(57)【要約】本発明は、溶接されるエッジの間の少なくとも１つの溶接ジョイントを作り出すことにより、そして、溶接される前記エッジに沿って金属を溶融し、続いて固化させるように互いに組み合わせられるレーザービームと電気アークを用いることによりチューブまたはテイラードブランクのような金属部品を溶接するためのハイブリッドアーク−レーザー方法に関する。この方法は、（ａ）電極とハイブリッド溶接ヘッドノズルとの間の少なくとも１つのパイロットアークを点弧し、前記電極は、電流を入力され、前記ハイブリッド溶接ヘッド内の第１のガス入力と接触し、前記第１のガスは、パイロットアークのスパークを促進することを可能とするガス組成を有すること、（ｂ）溶接される部品のエッジにスパークしたパイロットアークを移すこと、および（ｃ）第１のガスと第２のガスの混合物からなる保護ガス雰囲気を得るために第２の気体を前記ハイブリッド溶接ヘッドに供給し、前記保護ガス雰囲気が前記ハイブリッド溶接ヘッドにより溶接領域に向けて放出され、レーザー光線と電気アークを組み合わせることにより溶接ジョイントの溶接の間に溶接ゾーンの少なくとも一部を保護し、第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）は、０＜Ｑ１＜Ｑ２、好ましくは２＜Ｑ２／Ｑ１＜５５のように調節されることからなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属被加工物により担持される、溶接されるエッジの間に少なくとも１つの溶接ジョイントを作り出すことにより、溶接される１以上の金属被加工物を溶接するためのレーザー／アークハイブリッド溶接方法であって、前記溶接ジョイントは溶融を引き起こすように互いに組み合わされた少なくとも１つのレーザービームおよび少なくとも１つの電気アークを用いることにより得られ、ついで、前記溶接されるエッジに沿って金属が固化するものであり、前記方法は以下のように：すなわち、
（ａ）ハイブリッド溶接ヘッドの電極とノズルとの間の少なくとも１つのパイロットアークの点弧であって、前記電極は電流を供給され、前記ハイブリッド溶接ヘッドに導入される第１のガスと接触し、前記第１のガスはパイロットアークの点弧を導くガス組成を有し；
（ｂ）工程（ａ）の後の、溶接される前記加工物のエッジへのそのように点弧されるパイロットアークの移動；および
（ｃ）第１のガスと第２のガスの混合物から生成するガス状遮蔽雰囲気を得るために第２のガスの前記ハイブリッド溶接ヘッドへの供給であって、前記ガス状遮蔽雰囲気は、前記ハイブリッド溶接ヘッドにより溶接領域に向けて放出され、レーザービームと電気アークの組み合わせによる溶接ジョイントの溶接の間に溶接領域の少なくとも一部を遮蔽し、第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）は、０＜Ｑ１＜Ｑ２のように調節される
のように実施される方法。
【請求項２】
工程（ａ）で、ガス状点弧組成物を形成する第１のガスは、５０体積％を超えるアルゴン、好ましくは、７０から１００体積％のアルゴンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ａ）で、ガス状点弧組成物を形成する第１のガスはまた、０．０５から３０体積％の濃度のヘリウム、Ｈ2 およびＮ2 から選択される少なくとも１種の付加的な非酸化性化合物も含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
工程（ｃ）で、第２のガスは、少なくとも４０体積％のヘリウム、好ましくは５０から１００体積％のヘリウムを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
工程（ｃ）で、第２のガスは、加えて、０．０５から３０体積％の濃度のアルゴン、Ｈ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＮ2 から選択される少なくとも１種の付加的な化合物を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）が、２＜Ｑ２／Ｑ１＜５５のように調節されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）が、３＜Ｑ２／Ｑ１＜５０、好ましくは１０＜Ｑ２／Ｑ１＜４０のように調節されることを特徴とする請求項１および６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
工程（ｃ）で、レーザービームとプラズマアークは、互いに組み合わせられて、溶接ノズルの同じオリフィスを介して送られることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
工程（ｃ）で得られる第１のガスおよび第２のガスの混合物から形成されるガス状遮蔽雰囲気がヘリウムとアルゴンを含み、ヘリウムの体積比がアルゴンの体積比より大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
溶接される被加工物が０．１ないし７０ｍｍ、好ましくは０．３ないし５０ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
溶接される被加工物が、自動車車体の部品を形成するテーラードブランクであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
溶接される被加工物が、クラッド鋼または非クラッド鋼、特に接合用鋼、高耐力鋼、炭素鋼、表面上に亜鉛合金被覆を有する鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金から選択される金属または金属合金で作られていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｃ）で、ガス状遮蔽雰囲気は、アルゴンおよび６０％を超えるヘリウムおよび任意にＨ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＮ2 から選択される１以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
第１のガスおよび第２のガスのそれぞれの体積流量が、パイロットアークの工程（ｂ）での移動の間にまたはパイロットアークの移動の直後、好ましくはパイロットアークの移動の後に調節されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
溶接される被加工物がチューブを得るように溶接されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
−プラズマアークを作り出すために溶接される被加工物まで溶接ヘッドを運ぶ動作が、パイロットアークが検出された後に実施され、好ましくは、前記動作が、少なくとも５０体積％のヘリウムを含むガス状遮蔽ガスの工程（ｃ）での発射とほとんど同時に実施されることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
−レーザービームが、アークプラズマと組み合わせられるように、プラズマアークの形成と同時にまたは形成に続いて射出されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
自動車の車体部品を形成する被加工物が、請求項１ないし１７のいずれか１項記載のハイブリッド溶接方法を実施することにより互いに溶接される、自動車車体部品を製造するための方法。
【請求項１９】
チューブもしくはパイプのエッジが、請求項１ないし１７のいずれか１項記載のハイブリッド溶接方法を実施することにより互いに溶接される、長手軸側にまたはらせん状に溶接されたチューブまたはパイプを製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、電気アーク点弧ガス（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｒｃ  ｓｔｒｉｋｉｎｇ  ｇａｓ）およびレーザービーム補助ガス（ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  ｇａｓ）として特別のガスまたはガス混合物を用いるレーザービームと電気アーク特にプラズマアークを組み合わせたハイブリッド溶接法およびハイブリッド溶接装置に関し、並びに、パイプもしくはチューブの溶接またはテイラードブランク、特に自動車産業で用いられ得るテイラードブランクの溶接へのその適用に関する。
【０００２】
プラズマアーク溶接において、溶接操作の開始時のアークの正確で効果的な点弧は、最高に重要であり、必須である。と言うのは、もし点弧がまったくなければ、溶接は電気アークの欠如のために起こりえず、一方、もしアークが不正確に点弧されるならば、このことは、例えばノズルのような溶接ヘッドのある種の部品に損傷をもたらし得るからである。
【０００３】
現在、電気アークトーチにおいてアークを点弧するために様々の方式が存在する。すなわち：
−高電圧、典型的には２０００から５０００ボルトまたは高周波数、例えば１０から５０ｋＨｚのいずれかの使用に由来するパイロットスパークによる点弧。しかしながらこの方法は、電気または電子装置を損傷させるリスクを有する放射または伝導手段により電磁干渉（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を引き起こすと言う欠点を有する；
−電極とトーチのノズルとの間に作り出される低電力電気アークによるパイロットアークによる点弧。この技術は、電磁干渉を引き起こさない利点を有する。
【０００４】
両方の場合で、アークが点弧されるとき、ついで、それは溶接される被加工物上に移される。
【０００５】
しかしながら、用いられる技術は何であっても、アークの点弧は、好ましくは、低いイオン化ポテンシャルを有するガスの中で起こり、そのガスはまた、電極の汚染または劣化を引き起こさないように、また、溶融した金属と不利に反応しないように不活性でもなければならない。
【０００６】
以下の表１において見られるように、アルゴンはそれらの条件に合致する。と言うのは、それは不活性であり、比較的低いイオン化ポテンシャルを有するからである。さらに低いイオン化ポテンシャルを有するけれども、例えば、窒素の場合に窒化物を形成し、ＣＯ2 の場合にタングステン電極を損傷させるような、溶融した金属と反応し得る窒素またはＣＯ2 とは異なる。
【表１】
2005501737.tif 000003
【０００７】
さらに、プラズマアーク溶接では、主にアルゴンを含むプラズマガスを用いることが慣用となっている。
【０００８】
言い換えれば、プラズマアーク溶接においては、アルゴンまたはアルゴン系ガスのみがアークを点弧するために用いられ、その後、実際の溶接操作が実施される。
【０００９】
さらに、特にＣＯ2 ガスタイプのレーザー源によるレーザービーム溶接では、一般的には数キロワットという、関連する高い特定の出力レベルのために、溶接の実施は、高温でイオン化される金属蒸気で満たされたキャピラリーが形成するレーザービームの衝撃点での材料の局所的な溶融という現象に依存し、前記蒸気キャピラリーは、キーホールと呼ばれる。このキーホールの壁は、溶融した金属から形成される。
【００１０】
そのキーホールは重要な役割を演じている。というのは、それは、エネルギーが材料の芯部に直接送られることを可能とするからである。
【００１１】
そのように形成され、維持される溶接プールは、溶接される被加工物上のレーザー光線の相対的な移動に依存して互いに結合される被加工物の間を進行しながら移動し、溶接された接合部の金属はレーザービームが通過した後固形化し、被加工物の隣接する結合を保証する。
【００１２】
キーホールの出現は、金属蒸気プラズマ、すなわち、数千度の温度の電気的に中性のイオン化されたガス混合物の生成を伴う。
【００１３】
金属蒸気プラズマは、レーザー光線と被加工物との間の良好な結合に由来し、それゆえ、不可避である。このタイプのプラズマは、少量の入射エネルギーを吸収し、溶接ビードの幅と深さをそれほどは変化させない。
【００１４】
パワー、速度、ガスの性質と組成、形態などに関連するある種の条件の下で、金属蒸気プラズマは、そのエネルギーの一部を大気の不純物による汚染から溶接領域を遮蔽するために用いられる遮蔽ガスに移し、そのとき、遮蔽ガスから生じる別のプラズマを作り出すリスクが存在する。
【００１５】
実際には、遮蔽ガスからのそのようなプラズマの発生は、入射レーザービームからエネルギーを吸収し得るものであり、この場合には、溶接ビードは、表面で広がり、溶接される被加工物の厚さに対してはるかに少ししか溶け込まない。
【００１６】
遮蔽ガスプラズマの発生を低減させるために、高いイオン化ポテンシャルを有するガスを用いることが必要であり、このタイプのプラズマの発生を制限するためには、ヘリウムが最も適切なガスであることがわかっている。
【００１７】
近年、上記溶接プロセスと並行してレーザービームと電気アークの組み合わせに基づくレーザー／アークハイブリッド溶接と呼ばれる溶接プロセスが開発されている。
【００１８】
特に、文献、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、非特許文献１、特許文献７、特許文献８、非特許文献２、非特許文献３において、レーザー／アークハイブリッド溶接プロセスが記載されている。
【００１９】
一般的には、プラズマ／レーザー、またはより一般的には、レーザー／アークハイブリッド溶接プロセスは、電気アーク溶接とレーザービームを組み合わせている組み合わせられた、すなわち、混成された（ｍｉｘｅｄ）溶接プロセスである。レーザー／アークプロセスは、消耗性であり得るかあり得ない電極と溶接される被加工物との間に電気アークを発生させることと、アーク領域内、すなわち、エッジからエッジに互いに溶接されるべき部品を互いに結合させることにより得られる結合平面近くまたは結合平面内で強力なレーザービーム、特にＹＡＧタイプまたはＣＯ2 タイプのレーザーを集光させることからなる。
【００２０】
そのようなハイブリッドプロセスは、レーザー溶接のみまたはアークもしくはプラズマ溶接のみと比較して溶接速度を顕著に改善することを可能とし、加えて、特にレーザービームの集光スポットが小さいサイズであるために溶接される部品の位置決定に高い精度を求めるレーザー溶接のみと比較して、溶接前のエッジの位置決定についての許容度およびまた溶接されるエッジ間の許容される間隙を顕著に増加させることを可能とする。
【００２１】
レーザー／アークハイブリッド溶接プロセスの使用は、レーザービーム、その集光デバイスおよび適切な溶接電極を組み合わせることを可能とする溶接ヘッドの使用を要求する。
【００２２】
いくつかのヘッド形態が上記文献中に記載されており、要約すれば、例えば、特許文献９および特許文献１０により教示されるように、レーザービームおよび電気アークもしくはプラズマジェットは、１つで同一の溶接ヘッドにより発射され得るものであり、すなわち、それらは同じオリフィスまたは２つの別の溶接ヘッドを介して出て行き、一方はレーザー光線を発射し、他方は電気アークもしくはプラズマジェットを発射し、レーザー光線およびアーク／プラズマは溶接領域で組み合わせられるということができる。
【００２３】
ハイブリッドレーザー／アークプロセスは、自動車産業のためのテイラードブランクを溶接するのに完璧に適していると評価されている。と言うのは、それは、特許文献２および非特許文献４に言及されているように、良く濡れており、アンダーカットのない溶接ビードを得ることを可能とするからである。
【特許文献１】
ＥＰ−Ａ−７９３５５８
【特許文献２】
ＥＰ−Ａ−７８２４８９
【特許文献３】
ＥＰ−Ａ−８００４３４
【特許文献４】
ＵＳ−Ａ−５００６６８８
【特許文献５】
ＵＳ−Ａ−５７００９８９
【特許文献６】
ＥＰ−Ａ−８４４０４２
【非特許文献１】
Ｔ．Ｐ．ディーボルドとＣ．Ｅ．オルブライトによる「アルミニウム合金５０５２のレーザーＧＴＡ溶接」、１９８４年、１８〜２４ページ
【特許文献７】
ＳＵ−Ａ−１８１５０８５
【特許文献８】
ＵＳ−Ａ−４６８９４６６
【非特許文献２】
Ｒ．Ｐ．ウォルダックとＪ．ビフィンによる「プラズマアークで強化されたレーザー溶接」、１７２〜１７６ページ、１９９４年
【非特許文献３】
Ｒ．Ｐ．ウォルダックとＪ．ビフィンによる「プラズマアークで強化されたレーザー溶接」、１７２〜１７６ページ、１９９４年
【特許文献９】
ＷＯ−Ａ−０１／０５５５０
【特許文献１０】
ＥＰ−Ａ−１０８４７８９
【非特許文献４】
「レーザーとアークを合せると効力がある」、インダストリアル・レーザー・ソリューションズ、１９９９年２月号、２８〜３０ページ。
【００２４】
溶接されたジョイントの製造の間に、レーザービームを補助し、外部からの攻撃から溶接領域を遮蔽するために補助ガスを用いることは必須であり、電気アークのためのガス、特にプラズマガスは、プラズマアークプロセスの場合にアークプラズマジェットを作り出す役割をする。
【００２５】
したがって、レーザー供給源が、レーザー／プラズマアークハイブリッド溶接プロセスを実施するためにプラズマアーク溶接装置と組み合わせられるとき、そのとき上記問題はきわめて複雑になることが容易に理解されるであろう。と言うのは、その場合、溶接プール近くの遮蔽ガスプラズマの生成を回避することのみならず、電極により発生するアークの正確な点弧を獲得することが可能であることも必要であるからである。
【００２６】
上述のように、プラズマガスは、アークの有効な点弧を可能とするために本質的にアルゴンを含まなければならない。
【００２７】
しかしながら、溶接される材料に対するレーザービームの衝撃により発生する金属蒸気プラズマとの接触の際に、アルゴン富化プラズマガスは容易にイオン化し、レーザービームを吸収するプラズマを作り出し、それはビームの貫通深さを減少させるので、それゆえ溶接の品質に対して有害である。
【００２８】
逆に、溶接プールを遮蔽するためのガスは、吸収性プラズマの生成を防止するために主にヘリウムを含まなければならない。
【００２９】
しかしながら、もし電極の末端が高い比率のヘリウムにより取り囲まれて接触しているならば、プラズマアークを正確に点弧することは不可能であろう。
【００３０】
それゆえ、本発明の目的は、それらの問題を提起しない、レーザー／アークハイブリッド溶接プロセス、すなわち、有効に点弧し、まったく或いはほとんどまったく吸収性プラズマが生成しないレーザー／アーク、特にレーザー／プラズマアークハイブリッド溶接プロセスを提案することである。
【００３１】
それゆえ、本発明の解決策は、金属被加工物により担持される、溶接されるエッジの間に少なくとも１つの溶接ジョイントを作り出すことにより、溶接される１以上の金属被加工物を溶接するためのレーザー／アークハイブリッド溶接方法であって、溶接ジョイントは溶融を引き起こすように互いに組み合わされた少なくとも１つのレーザービームおよび少なくとも１つの電気アークを用いることにより得られ、次いで溶接されるエッジに沿って金属が固化しするものであり、前記方法は、以下のように：すなわち、
（ａ）ハイブリッド溶接ヘッドの電極とノズルとの間の少なくとも１つのパイロットアークの点弧であって、前記電極は電流を供給され、前記ハイブリッド溶接ヘッドに導入される第１のガスと接触し、前記第１のガスはパイロットアークの点弧を導くガス組成を有し；
（ｂ）工程（ａ）の後の、溶接される前記加工物のエッジへのそのように点弧されるパイロットアークの移動；および
（ｃ）第１のガスと第２のガスの混合物から生成するガス状遮蔽雰囲気を得るために第２のガスの前記ハイブリッド溶接ヘッドへの供給であって、前記ガス状遮蔽雰囲気は、前記ハイブリッド溶接ヘッドにより溶接領域に向けて放出され、レーザービームと電気アークの組み合わせによる溶接ジョイントの溶接の間に溶接領域の少なくとも一部を遮蔽し、第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）は、０＜Ｑ１＜Ｑ２のように調節される
のように実施される方法である。
【００３２】
場合に応じて、本発明の方法は、１以上の以下の技術的特徴を含み得る。
【００３３】
−工程（ａ）で、ガス状点弧組成物を形成する第１のガスは、５０体積％を超えるアルゴン、好ましくは、７０から１００体積％のアルゴンを含む。
【００３４】
−工程（ａ）で、ガス状点弧組成物を形成する第１のガスはまた、０．０５から３０体積％の濃度のヘリウム、Ｈ2 およびＮ2 から選択される少なくとも１種の付加的な非酸化性化合物も含む。
【００３５】
−工程（ｃ）で、第２のガスは、少なくとも４０体積％のヘリウム、好ましくは５０から１００体積％のヘリウムを含む。
【００３６】
−工程（ｃ）で、第２のガスは、加えて、０．０５から３０体積％の濃度のアルゴン、Ｈ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＮ2 から選択される少なくとも１種の付加的な化合物を含む。
【００３７】
−第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）が、２＜Ｑ２／Ｑ１＜５５のように調節される。
【００３８】
−第１のガスの体積流量（Ｑ１）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）が、３＜Ｑ２／Ｑ１＜５０、好ましくは１０＜Ｑ２／Ｑ１＜４０のように調節される。
【００３９】
−工程（ｃ）で、レーザービームとプラズマアークは、互いに組み合わせられて、溶接ノズルの同じオリフィスを介して送られる。
【００４０】
−工程（ｃ）で得られる第１のガスおよび第２のガスの混合物から形成されるガス状遮蔽雰囲気がヘリウムとアルゴンを含み、ヘリウムの体積比がアルゴンの体積比より大きい。
【００４１】
−溶接される被加工物が０．１ないし７０ｍｍ、好ましくは０．３ないし５０ｍｍの厚さを有する。
【００４２】
−溶接される被加工物が、自動車車体の部品を形成するテイラードブランクである。
【００４３】
−溶接される被加工物は、クラッド鋼または非クラッド鋼、特に接合用鋼（ｊｏｉｎｉｎｇ  ｓｔｅｅｌ）、高耐力鋼（ｈｉｇｈ−ｙｉｅｌｄ−ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｓｔｅｅｌ）、炭素鋼、表面上に亜鉛合金被覆を有する鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金から選択される金属または金属合金で作られている。
【００４４】
−工程（ｃ）で、ガス状遮蔽雰囲気は、アルゴンおよび６０％を超えるヘリウムおよび任意にＨ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＮ2 から選択される１以上の化合物を含む。
【００４５】
−第１のガスおよび第２のガスのそれぞれの体積流量が、パイロットアークの工程（ｂ）での移動の間にまたはパイロットアークの移動の直後、好ましくはパイロットアークの移動の後に調節される。
【００４６】
−溶接される被加工物がチューブを得るように溶接される。
【００４７】
−プラズマアークを作り出すために溶接される被加工物まで溶接ヘッドを運ぶ動作が、パイロットアークが検出された後に実施され、好ましくは、前記動作が、少なくとも５０体積％のヘリウムを含むガス状遮蔽ガスの工程（ｃ）での発射とほとんど同時に実施される。
【００４８】
−レーザービームが、アークプラズマと組み合わせられるように、プラズマアークの形成と同時にまたは形成に続いて射出される。
【００４９】
本発明はまた、自動車の車体部品を形成する被加工物が本発明によるハイブリッド溶接方法を実施することにより互いに溶接される自動車車体部品を製造するための方法にも関し、且つ、チューブもしくはパイプのエッジが本発明によるハイブリッド溶接プロセスを実施することにより互いに溶接される、長手軸方向にもしくはらせん状に溶接されるチューブもしくはパイプを製造するための方法にも関する。
【００５０】
前記第１および第２のガスを含むガス混合物は、金属蒸気プラズマと接触するそのガスに由来するガスプラズマを形成しないような比率の第１のガスを含む。
【００５１】
本発明は、添付の図１で例示されており、その図は、本発明によるハイブリッド溶接装置の一部を示し、その装置は通常、高エネルギーコヒーレント単色ビーム３を作り出すガスレーザー（ＣＯ2 レーザー）発振器、溶接されるチューブまたはパイプの反対側に位置する溶接ヘッドにレーザービーム３をもたらすための偏光鏡を備える光経路を備える。
【００５２】
溶接ヘッドは、通常、溶接される被加工物１０、１１の厚い部分で、そして組み合わせられる加工物のエッジの突き合わせ、ラップまたは他の形状で結合することにより得られる結合平面９で、１以上の焦点でレーザービーム３を集光するようにレンズまたは１以上の集光鏡を備える。
【００５３】
さらに、アークプラズマジェットは、電極１およびプラズマガス４により得られる。
【００５４】
レーザービーム３およびプラズマジェットは、溶接される被加工物のエッジを溶融させるのに十分な局所的なパワー密度の集中を引き出すためにノズル２の単一のオリフィスを介して互いに噴出するように溶接ヘッドで組み合わされる。
【００５５】
有効な点弧とその後の高品質の溶接を得るために、以下のことが必要であることが本発明の発明者により立証された。
【００５６】
−点弧相の間は、第１のガスとして純粋なアルゴンまたは本質的にアルゴン、典型的には７０から１００体積％アルゴンを含み、残部は、可能的にはヘリウム、水素またはいずれか他の適切な非酸化性ガスもしくはガス混合物であるガス混合物を用いること。供給源４に由来するこのガス状点弧組成物は、パイロットアークが前記非消耗性電極１とノズル２との間に有効に点弧されるように電極１のすぐ近くのおよび／または周りの溶接ヘッドに導入される。次いで、このパイロットアークが点弧されるとき、溶接ヘッドのノズル２の単一のオリフィスを通って放出されることにより互いに溶接される被加工物に移される。
【００５７】
−溶接の際に、プラズマアークとレーザービームの組み合わせに由来する金属溶接プール、すなわち溶接ジョイントを遮蔽するために用いられる遮蔽ガスとしての第１と第２のガスの混合物を得るためにガス供給源５に由来する第２のガスをハイブリッドヘッドに付加的に供給する。第２のガスは、純粋なヘリウム、または好ましくは５０から１００体積％のヘリウムを含み、残部が、可能的には、アルゴン、水素、窒素、二酸化炭素またはいずれか他の適切なガスもしくはガス混合物であるヘリウム系ガス混合物から形成される。
【００５８】
しかしながら、本発明によれば、有効に溶接するために、すなわち、金属蒸気プラズマとの接触の際に遮蔽ガスに由来する有害なプラズマの生成をなくすために、それゆえ、レーザービーム３の大きな割合が吸収されないために、第１のガスの流量より実質的に大きい第２のガスの流量が得られる（Ｑ２＞Ｑ１）ように第１のガスの体積流量（Ｑ１，ここでＱ１はゼロでない）および第２のガスの体積流量（Ｑ２）を制御し、調節し、調整し、または選択することが必須である。
【００５９】
ガス流は、正確な点弧が起きるまで、プラズマガス（４）を溶接ヘッドに供給するような方式で通常のコントロールユニット６により処理され、一方、一旦パイロット電気アークがコントロールユニット６により検出されると、コントロールユニットは、例えば、パイロットアークを点弧するために用いられる主にアルゴンを含むガス雰囲気から溶接のために用いられ得る主にヘリウムを含むガス雰囲気に変更するためにヘッドの中のヘリウム含量を増加させるためにシールドガス（５）を発射させるようにソレノイド弁（図示せず）を開く。
【００６０】
点弧サイクルは、例えば、以下の通りである。
【００６１】
−電極の周りのプラズマガス４の流入、例えば、約５  ｌ／ｍｉｎのアルゴン流量に制御する弁（図示せず）の開放。
【００６２】
−低アンペア数の電流がパイロットアークを発生させるように電極とノズルの間に伝導され、パイロットアークが検出されたとき、溶接ヘッドは、アークプラズマを作り出すように溶接される被加工物までもたらされ、そのアークプラズマは溶接されるエッジにむけて送られる。
【００６３】
−形成される溶接プールを遮蔽するために２０  ｌ／ｍｉｎの流量で遮蔽ガス、例えばヘリウムを溶接ヘッドに供給する。
【００６４】
−レーザービーム３の射出および溶接整定値へのプラズマアークの強度の設定。
【００６５】
本発明は、軸方向またはらせん状溶接によるチューブもしくはパイプの、または自動車車体部品の少なくとも一部を構成することが意図されるテイラードブランクの溶接に特に適用可能である。
【００６６】
本発明は、同一または異なる厚さおよび／または同一または異なる冶金学的組成もしくは冶金学的グレードおよび／または同一または異なる厚さを有する金属被加工物をハイブリッド溶接することにより互いに結合させるために用いられ得る。
【００６７】
加えて、用いられる溶接方法および調製物に応じて、溶接されるジョイントは、しばしば、「ステップ」の創出をもたらす、溶接される被加工物のそれぞれの上方平面の間の水準の差により特徴付けられる。
【００６８】
しかしながら、逆の状況、すなわち、上方平面は面一であるが、その下方平面は同じ水準になく、「ステップ」が溶接されるジョイントの反対側に位置する、テイラードブランクタイプのジョイントにも遭遇し得る。
【００６９】
この種の溶接は、一旦溶接されると被加工物がその最終形態、例えば、車体の製造で組み込まれる様々の部品、および特にドア、ルーフ、フードとトランク、または内装の構造部品を与えるために延伸される、自動車産業でしばしば見られる。
【００７０】
もちろん、全ての場合に、溶接される加工物および溶接ヘッドは、一方に対して他方が相対的な移動の動きを被るようにされる、すなわち、加工物が静止し、溶接ヘッドが動くかまたはその逆である。
【００７１】
さらに、溶接相が特に溶接される直径および厚さに依存して１以上の経路で実施され得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の溶接の具体例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…電極、２…ノズル、３…レーザー光線、５…ガス供給源、６…コントロールユニット、１０，１１…加工物
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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