JP2003311453A

JP2003311453A - レーザ溶接方法および溶接装置

Info

Publication number: JP2003311453A
Application number: JP2002120697A
Authority: JP
Inventors: Masato Uchihara; 正人内原; Hironori Fujimoto; 博紀富士本; Kiyoyuki Fukui; 清之福井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】亜鉛系めっき鋼板を２枚重ね合わせてレーザ
溶接する際に、被溶接材にエンボス加工を行うことな
く、製造コストの上昇を可及的に抑制しながら、溶接部
における気孔の発生を確実かつ簡単に防止する。【解決手段】亜鉛系めっき鋼板4a、4bを板厚方向に重
ね合わせ、亜鉛系めっき鋼板4a、4bの重ね合わせ部にお
ける亜鉛系めっき鋼板4aの側から亜鉛系めっき鋼板4bの
側へ向けてレーザビームを照射することにより重ね合わ
せ溶接する際に、亜鉛系めっき鋼板4aの溶接予定部に伸
び変形を生じさせて他方の亜鉛系めっき鋼板4bと反対の
方向への凸状変形を形成することによって、亜鉛系めっ
き鋼板4a、4bの間に閉じた隙間５を形成した後に、凸状
変形が形成された溶接予定部にレーザビーム2aを照射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接方法お
よび溶接装置に関し、例えば、亜鉛系めっき鋼板を２枚
重ね合わせてレーザ溶接する際に、溶接部における気孔
の発生を確実かつ簡単に防止することができる、亜鉛系
めっき鋼板のレーザビームによる重ね溶接方法および溶
接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の板金部品を製造する際には、２
枚の鋼板を重ね合わせて溶接してからプレス成形する一
体化成形技術や、２枚の鋼板を重ね合わせて外縁部を溶
接し、重ね合わせた２枚の鋼板の間に液体を注入して成
形する液圧成形技術等が実用化されつつある。これらの
成形技術では、重ね合わせた２枚の鋼板を接合するため
に、レーザ光を熱源として融接するレーザ溶接が適用さ
れることが多い。

【０００３】また、多数のプレス部品を溶接により組立
てて自動車車体（ホワイトボディ）を組み立てる際に
も、従来のスポット溶接に代えて、レーザ溶接が適用さ
れるようになってきた。その理由は、スポット溶接によ
りプレス部品を接合するためには、スポット溶接機のア
ームの先端に設けられた一対の電極チップによって、ス
ポット溶接のための治具に搭載されて位置決めされたプ
レス部品を両側から挟持する必要があり、このために、
プレス部品の設計の自由度が不可避的に低下してしまう
のに対し、レーザ溶接はプレス部品の片側から非接触で
行うことができるため、プレス部品の設計の自由度が大
幅に増加するからである。

【０００４】ところで、レーザ溶接される被溶接材が亜
鉛系めっき鋼板である場合、亜鉛の沸点は約900 度と低
いため、レーザ溶接中に重ね合わせた２枚の亜鉛系めっ
き鋼板の溶接部近傍の亜鉛が蒸発して溶融池に侵入して
溶融金属が吹き飛ばされるため、溶接部に例えばピット
やブローホール等の気孔 (溶接欠陥) が発生する。かか
る気孔が発生すると、溶接部の外観品質および強度がい
ずれも低下する。

【０００５】かかる気孔の発生を防止するには、重ね合
わせた２枚の亜鉛系めっき鋼板の間に隙間を設けること
が有効であることが知られている。すなわち、２枚の亜
鉛系めっき鋼板の間に隙間が存在しないと蒸発した亜鉛
は溶融池に放出されて気孔が発生するが、２枚の亜鉛系
めっき鋼板の間に隙間が存在すれば、レーザ溶接により
発生した亜鉛蒸気は優先的にこの隙間へ放出されること
となり、溶融池には侵入しなくなるからである。

【０００６】そこで、これまでにも、かかる隙間を設け
るための発明が多数提案されている。例えば、特開昭60
−255294号公報には重ね合わせた２枚の鋼板のうちの一
方の鋼板の溶接部にエンボス（突起）を形成することに
より隙間を設ける発明が、特開平４−279291号公報には
重ね合わせた２枚の鋼板の間に紙等のスペーサを配置す
ることにより隙間を設ける発明が、さらに特開平７−32
180 号公報には、レーザ溶接を行う前に、２枚の鋼板の
うちの一方の鋼板の溶接部近傍にレーザビームを照射し
て溶融させることにより鋼板の一部を溶融させ、この溶
融部の凝固収縮に伴う熱変形により一方の鋼板をレーザ
ビーム照射側に反らせることによって、２枚の鋼板の間
に隙間を設ける発明が、それぞれ提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭60−25
5294号公報により提案された発明では、鋼板にエンボス
加工を行うための工程が増加し、製造コストが嵩んでし
まう。また、最終製品の仕様上、エンボス加工を行うこ
とが許されないプレス部品には適用することができな
い。

【０００８】また、特開平４−279291号公報により提案
された発明では、スペーサを配置するための工程が増加
してしまい、自動車車体等を構成するプレス部品等を廉
価に量産することはできない。

【０００９】さらに、特開平７−32180 号公報により提
案された発明は、上述したように、レーザビームを照射
された鋼板の溶融部が凝固収縮する際の熱変形により一
方の鋼板をレーザビーム照射側に反らせて隙間を形成す
るものであり、かかる反り変形により隙間を形成するた
めの熱変形は、溶接方向に対して直角方向に溶接位置か
ら離れた位置にレーザビームを照射することにより、発
生させる。このため、この発明により上述したプレス部
品のような異形材同士を溶接しようとしても、適正な大
きさの隙間を安定して確保することが難しく、溶接部に
気孔が発生して溶接欠陥が発生してしまう。また、この
発明では、高価なレーザ溶接トーチが２台必要となり、
設備費が嵩むとともに、同一レーザを用いて２パスの加
工が必要となり、製造能率も低下する。

【００１０】本発明の目的は、レーザ溶接方法および溶
接装置を提供することであり、例えば、亜鉛系めっき鋼
板を２枚重ね合わせてレーザ溶接する際に、被溶接材に
エンボス加工を行うことなく、製造コストの上昇を可及
的に抑制しながら、溶接部における気孔の発生を確実か
つ簡単に防止することができる、亜鉛系めっき鋼板のレ
ーザビームによる重ね溶接方法および溶接装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
枚の亜鉛系めっき鋼板を含む２枚の鋼板を板厚方向に重
ね合わせ、２枚の鋼板の重ね合わせ部における一方の鋼
板の側から他方の鋼板の側へ向けてレーザビームを照射
することにより２枚の鋼板を重ね合わせ溶接する際に、
一方の鋼板の溶接予定部に伸び変形を生じさせて他方の
鋼板と反対の方向への凸状変形を形成することによっ
て、一方の鋼板および他方の鋼板の間に閉じた隙間を形
成した後に、凸状変形が形成された溶接予定部にレーザ
ビームを照射することを特徴とするレーザ溶接方法であ
る。

【００１２】この本発明にかかるレーザ溶接方法では、
伸び変形が、一方の鋼板の溶接予定部の一方の面および
他方の面の間に熱膨張差を生じるように一方の鋼板を加
熱することによって、生じることが、望ましい。

【００１３】また、これらの本発明にかかるレーザ溶接
方法では、一方の鋼板の加熱が、アーク加熱装置を用い
て行われることが、望ましい。さらに、別の観点から
は、本発明は、少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含
む２枚の鋼板の板厚方向への重ね合わせ部における一方
の鋼板の側から他方の鋼板の側へ向けてレーザビームを
照射することによってこれら２枚の鋼板を重ね合わせ溶
接するためのレーザ溶接機構と、このレーザ溶接機構に
よるレーザ溶接の溶接方向について、レーザビームの照
射位置よりも所定距離だけ離れた前方を加熱するための
アーク加熱機構とをともに備えることを特徴とするレー
ザ溶接装置である。

【００１４】これらの本発明においては、「亜鉛系めっ
き鋼板」としては、純亜鉛めっき鋼板、合金亜鉛めっき
鋼板および、これらのめっき鋼板のめっき面に樹脂を被
覆した被覆鋼板等が包含される。

【００１５】なお、これらの本発明と特開平７−32180
号公報により提案された発明とを対比すると、(i) 本発
明では、例えばアーク加熱機構を用いて一方の鋼板を凸
状に変形させることによって、一方の鋼板および他方の
鋼板の間に閉じた隙間を形成するのに対し、特開平７−
32180 号公報により提案された発明では、レーザビーム
の照射により一方の鋼板を上方へ反らせることによっ
て、一方の鋼板および他方の鋼板の間に開いた隙間を形
成する点、(ii)本発明では、例えばアーク加熱を行って
伸び変形を生じさせるのに対し、特開平７−32180 号公
報により提案された発明では、レーザビーム照射を行っ
て鋼板の一部を溶融させる点、および(iii) 本発明で
は、鋼板を例えばアーク加熱することにより生じる熱膨
張差を利用して伸び変形を得ているのに対し、特開平７
−32180 号公報により提案された発明では、レーザビー
ム照射による溶融部が凝固して収縮することにより材料
の変形を得ている点の３点において、顕著に相違する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるレーザ溶接
方法および溶接装置の実施の形態を、添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、レーザ
溶接される２枚の鋼板がいずれも亜鉛系めっき鋼板であ
る場合を例にとるが、本発明はかかる形態に限定される
ものではなく、いずれか一方のみが亜鉛系めっき鋼板で
ある場合であっても同様に適用される。

【００１７】図１は、本実施の形態のレーザ溶接装置１
を、溶接線方向から見た状態を模式的に示す説明図であ
る。同図に示すように、本実施の形態のレーザ溶接装置
１は、レーザ溶接機構２とアーク加熱機構３とを有す
る。そこで、以下このレーザ溶接装置１のこれらの構成
要素について説明する。

【００１８】図１に示すように、このレーザ溶接装置１
は、レーザ溶接機構２およびアーク加熱機構３をともに
備える。すなわち、このレーザ溶接装置１による溶接方
向 (図１の紙面に対して直交する方向) の先側には、後
述するアーク加熱機構３として、アーク溶接熱源である
アークトーチ３が配置されている。また、溶接方向につ
いてこのアーク加熱機構３の後側には、アーク加熱機構
３から所定距離だけ離れて、レーザ溶接機構２として、
レーザ溶接熱源であるレーザ溶接トーチ２が配置されて
いる。

【００１９】なお、図１は、重ね合わされた２枚の亜鉛
系めっき鋼板4a、4bそれぞれの縁部近傍をレーザ溶接す
る状況を示す。また、図１では、クランプ装置6a、6bに
より、溶接部を境として亜鉛系めっき鋼板4a、4bの左側
だけを拘束しているが、かかる形態に限定されるもので
はなく、溶接部を境として亜鉛系めっき鋼板4a、4bの両
側にクランプ装置を配置して凸状変形を形成できる程度
に鋼板を拘束するようにしてもよい。

【００２０】このように、本実施の形態のレーザ溶接装
置１は、２枚の亜鉛系めっき鋼板4a、4bの板厚方向への
重ね合わせ部における一方の亜鉛系めっき鋼板4aの側か
ら他方の亜鉛系めっき鋼板4bの側へ向けてレーザビーム
2aを照射することによってこれら２枚の亜鉛系めっき鋼
板4a、4bを重ね合わせ溶接するためのレーザ溶接機構２
と、レーザビーム2aの照射位置よりも溶接方向に関して
所定距離だけ離れた前方を加熱するためのアーク加熱機
構３とをともに備えるものである。

【００２１】本実施の形態におけるレーザ溶接装置１に
おけるこれ以外の構成要素は、この種のレーザ溶接装置
として慣用されるものであればよく、特定の型式のもの
には制限されない。よって、レーザ溶接装置１の構成に
関するこれ以上の説明は、省略する。

【００２２】次に、このレーザ溶接装置１を用いて、重
ね合わされた２枚の亜鉛系めっき鋼板4a、4bをレーザ溶
接する状況を説明する。このレーザ溶接装置１では、ま
ず、アーク加熱機構３により、亜鉛系めっき鋼板4aの溶
接予定部が加熱される。この加熱により、亜鉛系めっき
鋼板4aは、上面および下面の間に熱膨張差を生じ、アー
ク加熱機構３の設置側である上側に凸形状となる伸び変
形を生じ、これにより、亜鉛系めっき鋼板4aの伸び変形
部と亜鉛系めっき鋼板4bとの間に、図１に例示するよう
な閉じた隙間５が確実に形成される。

【００２３】図２は、レーザ溶接時のレーザ溶接装置１
を模式的に示す側面図である。図２に示すように、レー
ザ溶接機構２を用いたレーザ溶接に先立って、アーク加
熱機構３を用いた加熱によって、亜鉛系めっき鋼板4aの
加熱部には、溶接方向(図２における太矢印方向) につ
いて、上側に凸形状となる伸び変形が生じ、図２に例示
するような閉じた隙間５が形成される。

【００２４】この隙間の適正範囲は、0.05mm以上であっ
て上側の亜鉛系めっき鋼板4aの板厚の40％以下の範囲で
ある。隙間が0.05mm未満であるとガスの放出が不十分と
なり、一方、隙間が亜鉛系めっき鋼板4aの板厚の40％超
であると、溶融金属が溶け落ちてしまうことがある。

【００２５】ここで、亜鉛系めっき鋼板4aに加熱による
伸び変形を生じさせるためには、図１および図２に示す
TIG アーク3aやプラズマアーク等のアークを利用した加
熱を行うことが望ましい。その理由は、アークは熱のエ
ネルギ密度が高くないために、亜鉛系めっき鋼板4aの上
面を部分的に加熱するのに好都合であり、これにより、
亜鉛系めっき鋼板4aの上面と下面とに熱膨張差を与える
ことができ、亜鉛系めっき鋼板4aに加熱による伸び変形
を確実に生じさせることができるからである。これに対
し、このアークに代えてレーザを用いて亜鉛系めっき鋼
板4aを加熱するには、亜鉛系めっき鋼板4aの溶融を防止
するためにレーザビームの焦点を亜鉛系めっき鋼板4aの
表面からずらすことによりエネルギー密度を下げる必要
がある。これによっても、亜鉛系めっき鋼板4aの上面と
下面とに熱膨張差を与えることは必ずしも不可能ではな
いものの、レーザビームが反射してしまうことから、亜
鉛系めっき鋼板4aの上面および下面に適正な温度差を形
成することはアークよりも難しくなる。さらに、アーク
熱源はレーザ熱源よりも安価であるというメリットもあ
る。このため、図１および図２に示すように、本実施の
形態では、レーザ溶接に先立って行われる加熱は、TIG
アーク3aやプラズマアーク等のアークを利用した加熱を
行うことが望ましい。

【００２６】また、アークの加熱条件は、亜鉛系めっき
鋼板4aの表面が溶融しない程度にとどめることが望まし
い。亜鉛系めっき鋼板4aの表面が溶融するほど過剰に加
熱すると、溶接部に欠陥が増加する。この理由は、亜鉛
系めっき鋼板4aの表面が溶融するほど過剰に加熱する
と、亜鉛系めっき鋼板4aの上面における熱膨張が、亜鉛
系めっき鋼板4aが溶融することによって吸収されてしま
い、亜鉛系めっき鋼板4a全体としての伸び変形が小さく
なること、およびアークの過熱によって亜鉛系めっき鋼
板4a、4bのあわせ面間の亜鉛が多量に蒸気化するように
なり、気孔が発生しやすくなることであると考えられ
る。

【００２７】次に、アーク加熱機構３を用いて亜鉛系め
っき鋼板4aを加熱することによって、図１および図２に
示すようにアーク加熱機構３の設置側である上側に凸形
状となる伸び変形が生じる理由を説明する。

【００２８】本発明者らは、アーク加熱機構３による加
熱によって亜鉛系めっき鋼板4aに生じる変形を、実験に
より調査した。図３は、この実験に用いた実験装置７の
構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、
鋼板８の片側をクランプ装置9a、9bによりクランプし、
その他端は、下方への変形を拘束するために受け治具10
の上に載置した。そして、鋼板８の上面を静止 TIGアー
ク装置11を用いて加熱し、鋼板８の下面に設けたダイア
ルゲージ12により、鋼板８に生じる変形量を調査した。

【００２９】図４には、ダイアルゲージ12による、鋼板
８の変形量の測定結果の一例をグラフで示す。なお、図
４のグラフにおける縦軸の変化量は、鋼板８の上方への
変形量を示す。

【００３０】図４に示すグラフから、静止 TIGアーク
装置11を用いた加熱により、鋼板８には上方に向けた曲
がり変形が生じること、および最大の曲がり変形はア
ークの加熱を開始した直後に得られ、これを過ぎると変
形量は漸減することがわかる。

【００３１】このため、アーク加熱機構３を用いて亜鉛
系めっき鋼板4aが溶融しない程度に加熱すると、アーク
加熱部付近を最大の変形量とする、上側に凸形状の伸び
変形が生じ、これにより、図１および図２に例示するよ
うな閉じた隙間５が形成されるものと考えられる。

【００３２】本実施の形態のレーザ溶接装置１では、図
１および図２に示すように、このようにしてアーク加熱
機構３を用いて亜鉛系めっき鋼板4aを加熱することによ
り亜鉛系めっき鋼板4a、4bの間に閉じた隙間５を形成し
た後、引き続いて、この隙間５に、レーザ溶接機構２を
用いてレーザビーム2aを照射することにより、亜鉛系め
っき鋼板4a、4bをレーザ溶接する。

【００３３】ここで、溶接方向についてレーザ溶接機構
２およびアーク加熱機構３の間の距離は、レーザ溶接機
構２によるレーザビーム2aの照射位置がアーク加熱機構
３によるアーク加熱点またはその直後の位置となるよう
に、設定することが望ましい。

【００３４】この理由は、上述した図４にグラフで示す
ように、アーク加熱機構３によるアークによる加熱によ
って生じる曲がり変形は、時間とともに変化し、最も曲
がり変形が大きくなるのは、亜鉛系めっき鋼板4aの上面
および下面間の温度差が最も大きい加熱した直後であ
り、このタイミングを境として、加熱から時間の経過と
ともに熱伝導により亜鉛系めっき鋼板4aの上面および下
面間の温度差が小さくなり、曲がり変形は小さくなる。
したがって、アーク加熱機構３によるアーク加熱位置
と、レーザ溶接機構２によるレーザ溶接位置とが離れ過
ぎると、隙間５を形成した効果が薄れてしまい、溶接部
に欠陥が発生し易くなるからである。

【００３５】このため、レーザ溶接機構２およびアーク
加熱機構３の間の距離は、溶接方向について0.5cm 以上
3.0cm 以下であることが望ましく、1.0cm 以上2.0cm 以
下であることがさらに望ましい。

【００３６】このようにして、レーザ溶接機構２を用い
てレーザ溶接を行えば、レーザ溶接に起因して生じる亜
鉛蒸気は、アーク加熱機構３による加熱によって形成さ
れた隙間５中に優先的に放出され、溶融池には侵入しな
くなる。このため、本実施の形態によれば、溶接部に気
孔が発生しなくなり、良好な品質のレーザ溶接を行うこ
とができる。

【００３７】このように、本実施の形態によれば、レー
ザ溶接位置またはレーザ溶接位置の直前をアークにより
加熱して、亜鉛系めっき鋼板4aの表面の熱膨張を利用し
て、レーザ照射側の亜鉛系めっき鋼板4aがレーザ照射側
に凸形状となる熱変形させることにより、亜鉛系めっき
鋼板4a、4bの間に隙間５を形成することができ、この隙
間５の部分にレーザビーム2aを照射して重ね合わせ溶接
する。

【００３８】本実施の形態によれば、亜鉛系めっき鋼板
4a、4bを２枚重ね合わせてレーザ溶接する際に、被溶接
材である亜鉛系めっき鋼板4a、4bにエンボス加工を行う
ことなく、製造コストの上昇を可及的に抑制しながら、
溶接部における気孔の発生を確実かつ簡単に防止するこ
とができる。

【００３９】また、本実施の形態によれば、アーク加熱
機構３を用いて形成された隙間部５は、レーザ溶接機構
２によるレーザ溶接の後における温度降下により、徐々
に変形量が低減され、最終的には、隙間部５は完全に平
坦化されて消失する。このため、本実施の形態によれ
ば、最終製品の仕様上、溶接部近傍が平坦であることを
要求されるプレス部品の製造にも適用することができ
る。

【００４０】このため、本実施の形態によれば、例えば
図５に示すようにプレス部品のように異形材13a 、13b
同士の重ね合わせ溶接においても、適正な隙間を安定し
て形成および確保することが可能となり、溶接部に気孔
が存在しない良好な品質でレーザ溶接を行うことができ
る。

【００４１】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら詳細
に説明する。 (実施例１)図６(a) は、本実施例で用いたレーザ溶接装
置14を、溶接線方向から見た状態を模式的に示す説明図
である。また、図６(b) は、このレーザ溶接装置14を模
式的に示す側面図である。

【００４２】本実施例では、図６(a) および図６(b) に
示すように、平板状の２枚の亜鉛系めっき鋼板15a 、15
b を重ね合わせ、亜鉛系めっき鋼板15a の上方に、溶接
方向(図６(b) における矢印方向) の上流側にアークト
ーチ16を設けるとともにこのアークトーチ16の下流側に
レーザトーチ17を設け、アークトーチ16を用いて亜鉛系
めっき鋼板15a をアーク加熱した後、引き続いて、レー
ザトーチ17を用いてレーザ溶接を行った。

【００４３】なお、亜鉛系めっき鋼板15a 、15b には板
厚が0.7mm のJAC270E(合金化溶融亜鉛めっき鋼板）を用
い、目付量は片面当たり45g/m²であった。また、亜鉛系
めっき鋼板15a 、15b のクランプは、図６(a) に示すよ
うに、片側のみクランプ装置18a 、18b により拘束し、
反対側は自由端とした。

【００４４】さらに、加熱用アーク熱源としてはプラズ
マアーク16a を用い、溶接にはYAGレーザ溶接機構17を
用いた。プラズマアーク16a の加熱、レーザ溶接機構17
の溶接条件は、以下に列記する条件とした。

【００４５】(1)アーク加熱方法：プラスマアーク加熱加熱条件／チップ径：2.4mm 、プラズマガス流量：1.0L/min、プラズマガス：アルゴンガス、チップ〜板間距離：３mm 移動速度：３m/min 。

【００４６】(2)レーザ溶接方法： YAGレーザ溶接溶接条件／溶接速度：３m/min 、出力：３kW。

【００４７】アーク加熱点とレーザ溶接点との間の距離
を変化させながらレーザ溶接を行い、目視によって溶接
部の表面に開口した気孔数の数を測定した。結果を表１
にまとめて示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示すように、レーザ溶接機構17を用
いてレーザ溶接だけを行った場合、すなわちアーク加熱
無しの条件（試験番号１）では、気孔の発生数が多く、
溶接後の鋼板表面性状は不良であった。

【００５０】これに対し、試験番号２〜試験番号８に示
すように、レーザ溶接に先立ってアークトーチ16を用い
てアーク加熱を行うことにより鋼板15a に、鋼板15b と
反対側の方向への凸状変形が形成され溶接部の気孔数が
大幅に減少した。特に、表面が溶融しない程度にアーク
加熱を行い、かつ、アーク加熱点とレーザ溶接点との距
離が３cm以下であれば、気孔数が著しく減少した。

【００５１】(実施例２)図７に示すように、共にプレス
部材である２枚の亜鉛系めっき鋼板19a 、19b(JAC270E
（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）のプレス部材、目付量：
片面当たり45g/m²、板厚：0.7mm)それぞれの平面形状部
(接触幅：約５mm) を板厚方向へ重ね合わせ、亜鉛系め
っき鋼板19a の上方に、溶接方向の上流側にアークトー
チ (プラズマアークトーチ、図示しない) または、レー
ザトーチを、その下流側にレーザトーチ(YAGレーザトー
チ、図示しない) をそれぞれ配置し、亜鉛系めっき鋼板
19a を上方からアークまたはレーザで加熱し、次いで、
レーザ溶接した。

【００５２】なお、図示するクランプ装置20a 、20b に
より亜鉛系めっき鋼板19a が曲がらない程度にクランプ
装置で軽く上方から押さえた。また、アーク加熱ならび
にレーザによる鋼板19a の加熱では、鋼板19a の表面が
溶融しないように加熱条件を調整した。

【００５３】また、亜鉛系めっき鋼板19a の加熱条件お
よび溶接条件は、以下に列記する通りとした。 (1)アーク加熱方法：プラズマアーク加熱加熱条件／チップ径：2.4mm 、プラズマガス流量：1.0L/min、プラズマガス：アルゴンガス、チップ〜板間距離：３mm、移動速度：３m/min 、電流：80A 。

【００５４】(2)レーザ加熱方法： YAGレーザ加熱加熱条件／溶接速度：３m/min 、出力：0.5 kW、焦点：母材表面から３mm上方。

【００５５】(3)レーザ溶接方法： YAGレーザ溶接溶接条件／溶接速度：３m/min 、出力：３kW、焦点：母材表面 (先行加熱源から１cm後
方を溶接) 。

【００５６】そして、加熱点 (アーク加熱点、レーザ加
熱点) とレーザ溶接点との間の距離を1.0cm として上述
した実施例１と同様にレーザ溶接を行い、目視によって
溶接部の表面に開口した気孔数の数を調査した。結果を
表２に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２に示すように、レーザ加熱またはアー
ク加熱された亜鉛系めっき鋼板19a、19b は、いずれ
も、上側に凸形状に変形を生じたものの、レーザ加熱の
場合に比較してアーク加熱の方が気孔の発生が抑制さ
れ、溶接後の表面性状は良好であった。

【００５９】なお、以上の実施の形態の説明では、レー
ザ溶接される２枚の鋼板がいずれも亜鉛系めっき鋼板で
ある場合を例にとった。しかし、本発明はかかる形態に
限定されるものではなく、どちらか一方が亜鉛系めっき
鋼板であり、他方が通常の鋼板であってもよい。

【００６０】また、以上の実施の形態および実施例の説
明では、２枚の鋼板をレーザ溶接する場合を例にとっ
た。しかし、本発明は、この形態に限定されるものでは
なく、例えば、レーザビーム照射側から順に２枚の亜鉛
系めっき鋼板と普通鋼板とを重ね合わせた３枚の鋼板を
レーザ溶接する場合や、４枚以上の鋼板をレーザ溶接す
る場合も等しく包含される。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明に説明したように、本発
明により、亜鉛系めっき鋼板を２枚重ね合わせてレーザ
溶接する際に、被溶接材にエンボス加工を行うことな
く、製造コストの上昇を可及的に抑制しながら、溶接部
における気孔の発生を確実かつ簡単に防止することがで
きる、亜鉛系めっき鋼板のレーザビームによる重ね溶接
方法および溶接装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のレーザ溶接装置を、溶接線方向か
ら見た状態を模式的に示す説明図である。

【図２】レーザ溶接時のレーザ溶接装置を模式的に示す
側面図である。

【図３】実験に用いた実験装置の構成を模式的に示す説
明図である。

【図４】ダイアルゲージによる、８の変形量の測定結果
の一例を示すグラフである。

【図５】プレス部品の形状を示すグラフである。

【図６】図６(a) は、本実施例で用いたレーザ溶接装置
を、溶接線方向から見た状態を模式的に示す説明図であ
り、図６(b) は、このレーザ溶接装置を模式的に示す側
面図である。

【図７】プレス部品の形状を示すグラフである。

【符号の説明】

１レーザ溶接装置２レーザ溶接機構 2a レーザビーム３アーク加熱機構 4a、4b 亜鉛系めっき鋼板５隙間 6a、6b クランプ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 103:04 Ｂ２３Ｋ 103:04 103:16 103:16 (72)発明者福井清之大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 BB11 CC02 4E068 AJ03 BF00 DA14 DB01 DB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含
む２枚の鋼板を板厚方向に重ね合わせ、該２枚の鋼板の
重ね合わせ部における一方の鋼板の側から他方の鋼板の
側へ向けてレーザビームを照射することにより該２枚の
鋼板を重ね合わせ溶接する際に、前記一方の鋼板の溶接予定部に伸び変形を生じさせて前
記他方の鋼板と反対の方向への凸状変形を形成すること
によって、前記一方の鋼板および前記他方の鋼板の間に
閉じた隙間を形成した後に、前記凸状変形が形成された
溶接予定部に前記レーザビームを照射することを特徴と
するレーザ溶接方法。
【請求項２】前記伸び変形は、前記一方の鋼板の溶接
予定部の一方の面および他方の面の間に熱膨張差を生じ
るように前記一方の鋼板を加熱することによって、生じ
る請求項１に記載されたレーザ溶接方法。
【請求項３】前記一方の鋼板の加熱は、アーク加熱装
置を用いて行われる請求項２に記載されたレーザ溶接方
法。
【請求項４】少なくとも１枚の亜鉛系めっき鋼板を含
む２枚の鋼板の板厚方向への重ね合わせ部における一方
の鋼板の側から他方の鋼板の側へ向けてレーザビームを
照射することによって該２枚の鋼板を重ね合わせ溶接す
るためのレーザ溶接機構と、該レーザ溶接機構によるレーザ溶接の溶接方向につい
て、前記レーザビームの照射位置よりも所定距離だけ離
れた前方を加熱するためのアーク加熱機構とをともに備
えることを特徴とするレーザ溶接装置。