大河出版 「ツールエンジニアリング」

２０１１年

味する言葉で、例えば、ロバと馬をハイブリッドし７月号「レーザ・アークハイブリッド溶接の開発・実用化」（株）最新レーザ技術研究センター、
沓名 宗春

１．はしがき今から約３５年前の１９７７年に、日本特許：昭５６―４９１９５「ティグとレーザの併用溶接」が工業技術院の研究者により取得された１）。この中で、TIG のトーチとレーザを一体に組合せるとともに
TIG トーチノズルの上部に穴を開けこの開口よりレてできた雑種の動物は騾馬である。
日本溶接協会のＨＰＬ（大出力レーザ加工研究）委員会の調査団として、
1982 年に米国のオハイオ州
立大学溶接工学科を訪問したとき、Alblight 助教授
らが 750Ｗの CO２レーザと TIG のハイブリッド溶接の研究を行い、アーク溶接の溶込みへの影響を示してくれた４)。その後、日本では四国工業試験場でも浜崎氏らが４ｋＷCO２レーザと TIG アークの併用による溶込み増加および溶接速度の増加を確認しーザを TIG 電極先端に近接するように照射して、深た５）。しかし、我が国でもさらに松田らの研究６）が溶込み溶接すること方法が提案された。これが世界あるが実用化される事はなかった。
1990 年代前半は最初のレーザ・アークハイブリッド溶接法である。

研究報告は少ないが７）８）、1994 年ドイツの Beyer

しかい、世界的には、１９７８年に英国ロンドン

らはＴＩＧアークがレーザのキーホール内に入ってにあるインペリアル大学の W. M. Steen 教授が"Arc行くことを報告した８）。1996 年頃より、欧米や日本

Augmented Laser Welding "として図.1 に示すよ

でアークとレーザの複合化がさらに研究され９）～１１）、

うに鋼板の上面また裏面から TIG アークで加熱しレーザがプラズマを安定化する効果も期待できるこ

レーザ溶接を行ない、アーク電流の効果として溶接速度および溶込み深さが増加することを報告した２）
３)。これがハイブリッド溶接の開発の最初とされてとも確認された。
特に、TIG 溶接でなく、ワイヤが溶融する
MIG/MAG アーク溶接とレーザ溶接が研究されたのは 1996 年ごろからで、1999 年の IIW（リスボン

いる。

大会）
では、
ドイツのアーヘン工科大学のＵ，
Dilthey
教授がレーザ・アーク(GMA)ハイブリッド法をアル
ミ合金製自動車部品の溶接に実用化したことを報告し、急に注目されるようになった１２）１３）。日本でも多くの溶接関係者がハイブリッド溶接の研究・開発
を 1997 年ころより始めた１４）～１８）。2002 年の IIW
年次大会ではハイブリッド溶接を主題とした１日セミナーが開催された。その中で、ハイブリッド溶接に関する多くの報告がなされ１９）～３０）、
自動車産業、
図１ ティグ溶接で補助されたレーザ溶接２）

造船業、電機産業での応用が紹介され、ますます、では“Hybrid Welding：ハイブリッド溶接”の定義

このフレキシビリティの高い溶接法への期待が高まはなにか。
時間的にも空間的にも、異なる溶接法で、った。

それぞれの溶融池が同一である場合を言う。もとも一方、レーザ加工機器の開発も 2000 年以降は急とハイブリッドの語意は動植物などで、「雑種」を意速に信頼性のある、高品質のレーザ装置が開発されてきた。
高出力で安価なレーザバーが開発されると、

1

これにより励起、高出力化された加工用レーザ装置

ットで航行できる高速船が多く建造されている。

が開発された。高出力の半導体レーザ、ファイバー

近年、ハイブリッド溶接が注目されるようになっ

レーザ、ディスクレーザおよび超短パルスレーザなてきた。これらの研究開発の状況ならびに実用化のどが各種工業分野で、工作機器として利用されるに現状を紹介する。

至ったのである。
特に、高出力ファイバーレーザやディスクレーザ

２． ハイブリッド溶接の特徴の発展はすばらしく、現在、５０ｋＷのファイバー

レーザ溶接法もアーク溶接法もそれぞれの利点、レーザ、および１６ｋＷのディスクレーザが市販さ欠点を持っている。 多くの研究によりレーザ・ア

れるようになり、板厚３０ｍｍの鋼材が溶接できる

ークハイブリッド溶接法はレーザとアークの相互作ようになった。これらの高出力レーザとアーク溶接

用によって、二つの独立した溶接法の短所を補完すをハイブリッドすることにより、従来 レーザ単独

るとともに長所を相乗させる効果があることが分かでは解決できない問題が解決出来るという希望がわ

ってきた。

いてきた。

レーザ溶接は溶込み深さが深く、低歪みであるが、

とくに、ビーム品質のよいファイバーレーザとＭ
ＡＧ溶接のハイブリッド溶接の開発が図２に示すよギャップ裕度が狭い。入熱は小さく、高速溶接が可能である。

うに進んでいる３１）。2007 年 9 月にデンマークのオ

一方、アーク溶接は入熱が大きく、溶接速度が遅デンセで開催されたＩＩＷの造船ＷＧの第１３回会

く、溶接変形が大きい。良い点は溶加材により溶接

議では、これらの技術に関する報告が「Laser

継手特性を調整できること、ギャップ裕度が大きい

Revolution in Shipbuilding」と題するセッションでこと、装置が安価であることなどがある。

たくさん報告された。欧州ではすでに５ケ国の船級

これらを１つの溶融池としてハイブリッドしたハ協会が CO2 レーザの適用に関する技術基準を 2000

イブリッド溶接はギャップ裕度もある高能率で、低年に、レーザ・アークハイブリッド溶接の技術基準

歪みの理想な溶接法で、得られる溶接継手も欠陥のを 2004 年に承認している。そして、造船の中厚鋼

少ない、高性能の継手が得られる。

板を溶接するハイブリッド溶接が実用化され、25 ノ

ハイブリッド溶接はさらに次に示すような役割も期待できる.
１）レーザによるアーク安定性の向上
２）より広いキーホールを生じてブローホール発生を抑制できる。

３．ハイブリッド溶接の種類
ハイブリッド溶接は、上述の多くの利点が期待できるため、この３０年間に、各種の方法が提案され、実用性を証明するために、多く研究がなされた。
とくに、レーザと MIG/MAG の組合せは溶接材料を
図２ 4kw ファイバーレーザ・GMA ハイブ

用いるので、溶接金属の形状、材質、性能を制御で

３１）

リッド溶接による水平すみ肉溶接

き、近年、とくに研究が活発になってきた。用いら2

れるレーザの種類とアーク溶接の組合せはいくつか反射するため、溶融の開始時間が遅くなり、且つレある。初期の段階では、CO2 レーザと TIG 溶接とンズに有害の影響を与える。また、生じたプラズマの複合によるハイブリッド溶接法の研究が多く行われた。1990 年代になると高出力の YAG レーザが開発され、ハイブリッド溶接に YAG レーザも参加してきた。1995 年ころより CO2 レーザと MIG/MAG
溶接のハイブリッド溶接が開発され自動車部品に適用されるようになった。
1997 年からはレーザ溶接とプラズマ溶接のハイブリッド溶接も開発された３２）３３）。さらに、2000 年代になり高出力のファイバー

レーザやディスクレーザが開発されると、これらレ

図３ 非同軸形組合せ機構

ーザと MIG/MAG 溶接または TIG 溶接によるハイブリッド溶接が 2003 年ころから開発されてきた。
2006 年頃からは欧州の造船所で高出力のファイバーレーザを用いたハイブリッド溶接が開発され３４）３５）、造船のパネルラインで適用されるに至った。

ハイブリッド溶接トーチを形式で大別すると主に２つの機構に分けられる。図２に示す非同軸形のタイ
プ 19)と図３に示すアークとレーザを同軸化した同軸形機構である 10)。この同軸形は溶接ヘッドの小型

図４ 同軸形組合せ機構

化や溶接方向のフレキシブル性と言う特徴がある。

によるレーザの散乱、吸収・透過によりレーザ単独

フラウンホファーレーザ研究所では各種ハイブリッで溶接する場合は、実際に材料表面に到達し、吸収ド溶接トーチを開発している 34）。

されるまでにエネルギーのかなりの部分が損失する。

ドイツの Dilthey 教授はレーザ・アーク

アーク先導のハイブリッド溶接場合、アークが材料

ハイブリッド溶接とレーザ・アークコンビネーショを予熱する効果や図５に示すように溶融池に入射す

ン溶接を別々の溶接方法として定義している。すな

る時のレーザ入射点位置による溶込み深さの改善効

わち、図５に示すようにレーザとアークが十分近接

果もある１９）。また、レーザとアークの距離（ＤLA）

しており溶融池が１つとなるような場合をハイブリによって、レーザとアークの相互作用が異なるが、ッド溶接と呼び、溶融地が１つでないものをコンビ

アークプラズマがレーザプラズマを引き寄せてレー

ネーション（組合せ）溶接と呼んでいる 8)。レーザ

ザのプラズマ吸収・散乱を減少することなどで、レとアークの距離はハイブリッド溶接では重要なプローザの吸収率が大幅に改善される１９）。このメカニズセス因子である。

ムは Hu らが SPECTRAL LINE STARK 効果を利用して、電子密度を測定することにより明らかにしている３４）。

４． ハイブリッド溶接の主な長所（１）レーザ吸収率の向上
よく知られるように多くの金属はレーザ光を強く

3

に比べて遅れ気味であり、この極点が高速溶接ではスムーズに移動できず断続的な移動となりアークが不安定になる。これに対してレーザ・アークハイブ
リッド溶接では溶接速度が 5m/min になってもアークの極点がワイヤ直下にある.これはレーザプラズ
マによってアークが安定化され、極点の移動がスムースになっている事を示している１７）。
しかし、全ての出力のレーザはアークを引き寄せ

図 5 溶融池へのレーザ入射位置の変化１９）

るわけではない.Zhao, Hu らはこれについて研究
した３６）。被溶接物が運動のときに静止の場合よりアークが強く引き寄せられる。 アーク単独溶接に比較して、低い電流値の時、ハイブリッド溶接はアー
クの安定性が明らかに改善される。
（３）.溶込み深さの改善（高速化）
ハイブリッド溶接はどんな長所を持っているかというと、まず、溶込み深さの改善であろう。ほとん
どの研究者はハイブリッド溶接法を研究する最初の段階で、ビードの形状及び溶込みから入り、論文に
溶込みについて必ず述べている。レーザ・アークハ
イブリッド溶接において溶込みに対して支配的な影
アーク中のレーザの透過性１７）響を与えるのはレーザによって生成されるキーホー

逆にアークの中を透過する時のレーザビームのエルである。キーホールは母材がレーザによって加熱

ネルギー損失について、石出らは実験により明らかされて金属蒸気が発生し、それが噴出する際の反作にした１４)１７）。すなわち、図.6 に示用で溶融金属が後方に押し流されることで形成され

図6

すように TIG アークの側方よりコリメートしたる。 （１）項で述べたようにハイブリッド溶接のYAG レーザビームを透過させ、ビームの透過出力をアークによるレーザの吸収率の改善、入射位置の低評価した.同図はアーク中心からの距離に対する透下、材料の加熱などにより、深いキーホールが形成

過出力を整理したもので、ビームの損失がないことされ、溶込み深さの改善が期待できる。図 8 はマグからアークでのビーム吸収は無視できる事が分かる。

溶接、フィラーを用いたレーザ溶接およびハイブリ

図７ ６０Ａのアーク溶接とそのハイブリッド溶接に

ッド溶接の断面マクロ写真の１例を示す。ハイブリ
ッド溶接は 入熱量がレーザより大きいが、溶接速よるアークの安定化１９）度も４ｍ/min と大きい。

単位ビー

ド長さ当たりの入熱は最も小さい。ここで、溶接条（２）.レーザによるアークの安定化
図 7 にハイブリッド溶接よる低電流（60A）のア

件が溶込みへどのように影響するか示す。

ークが安定化し、スムーズの溶接できることを示す①アーク電流及び溶接速度の影響：

１９）

レーザ・ティグ溶接とティグ独立した溶接におい。
これはアークの母材側陰極点の移動がワイヤ側

4

て、溶込みと溶接電流及び溶接速度の関係を図 9 に示す。同図によると、ハイブリッド溶接の溶込みがティグ溶接単独よりも 20～50％深いことがわかる
５）。ハイブリッド溶接では低い溶接速度の場合、溶接電流 70A の時の溶込みが 30A より 2.5 倍深いことに対して、高い速度の場合電流 70A の時の溶け込
みが 30A より 1.5 倍浅い。図 10 に示したのは CO2
レーザ・ティグ溶接における各種電流での溶接速度と溶け込みの関係である５）。溶接速度が遅くなるほ
ど溶込みは大きくなっているが、遅くなるほど適正なレーザ焦点位置を選ぶ必要がある。溶込みが最大

Fig.10 溶込みに及ぼす溶接電流の影響５）になる焦点位置は通常、溶接速度が速くなるほど、母材表面に近くなる。電流値が低い②レーザ出力の影響：レーザ出力が高いほど溶け込

溶接ほど,やはり焦点位置は母材表面に近くなってくる。そして溶込みが浅くなる。

みが深くなる。
③レーザ入射位置の影響：レーザの照射位置の影響を図 5 に示した。
④レーザの種類の影響：
４ｋＷファイバーレーザ・GMA ハイブリッド
溶接によるＴ継手の溶接で２０ｍｍの鋼板のＴ継ぎ手を図 11 のように溶接できる。

図 8 アーク溶接、レーザ溶接およびハイブリ
ッド溶接の比較１２）

図 11 4kW ファイバーレーザ・GMA ハイブ
リッド溶接によるＴ継手の溶接３１）（速度：４０ｃｍ/min, 縦板厚：２０mm）（４）. 溶接欠陥の防止
ハイブリッド溶接は溶接欠陥の低減にも効果があ
図９ 速度と溶込み深さの関係５）

ることがよく知られている。通常のレーザ溶接では5生じたキーホールが深くてガスの逃げるのが困難で

(a)
14 0

あるが、しかし、ハイブリッド溶接の場合、キーホール径が大きくなってガスが外に出るのに都合がよ

10 0

くなるということで、ポロシティーの発生率が減少

80するとされる。片山らは CO2 レーザ・MIG ハイブ

60

リッド溶接で SM490 鋼（２２ｍｍ厚さ）を溶接す

40

る際のポロシティの発生現象をＸ線を用いて高速度

20

カメラで撮影し、その発生についてより高速溶接で、

0-8 0

かつ、継手ギャップが狭く、ポロシティが発生しやすいことを示した。レーザ単独溶接では著しくポロ

Baser.matel
MAG W.M .
Hybrid W.M .
Laser W.M .

12 0

-6 0

-4 0

-2 0

Tetst temp erature,

(b)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

シティが発生したが、ハイブリッド溶接では JIS 放
射線透過試験のフィルム等級は１級であった３７）３８）。
また、アルミニウム合金は溶接時凝固割れが発生する場合がある。このとき、Al-12%Si 系のフィラ
ーワイヤを用いて溶接することにより凝固割れが防止できる。エアバスは旅客機のスキンパネルとスチ

20

C

Baser metal
M AG W.M .
Hy brid W.M .
Laser W.M .
-8 0

フナーのすみ肉溶接はこのようにして、凝固割れを

0
o

-6 0

-4 0

-2 0

Test te mperatue,

0
o

20

C

防止している。近い将来はファイバーレーザとGMA ハイブリッド溶接を採用すると思われる。ほかにも低温割れに影響する水素の挙動、疲労強度に

図 12590MPa 級高張力鋼の各種溶接部の衝撃試験結果３９）

及ぼす融合不良や溶込み不良の影響、酸素によるポロシティの防止方法などの報告がある。

５．各種材料のハイブリッド溶接(５) 溶接継手性能の改善（１） 低炭素鋼・高張力鋼

著者等は５９０MPa 級高張力鋼のレーザ溶接金

炭素鋼をより能率よく高速溶接をすれば、鋼の特性上、溶属の切欠きじん性の改善のために CO2 レーザ・接部および熱影響部がマルテンサイト変態を起して硬化が生

GMA ハイブリッド溶接の効果を試した。図 12 はじ、場合によっては低温割れが生じることがある。 MAG 溶

ハーフサイズのシャルピー衝撃試験結果を示す。何接ではワイヤの化学組成や溶接施工条件（予熱などの）を工れの試験温度でもレーザ溶接に比べて、高い吸収エ

夫して、良好な溶接金属を得て、割れも防止している。ハイネルギーを示した。それは従来の MAG 溶接部の値

ブリッド溶接ではワイヤの選択と溶接施工条件で 溶接金属に近い値を示した。延性破面率においても同じようは解決できるが、溶接熱影響部は高速溶接すると硬化が問題な傾向を示した。ハイブリッド溶接に用いるワイヤになることがある。ポロシティや割れの防止だけでなく、自により、溶接金属の化学組成および金属組織を調整

動車用の鋼板では成形性やじん性の評価など多くの研究があできるメリットは大きい。

る４０）―５２）。

異種金属溶接継手などの継手性能を改善することも可能である、さらに研究が進められるであろう。

（２） メッキ鋼板
亜鉛メッキ鋼板は亜鉛の金属蒸気は 900℃以下でも生じるのでポロシティの発生が問題となるが、溶融6池を長くすることやエア・ギャップを０．１～０．２ｍｍとイッチパネルの製造ラインに導入した。

ることでで、亜鉛蒸気は抜け易くなり、ポロシティ発生が少なくなる４２）-56）。

（３） ステンレス鋼:
ステンレス鋼のレーザ溶接およびハイブリッド溶接は高速溶接が可能で、粒界腐食の問題を回避できるので、できる限り入熱の小さい高速溶接は望ましい。すでに、ハイブリッド溶接の研究および圧力容器への適用例もある 57）-60）。将来はシングルモードのファイバーレーザでは２００μ厚さのステン
レス鋼を２００ｍ/min で溶接できるので、ハイブリッド溶接

図 14 レーザ溶接されたサンドイッチ部材

でもかなり高速の溶接が可能となろう。

（４） アルミニウム合金
各種アルミニウム合金のハイブリッド溶接の研究では 溶接欠陥である凝固割れやポロシティの研究などがある 61）～65）。
自動車産業ではすでにドアパネルの溶接に実用化されている。

（５） その他金属材料
その他金属および異種金属継手のハイブリッド溶接の報告もある 66）―６８）。今後はチタン合金、ニッケル合金、銅合金のハイブリッド溶接などの報告も増加してくると思われる。

図 15 造船用フラットパネルへのハイブリッ

6．ハイブリッド溶接の実用化例

ド溶接の適用状況

6．１ 適用例（その１：造船）

さらに、図 15 に示すように客船用フラットパネルの突合せ溶接継手及びすみ肉溶接継手にレーザ・アークハイブリッド溶接を導入した６９）―７２）。

図１３ Meyer Werft 社で建造される高速船 ドイ

IMG社施工ツの Meyer Werft 社は図 13 に示すような高速船を建造するPapenburg工場に1994年より研究開発してきたレーザ溶接を最近図 14 に示すようなサンド

7

図１６ Fincantieri,社に導入された１０ｋＷファ
イバーレーザによる溶接システム７３）

図１６は２００９年にイタリアの Fincantieri,社のMonfalcone 造船所に導入された１０ｋＷファイバ
ーレーザを用いたハイブリッド溶接システムを示す
７３）。 ＥＵ諸国の造船各社が国際プロジェクトとして「Docklaser」を実施し、造船業へのレーザ加工の適用を格段と発展させた結果である７２）７４）。米国

MIG溶接

7 シーム(380 mm)

レーザ溶接

11シーム(1030 mm)

ハイブリッド溶接 48シーム(3570 mm)の海軍でも２００３年よりレーザ加工技術を艦船の

全溶接長さ

4980 mm

フォルクスワーゲン Phaeton の例

工作に利用する研究プロジェクトが始まり、６０億円余の予算で開発が進んでいる７５）７６）。
図 18 Volkswagen” Phaeton”車の Front door
溶接例７８）

図１７ 艦船のパネルのハイブリッド溶接対象 76)）
我が国でも三菱重工業がコンテナー船の居住区など、板厚が５ｍｍ～１２ｍｍの部材の溶接に裏あて材を用いたハイブリッド溶接を適用している７７）)。
6．２ 適用例（その２：自動車・車輌）

図 19 レーザ・ＭＩＧハイブリッド溶接用

すでに、２０００年よりドイツのホルクスワーゲ

ヘッドの外観 （Fronius 社製）２８）

ン社はレーザハイブリッド溶接システムを３ステーれが生じやすいので、シリコンを多く含有する溶接ション導入して、図 18 に示すアルミニウム合金製

ワイヤをフィラーワイヤとしてＭＩＧ溶接に用いる

ドアパネルのテーラードブランク溶接に適用していことで解決することもできる。

２８）78）る。また、アルミニウム鋳造合金の溶接にも導入している。ドアパネルのテーラードブランク溶
接では１台につき３，５７０ｍｍ（全溶接長４，９８０ｍｍ）をハイブリッド溶接している。図 19 に示すハイブリッド溶接用のヘッドを開発し、４ｋＷの YAG レーザと MIG 溶接トーチを結合させ、これによりロボット溶接している。
自動車の車体フレームやパネルにも図 20 に示す
Audi A8 モデルようにハイブリッド溶接が１部適用されている。特に、アルミニウム合金では凝固割8

図 20 Audi A8 モデルにおけるハイブリッ
ド溶接の適用部位（５ｍ）79）

６．３ 適用例（その３：重工業、エネルギー産業）
東芝は肉厚１６ｍｍのステンレス鋼製圧力容器の鋼板を溶接するのに６ｋＷCO2 レーザと MIG 溶接のハイブリッド溶接を適用した２１）。
そのビード断面を図 21 に示す 21）。

図 23 ラインパイプの長手継手のハイブリッド
溶接部の断面マクロ写真８０）
最近、インドや中国で、３０００ｋｍや４０００
ｋ ｍもある油輸送用のパイプラインの建設が検討されており、レーザ・アークハイブリッド溶接の研究開発が欧州の研究所で進められている８１）８２）。

図 21 肉厚１６ｍｍのステンレス鋼製圧力容器のハイブリッド溶接部のビード断面 21）
英国溶接研究所では 図21に示すようにパイプラ
イン用鋼管のハイブリッド溶接法を開発した８０）。

図２４はベルリンにあるＢＡＭ研究所の研究報告で、板厚２０ｍｍのパイプ鋼管のハイブリッド溶接例を示す８２）。 Ｙ形開先のものとＩ形開先のものをそれぞれ１パスで溶接している。これらの結果から、図２５に示すような固定管の円周溶接装置が開発された８２）。4000
４ｋｍのパイプラインを２０ｍ長さのパイプで建設するとと、溶接継手数は２０万カ所あり、１つの継手を溶接て施工する時間がハイブリッド溶接により４時間短宿されたとすれば、８０万時間の溶接工数が短縮できる。

図２２ パイプライン用鋼管のファイバーレーザ・
MAG ハイブリッド溶接部の断面マクロ

図２２はラインパイプの長手継手のハイブリッド溶接状況を示す。また、その断面マクロ写真を図２３に示す。肉厚３ｍｍから１２ｍｍまでのパイプが

図２４ パイプ鋼管のハイブリッド溶接断面８２）溶接されている。

このように、ハイブリッド溶接するメリットは非常
に大きい。

9

精度が不十分であるので、ハイブリッド溶接が適用されると思う。

図 25 固定管の円周溶接装置８２）６．４ 適用例（その４：その他）
国際核融合炉（ITER）の開発が国際共同開発されているが、我が国ではＩＨＩや東芝がこれらの大型コ

図 27 厚板アルミニウムのハイブリッド溶接

ンポーネントを高精度に製作するためにレーザ・アーク（板厚 ８ｍｍ、溶接速度 4m/min）６５）

ハイブリッド溶接の適用も含めて検討をしている８３）８４）。

建設機械の油圧シリンダーとプレートとのハイブ
リッド溶接も図２８のように検討されている。

図 26 核融合炉のカバープレートのハイブリッド
溶接８３）８４）
図２６はそのカバープレートの溶接部を示す。非常

図 28 建設機械の油圧シリンダー（15.5mm 厚）とに複雑な溶接部をハイブリッド溶接することも検討

プレートとのハイブリッド溶接８５）されている。
アルミニウム合金車両や鋼車両の溶接にもレーザ
溶接またはハイブリッド溶接の適用が始まっている。
高出力ファイバーレーザの出現により図２７に示すような厚板のアルミニウム合金パネル製車両のハイ
ブリッド溶接がドイツでは高速列車の構体溶接に使われている。溶接速度が４ｍ/min ～ 15ｍ/min とＦＳＷの５倍から１０倍も速いので、今後は、量産製品の溶接に益々適用されると考えられる。

図 29 ハイブリッド溶接されるアルミニウム合金製船体構造８６）
フィンランドの造船業では図２９に示すように、ア思われる。薄板の分野でも、プレス加工時の部品

10

ルミニウム合金製船体構造の小組立てにハイブリッ63-6(1984), p.18-24

ド溶接が検討されている。溶接変形の大きなアルミ
ニウム合金構造物をハイブリッド溶接するとアーク

5）浜崎ら：高温学会誌、9-2(1983),p.79-83

溶接時の歪はー１５ｍｍに対して、―４ｍｍに収ま

6) J.Matsuda, A.Utsumi,et al: Joining andMaterials, No7(1988),p.31-34

ることを実証している。
7)

K.H.Magee,etal:proc.

of

ICALEO,

Nov.4-9,1990, Boston section A-p.382-398
8) E.Beyer,U.Dilthey et al:proc. of ICALEO,
Oct.17-20 1994, Orlando, section A
p.183-192
9)N.Abe et al: proc. of ICALEO’1996, section D,
p.D64-D73

10) T.Ishida, M.Hirokawa,ら：proc. of 6th CiISFFEL,
June 15-19,1998 Toulon, France p.399-406

図 30 ２つのアークトーチを持つ Hydra 溶接法

11）J.Tusek、M.Suban：Science and Technology ofWelding And Joining, 4-5(1999), p.308-311の開発８７）

12）U.Dilthey, F.Lueder, A.Wieschemann：proc. of Int.

７．まとめ
レーザ・アークハイブリッド溶接も発案からすでに３０年余が経ち、その実用化もやっと高出力のファイバーレーザやディスクレーザという相棒を得て、ますます適用分野が中厚板から厚板構造物の分野に広がってきた。 ドイツではさらに 高能率なハイブリッド溶接の改良型が 図 30 に示すように２ヘッドのアークトーチをもつハイブリッド溶接「ＨＹ

Conf. by IIW, Lisbon, July 19/20 (1999),
p.141-151
13) U. Dilthey, A. Wieschemann：IIW Doc.
XII-1565-99(1999),14) 石出、長島ら：溶接学会、第 169 回溶接法研究委
員会資料,SW-2671-2000
15) 阿部、林：溶接学会、第３３回高エネルギ－ビー

ＤＲＡ」やＳＡＷ溶接とレーザ溶接のハイブリッド

ム加工研究委員会資料、HEB-349 – 2000

溶接「ＬＵＰＵＳ」溶接が開発されて、実用化が進

16) 阿部、林：溶接学会誌、70-4(2001),p.389-393

められている。 レーザ技術の発展はまだまだ続く。

17) 石 出 、 名 山 、 渡 邊 、 長 島 ： 溶 接 学 会 誌 、70-4(2001),p.394-399
18) 牧 野 、 椎 原 、 浅 井 ： 溶 接 学 会 誌 、

参考文献
1）M.Eboo, W.M.Steen, J Clarke：proc. of 4th
Int.Conf. on Advances in Welding Processes,
May 9/11 1978,Harrogate UK, p.257-365
21-7(1979), p.332-335
W.M.Steen:

Jour.

T.P.Diebold,20)U.Dilthey, A.Brandenburg: IIW Doc
XII-1710-02,(2002.June Copenhagen)

of

Apply

Physics,

51-11(1980), p.5636-5641
4)19) Kutsuna,Chen Liang : IIW Doc.XII-1708-02(2002.June Copenhagen)2）W.M.Steen and M.Eboo: Metal Construction,3)

70-4(2001),p.400-404

C.E.Albright:21) K. Minami, S. Asai, et al: IIW Doc XII-1704-02,(2002.June Copenhagen)WeldingJ.,1122) L. Brown, M. Fallara, P. Denney: IIW Doc

XII-1709-02, (2002.June Copenhagen)23) K. Nilsson, E. Engström, A. Kaplan:IIW Doc

41) D.Dilthey, A.Wieschemann, Welding in theworld, 44-3(2000),p.37-46

IV-810-02/XII-1732-02

42)小野守章：溶接技術、51-7(2003),p.73-78

24) S.E. Nielsen, M.M. Andersen, J.K. Kristensen,

43)M.Kutsuna, Liang Chen:proc. of 7th Int.

IIW Doc IV-811-02/ XII-1731-02
25) J.H. Moon, M. Mizutani, et al: IIW Doc IV-816-

Symp.,JWS,2001 Nov. Kobe, p.403-40844)沓名、陳：レーザ加工学会誌、10-2(2003),

02/XII-1706-02(2002.June Copenhagen)26)T. Ishide, S. Tsubota,et al: IIW Doc XII-1705-02

p.127-132
45)P.L.Moore, D.S.Howse et al:Science and tech.of(2002.June Copenhagen)27) T. Ueyana, H. Tong, I. Yazswa, et al: IIW Doc No:28)T.Graf,

80-7(2001) ,p163s-172s

welding& joining,9-4(2004), p.314-322

XII-1707-02 (2002.June Copenhagen)46) M.Uchihara, K.Fukui: IIW Doc.XII-1854-05

H.

47)C.Bratt, J.Noel: proc. of ICALEO’2004,

Staufer:

IIW

Doc

IV-809-02

SanFransico, Sec.Hybrid Welding p.1-8/XII-1730-02,

48)Anna Fellman, Veli Kujanpaa: journal of laser29) G.S. Booth: IIW Doc IV.808-02,
30) S. Williams, S.A. Morgan: IIW Doc IV-815-02

application, 18-1(2006),p.12-20(2002.June Copenhagen)49) C. H. J. Gerritsen, C. M. Allen, J.Mawella:31) J.Neubert, S.Keitel, H.Butth:proc. of 6th Int.Conf.

Development and evaluation of CO2

Beam Technology, DVS, April 26-28 2004,

laser-MAG

Halle,Germany, p.16-20

shipbuilding steel, TWI technical report,2006

32) John Bifin：Welding & Metal Fabrication,

hybridwelding

forDH3650),E.W.Reutzel, L.A.Kern, J.F.Tressler; proc. of

64-4(1997),

ICALEO ‘ 2006, CD-ROM #1906, p976

33) C.J.Page, T. Devermann,et al: Science and Tech.
of welding/joining, 7-1(2002), p.1-1051)B.Victor, B.Nagy, D.Farson, proc. of ICALEO ‘
2009, CD-ROM paper#106, p79

34) D.Petring, C.Fuhrmann, N.Wolf, R.Poprawe:52)F.Vollertsen, S.Grunenwald; proc. of ICALEO ‘

proc. of ICALEO2003, Jacksonville,USA,sect,-A,
p1

2008, CD-ROM paper#1004, p489
53) D.Petring, C.Fuhrmann, N.Wolf, R.Poprawe:35) H.Piili, A. Salminen, P.Harkko, J.Letinen:proc. of ICALEO2007, CD-ROM Paper#604 p.300

Proc. of ICALEO 2008, CD-ROM p.506-515

54)H.P. Gu ,R.Mueller :proc. of ICALEO’2001, Sec.-A ,p.304

36）Hu Shengsun ら：溶接学報,1 4-1(1998),(中国語)55)H.Haferkamp, A.Ostendorf, et al: proc. of ICALEO

37) A.Matsunawa, M.nizutani, et al: welding‘ 2002, Oct. 14-18 Arizona, US Sec-A, CD-ROM

international, 17-6(2003),p431-437
38)

T.Hayashi,56) A.F.H. Kaplan, G.Wirland, T.Nilsson; proc. of

S.Katayama,A.Omori:Welding

international 18-9(2004),p. 692-701

ICALEO 2007, CD-ROM paper #610, p.345
57) T.Jokinen, et al:Jour. of Laser application.

39) Z.J Liu, M.Kutsuna, G.J Xu: proc. of LAMP’

15-4.(November 2003),p.220-224

58) 浅井知：ステンレス鋼のハイブリッド溶接特性、

2006, May 16-19,2006, Kyoto,38) C.V.Hyatt, K.H.Magee et al:Welding Journal,

12

日本溶接協会ＬＭＰ委員会主催２００５年度レー

ザシンポジウム講演集、（２００６年１月）、つく76)S.M.Kelly, E,W,Neutzel, et al;

SAIL, Aug. 18-19, 2008, Williamsburg, US,ば市、p.71-81

59)E.V.Couso,, J.L.Arias Otero, et al; proc. ofTechnical Forum A77）古賀；日本溶接協会ＬＭＰ委員会主催レーザシ

ICALEO 2007, CD-ROM Paper #603 p.29360)M-Y. Lee; proc. of ICALEO 2009, CD-ROM Paper

ンポジウム２０１０論文集、）
２０１０年３月８#1806, p.788

日、東京、ｐ８１－８７、

61)上山、H.Tong, 矢澤、中田、牛尾； レーザ加工学会誌、Vol.10-No.2(2003), p.151-157
the world, 50-1/2(2006),p. 28-34

64)R.S.Xiao, H.Hugel et al:proc. of ICALEO’2004,
San Francisco, sec. Hybrid welding p.70-74

in

the

of Yb fibre laser/MAG hybrid processing forofpipelines,

TWI

technical

report,2006

2010, CD-ROM Paper #202, p.62-69

ICALEO 2006, CD-ROM Paper #1903, p.953-959

66)G.Casalino, C.Rella; proc. of ICALEO 2007,

82) A.Gumenyuk BAM technical report, 2010, Oct83) K.Shiihara, Y.Makino, et al; proc. of ICALEO

CD-ROM Paper #602, p.287-292

2007, CD-ROM Paper #606, p.316-324

67)F.Vollertsen, C.Thomy; proc. of ICALEO 2009,.84) 山岡；日本溶接協会ＬＭＰ委員会主催レーザシ

CD-ROM Paper #107, p.89-97

ンポジウム２００８論文集、）２００８年１月

68)L.Cui, M.Kutsuna, T.Shimizu, K.Horio;

２２日、東京、ｐ１５９－１６４

J. of Materials and Design. 30(2009), p109-114
69）F.Roland,T.Reinert, G.Pethan: Proc. of IIW85) D.Petring, C.Fuhrmann, N.Wolf, R.Poprawe; proc. of
ICALEO 2007, CD-ROM Paper #604, p.300-307

Int. Conf. June 2002, p.B-II

86)A.Salminen, T.Rurtonen et al; proc. of ICALEO 2009,70)U.Dilthey, et al: Welding international, 16-9

CD-ROM Paper #1608, p.697704( 2002), p.711-719

87)U.Reisgen, S.Olschok, et al: proc. of ICALEO

71) P. Seyffarth: proc. of SAIL Conf. June 2-4,2003,
Williamsburg,US, Sec.-2 ,paper#3

proc. of 7th Beam Technology,

Apr.17-19,2007,Halle Germany, p.112-116
73) I.P.G. 技術資料
74)S.Olschok, U. Reisgen, U.Dilthey; proc. of
ICALEO 2007, CD-ROM Paper #605, p.308-315

ofworld,81) S.Gook, A.Gumenyuk, M.Rethmeier; proc. of ICALEO65)S.Katayama, S.Uchiumi, F.Briand; proc. of

18-19,2008,:Welding

79) Audi 技術資料

welding18-5(2004),p. 345-350

proc.

H.Staufer80) David. S. Howse, S. Booth,et al: The evolution63) T.Ueyama, H.Tong,et al: Welding international75)G.Sturtevant;78)

50-7/8(2006),p. 44-50.

62) K.Shibata, H,Sakamoto, T.Iwasa, Welding in

72) J.Neubert;

proc. of 2nd

2nd

Williamsburg,US,

SAIL,

Aug.

Keynoteaddres13

2010, CD-ROM Paper #203, p.70-77