(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的厚い金属部材を接合できる高出力レーザビーム溶接方法を提供する【解決手段】溶接方法とその溶接方法を行うアセンブリ。溶接する物品はその接合端面が互いに向き合うように配置され、接合領域が物品の接合端面及び並置表面により画成され、シムが、接合端面の間に配置されかつ接合端面と接触しており、シムの端部が並置表面から突出している。接合領域に高出力レーザビームを照射することにより物品同士を溶接する。高出力レーザビームを物品の並置表面にフォーカスし、故意にシムの端部にフォーカスせず、かくしてレーザビームの一部がシム端部から物品の並置表面に回折される。レーザビーム及びその回折された部分がシムと、物品の接合端面及び並置表面とを溶融する。物品を冷却して、溶接アセンブリの厚さを完全に貫通する溶接継手を有する溶接アセンブリを得る。【選択図】図３Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属物品の互いに反対側の第１表面及び第２表面に連接する接合端面同士を金属学的に接合することにより、２つ以上の金属物品を高出力レーザビーム溶接する方法であって、
前記物品の接合端面が互いに向き合うように前記物品を配置し、前記物品の接合端面と並置表面とを含む接合領域が画成され、但し並置表面は、接合端面に隣接する第１表面の部分で画成され、かつ前記物品を配置した後も露出されたままであり、金属シムを前記物品の間に配置しかつ前記物品の接合端面と接触させ、シムの端部が前記物品の並置表面から突出しており、
高出力レーザビームを接合領域に照射し、レーザビームを前記物品の並置表面にフォーカスし、シムの端部にフォーカスせず、かくしてレーザビームの一部がシム端部から前記物品の並置表面に回折されて、レーザビーム及びその回折された部分が前記物品の並置表面、前記物品の接合端面及びシムを溶融し、並置表面に溶融材料の流れを引き起こすことによって物品同士を溶接し、
物品を冷却して、溶接アセンブリを得、溶接アセンブリが第１表面及び第２表面の間で溶接アセンブリの厚さを完全に貫通する溶接継手を含み、溶接継手が溶接工程前の前記物品の並置表面とほぼ一致する溶接物表面を画成し、溶接継手が物品間にボイドをほとんどもたないようにする工程
を含む方法。
【請求項２】
レーザビームの出力レベルが４ｋＷ超である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
レーザビームの出力レベルが１０ｋＷ超である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記物品の並置表面で直径が０．５〜１ｍｍとなるようにレーザビームをフォーカスする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記物品及びシムがニッケル基、鉄基合金、コバルト基、銅基、アルミニウム基又はチタン基合金で製造されている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
シムが前記物品の並置表面から１ｍｍ以上突出する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
シムが前記物品の並置表面から１〜１３ｍｍ突出する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
接合端面に対して垂直方向のシムの厚さが０．１２〜１．６ｍｍである、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
溶接アセンブリの厚さが１２．５ｍｍ以上である、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
溶接アセンブリの厚さが２ｃｍ以上である、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
溶接継手が突合せ継手である、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
溶接アセンブリがガスタービンエンジンの部品である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
高出力レーザビーム溶接方法を行うアセンブリであって、
２つ以上の金属物品と金属シムとを含み、
前記金属物品が、前記物品の互いに反対側の第１表面及び第２表面に連接する接合端面と、接合端面に隣接する物品の第１表面の部分で画成された並置表面とを含み、前記物品はその接合端面が互いに向き合うように配置され、並置表面が露出されており、接合端面及び並置表面を含む接合領域が画成され、
前記金属シムが前記物品の間に配置されかつ接合端面と接触し、シムの端部が前記物品の並置表面から突出する距離が、高出力レーザビームを接合領域に照射し、前記物品の並置表面にフォーカスする場合に高出力レーザビームをシム端部にフォーカスしないようにするのに十分な距離である、
高出力レーザビーム溶接方法を行うアセンブリ。
【請求項１４】
前記物品及びシムがニッケル基、鉄基合金、コバルト基、銅基、アルミニウム基又はチタン基合金で製造されている、請求項１３記載のアセンブリ。
【請求項１５】
シムが前記物品の並置表面から１ｍｍ以上突出する、請求項１３又は請求項１４記載のアセンブリ。
【請求項１６】
シムが前記物品の並置表面から１〜１３ｍｍ突出する、請求項１３又は請求項１４記載のアセンブリ。
【請求項１７】
接合端面に対して垂直方向のシムの厚さが０．１２〜１．６ｍｍである、請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項１８】
アセンブリの厚さが１２．５ｍｍ以上である、請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項１９】
アセンブリの厚さが２ｃｍ以上である、請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項２０】
溶接継手が突合せ継手である、請求項１３乃至請求項１９のいずれか１項記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に溶接方法に関する。特に、本発明は、溶接キーホールを安定化してスパッタや溶接物不連続部を低減することができる、高出力レーザビームによる金属材料の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル基、鉄基及びコバルト基超合金などの種々の金属合金は、ガスタービンエンジンの部品を形成するのに多用されている。金属部品は、鋳造により形成することが多いが、用途によっては複雑な幾何形状のため、或いは他のアセンブリ上の考慮から溶接やブレージングによって製造することが好ましかったり、必要であったりする。
【０００３】
ガスタービンエンジン部品に使用される単結晶超合金、多結晶超合金及びその他の金属材料に割れのない溶接継手を形成するために、低入熱溶接法、特に高エネルギービーム溶接法、例えば狭い範囲の溶接条件で作用するレーザビーム溶接（ＬＢＷ）及び電子ビーム溶接（ＥＢＷ）が効果的に用いられている。高エネルギービーム溶接法には、フォーカスされた高エネルギー密度のレーザビーム又は電子ビームにより最小限の溶接金属量の深く幅の狭い溶接部を形成でき、したがって、アーク溶接法などの他の溶接法と比べて重量増加がほとんどなく、部品のゆがみも少ない構造突合せ溶接部の形成が可能であるという利点がある。特にレーザビーム溶接に関しては、電子ビーム溶接に通常必要な真空チャンバ又は放射線遮蔽なしで実施することができるという別の利点がある。したがって、レーザビーム溶接は、電子ビーム溶接に比べてコストが低く、生産性が高い溶接法である。
【０００４】
レーザビーム及び電子ビーム溶接は通常、自生式（溶加材の付加なし）で行われる。溶接する表面、例えば溶接する２つの部品の界面に高エネルギービームをフォーカスする。溶接中、表面が十分に加熱されて金属の一部が気化し、キャビティ（キーホール）を形成し、その後キャビティがキャビティの周囲の溶融材料により埋められる。用途や条件によっては溶加材が用いられている。例えば、粉体溶加材をレーザ溶接に用いて硬化肉盛／クラッド層、即ちビルドアップ部を形成している。また、シムを使用することにより、例えばＦｅｎｇらの米国特許第６４８９５８３号に開示されているように電子ビーム溶接法で縦割れの形成を回避しており、Ｆｅｎｇらの米国特許第６５９６４１１号に開示されているようにレーザビーム及び電子ビーム溶接法で比較的高レベルの高融点金属を含有する超合金の割れの発生率を低減している。これらの用途では、シムを溶接する物品の接合端面間に置き、溶接プロセス中にシムを溶融して両物品を金属学的に接合する溶接物の一部を形成する。シムの化学的性質は、得られる溶接物の化学的性質を向上したり、切削された低耐久性の溶接継手を溶接できるように選択することができる。
【０００５】
レーザビーム溶接における比較的最近の大きな進歩は、高出力固体レーザの開発であり、ここで定義する高出力固体レーザは、出力レベルが４ｋＷ超、特に１０ｋＷ以上である。具体例には、ディスク形状の酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）を用いる固体レーザ、即ちＹｂ：ＹＡＧディスクレーザ又は酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）をファイバーの内部皮膜として用いる固体レーザ、即ちＹｂファイバーレーザがある。これらのレーザは効率及び出力レベルを大幅に、例えば約４ｋＷから２０ｋＷ以上に増加できることが知られている。しかしながら、高出力レーザには、これまでレーザビームや電子ビーム溶接が低入熱プロセスであったのに対して、比較的高入熱プロセスであるという欠点がある。溶接中に高出力レーザビームにより発生する高温は、溶接する表面に対して垂直方向に０．５インチ（約１２．５ｍｍ）以上、特に約０．７５インチ（約２ｃｍ）以上の比較的厚い部材の溶接に対して妨げとなる。１例として、図１Ａ〜１Ｃに、１対の金属部品１２及び１４間の接合領域１６を高出力レーザビーム１０により溶接して溶接アセンブリ２４を形成する過程を示す。ビーム１０が、溶接区域で溶融金属を吹き飛ばし、スパッタ１８を生成するとともに、大きな「埋め不足」欠陥としての溶接物不連続部２２を含む溶接継手２０を形成する状態が示されている。
【０００６】
図２Ａ〜２Ｃに示すように、シム２６を接合領域１６内に単に配置するだけでは、高出力レーザビームによる溶接時のスパッタ及び溶接物不連続部の問題は適切にも十分にも軽減されない。別の試みとして高出力レーザビームの破壊的影響を低減することを目的とする光学的アプローチが一般になされている。１例には、特に、厚い金属部材を溶接しようとする場合、母材金属表面の下にビームをフォーカスすることによりビームをデフォーカス、即ち下方フォーカスするアプローチがある。このアプローチによりある程度の改善が実現されているが、溶込み深さが減少し、溶接欠陥は依然として残る。このアプローチにより溶接キーホールの若干の安定化を実現することができるが、大量の溶接スパッタ及び溶接金属不連続部が依然として生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６６５２６７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のことを考慮して、高出力レーザによる溶接は通常、溶融池が不安定であるので、比較的薄い金属厚（１ｃｍ未満、より典型的には２．５ｍｍ未満）に限定されている。したがって、比較的厚い金属部材を接合できる高出力レーザビーム溶接方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は一般に、溶接キーホールを安定化してスパッタ及び溶接物不連続部の発生率を低減することのできる、高出力レーザビームによる金属材料の溶接方法を提供する。本方法は、ニッケル基、鉄基合金、コバルト基、銅基、アルミニウム基及びチタン基合金により製造された部品の溶接に特に適切で、合金の例には、ガスタービン部品の製造に使用される合金があるが、これらに限らない。
【００１０】
本発明の１観点による方法は、金属物品の互いに反対側の第１表面及び第２表面に連接する接合端面同士を金属学的に接合することにより、２つ以上の金属物品を高出力レーザビーム溶接する方法である。接合端面が互いに向き合うように物品を配置する。接合端面と、接合端面に隣接する第１表面の部分で画成され、かつ物品を配置した後も露出されたままである物品の並置表面とを含む接合領域が画成される。さらに、金属シムが、物品の間に配置されかつ接合端面と接触しており、シムの端部が物品の並置表面から突出している。接合領域に高出力レーザビームを照射することにより物品同士を溶接する。レーザビームを物品の並置表面にフォーカス（焦点合わせ）し、故意にシムの端部にフォーカスせず、かくしてレーザビームの一部がシム端部から物品の並置表面上に回折される。レーザビーム及びその回折された部分がシム、物品の並置表面及び接合端面を溶融し、並置表面に溶融材料の流れを引き起こす。その後、物品を冷却して、溶接アセンブリを得る。溶接アセンブリは物品の第１表面と第２表面の間で溶接アセンブリの厚さを完全に貫通する溶接継手を有する。溶接継手は、物品間にほとんどボイドをもたず、溶接工程前の物品の並置表面とほぼ一致する溶接物表面を画成する。
【００１１】
別の観点では、本発明は上記の溶接方法を行う物品及びシムのアセンブリを提供する。
【００１２】
溶接用途の高出力レーザビームを安定化してスパッタ及び溶接物不連続部を低減することができるので、本発明の有望な効果として、レーザ技術を用いて比較的厚い材料を接合することができる。その際、高出力レーザビーム溶接の効果は、例えば発電、航空宇宙、インフラ、医療及び産業の用途などの様々な製品に有効となる。
【００１３】
本発明の他の観点及び利点は以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】第１の従来法に従って溶接のために突合せた２つの物品の端面図である。
【図１Ｂ】突合面のレーザビーム溶接時の物品の斜視図である。
【図１Ｃ】得られた溶接物の断面図である。
【図２Ａ】第２の従来法に従って溶接のために突合せた２つの物品の端面図である。
【図２Ｂ】突合面のレーザビーム溶接時の物品の斜視図である。
【図２Ｃ】得られた溶接物の断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態における２つの物品の端面図である。
【図３Ｂ】溶接の準備のために突合せた図３Ａの物品の端面図である。
【図３Ｃ】突合面のレーザビーム溶接時の物品の斜視図である。
【図３Ｄ】得られた溶接物の断面図である。
【図４】図３Ｂ及び３Ｃに示すシムによるレーザビームの分裂を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図３Ａ〜３Ｄ及び図４は、物品を高出力レーザビーム溶接する方法を示し、この方法は不連続部を形成せずに、溶接プロセス中のスパッタを出来るだけ少なくし、物品の厚さを完全に貫通する溶接継手２０（図３Ｃ及び３Ｄ）を形成する。この方法は、発電及び航空宇宙用途に用いられるガスタービンの部品の製造に特に適しているが、多種多様な用途、例えばインフラ、医療、産業用途などの部品を製造するのにも利用することができる。便宜上、機能的に同様な構成要素を特定するために従来法の図１Ａ〜１Ｃ及び２Ａ〜Ｃで用いる参照番号を図３Ａ〜Ｄ及び図４でも用いる。
【００１６】
図３Ａは、本発明の高出力レーザビーム溶接法を用いて溶接することができる１対の物品１２及び１４を示す。物品１２及び１４は、鋳造物、鍛錬物（ｗｒｏｕｇｈｔ）又は粉末冶金物とすることができ、種々の材料、例えばニッケル基、鉄基合金、コバルト基、銅基、アルミニウム基及びチタン基合金などで製造される。物品１２及び１４は溶接により金属学的に接合される接合端面２８を有する。接合端面２８は、物品１２及び１４それぞれの厚さを規定する物品１２及び１４の互いに反対側の第１表面３２及び第２表面３４に連接している。
【００１７】
図３Ｂに、物品１２及び１４を接合端面２８が互いに向き合うように配置した状態を示す。接合領域１６は接合端面２８と各物品表面３２の直ぐ隣接した部分３０とによって画成される。物品１２と１４の組合せ方によってこれらの表面部分３０が並置される。本発明の特定の観点に従って、（通常、並置表面３０に垂直な）接合領域１６の厚さは、０．５インチ（約１２．５ｍｍ）以上、そして約０．７５インチ（約２ｃｍ）超とすることができる。このような厚さは高出力レーザビームでの溶接（図１Ａ〜Ｃ及び２Ａ〜Ｃ）に対して妨げとなることが確認されているが、本発明は、図３Ｂに示すように物品１２及び１４間にシム３６を配置し、図４に示すように溶接操作を行うことによって従来の問題を克服する。
【００１８】
図３Ｂ及び図４に、シム３６が物品１２及び１４の両接合端面２８間に配置され、両接合端面２８に接触している状態を示す。なお、シム３６は接合端面２８より大きく、シム３６の下端を物品１２及び１４の下面３４と同一面に配置すると、シム３６の上端部３８が並置表面３０の間で物品１２及び１４から突出する。Ｆｅｎｇらの米国特許第６４８９５８３号及び第６５９６４１１号から明らかなように、溶接する２つの物品の間で突出しているシムは従来の溶接法でも用いられているが、本発明の溶接法のシム３６の使用方法は従来の使用方法とは異なる。図３Ｃ及び図４に示す溶接操作中、高出力レーザビーム１０をシム３６の端部３８にフォーカスせずに、代わりに物品１２及び１４の並置表面３０にフォーカスする。対照的に、米国特許第６５９６４１１号では溶接する物品の表面の下にレーザビーム又は電子ビームを下方フォーカスし、米国特許第６４８９５８３号はレーザビーム溶接法ではなく電子ビーム溶接法に関する。シム３６が果たす役割も従来とは異なり、図４に示すように、シム３６がレーザビーム１０を回折してシム３６の両側に回折部１０Ａ及び１０Ｂを生じる働きをする。対照的に、米国特許第６４８９５８３号で用いられるシムは、単に溶接する物品間のギャップを埋めると開示され、米国特許第６５９６４１１号などで用いられるシムは、溶接金属の凸状クラウンを形成して表面欠陥をなくすことを目的としている。
【００１９】
物品１２及び１４の並置表面３０にビーム１０をフォーカスするので、シム３６の端部３８に当たるビーム１０の部分はフォーカスがはずれている。理論に束縛されるものではないが、シム端部３８にあたる僅かにフォーカスがはずれているビーム１０は端部３８によって回折されると考えられ、ビーム１０の回折部１０Ａ及び１０Ｂは物品１２及び１４の並置表面３０に照射されると考えられる。ビーム１０の十分な量の光（従って、出力パワー）が並置表面３０に回折され、分配されると、ビーム１０の激しさ又は切断作用が低減され、同時に表面３０の加熱及び表面３０に平行な溶融流れが促進される。結果として、図３Ｄに示すように、溶接継手２０の不連続部をなくすとまではいかなくても大幅に低減し、溶接プロセス時のスパッタ１８の量を著しく低下させる。
【００２０】
シム３６の端部３８が表面３０から突出する距離は、ビーム１０の回折及びビームの回折部１０Ａ及び１０Ｂの表面３０への照射に影響を与えると考えられる。したがって、本発明の溶接法では、回折部１０Ａ及び１０Ｂが、十分であること、かつ表面３０へ照射されることを確実にするように、シム３６の突出距離をコントロールすることが好ましい。最小距離は約０．０４インチ（約１ｍｍ）になると考えられ、最大距離は約０．５インチ（約１３ｍｍ）になると考えられる。好ましい突出距離は、接合する母材金属、シム材料の種類及び用いる溶接パラメータ、例えばビーム特性、出力レベル、ビーム径、移動速度などにある程度左右される。出力レベルが４ｋＷ超、特に約１０ｋＷ以上、ビーム径が約０．０２〜約０．０４インチ（約０．５〜約１ｍｍ）でニッケル基及び鉄基合金を接合するような条件下では、突出距離の好ましい範囲は約０．０５〜約０．２５インチ（約１．３〜約６．５ｍｍ）であると考えられる。シム３６の幅もレーザビーム１０の回折の仕方や程度に影響することがある。上記と同条件下では、シム厚さの適当な範囲は、約０．００５インチ〜約０．０６２インチ（約０．１２ｍｍ〜約１．６ｍｍ）、例えば約０．０２インチ（約０．５ｍｍ）になると考えられる。
【００２１】
シム３６に適当かつ好ましい組成は溶接する物品１２及び１４の組成に依存する。ニッケル基合金、例えばＵＮＳ  Ｎ０７２６３に準じるＮｉｍｏｎｉｃ（登録商標）２６３で物品１２及び１４を製造する場合、シム３６に適当な合金はＡＭＳ  ５８３７に準じるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６２５である。シム３６に特に好ましい合金は、溶接金属化学に有益であり、凝固不連続部を阻止し、延性などの材料特性を向上するものであると考えられる。なお、図３Ｂ、３Ｃ及び４に示す静的に配置したシム３６はワイヤーと置き換えることができ、ワイヤーは接合領域１６に予め配置するかワイヤー供給機により供給する。レーザビーム１０の同様な回折を生じるかもしれないが、ワイヤーの量が制限されるので、結果としてワイヤー材料が得られる溶接継手２０全体に混合されない可能性がある。
【００２２】
好ましい高出力レーザは、ディスク形状の酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）を用いる固体レーザ、即ちＹｂ：ＹＡＧディスクレーザ又は酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）をファイバーの内部皮膜として用いる固体レーザ、即ちＹｂファイバーレーザである。上記のように、高出力レーザ溶接法の典型的なパラメータは、出力レベルが４ｋＷ超、好ましくは１０ｋＷ以上、レーザビーム径が（例えば、並置表面３０で）約０．５〜約１ｍｍなどである。他の適当な運転パラメータにはパルス又は連続運転モード及び約６インチ／ｍｉｎ〜約１００インチ／ｍｉｎ（約２．５ｍｍ／ｓ〜約４ｃｍ／ｓ）の移動速度などがあると考えられる。パルス（即ちゲーティング）パラメータを約１ｍｓｅｃまでコントロールすることができる。１０００Ｈｚ以下のサイクルで最大出力１０ｋＷから最大出力の５０％未満のバックグラウンドレベルまでの典型的なゲーティングが用いられている。任意適当なロボット機械でビーム１０をコントロールすることができる。本発明の溶接法は、従来のレーザビーム溶接法に適当な雰囲気（例えば、不活性シールドガス、活性シールドガス又はこれらの組合せの混合シールドガス）で実施することができる。本発明のレーザビーム溶接法は、当業者に既知のレーザビーム溶接法及び装置と同様に、真空又は不活性雰囲気で実施する必要はない。
【００２３】
溶接前に、物品１２及び１４を余熱してもよく、裏当て材（図示せず）を物品１２及び１４の下面３４と接触するように置き、シム３６によって充填されたギャップをふさいでもよい。図３Ｃ及び図４に示すように、物品１２及び１４の溶接では、上述したように、高出力レーザビーム１０を並置表面３０にフォーカスした状態で、高出力レーザビーム１０を接合領域１６に照射する。ビーム１０及びその回折部１０Ａ及び１０Ｂが、シム３６、物品１２及び１４の並置表面３０及び接合端面２８を溶融して溶接キーホールを画成する溶融池を形成する。ビーム１０のエネルギーが若干分散するので、並置表面３０及び溶接キーホール内部の溶融材料は高出力のビーム１０によって吹き飛ばされにくい。結果として、上述したようにスパッタ１８の量を大幅に低減し（図３Ｃ及び３Ｄに示す）、溶接継手２０は本質的に、従来法で認められる大きな溶接物不連続部２２（図１Ｃ及び２Ｃ）を含まない。したがって、溶接継手２０の表面４０は、溶接時に大量に溶融し流れる、物品１２及び１４の元の並置表面３０とほぼ一致する。冷却後、物品１２及び１４は溶接継手２０によって金属学的に接合され、溶接継手２０は得られる溶接アセンブリ２４の厚さを完全に貫通する。図３Ｄに示す溶接継手２０はＩ形開先突合せ継手であるが、別の種類の継手、例えば角継手、重ね継手、へり継手及びＴ継手なども予想できる。
【実施例】
【００２４】
本発明に至るまでの試験では、ニッケル基又は鉄基合金で製造された対となる溶接クーポンを図３Ｂに示す方法で組立て、ＵＮＳ  Ｎ０６６１７に準じるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６１７で製造されたシムを用いて以下のように溶接した。溶接継手になる部分でのクーポンの厚さは約０．３７５インチ（約９．５ｍｍ）又は約０．７５インチ（約１９ｍｍ）であった。シムは、厚さ約０．０２インチ（約０．５ｍｍ）で、クーポンの表面上に約０．０４〜約０．２５インチ（約１ｍｍ〜約６ｍｍ）突出した。出力レベル約１０ｋＷで作用する市販のＹｂファイバーレーザビーム溶接機を用いて、組立クーポンを溶接した。本溶接法は、クーポンの表面でのプルームを最小限にし、溶接キーホール内の溶融池を大幅に安定化させ、結果としてスパッタを低減し、溶接物不連続部をなくし、溶接金属の質を向上した。さらに、得られた溶接物はクーポン間の継手の厚さを完全に貫通した。
【００２５】
上記の試験から、高出力レーザビームがクーポンの溶接継手部に当たる前に、シムがビームを効果的に分裂させ、生じる溶融池へのビームの激しさ又は切断作用をなくし、溶融金属の流れをスムーズにし、溶接欠陥をなくしたと結論づけた。分裂により溶接部の溶込みを低減しなかったことが重要である。
【００２６】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、別の形態を採用できることは当業者に明らかである。したがって、本発明の要旨は特許請求の範囲以外には限定されない。
【符号の説明】
【００２７】
１０  レーザビーム
１０Ａ，１０Ｂ  回折部
１２，１４  物品
１６  接合領域
１８  スパッタ
２０  溶接継手
２８  接合端面
３０  並置表面
３２  第１表面
３４  第２表面
３６  シム
３８  シムの端部
４０  溶接継手の表面
【図１Ａ】
2010240741.tif 000003
【図１Ｂ】
2010240741.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2010240741.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2010240741.tif 000011
【図３Ｄ】
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【図４】
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