JP2001198687A - アルミニウム材のレーザ溶接方法 - Google Patents
アルミニウム材のレーザ溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被溶接材であるアルミニウム材によるレーザ
光の反射による影響を回避し、レーザビーム照射部材に
対する熱的損傷を抑制することができるアルミニウム材
のレーザ溶接方法を提供する。 【解決手段】 被溶接材である上板１と下板２とをその
スポット溶接すべき端部で重ね、この端部を円柱状の下
押さえ部材４と３本の棒状の上押さえ部材３とで挟み、
挟持する。そして、レーザ溶接すべき位置に、Ｔｉ線１
０を供給しつつ、この位置にレーザビームＬＢを照射
し、溶接する。このＴｉ線１０はアルミニウム材よりも
レーザ光の反射率が低く、反射光による照射部材の熱的
損傷を抑制することができる。
光の反射による影響を回避し、レーザビーム照射部材に
対する熱的損傷を抑制することができるアルミニウム材
のレーザ溶接方法を提供する。 【解決手段】 被溶接材である上板１と下板２とをその
スポット溶接すべき端部で重ね、この端部を円柱状の下
押さえ部材４と３本の棒状の上押さえ部材３とで挟み、
挟持する。そして、レーザ溶接すべき位置に、Ｔｉ線１
０を供給しつつ、この位置にレーザビームＬＢを照射
し、溶接する。このＴｉ線１０はアルミニウム材よりも
レーザ光の反射率が低く、反射光による照射部材の熱的
損傷を抑制することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム又はア
ルミニウム合金材（以下、総称してアルミニウム材とい
う）をＹＡＧレーザ等によりレーザ溶接する方法に関
し、特に、レーザビーム照射系の熱的損傷を抑制したア
ルミニウム材のレーザ溶接方法に関する。
ルミニウム合金材（以下、総称してアルミニウム材とい
う）をＹＡＧレーザ等によりレーザ溶接する方法に関
し、特に、レーザビーム照射系の熱的損傷を抑制したア
ルミニウム材のレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量化の観点から、自動車の部品又は構
造材にアルミニウム材の使用が盛んになされており、こ
のため、アルミニウム材の接合技術の向上が要望されて
いる。従来、自動車の組立工程において、鋼材の構造材
については、スポット溶接が多用されている。しかし、
アルミニウム材は鋼材に比して熱伝導度及び電気伝導度
が高いため、アルミニウム材を抵抗スポット溶接しよう
とすると、電極寿命が短くなり、溶接電源を大容量化す
る必要があり、また、被溶接材の溶接部に高加圧力で押
さえつける必要がある等、種々の問題点があり、鋼材の
場合と同様の条件で容易に抵抗スポット溶接することは
できない。アルミニウム材に抵抗スポット溶接を適用し
ようとすると、少なくとも、溶接電源を高容量化し、溶
接ロボットを大型化する必要があった。
造材にアルミニウム材の使用が盛んになされており、こ
のため、アルミニウム材の接合技術の向上が要望されて
いる。従来、自動車の組立工程において、鋼材の構造材
については、スポット溶接が多用されている。しかし、
アルミニウム材は鋼材に比して熱伝導度及び電気伝導度
が高いため、アルミニウム材を抵抗スポット溶接しよう
とすると、電極寿命が短くなり、溶接電源を大容量化す
る必要があり、また、被溶接材の溶接部に高加圧力で押
さえつける必要がある等、種々の問題点があり、鋼材の
場合と同様の条件で容易に抵抗スポット溶接することは
できない。アルミニウム材に抵抗スポット溶接を適用し
ようとすると、少なくとも、溶接電源を高容量化し、溶
接ロボットを大型化する必要があった。
【０００３】一方、ＹＡＧレーザ等のレーザ溶接は低入
熱で溶接できるため、アルミニウム材の溶接に対し、Ｙ
ＡＧレーザの適用が開始されている。このＹＡＧレーザ
は、レーザ光を出力的及び時間的に分割することができ
るため、多点を同時又は時間差的に照射することが可能
となり、従来の設備及び技術を使用して、抵抗スポット
溶接の代替となり得る。この場合に、レーザによるスポ
ット溶接においては、抵抗スポット溶接とは異なり、非
接触であるため、電極寿命が短くなるということがな
い。また、ロボットの更新及び大電流電源の新設等が不
要であり、既存の設備を使用してレーザスポット溶接す
ることができるという利点がある。
熱で溶接できるため、アルミニウム材の溶接に対し、Ｙ
ＡＧレーザの適用が開始されている。このＹＡＧレーザ
は、レーザ光を出力的及び時間的に分割することができ
るため、多点を同時又は時間差的に照射することが可能
となり、従来の設備及び技術を使用して、抵抗スポット
溶接の代替となり得る。この場合に、レーザによるスポ
ット溶接においては、抵抗スポット溶接とは異なり、非
接触であるため、電極寿命が短くなるということがな
い。また、ロボットの更新及び大電流電源の新設等が不
要であり、既存の設備を使用してレーザスポット溶接す
ることができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム材のレーザ溶接においては、アルミニウム材が反
射しやすい材料であるため、アルミニウム材が溶融しき
い値に達する依然の短時間に、レンズ及び光ファイバ等
のレーザ照射部材に対する反射光による熱的影響が生
じ、このレーザ加工光学系に熱的損傷が生じるという問
題点がある。特に、このレーザスポット溶接方法におい
ては、溶接点数が多くなると共に、反射による熱的損傷
が蓄積されて、より大きな損傷を受ける。
ニウム材のレーザ溶接においては、アルミニウム材が反
射しやすい材料であるため、アルミニウム材が溶融しき
い値に達する依然の短時間に、レンズ及び光ファイバ等
のレーザ照射部材に対する反射光による熱的影響が生
じ、このレーザ加工光学系に熱的損傷が生じるという問
題点がある。特に、このレーザスポット溶接方法におい
ては、溶接点数が多くなると共に、反射による熱的損傷
が蓄積されて、より大きな損傷を受ける。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、被溶接材であるアルミニウム材によるレー
ザ光の反射による影響を回避し、レーザビーム照射部材
に対する熱的損傷を抑制することができるアルミニウム
材のレーザ溶接方法を提供することを目的とする。
のであって、被溶接材であるアルミニウム材によるレー
ザ光の反射による影響を回避し、レーザビーム照射部材
に対する熱的損傷を抑制することができるアルミニウム
材のレーザ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム材のレーザ溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる１対の被溶接材をレーザビームにより溶
接するアルミニウム材のレーザ溶接方法において、前記
レーザビームを照射するアルミニウム材の位置に、レー
ザ光の吸収率がアルミニウム材よりも低い低反射率材料
を付加することを特徴とする。
ム材のレーザ溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる１対の被溶接材をレーザビームにより溶
接するアルミニウム材のレーザ溶接方法において、前記
レーザビームを照射するアルミニウム材の位置に、レー
ザ光の吸収率がアルミニウム材よりも低い低反射率材料
を付加することを特徴とする。
【０００７】このアルミニウム材のレーザ溶接方法にお
いて、前記低反射率材料は、粉末又は線材を前記アルミ
ニウム材におけるレーザビームの照射位置に供給するこ
とにより付加するものであるか、又は、粉末又は線材を
前記アルミニウム材に塗布することにより付加するもの
であることが好ましい。また、例えば、前記低反射率材
料は、Ｖ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された材料
である。
いて、前記低反射率材料は、粉末又は線材を前記アルミ
ニウム材におけるレーザビームの照射位置に供給するこ
とにより付加するものであるか、又は、粉末又は線材を
前記アルミニウム材に塗布することにより付加するもの
であることが好ましい。また、例えば、前記低反射率材
料は、Ｖ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択された材料
である。
【０００８】そして、本発明は、特に、レーザスポット
溶接に有効である。また、本発明はＹＡＧレーザに有効
である。
溶接に有効である。また、本発明はＹＡＧレーザに有効
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発
明の第１実施例を示す図であり、図１（ａ）はその斜視
図、図１（ｂ）は正面断面図である。本実施例は、本発
明をレーザスポット溶接に適用したものである。被溶接
材である上板１と下板２とをそのスポット溶接すべき端
部で重ね、この端部を円柱状の下押さえ部材４と３本の
棒状の上押さえ部材３とで挟み、挟持する。この上押さ
え部材３はスポット溶接すべき箇所を外して、その箇所
を取り囲む位置を下方に向けて押圧している。一方、下
押さえ部材４はスポット溶接すべき箇所の直下の位置を
上方に向けて押圧している。
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発
明の第１実施例を示す図であり、図１（ａ）はその斜視
図、図１（ｂ）は正面断面図である。本実施例は、本発
明をレーザスポット溶接に適用したものである。被溶接
材である上板１と下板２とをそのスポット溶接すべき端
部で重ね、この端部を円柱状の下押さえ部材４と３本の
棒状の上押さえ部材３とで挟み、挟持する。この上押さ
え部材３はスポット溶接すべき箇所を外して、その箇所
を取り囲む位置を下方に向けて押圧している。一方、下
押さえ部材４はスポット溶接すべき箇所の直下の位置を
上方に向けて押圧している。
【００１０】下板２の下面の前記スポット溶接すべき箇
所に整合する位置は、凹部５を形成するように、凹んで
いる。従って、この凹部５の部分では、下板２と下押さ
え部材４とは接触せず、空間を形成している。なお、上
板１及び下板２はアルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる板材であり、厚さが例えば１ｍｍ以上である。
所に整合する位置は、凹部５を形成するように、凹んで
いる。従って、この凹部５の部分では、下板２と下押さ
え部材４とは接触せず、空間を形成している。なお、上
板１及び下板２はアルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる板材であり、厚さが例えば１ｍｍ以上である。
【００１１】そして、上板１及び下板２を溶接部で重
ね、上押さえ部材３及び下押さえ部材４で前記溶接部を
挟持し、上押さえ部材３の配置中心のスポット溶接部に
対し、Ｔｉ線１０を供給すると共に、所定のエネルギで
レーザビームＬＢをパルス的に照射する。このレーザ
は、例えば、ＹＡＧレーザ又はＣＯ2レーザである。そ
して、溶融プールの酸化を防止するため、シールドガス
を流しつつ、溶接を行う。
ね、上押さえ部材３及び下押さえ部材４で前記溶接部を
挟持し、上押さえ部材３の配置中心のスポット溶接部に
対し、Ｔｉ線１０を供給すると共に、所定のエネルギで
レーザビームＬＢをパルス的に照射する。このレーザ
は、例えば、ＹＡＧレーザ又はＣＯ2レーザである。そ
して、溶融プールの酸化を防止するため、シールドガス
を流しつつ、溶接を行う。
【００１２】そうすると、レーザビームはＴｉ線１０を
含めてアルミニウム材（上板１）の表面に照射され、Ｔ
ｉ線１０で反射されるが、このＴｉ線１０の表面で反射
されるレーザビームは、アルミニウム材の場合よりも反
射率が低く、光吸収率が高い。このため、照射ターゲッ
トからの反射光が軽減され、レーザビームの反射光によ
るレーザビーム照射部材に対する熱的損傷が軽減され
る。そして、レーザビームの照射位置においては、レー
ザビームのエネルギにより上板１及び下板２がスポット
的に溶融し、貫通溶け込み部６が形成され、これが凝固
して、上板１及び下板２が接合される。
含めてアルミニウム材（上板１）の表面に照射され、Ｔ
ｉ線１０で反射されるが、このＴｉ線１０の表面で反射
されるレーザビームは、アルミニウム材の場合よりも反
射率が低く、光吸収率が高い。このため、照射ターゲッ
トからの反射光が軽減され、レーザビームの反射光によ
るレーザビーム照射部材に対する熱的損傷が軽減され
る。そして、レーザビームの照射位置においては、レー
ザビームのエネルギにより上板１及び下板２がスポット
的に溶融し、貫通溶け込み部６が形成され、これが凝固
して、上板１及び下板２が接合される。
【００１３】このレーザ光の吸収率がアルミニウム材よ
りも低い低反射率材料は、Ｔｉの他に、Ｖ及びＺｒ等が
あるが、この低反射率材料としては、これに限らず、ア
ルミニウム材よりもレーザ光の反射率が低いものであれ
ば、適用可能である。但し、Ｆｅは反射率は低いもの
の、溶接部に混入するとアルミニウムと金属間化合物を
生成し、溶接部の強度及び靭性を損なうため、好ましく
ない。
りも低い低反射率材料は、Ｔｉの他に、Ｖ及びＺｒ等が
あるが、この低反射率材料としては、これに限らず、ア
ルミニウム材よりもレーザ光の反射率が低いものであれ
ば、適用可能である。但し、Ｆｅは反射率は低いもの
の、溶接部に混入するとアルミニウムと金属間化合物を
生成し、溶接部の強度及び靭性を損なうため、好ましく
ない。
【００１４】また、この低反射率材料の供給方法は、上
記実施例のように、線材でレーザ溶接部に供給する場合
に限らず、粉末状の低反射率材料をレーザ溶接部に散布
する等の方法で供給しても良い。更に、アルミニウム材
の表面に、低反射率材料の懸濁液を塗布する等の方法
で、予め低反射率材料を付加しておいても良い。更にま
た、低反射率材料の粒子をスポット溶接すべき箇所に予
め接着しておいてもよい。更にまた、溶接すべきアルミ
ニウム材の表面のレーザ溶接すべき箇所に、凹みを形成
しておき、この凹み内に低反射率材料の粒子を配置して
おいてもよい。
記実施例のように、線材でレーザ溶接部に供給する場合
に限らず、粉末状の低反射率材料をレーザ溶接部に散布
する等の方法で供給しても良い。更に、アルミニウム材
の表面に、低反射率材料の懸濁液を塗布する等の方法
で、予め低反射率材料を付加しておいても良い。更にま
た、低反射率材料の粒子をスポット溶接すべき箇所に予
め接着しておいてもよい。更にまた、溶接すべきアルミ
ニウム材の表面のレーザ溶接すべき箇所に、凹みを形成
しておき、この凹み内に低反射率材料の粒子を配置して
おいてもよい。
【００１５】以上のように、本実施例においては、レー
ザビームの照射位置に低反射率材料が付加されているの
で、レーザビームの反射に起因するレーザビーム照射部
材の熱的損傷を抑制することができる。また、本実施例
においては、図１（ｂ）に示すように、下板２の下面に
凹部５が形成されているために、貫通する溶け込み部６
が形成されやすく、このように貫通溶け込み部６が形成
されると、溶接部に気泡が残存しにくく、容易にブロー
ホール欠陥がない溶接部を得ることができる。
ザビームの照射位置に低反射率材料が付加されているの
で、レーザビームの反射に起因するレーザビーム照射部
材の熱的損傷を抑制することができる。また、本実施例
においては、図１（ｂ）に示すように、下板２の下面に
凹部５が形成されているために、貫通する溶け込み部６
が形成されやすく、このように貫通溶け込み部６が形成
されると、溶接部に気泡が残存しにくく、容易にブロー
ホール欠陥がない溶接部を得ることができる。
【００１６】また、レーザ溶接においては、レーザ照射
開始位置の反射率が最も重要であるため、レーザ照射開
始位置に低反射率材料を付加することが好ましい。
開始位置の反射率が最も重要であるため、レーザ照射開
始位置に低反射率材料を付加することが好ましい。
【００１７】なお、本発明は、伝送のための光ファイバ
からのレーザ出射端における反射光による熱損傷が懸念
されるＹＡＧレーザにおいて、特に有効である。また、
本発明は、溶接点数が多くなると共に、反射による熱損
傷が蓄積されるレーザスポット溶接において、特に有効
である。
からのレーザ出射端における反射光による熱損傷が懸念
されるＹＡＧレーザにおいて、特に有効である。また、
本発明は、溶接点数が多くなると共に、反射による熱損
傷が蓄積されるレーザスポット溶接において、特に有効
である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被溶接材のアルミニウム材のスポット溶接すべき位置
に、アルミニウム材よりも低反射率の材料を付加してお
くので、レーザビームが照射ターゲットから反射するこ
とに起因する照射部材の熱的損傷を抑制することができ
る。
被溶接材のアルミニウム材のスポット溶接すべき位置
に、アルミニウム材よりも低反射率の材料を付加してお
くので、レーザビームが照射ターゲットから反射するこ
とに起因する照射部材の熱的損傷を抑制することができ
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す図であり、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は正面断面図である。
斜視図、（ｂ）は正面断面図である。
１：上板 ２：下板 ３：上押さえ部材 ４：下押さえ部材 ５：凹部 ６：貫通溶け込み部 １０：Ｔｉ線
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる１対の被溶接材をレーザビームにより溶接するアル
ミニウム材のレーザ溶接方法において、前記レーザビー
ムを照射するアルミニウム材の位置に、レーザ光の吸収
率がアルミニウム材よりも低い低反射率材料を付加する
ことを特徴とするアルミニウム材のレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 前記低反射率材料は、粉末又は線材を前
記アルミニウム材におけるレーザビームの照射位置に供
給することにより付加するものであることを特徴とする
請求項１に記載のアルミニウム材のレーザ溶接方法。 - 【請求項３】 前記低反射率材料は、粉末又は線材を前
記アルミニウム材に塗布することにより付加するもので
あることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム材
のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 前記低反射率材料は、Ｖ、Ｔｉ及びＺｒ
からなる群から選択された材料であることを特徴とする
請求項１に記載のアルミニウム材のレーザ溶接方法。 - 【請求項５】 前記レーザ溶接方法がレーザスポット溶
接であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載のアルミニウム材のレーザ溶接方法。 - 【請求項６】 前記レーザ溶接方法がＹＡＧレーザであ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
載のアルミニウム材のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002281A JP2001198687A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002281A JP2001198687A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198687A true JP2001198687A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18531414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000002281A Pending JP2001198687A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006175503A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 高エネルギビームによる異種金属の接合方法 |
| JP2008274333A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | レーザ溶接用アルミニウム又はアルミニウム合金部材 |
-
2000
- 2000-01-11 JP JP2000002281A patent/JP2001198687A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006175503A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 高エネルギビームによる異種金属の接合方法 |
| JP2008274333A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | レーザ溶接用アルミニウム又はアルミニウム合金部材 |
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