(57)【要約】【課題】レーザ・アークハイブリッド溶接法により鋼材を開先溶接する際に、溶接部におけるポロシティの発生を抑制または回避し、信頼性の高い溶接構造体を得ることができるレーザ・アークハイブリッド溶接方法を提供する。【解決手段】レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材を開先溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、前記鋼材の開先面の少なくとも一方に、粉末の脱酸剤を有機溶媒に混合した脱酸剤ペーストを塗布する脱酸剤塗布工程を有することを特徴とする。【選択図】図１
2016132007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材を開先溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、
前記鋼材の開先面の少なくとも一方に、粉末の脱酸剤を有機溶媒に混合した脱酸剤ペーストを塗布する脱酸剤塗布工程を有することを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、
前記鋼材の厚さは６．０ｍｍ以上であることを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、
前記脱酸剤塗布工程の後に、前記脱酸剤ペーストに含まれる有機溶媒を蒸発させる溶媒蒸発工程を有することを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、
前記鋼材の開先面をレーザ切断により形成することを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、
前記脱酸剤は、純アルミニウム、アルミニウム合金から選択される材料であることを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接方法。
【請求項６】
レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材を開先溶接したレーザ・アークハイブリッド溶接部を有する溶接構造体であって、
前記鋼材の厚さは６．０ｍｍ以上であり、
前記溶接部のうち、前記アーク溶接による溶接金属のミクロ組織において、ベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率が２５％以下であることを特徴とする、レーザ・アークハイブリッド溶接構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせたレーザ・アークハイブリッド溶接方法及びレーザ・アークハイブリッド溶接構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザに代表される高パワー密度の熱源を用いた溶接として、レーザ溶接法とアーク溶接法の両方を用いるレーザ・アークハイブリッド溶接法が、船舶等の輸送機械や産業機械等の重工業分野に用いられる鋼板に対する溶接方法として実用化されている。
【０００３】
前記レーザ・アークハイブリッド溶接法は、アーク溶接法だけを用いる場合に比べて溶接部の溶融深さが大きく、且つ溶融幅が狭い溶融形状となり、変形および熱影響の小さい溶接が可能となる。
【０００４】
一方で、その溶融幅（溶融領域）の狭さのため、系外から異物の混入の影響を受けやすくなる虞がある。  
より具体的には、レーザ切断のような熱加工法を用いて母材となる鋼板の開先加工を行うと、その開先面に酸化膜が生成する。当該酸化膜を開先面に残したままレーザ・アークハイブリッド溶接を行うと、溶接時に、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等で構成される前記酸化膜が前記レーザの高パワー密度の熱によってＦｅとＯに解離するとともに、解離したＯが溶融金属中に溶解する。その結果、溶融金属中において母材由来のＣと前記開先面の酸化膜由来のＯが反応してＣＯガスが発生し、溶融金属の凝固時に前記ＣＯガスが大気中に放出されずに金属内に残るとポロシティ（ブローホールとも言う）となる。
【０００５】
ここで、レーザ溶接法においては、特許文献１や特許文献２に示すような溶接部におけるポロシティ（ブローホール）対策が行われている。  
例えば、特許文献１には、熱間圧延した鋼材の接合（熱間接合）を行うにあたり、アルミニウム、シリコン、チタン等を含む鉄合金の粉末の脱酸剤を脱酸剤供給装置等を用いて開先部に供給しつつ、レーザ溶接する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、厚板のレーザ溶接において、前記厚板の裏面にアルミニウム、シリコン、チタン等を含む合金の粉末を塗布して溶接を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−１７４２６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、レーザ・アークハイブリッド溶接法により鋼材を開先溶接する際に、溶接部におけるポロシティの発生を抑制または回避し、信頼性の高い溶接構造体を得ることができるレーザ・アークハイブリッド溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明の第１の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法は、レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材を開先溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、前記鋼材の開先面の少なくとも一方に、粉末の脱酸剤を有機溶媒に混合した脱酸剤ペーストを塗布する脱酸剤塗布工程を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において「脱酸剤」とは、脱酸反応（還元）を示す金属元素を含む材料である。  
また「粉末」とは、細かい粒子の集合体を意味する。前記粒子は球状、粒状等のほぼ同一形状の粒子の集合体である場合の他、不規則形状の粒子の集合体であってもよい。
【００１１】
前述したように、前記開先面に酸化膜（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等）があると、溶接時のレーザの熱によって、前記酸化膜から解離したＯと母材の鋼材由来のＣが反応して溶融金属中にＣＯガスが発生する。  
本態様においては、前記鋼材の開先面の少なくとも一方に、粉末の脱酸剤を有機溶媒に混合した脱酸剤ペーストが塗布されていることにより、溶接時に、鋼板の厚さ方向全体の溶融金属中に脱酸剤を分散させることが可能となる。
【００１２】
前記脱酸剤は、溶融金属中において発生した前記ＣＯガスと反応してスラグ（固体の酸化物）を形成する。前記スラグは溶融金属中を浮上して当該溶融金属外に排出される。  
脱酸剤が鋼板の厚さ方向全体の溶融金属中に分散されていることにより、該脱酸剤は、前記溶融金属中において発生したＣＯガスと速やかに反応することができる。以って、溶融金属中に発生したＣＯガスが高効率に系外に除去されるので、溶融金属が凝固して形成される溶接部（溶接金属）におけるポロシティの発生を効果的に抑制または回避することができる。
【００１３】
尚、前記脱酸剤ペーストは、液体よりも粘性が高く流動性が少ない状態で、溶接時に開先面に保持させることが可能な粘度を有するものが好ましい。また、開先面への塗布時には流動性があるが、前記有機溶媒を蒸発させることによって溶接時には開先面に保持されるものでもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法は、第１の態様において、前記鋼材の厚さは６．０ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
一般的に、鋼材の厚さが厚くなると、その厚みのために溶融金属中に発生したＣＯガスが系外に除去され難くなるのでポロシティは発生し易くなる。厚さ６．０ｍｍ以上の鋼材では、特にポロシティが溶接部の強度に影響を及ぼす虞が高くなる。  
本態様によれば、厚さ６．０ｍｍ以上の鋼材をレーザ・アークハイブリッド法により溶接する際に、ポロシティの発生を効果的に抑制または回避し、より信頼性の高い溶接を行うことができる。
【００１６】
本発明の第３の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法は、第１の態様または第２の態様において、前記脱酸剤塗布工程の後に、前記脱酸剤ペーストに含まれる有機溶媒を蒸発させる溶媒蒸発工程を有することを特徴とするものである。
【００１７】
本態様によれば、前記脱酸剤塗布工程の後に溶媒蒸発工程を行うことにより、溶接部への前記有機溶媒由来の炭素の混入を低減することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法は、第１の態様から第３の態様のいずれかにおいて、前記鋼材の開先面をレーザ切断により形成することを特徴とするものである。
【００１９】
レーザ切断は高速切断が可能であり、形状精度の高い切断部とすることができるため、母材となる鋼材の開先加工を高効率且つ高精度に行うことができる。  
ここで、レーザ切断は、一般的にアシストガスとして酸素が使われるため、前記鋼材の開先面をレーザ切断により形成すると、開先面となる切断部に酸化膜が形成される。  
本態様によれば、レーザ切断によって開先面を形成し、該開先面に酸化膜を有する場合に、ポロシティの発生を抑制または回避することができる。
【００２０】
本発明の第５の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記脱酸剤は、純アルミニウム、アルミニウム合金から選択される材料であることを特徴とするものである。
【００２１】
本態様によれば、前記脱酸剤とＣＯガスを効果的に反応させ、前記溶融金属中に生じたＣＯガスを高効率で除去することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接構造体は、レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材を開先溶接したレーザ・アークハイブリッド溶接部を有する溶接構造体であって、前記鋼材の厚さは６．０ｍｍ以上であり、前記溶接部のうち、前記アーク溶接による溶接金属のミクロ組織において、ベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率が２５％以下であることを特徴とするものである。
【００２３】
後の実施例に示すように、開先面に前記脱酸剤ペーストを塗布してレーザ・アークハイブリッド溶接を行うと、その溶接部のうち、アーク溶接による溶接金属のミクロ組織において、ベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率が２５％以下であることが分かった。すなわち、前記溶接金属のミクロ組織において、ベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率が２５％以下であるレーザ・アークハイブリッド溶接部は、開先面に前記脱酸剤ペーストを塗布してレーザ・アークハイブリッド溶接を行った溶接部であると言える。
【００２４】
本態様に係るレーザ・アークハイブリッド溶接構造体は、開先面に前記脱酸剤ペーストを塗布してレーザ・アークハイブリッド溶接が行われたレーザ・アークハイブリッド溶接部を有するので、当該溶接部におけるポロシティの発生が抑制または回避され、信頼性の高い溶接構造体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るレーザ・アークハイブリッド方法について説明する図。
【図２】脱酸剤塗布工程について説明する図であり、（Ａ）は開先面と同一面を成す支持板を配設した図、（Ｂ）は支持板上に枠板を配設した図、（Ｃ）は開先面に脱酸剤ペーストを塗布した図。
【図３】レーザ・アークハイブリッド法による溶接部を示す図。
【図４】溶接部断面のマクロ観察写真であり、（Ａ）は実施例１の溶接部であり、（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、（Ｃ）は比較例２の溶接部である。
【図５】溶接部の放射線透過検査の結果を示す図であり、（Ａ）は実施例１の溶接部であり、（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、（Ｃ）は比較例２の溶接部である。
【図６】溶接部の光学顕微鏡によるミクロ組織観察の結果を示す図であり、（Ａ）は実施例１の溶接部であり、（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、（Ｃ）は比較例２の溶接部である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれる。
【００２７】
＜レーザ・アークハイブリッド溶接方法の概要＞
本発明に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法の概要について図に基づいて説明する。図１は、本発明に係るレーザ・アークハイブリッド方法について説明する図である。  
図１において符号３はレーザ溶接を行うレーザトーチであり、符号４はアークトーチである。符号５は溶接ワイヤである。鋼材１ａ、鋼材１ｂをレーザ・アークハイブリッド溶接する場合、アークトーチ４によるアーク溶接が先行して行われ、続いてレーザトーチ３によるレーザ溶接が行われる。
【００２８】
本発明は、レーザ溶接とアーク溶接の両方を用いて鋼材１ａ、鋼材１ｂを開先溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接方法において、溶接される鋼材１ａの開先面２ａに粉末の脱酸剤を有機溶媒に混合した脱酸剤ペースト１０を塗布して（脱酸剤塗布工程）、レーザ・アークハイブリッド溶接を行う点が特徴である。  
以下において、脱酸剤ペースト１０を構成する脱酸剤と有機溶媒および脱酸剤ペースト１０について説明し、続いて前記脱酸剤塗布工程について説明する。
【００２９】
［脱酸剤］
前記脱酸剤としては、溶融金属中に含まれるＯと反応して固体の酸化物（スラグ）を生成させるＡｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｇ等の金属元素を含む材料が用いられる。  
特に、純アルミニウム、アルミニウム合金等が好ましい。
【００３０】
［有機溶媒］
前記脱酸剤を混合する有機溶媒としては、前記脱酸剤と混合してペースト状になる有機溶媒を用いる。有機溶媒は、粘度が高く、室温で気化し易いものが好ましい。  
例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコール系の溶媒が挙げられる。
【００３１】
［脱酸剤ペースト］
脱酸剤ペースト１０は、前記脱酸剤を前記有機溶媒に混合して調製することができる。  
脱酸剤ペースト１０は、液体よりも粘性が高く流動性が少ない状態で、溶接時、すなわち開先面２ａがほぼ鉛直方向（図１における上下方向）に沿うように配置された場合に、脱酸剤ペースト１０を開先面に保持させることが可能な粘度を有するものが好ましい。
【００３２】
また、後述する脱酸剤塗布工程における塗布時（例えば開先面２ａを水平にして塗布する場合）には流動性があるが、前記有機溶媒を蒸発させることによって、溶接時（開先面２ａがほぼ鉛直方向に沿って配置される）には開先面２ａに保持されるようにしてもよい。
【００３３】
［脱酸剤塗布工程］
次に、脱酸剤塗布工程について説明する。本説明では、図１における一方の鋼材１ａの開先面２ａに脱酸剤ペースト１０を塗布する場合について説明する。  
脱酸剤塗布工程は、母材となる鋼材１ａの開先面２ａに脱酸剤ペースト１０を塗布する工程である。脱酸剤ペースト１０は、開先面２ａにほぼ均一に塗布されることが好ましい。脱酸剤ペースト１０を開先面２ａに均一に塗布方法の一例としては、図２に示す方法が挙げられる。図２は、脱酸剤塗布工程について説明する図であり、（Ａ）は開先面と同一面を成す支持板を配設した図、（Ｂ）は支持板上に枠板を配設した図、（Ｃ）は開先面に脱酸剤ペーストを塗布した図である。
【００３４】
図２（Ａ）に示すように、支持板１１は開先面２ａが嵌まる大きさの開口部１２を備えており、開先面２ａを開口部１２に嵌め込んで支持板１１の面と開先面２ａとが同一面を成すように配設する。
【００３５】
続いて図２（Ｂ）に示すように、支持板１１の上に枠板１３を配設する。枠板１３には開先面２ａと同じ大きさの開口部１４が設けられており、図２（Ｃ）に示すように、配設された枠板１３の開口部１４を埋めるように脱酸剤ペースト１０を塗布することにより、枠板１３の厚さに脱酸剤ペースト１０を塗布することができる。支持板１１、枠板１３としては、例えばアクリル板やＳＵＳ板を用いることができる。
【００３６】
塗布される脱酸剤ペースト１０が多いと、溶接金属中のアルミニウム含有量が過多となって、溶接部の靭性が低下する虞があるため、枠板１３の厚さを１００μｍにして、脱酸剤ペースト１０を開先面２ａに対して約１００μｍの厚さに塗布することが望ましい。
【００３７】
脱酸剤ペースト１０は、図１のように少なくとも一方の鋼材１ａの開先面２ａに塗布されていればよいが、溶接される両方の鋼材１ａ、鋼材１ｂのそれぞれの開先面２ａ、開先面２ｂに塗布してもよい。  
尚、両方の開先面２ａ、開先面２ｂに脱酸剤ペースト１０を塗布する場合には、例えば、一方の開先面にのみに塗布する場合の約半分ずつの脱酸剤ペースト１０を二つの開先面２ａ、開先面２ｂに分けて塗布するなどして、開先面２ａ、開先面２ｂに塗布した脱酸剤ペースト１０のトータルの厚さが約１００μｍとなるようにするとよい。
【００３８】
また、脱酸剤塗布工程の後に、脱酸剤ペースト１０に含まれる有機溶媒を蒸発させる溶媒蒸発工程を行うことができる。  
溶媒蒸発工程を行い、脱酸剤ペースト１０に含まれる有機溶媒を減らすことにより、溶接部への前記有機溶媒由来の炭素の混入を低減することができる。
【００３９】
次に、前記脱酸剤塗布工程を行ってレーザ・アークハイブリッド溶接を行うことによる作用効果について説明する。図３は、レーザ・アークハイブリッド法による溶接部を示す図である。
【００４０】
開先面２ａ、開先面２ｂ（図１を参照）には、鋼材１ａ、鋼材１ｂの切断時に酸化膜ができる場合や、酸化膜を取る開先加工を行っても時間が経って再び酸化膜ができる場合がある。  
酸化膜（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等）があると、レーザ溶接を行った時に、そのレーザの高パワー密度の熱によって前記酸化膜から解離したＯと鋼材１ａ、鋼材１ｂ由来のＣが反応して溶融金属２１中にＣＯガスが発生する（図３）。溶融金属２１中に残ったＣＯガスは、溶融金属２１が凝固した溶接金属２４においてポロシティ２５となり、溶接部２０の欠陥となる。  
図３に示すように、溶接部２０のうち、レーザ溶接部２２にポロシティ２５は生じやすい。
【００４１】
本レーザ・アークハイブリッド溶接方法においては、開先面２ａに粉末の脱酸剤を含む脱酸剤ペースト１０が塗布されていることにより、溶接時に、鋼板１ａ、鋼板１ｂの厚さ方向（図３の矢印Ｚで示す方向）全体の溶融金属２１中に脱酸剤を分散させることができる。
【００４２】
前記脱酸剤は、溶融金属２１中において発生したＣＯガスと反応してスラグと称される固体の酸化物を形成するとともに、該スラグは溶融金属２１中を浮上して溶融金属２１外に排出される。脱酸剤が鋼板１ａ、鋼板１ｂの厚さ方向全体の溶融金属２１中に分散されていることにより、該脱酸剤は、溶融金属２１中において発生したＣＯガスと速やかに反応することができる。以って、溶融金属２１中に発生したＣＯガスが高効率に系外に除去され、溶融金属２１が凝固して形成される溶接部２０（溶接金属２４）におけるポロシティの発生を効果的に抑制することができる。
【００４３】
本レーザ・アークハイブリッド溶接方法は、厚さ６．０ｍｍ以上の鋼材１ａ、鋼材１ｂを溶接する際に行うと、特に効果的に上記作用効果を奏する。  
溶接される鋼材の厚さが厚くなると、その厚みのために溶融金属２１中に発生したＣＯガスが系外に除去され難くなるのでポロシティ２５は発生し易くなる。  
更に、板厚Ｌ（図３）が厚い鋼板に対してレーザ・アークハイブリッド溶接を行った場合、アーク溶接部２３の深さ（３〜６ｍｍ程度）は板厚Ｌが薄い場合と大きくは変わらず、レーザ溶接部２２のみが深くなる。溶融幅が狭いレーザ溶接部２２が深くなると溶融金属２１の凝固速度が速くなるので、ＣＯガスはレーザ溶接部２２から一層除去され難くなり、以ってポロシティ２５が生じ易くなる。
【００４４】
このため、厚さ６．０ｍｍ以上の鋼材では、ポロシティ２５による溶接部２０の強度低下の虞が特に高くなるが、本方法を用いることによって、溶接部２０におけるポロシティ２５の発生を抑え、より信頼性の高いレーザ・アークハイブリッド溶接を行うことができる。
【００４５】
また、本レーザ・アークハイブリッド溶接方法において、鋼材１ａ、鋼材１ｂの開先面２ａ、開先面２ｂは、レーザ切断により形成することが好ましい。レーザ切断は鋼材１ａ、鋼材１ｂの高速切断が可能であり、形状精度の高い切断部とすることができるため、開先面２ａ、開先面２ｂの加工を高効率且つ高精度に行うことができる。  
レーザ切断は、一般的にアシストガスとして酸素が使われるため、開先面２ａ、開先面２ｂとなる切断部には酸化膜が形成されるが、本発明に係るレーザ・アークハイブリッド溶接方法を用いて溶接することにより、開先面２ａ、開先面２ｂに酸化膜があってもポロシティの発生を抑制または回避することができる。
【００４６】
［具体例］
レーザ・アークハイブリッド構造体を以下の手順で作成した（実施例１）。比較例は、開先面への脱酸剤塗布工程を行わないレーザ・アーク溶接によってレーザ・アークハイブリッド構造体を作製した（比較例１および比較例２）。
【００４７】
（実施例１）
＜レーザ・アークハイブリッド溶接構成＞
レーザ：ディスクレーザ発振器（波長１０３０ｎｍ）
アーク：デジタルインバータ制御式ＣＯ２／ＭＡＧ／ＭＩＧ自動溶接機
先行熱源：アーク
溶接ワイヤ：ＹＧＷ１１（ＪＩＳ Ｚ３３１２）、φ１．２ｍｍ
母材（鋼材）：船級規格鋼板ＫＡ、板厚１２．５ｍｍ
開先加工：レーザ切断（Ｉ形開先）
【００４８】
脱酸剤ペーストは、脱酸剤としての平均粒径２０μｍの純アルミニウム粉末（ｇ）と、有機溶媒としてのエチレングリコールモノブチルエーテル（μｌ）を１８０μｌ／ｇの割合で混合し、１０分間撹拌したものを用いた。鋼材をレーザ切断した切断面を開先面とし、開先面（前記レーザ切断によって酸化膜ができている）の一方に脱酸剤ペーストを１００μｍの厚さで均一に塗布し（脱酸剤塗布工程）、１時間室温に置いてエチレングリコールモノブチルエーテルを揮発させた（溶媒蒸発工程）。  
脱酸剤ペーストを塗布した開先面と塗布しない開先面とを突き合わせ、表１に示す溶接条件によってレーザ・ハイブリッド溶接を行い、レーザ・ハイブリッド溶接構造体としての溶接継手を作製した。
【００４９】
【表１】
2016132007.tif 000003
【００５０】
（比較例１）
比較例１は、実施例１と同じレーザ・アークハイブリッド溶接構成で、母材である鋼材の開先面への脱酸剤塗布工程を行わずにレーザ・アークハイブリッド溶接を行ったものである。  
すなわち、脱酸剤ペーストが塗布されていない開先面（レーザ切断）同士を突き合わせ、表１に示す溶接条件によってレーザ・ハイブリッド溶接を行い、レーザ・ハイブリッド溶接構造体としての溶接継手を作製した。
【００５１】
（比較例２）
比較例２も比較例１と同様に、開先面への脱酸剤塗布工程を行わずにレーザ・アークハイブリッド溶接を行ったものであるが、比較例２は、ワイヤブラシを用いて開先面の酸化膜を機械的に除去し、開先面に酸化膜がほぼ形成されていない状態で溶接を行い、レーザ・ハイブリッド溶接構造体としての溶接継手を作製した。  
尚、表２に実施例１と比較例１、比較例２の条件の違いを示す。
【００５２】
【表２】
2016132007.tif 000004
【００５３】
［溶接部の評価］
＜溶接部断面のマクロ観察＞
溶接部断面について、ポロシティの有無の確認を行った。実施例１、比較例１、比較例２の溶接部の溶接部断面のマクロ観察写真を図４に示す。図４は、溶接部断面のマクロ観察写真であり、（Ａ）は実施例１の溶接部であり、（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、（Ｃ）は比較例２の溶接部である。
【００５４】
＜放射線透過検査＞
溶接部に対し、放射線透過検査（ＲＴ）による溶接部内のポロシティの有無の確認を行った。実施例１、比較例１、比較例２の溶接部の放射線透過検査の結果を図５に示す。図５（Ａ）は実施例１の溶接部であり、図５（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、図５（Ｃ）は比較例２の溶接部である。尚、図５の画像は、図３における＋Ｚ側から−Ｚ側に向けて撮影したものである。
【００５５】
図４（Ａ）および図５（Ａ）に示されるように、実施例１の溶接部にポロシティは観察されず、内部欠陥のない溶接部を得ることができた。一方、脱酸剤ペーストを塗布しない比較例１（開先面に酸化膜あり）では、溶接部にポロシティが発生していた[図４（Ｂ）および図５（Ｂ）]。  
比較例２は、開先面に酸化膜がほぼない状態であるので、脱酸剤ペーストを塗布せずにレーザ・アークハイブリッド溶接を行っても溶接部にポロシティは発生していなかった[図４（Ｃ）および図５（Ｃ）]。
【００５６】
＜ミクロ組織観察＞
また、溶接部について、アーク溶接部とレーザ溶接部のそれぞれの溶接金属に対して光学顕微鏡によるミクロ組織観察を行った。その結果を図６に示す。図６（Ａ）は実施例１の溶接部であり、図６（Ｂ）は比較例１の溶接部であり、図６（Ｃ）は比較例２の溶接部である。
【００５７】
図６（Ａ）に示されるように、実施例１のレーザ・アークハイブリッド溶接構造体は、溶接部（図３における符号２０の部分）のうち、アーク溶接部（アーク溶接による溶接金属：図３における符号２３の部分）のミクロ組織において、粒界フェライトおよびフェライトサイドプレートが減少し、微細なベイナイトを多く有することが明らかとなった。これは、アルミニウムが優先的に酸素と結び付くことにより、粒界フェライトおよびフェライトサイドプレートの核生成サイトとなるＳｉ、Ｍｎ酸化物の生成が抑制されるためと考えられる。  
つまり、開先面に脱酸剤ペーストを塗布してレーザ・アークハイブリッド溶接を行うと、アークによる溶接金属２３（図３を参照）のミクロ組織において、粒界フェライトおよびフェライトサイドプレートが減少すると考えられる。  
このようなレーザ・アークハイブリッド溶接構造体は、溶接部におけるポロシティの発生が抑制され、信頼性の高い溶接構造体であると言える。
【００５８】
次に、当該部のミクロ組織に及ぼす本発明の影響を定量的に評価するため、実施例１、比較例２、比較例３における当該部のミクロ組織を各１０視野観察し、ベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率の割合を点算法によって計測した。各１０視野平均値による定量結果を表３に示す。  
実施例１におけるベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率の割合の１０視野平均値は１９．６％であるが、前記１０視野における値の分布から、本発明の適用の有無を判定するための、当該部におけるベイナイトの体積分率に対する粒界フェライトの体積分率の割合の閾値としては、２５％が妥当と判断される。  
このようなレーザ・アークハイブリッド溶接構造体は、溶接部におけるポロシティの発生が抑制され、信頼性の高い溶接構造体であると言える。
【００５９】
【表３】
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【符号の説明】
【００６０】
１ａ、１ｂ  鋼材、  ２ａ、２ｂ  開先面、
３  レーザトーチ、４  アークトーチ、５  溶接ワイヤ  
１０  脱酸剤ペースト、１１  支持板、１２  開口部、１３  枠板、１４  開口部、
２０  溶接部、２１  溶融金属、２２  レーザ溶接部、２３  アーク溶接部、
２４  溶接金属、  ２５  ポロシティ、Ｌ  板厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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