助等离子体焊炬的先行预热后，进行激光焊接，提高对焊性(熔深深度和焊道宽度)和焊接速度。专利文献2、3中，通过在进行高频预热后，进行激光焊接，来防止金属管内面的瘤状突起的产生、抑制气孔等焊接缺陷的产生。专利文献4中，在进行激光焊接时，通过向熔池照射2条激光束，来防止气孔或凝固破裂的产生。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-502485号公报

专利文献2：日本特开2001-18081号公报

专利文献3：日本特开2001-287061号公报

专利文献4：日本特开平8-90265号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供焊接速度快、焊道形状良好、并且可以抑制气孔等焊接缺陷的焊接方法、以及使用了该焊接方法的制造焊接构件的方法。

解决了上述问题的本发明的焊接方法是一种激光电弧复合焊接方法，对不锈钢、钛、或者钛合金的平板或制成管状的带状板的两个端部进行对焊，其特征在于，在对接部的焊接中，先进行激光焊接，后进行TIG电弧焊接，在将激光照射和电弧放电配置于同一焊接线上的同时进行焊接。

优选所述激光焊接的激光的焦点位于被焊接构件的上方，并且以使向被焊接构件照射的激光束径为1mm以上的方式散焦。

优选在所述激光焊接中，照射在铅直方向与激光的夹角为10°以内的范围中向焊接进行方向倾斜的激光，或者铅直地照射激光，在所述TIG电弧焊接中，在铅直方向与焊炬的夹角为10～45°的范围中将焊炬的前端向焊接进行方向倾斜。

优选所述激光焊接中的激光的照射位置与所述TIG电弧焊接中的电弧放电瞄准位置的间隔LA为3～7mm、在氩气中进行本发明的焊接、或者利用氩气进行所述TIG电弧焊接的焊炬保护(ト一チシ一ルド)、后保护(アフタ一シ一ルド)、及背面保护(バツクシ一ルド)等。此外，本发明的焊接方法中，还优选在所述激光焊接之前，进行借助TIG电弧的预热。

在本发明中，还包括利用上述的任意一种焊接方法来制造平板或管状的对焊构件的方法。

发明效果

根据本发明，焊接速度被加快，焊道形状平滑而宽广，并且可以抑制气孔等焊接缺陷。

附图说明

图1是表示激光的焦点处于被焊接构件的表面时的小孔、以及气孔的生成的样子的概略图。

图2是表示本发明的焊接方法的一例的图。

图3(a)是表示被散焦了的激光的照射的样子的图，图3(b)是表示焦点距离和散焦量对照射激光直径造成的影响的曲线图。

图4是表示板厚0.5mm及1.2mm时的激光束径与气孔产生的关系的图。

图5A是观察焊接部的外观得到的光学显微镜照片。

图5B是观察焊接部的剖面得到的光学显微镜照片。

具体实施方式