JP2007160326A - Method of laser welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ溶接方法に係わり、より詳細にはメッキ、塗装等の皮膜が形成されている金属部材をレーザ溶接する方法に関する。 The present invention relates to a laser welding method, and more particularly to a method for laser welding a metal member on which a film such as plating or coating is formed.
図11および図12に、亜鉛メッキで表面処理されている金属部材を被溶接材とする従来のレーザ溶接における作用および問題点を示す。
図11において、上下に重ね合わせられた2枚の金属板のうち下層の金属板100はたとえばスチールを素材とし、その表面にたとえば亜鉛メッキの皮膜102が形成されている。上層の金属板104は、皮膜無しの素金属たとえばステンレス鋼からなる。
FIG. 11 and FIG. 12 show actions and problems in conventional laser welding in which a metal member surface-treated with galvanization is a material to be welded.
In FIG. 11, the
図11に示すように、通常は、皮膜無しの金属板104の背後(上方)から所望の溶接ポイントWに向けてレーザ光Lbを集光照射する。そうすると、図12に示すように、レーザ光Lbのエネルギーにより、溶接ポイントW付近で上層の金属板104が最初に溶け、次いで下層の金属板100も溶ける。この時、両金属板100,104の境界でメッキ皮膜102が昇華または気化して、レーザ溶融部106を内部から吹き飛ばす、いわゆる爆飛現象を起こす。このような爆飛によって、溶接品質(接合強度、平面度、外観等)が低下するだけでなく、溶接ポイントWの周囲でメッキ皮膜102が広範囲に欠除ないし損傷してメッキの防食機能が失われるという問題もある。
As shown in FIG. 11, the laser beam Lb is usually focused and irradiated from the back (upper side) of the
このようなメッキ皮膜102の気化による爆飛を防止するために、従来は、図13に示すように両金属板100,104の間にシム部材108を挟んで隙間Gを形成し、メッキ皮膜102から発生した昇華物(亜鉛ガス)Sを隙間Gの側方から抜く方法が行われている。
In order to prevent such explosion due to vaporization of the
しかしながら、上記のようにシム部材108を用いる従来のレーザ溶接方法は、両金属板100,104の間にシム部材108を溶接前に挟んで溶接後に抜き取るという作業が非常に面倒であるうえ、その割には一定の隙間Gを作れる確実性や再現性が低い。しかも、メッキ皮膜102は通常数ミクロン以下の膜厚であるのに比して、シム部材108の厚みは極薄でも100μm程度までが限度であり、微小の隙間管理は著しく難しい。加えて、上層の金属板104を溶かしてこの隙間Gを埋めてから下層の金属板100まで溶かさなければならず、そのぶん大きなレーザエネルギーが必要となる。なお、過大エネルギーのレーザ照射によって溶接部付近が形状変形することがある。さらには、この方法でも、溶接ポイントWの周囲でメッキ皮膜102がレーザエネルギーにより必要以上の剥離や損傷を受けて耐食性が失われるという課題は依然として残っている。なお、上記の例は被溶接部材が亜鉛メッキの皮膜を有する場合であったが、他の金属メッキや塗装等の皮膜を有する場合にも同様の問題が発生している。
However, in the conventional laser welding method using the
本発明は、上述のような事情に鑑みなされたもので、被溶接材の皮膜からのガスの発生や爆飛がなく、冶具を用いる面倒な隙間管理も不要であり、再現性の高い安定した溶接品質を保証できるレーザ溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and does not generate gas or explode from the coating of the material to be welded, and does not require troublesome gap management using a jig, and is highly reproducible and stable. An object of the present invention is to provide a laser welding method capable of guaranteeing welding quality.
上記の目的を達成するために、本発明の第1のレーザ溶接方法は、表面に皮膜を有する第1の金属部材に第2の金属部材を所望の溶接ポイントにてレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、前記第1の金属部材の前記溶第接ポイントおよびその近傍を含む剥離領域に1のレーザ光を照射して、前記剥離領域内の前記皮膜を前記第1のレーザ光のエネルギーによって除去する第1の工程と、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを重ね合わせ、前記第1の金属部材もしくは前記第2の金属部材の背後から前記溶接ポイントに向けて第2のレーザ光を照射して、前記溶接ポイントにて前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを前記第2のレーザ光のエネルギーによって溶接する第2の工程とを有する。 In order to achieve the above object, a first laser welding method of the present invention is a laser welding method in which a second metal member is laser welded to a first metal member having a coating on the surface at a desired welding point. Then, the laser beam of 1 is irradiated to the peeling region including the welding point of the first metal member and the vicinity thereof, and the coating in the peeling region is removed by the energy of the first laser beam. A first step of superimposing the first metal member and the second metal member on the first metal member or the second metal member from behind the second metal member toward the welding point. A second step of irradiating a laser beam and welding the first metal member and the second metal member at the welding point by the energy of the second laser beam.
また、本発明の第2のレーザ溶接方法は、表面に第1の皮膜を有する第1の金属部材と表面に第2の皮膜を有する第2の金属部材とを所望の溶接ポイントにてレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、前記第1の金属部材の前記溶接ポイントおよびその近傍を含む第1の剥離領域に第1のレーザ光を照射して、前記第1の剥離領域内の前記第1の皮膜を前記第1のレーザ光のエネルギーによって除去する第1の工程と、前記第2の金属部材の前記溶接ポイントおよびその近傍を含む第2の剥離領域に第2のレーザ光を照射して、前記第2の剥離領域内の前記第2の皮膜を前記第2のレーザ光のエネルギーによって除去する第2の工程と、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを重ね合わせ、前記第1の金属部材もしくは前記第2の金属部材の背後から前記溶接ポイントに向けて第3のレーザ光を照射して、前記溶接ポイントにて前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを前記第3のレーザ光のエネルギーによって溶接する第3の工程とを有する。 Further, the second laser welding method of the present invention laser welds a first metal member having a first coating on the surface and a second metal member having a second coating on the surface at a desired welding point. A laser welding method for irradiating a first laser beam to a first peeling region including the welding point of the first metal member and the vicinity thereof, and the first in the first peeling region. Irradiating the second peeling region including the first step of removing the coating film by the energy of the first laser beam and the second peeling region including the welding point of the second metal member and the vicinity thereof. A second step of removing the second film in the second peeling region by the energy of the second laser beam, and the first metal member and the second metal member are overlapped, The first metal member or the second metal A third laser beam is irradiated from behind the material toward the welding point, and the first metal member and the second metal member are welded at the welding point by the energy of the third laser beam. And a third step.
本発明のレーザ溶接方法においては、第1および第2の金属部材の片方または双方に皮膜が形成されている場合は、皮膜付きの当該金属部材に溶接ポイントおよびその近傍を含む剥離領域を設定し、そこに所定のレーザ光を照射して当該剥離領域内の皮膜をレーザエネルギーによって除去する。これにより、両金属部材を重ね合わせると、剥離領域の箇所に両金属部材で挟まれた空洞スペースが形成される。ここに、第1の金属部材もしくは第2の金属部材の背後から溶接ポイントに向けてレーザスポット溶接用のレーザ光を照射すると、上層の金属部材が空洞スペース内で溶け落ちて下層の金属部材に届き、レーザ光のエネルギーが上層金属部材の溶融部分を通じて下層金属部材にも浸透し、下層金属部材も溶ける。そして、レーザ光の照射停止後に、両金属部材の溶融部が凝固して溶接ナゲットとなる。 In the laser welding method of the present invention, when a film is formed on one or both of the first and second metal members, a peeling point including a welding point and the vicinity thereof is set on the metal member with the film. Then, a predetermined laser beam is irradiated to the film to remove the film in the peeling region by laser energy. Thereby, when both metal members are overlapped, a cavity space sandwiched between the two metal members is formed at the location of the peeling region. Here, when the laser beam for laser spot welding is irradiated from the back of the first metal member or the second metal member toward the welding point, the upper metal member melts in the hollow space and becomes the lower metal member. The energy of the laser beam penetrates into the lower metal member through the melted portion of the upper metal member, and the lower metal member also melts. Then, after the laser beam irradiation is stopped, the molten portion of both metal members is solidified to form a weld nugget.
本発明の好適な一態様によれば、上記第1のレーザ溶接方法においては第1および第2のレーザ光のいずれもパルスレーザ光であり、上記第2のレーザ溶接方法においては第1、第2および第3のレーザ光のいずれもパルスレーザ光である。この場合、皮膜除去用のパルスレーザ光およびレーザスポット溶接用のパルスレーザを同一のパルスレーザ発振装置により生成することで、加工設備の低コスト化と加工時間の短縮化を実現できる。 According to a preferred aspect of the present invention, in the first laser welding method, both the first and second laser beams are pulse laser beams, and in the second laser welding method, the first and second laser beams are used. Both the second and third laser beams are pulsed laser beams. In this case, by generating the pulse laser beam for removing the film and the pulse laser for laser spot welding with the same pulse laser oscillation device, it is possible to reduce the cost of the processing equipment and shorten the processing time.
また、パルスレーザ光を使用する場合は各レーザ光のピークパワーをフィード
バック制御によってそれぞれ設定値に保持することで、再現性の高い安定した皮膜除去加工およびレーザスポット溶接加工を行うことができる。
When using pulsed laser light, the peak power of each laser light is fed.
By maintaining the set values by back control, stable film removal processing and laser spot welding processing with high reproducibility can be performed.
また、本発明における剥離領域のサイズは、後工程のレーザスポット溶接工程においてレーザ溶接用のパルスレーザ光が剥離領域を確実に(縁部に当たらずに)通過できる最小の大きさに選ばれるのが好ましく、たとえばパルスレーザ光の照射範囲または照射領域(たとえばビームスポット径)を変えることにより任意に可変調整できる。あるいは当該レーザ光のパルス幅を変えることによって剥離領域のサイズを調整することも可能である。 In addition, the size of the peeling region in the present invention is selected to be the smallest size in which the laser beam pulse laser beam can pass through the peeling region reliably (without hitting the edge) in the subsequent laser spot welding process. Preferably, for example, it can be arbitrarily variably adjusted by changing the irradiation range or irradiation region (for example, beam spot diameter) of the pulse laser beam. Alternatively, the size of the separation region can be adjusted by changing the pulse width of the laser light.
本発明は、任意の材質および膜厚の皮膜を有する金属部材のレーザ溶接に適用可能であり、特に表面処理、典型的にはメッキ処理や塗装処理によって形成された皮膜を有する金属板に好適に適用できる。 The present invention can be applied to laser welding of a metal member having a film of any material and film thickness, and is particularly suitable for a metal plate having a film formed by surface treatment, typically plating or painting. Applicable.
本発明のレーザ溶接方法によれば、上記のような構成および作用により、被溶接材の皮膜からのガスの発生や爆飛がなく、冶具を用いる面倒な隙間管理も不要であり、再現性の高い安定した溶接品質を保証することができる。 According to the laser welding method of the present invention, due to the configuration and operation as described above, there is no generation of gas or explosion from the coating of the material to be welded, no complicated gap management using a jig is necessary, and reproducibility is high. High stable welding quality can be guaranteed.
以下、図1〜図10を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜図7に、本発明の一実施形態におけるレーザ溶接方法を示す。一例として、被溶接材(ワーク)の一方が亜鉛メッキ10で表面処理されているスチール素地の平板12で、他方が皮膜無しの金属素材たとえばステンレス鋼の平板14とする。
1 to 7 show a laser welding method in one embodiment of the present invention. As an example, one of the workpieces (workpieces) is a
通常は(ステンレス板14の板厚がスチール板12の板厚よりも著しく大きくない場合は)、図1に示すように、亜鉛メッキされたスチール板12の上に素地のステンレス板14を位置合わせして重ねる。そして、たとえば図2に示すように、両金属板12,14が重なり合った部分に一定ピッチで複数の溶接ポイントWを設定し、ステンレス板14の背後(上方)から後述するように各溶接ポイントWに所定のパルスレーザ光を照射して両金属板12,14をレーザスポット溶接で接合する。
Usually (when the thickness of the
この実施形態では、レーザスポット溶接の工程に先立ち、図3および図4に示すように、スチール板12の各溶接ポイントWと対応する部位に設定された各剥離領域H10に後述するパルスレーザ加工装置の出射ユニット16より皮膜除去用のパルスレーザ光LBaを所望のレーザ照射条件(ピークパワーP、パルス幅T、ビームスポット径)で集光照射し、剥離領域H10内の亜鉛メッキ皮膜10をパルスレーザ光LBaのレーザエネルギーにより昇華させて除去する。
In this embodiment, prior to the laser spot welding process, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, pulse laser processing to be described later is performed on each separation region H 10 set in a portion corresponding to each welding point W of the
ここで、剥離領域H10は、好ましくはレーザビームスポットと同形状(円形)で溶接ポイントWとその近傍を含むものである。すなわち、剥離領域H10のサイズは、後述する後工程のレーザスポット溶接工程においてレーザ溶接用のパルスレーザ光LBbが剥離領域H10を確実に(縁部に当たらずに)通過できる最小の大きさに選ばれるのが好ましく、たとえばパルスレーザ光LBaの照射範囲または照射領域を変えることにより任意に可変調整できる。 Here, the peeled area H 10 are preferably those containing the vicinity and the welding point W at the laser beam spot and the same shape (circular). That is, the size of the peeled area H 10 is (without striking the edges) securely pulsed laser beam LBb for laser welding a peeled area H 10 in the laser spot welding process steps after that will be described later minimum size that can pass of For example, it can be arbitrarily variably adjusted by changing the irradiation range or irradiation region of the pulse laser beam LBa.
パルスレーザ光LBaの照射範囲を調整するには、通常の一点照射の場合はパルスレーザ光LBaのビームスポット径を可変する方法が有効である。別の方法として、剥離領域H10内で照射位置をずらしながら複数ポイントに微小スポットのパルスレーザ光LBaを照射することも可能であり、その場合は照射ポイントの個数を変えることによって全体の照射範囲を可変することができる。あるいは、一点照射法または多点照射法のいずれの場合でも、パルスレーザ光LBaのパルス幅TないしレーザエネルギーE(図5)を変えることによってパルスレーザ光LBaの照射範囲を任意に調整することができる。パルスレーザ光LBaのピークパワーPは、素地金属12の変形を来たさずに当該皮膜(この例は亜鉛メッキ被膜)10を所定領域内に限定して確実に昇華させて除去するという観点から、皮膜10の材質、膜厚や素地金属12の材質等に応じて最適な値に設定される。
In order to adjust the irradiation range of the pulse laser beam LBa, a method of changing the beam spot diameter of the pulse laser beam LBa is effective in the case of normal one-point irradiation. Alternatively, the peeled area while shifting the irradiation position in H 10. It is also possible to irradiate the pulsed laser beam LBa the minute spot on a plurality of points, the overall irradiation range by changing the number of the cases the irradiation point Can be varied. Alternatively, in either case of the single point irradiation method or the multipoint irradiation method, the irradiation range of the pulse laser beam LBa can be arbitrarily adjusted by changing the pulse width T or the laser energy E (FIG. 5) of the pulse laser beam LBa. it can. The peak power P of the pulse laser beam LBa is determined from the viewpoint that the coating (in this example, galvanized coating) 10 is limited to a predetermined region and is sublimated and removed without causing deformation of the
上記のようにして、亜鉛メッキされたスチール板12の全溶接ポイントWの部位に亜鉛メッキ皮膜10が局所的に除去された剥離領域H10を形成する。次いで、図6に示すように、スチール板12の上にステンレス板14を位置合わせして重ねる。そうすると、スチール板12の各剥離領域H10はその上面がステンレス板14で覆われ、そこに円盤状の空洞(閉)スペースが形成される。この空洞スペースは剥離領域H10と同じ直径(たとえば200〜300μm)を有し、亜鉛メッキ皮膜10の膜厚と等しい高さ(たとえば1〜5μm)を有する。
As described above, the peeling region H 10 where the galvanized
次に、上記のようにして重ね合わせた被溶接材(12,14)の各溶接ポイントWに対して、図7に示すように、上層側の被溶接材つまりステンレス板14の背後(上方)に配置した上記出射ユニット16より今度はレーザ溶接用のパルスレーザ光LBbを所望のレーザ照射条件(ピークパワーP、パルス幅T、ビームスポット径)で集光照射し、各溶接ポイントWにてステンレス板14とスチール板12とをパルスレーザ光LBbのレーザエネルギーによって溶接する。この際、パルスレーザ光LBbの照射により、先ず上層側のステンレス板14が溶けて、剥離領域H10の空洞スペース内で崩れ落ちる。この空洞スペースの高さ(ギャップ)は数μm程度と非常に狭く、ステンレス板14の溶融した部分はその直下のスチール板12に直ぐに届く。すると、パルスレーザ光LBbのレーザエネルギーがステンレス板14の溶融部分を通じてスチール板12にも浸透しその上面を溶かす。こうして、各溶接ポイントWにてステンレス板14とスチール板12とが一体に溶融し、パルスレーザ光LBbの照射停止後に凝固して溶接ナゲットNとなる。
Next, with respect to the welding points W of the welded materials (12, 14) superimposed as described above, as shown in FIG. 7, the upper layer side of the welded material, that is, behind the stainless steel plate 14 (upward). Next, the laser beam LBb for laser welding is condensed and irradiated under the desired laser irradiation conditions (peak power P, pulse width T, beam spot diameter) from the above-described
このレーザスポット溶接法においては、上記のようにパルスレーザ光LBbのエネルギーが剥離領域H10の空洞スペースを通って下層のスチール板12に効率よく入熱されることに加えて、亜鉛メッキ皮膜10にはレーザエネルギーが殆ど及ばないことも重要である。このことにより、レーザ溶接時に、亜鉛メッキ皮膜10が昇華しないため、亜鉛ガスを発生させることはなく、爆飛現象は起こらない。しかも、溶接ポイントWの周囲で亜鉛メッキ皮膜10がレーザエネルギーによる損傷を受けることもないので、防食機能を安定して維持することができる。
In this laser spot welding method, the energy of the pulse laser beam LBb is efficiently input to the
被溶接材(12,14)の全ての溶接ポイントWについて上記のようなレーザスポット溶接を行うことにより、図2に示すような平板スポット溶接の加工品を完成させることができる。 By performing the laser spot welding as described above on all the welding points W of the workpieces (12, 14), it is possible to complete a plate spot welding processed product as shown in FIG.
この実施形態では、亜鉛メッキのスチール板12に対する皮膜除去工程(第1工程)と、両金属板12,14の溶接ポイントWに対するレーザスポット溶接工程(第2工程)とを1台のパルスレーザ加工装置で行うようにしている。
In this embodiment, the coating removal process (first process) for the galvanized
図8に、上記実施形態におけるレーザ溶接方法の実施に使用して好適なパルスレーザ加工装置の構成を示す。このパルスレーザ加工装置は、上記出射ユニット16に加えて、パルスレーザ発振器18、レーザ電源20、制御部22、レーザ伝送系24、パワーフィードバック用受光素子26およびインデックス加工ステージ28を有している。
FIG. 8 shows a configuration of a pulse laser processing apparatus suitable for use in carrying out the laser welding method in the above embodiment. This pulse laser processing apparatus includes a
パルスレーザ発振器18は、たとえばYAGロッドからなるレーザ媒体、このレーザ媒体を励起するレーザ励起手段(たとえば励起光源)、レーザ光を共振増幅する共振器ミラー等を内蔵しており、レーザ加工用のパルスレーザ光LBを発振出力する。レーザ電源20は、制御部22の制御の下で所望のレーザパルス波形とレーザ出力特性を得るようにレーザ発振器18内のレーザ励起手段を電気的に駆動する。レーザ伝送系24は、たとえば光ファイバや折り返しミラー30を有し、レーザ発振器18からのパルスレーザ光LB(LBa,LBb)を出射ユニット16へ伝送する。出射ユニット16は、集光レンズ32等の光学系部品を内蔵しており、レーザ発振器18からのパルスレーザ光LBを被溶接材12,14の溶接ポイントWに向けて集光照射する。
The
受光素子26は、たとえばレーザ伝送系24の折り返しミラー30で得られる漏れ光MLBを受光してパルスレーザ光LBの光強度またはレーザパワーを表す電気信号(レーザパワー検出信号)SLBをレーザ電源20にフィードバックする。レーザ電源20は、受光素子26からのレーザパワー検出信号SLBを設定値のピークパワーに一致するようにパルスレーザ発振器18に供給する励起電流または励起電力を制御する。
The
インデックス加工ステージ28は、制御部22の制御の下でステージ上の被溶接材12,14を出射ユニット16に対してX、Y、Zの3軸で位置決めするものであり、XY方向では溶接ポイントWをインデックス送りで移動できるようになっている。
The
制御部22は、マイクロプロセッサ(CPU)、入力装置または操作盤、出力装置、表示装置等からなるマン・マシン・インタフェースとして構成され、本レーザ加工装置の各部の制御を行う。この制御部22において、皮膜除去用のパルスレーザ光LBaとレーザスポット溶接用のパルスレーザ光LBbとを切り換えて選択的に出力できるようになっており、各パルスレーザ光LBa,LBbのピークパワーP、パルス幅T、レーザ照射サイズ等の諸条件を任意に設定できるようになっている。
The
上記した実施例のレーザスポット溶接工程(第2工程)では、亜鉛メッキされたスチール板12の上に素地のステンレス板14を重ね合わせてその上方(背後)からレーザ溶接用のパルスレーザ光LBbを集光照射するようにした。しかし、図9に示すように、上下反転させ、スチール板12の背後(上方)から各溶接ポイントWに向けてレーザ溶接用のパルスレーザ光LBbを集光照射することも可能である。この方法は、たとえば、ステンレス板14の板厚がスチール板12の板厚よりも著しく大きい場合に用いられてよい。
In the laser spot welding process (second process) of the above-described embodiment, the base
この方法においては、上層となったスチール板12の裏面側で各剥離領域Hの下面がステンレス板14で覆われ、そこに上記と同様の円盤状空洞スペースが形成される。ここに、パルスレーザ光LBbが照射されると、当該溶接ポイントW付近で、最初に上面のメッキ皮膜10が一瞬に昇華して除去されてから、スチール板12が溶けて剥離領域H10の空洞スペース内でステンレス板14の上に崩れ落ちる。そして、パルスレーザ光LBbのレーザエネルギーがスチール板12の溶融部分を通じてステンレス板14にも浸透しその上面を溶かす。こうして、各溶接ポイントWにてスチール板12とステンレス板14とが一体に溶融し、パルスレーザ光LBbの照射停止後に凝固して溶接ナゲットNとなる。
In this method, the lower surface of each peeling region H is covered with the
また、別の実施例として、図10に示すように、スチール板12のみならずステンレス板14にも皮膜(たとえばニッケルメッキ皮膜)34が形成されている場合でも本発明を適用できる。
As another embodiment, as shown in FIG. 10, the present invention can be applied even when a film (for example, nickel plating film) 34 is formed not only on the
この場合は、レーザスポット溶接工程(第2工程)に先立ち、図3および図4に示したのと同様の皮膜除去加工をステンレス板14にも施す。すなわち、ステンレス板14の各溶接ポイントWと対応する部位に設定された各剥離領域H34にパルスレーザ加工装置(図8)の出射ユニット16より表面除去用のパルスレーザ光LBc(図示せず)を所望のレーザ照射条件(ピークパワーP、パルス幅T、ビームスポット径)で集光照射し、剥離領域H34内の皮膜34をパルスレーザ光LBcのレーザエネルギーにより昇華させて除去する。剥離領域H34のサイズは、やはり後工程のレーザスポット溶接加工においてレーザ溶接用のパルスレーザ光LBbが剥離領域H34を確実に(縁部に当たらずに)通過できる最小の大きさに選ばれるのが好ましい。また、パルスレーザ光LBcのピークパワーPは、素地金属14の変形を来たさずに当該皮膜34を剥離領域H34内に限定して確実に昇華させて除去するという観点から、皮膜34の材質、膜厚や素地金属14の材質等に応じて最適な値に設定されてよい。
In this case, prior to the laser spot welding process (second process), the same film removal processing as shown in FIGS. 3 and 4 is also applied to the
そして、上記のような皮膜除去加工をそれぞれ施されたステンレス板14およびスチール板12を上下に位置合わせして重ねると、図10に示すように、スチール板12の剥離領域H10の上にステンレス板14の剥離領域H34がぴったり重なって、上面がステンレス板14で閉塞されるとともに下面がスチール板12で閉塞された1つの円盤状空洞スペースが形成される。レーザ溶接用のパルスレーザ光LBbが照射されると、当該溶接ポイントW付近で、最初にステンレス板14上面の皮膜34が一瞬に昇華して除去されてから、ステンレス板12が溶けて剥離領域H10,H34の空洞スペース内でスチール板12の上に崩れ落ちる。そして、パルスレーザ光LBbのレーザエネルギーがステンレス板14の溶融部分を通じてスチール板12にも浸透しその上面を溶かす。こうして、各溶接ポイントWにてステンレス板14とスチール板12とが一体に溶融し、パルスレーザ光LBbの照射停止後に凝固して溶接ナゲットNとなる。
When the overlapped by aligning the
上記した実施例における被溶接材(スチール板12,ステンレス板14)および皮膜(亜鉛メッキ皮膜10,ニッケルメッキ皮膜34)の組み合わせは一例にすぎない。本発明は、任意の材質の金属部材および任意の材質の皮膜または任意の表面処理皮膜に適用可能である。したがって、被溶接材(金属部材)の皮膜に関しては、メッキ処理以外にも、たとえば塗装処理、ほうろう処理、化成処理等によって形成された皮膜等も可能である。
The combination of the material to be welded (
また、上記した実施形態では、皮膜除去とレーザスポット溶接の2つの工程を1台のパルスレーザ加工装置によって実施するので、加工設備のコストダウンを図れる利点がある。しかし、皮膜除去工程とレーザスポット溶接工程とを個別のレーザ加工装置で実施することも可能である。その場合、たとえば皮膜除去工程にQスイッチ型のレーザ加工装置を用いることも可能である。 Moreover, in the above-described embodiment, since the two steps of film removal and laser spot welding are performed by one pulse laser processing apparatus, there is an advantage that the cost of processing equipment can be reduced. However, the film removal process and the laser spot welding process can also be performed by separate laser processing apparatuses. In that case, for example, it is also possible to use a Q-switch type laser processing apparatus for the film removal step.
10 皮膜(亜鉛メッキ皮膜)
12 スチール板
14 ステンレス板
16 出射ユニット
18 パルスレーザ発振器
20 レーザ電源
22 制御部
28 インデックス加工ステージ
34 皮膜(ニッケルメッキ皮膜)
W 溶接ポイント
H10,H34 剥離領域
10 Film (galvanized film)
12
W welding points H 10, H 34 peeled area
Claims (17)
前記第1の金属部材の前記溶接ポイントおよびその近傍を含む剥離領域に第1のレーザ光を照射して、前記剥離領域内の前記皮膜を前記第1のレーザ光のエネルギーによって除去する第1の工程と、
前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを重ね合わせ、前記第1の金属部材もしくは前記第2の金属部材の背後から前記溶接ポイントに向けて第2のレーザ光を照射して、前記溶接ポイントにて前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを前記第2のレーザ光のエネルギーによって溶接する第2の工程と
を有するレーザ溶接方法。 A laser welding method for laser welding a second metal member to a first metal member having a film on a surface at a desired welding point,
A first laser beam is irradiated to a peeling region including the welding point of the first metal member and the vicinity thereof, and the coating in the peeling region is removed by energy of the first laser beam. Process,
The first metal member and the second metal member are overlapped, and a second laser beam is irradiated from behind the first metal member or the second metal member toward the welding point, A laser welding method comprising: a second step of welding the first metal member and the second metal member with the energy of the second laser beam at the welding point.
前記第1の金属部材の前記溶接ポイントおよびその近傍を含む第1の剥離領域に第1のレーザ光を照射して、前記第1の剥離領域内の前記第1の皮膜を前記第1のレーザ光のエネルギーによって除去する第1の工程と、
前記第2の金属部材の前記溶接ポイントおよびその近傍を含む第2の剥離領域に第2のレーザ光を照射して、前記第2の剥離領域内の前記第2の皮膜を前記第2のレーザ光のエネルギーによって除去する第2の工程と、
前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを重ね合わせ、前記第1の金属部材もしくは前記第2の金属部材の背後から前記溶接ポイントに向けて第3のレーザ光を照射して、前記溶接ポイントにて前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを前記第3のレーザ光のエネルギーによって溶接する第3の工程と
を有するレーザ溶接方法。 A laser welding method for laser welding a first metal member having a first film on a surface and a second metal member having a second film on a surface at a desired welding point,
A first laser beam is irradiated to a first peeling region including the welding point of the first metal member and the vicinity thereof, and the first film in the first peeling region is applied to the first laser. A first step of removing by light energy;
A second laser beam is irradiated to a second peeling region including the welding point of the second metal member and the vicinity thereof, and the second film in the second peeling region is applied to the second laser. A second step of removing by light energy;
The first metal member and the second metal member are overlapped, and a third laser beam is irradiated from behind the first metal member or the second metal member toward the welding point, And a third step of welding the first metal member and the second metal member by the energy of the third laser beam at the welding point.
The laser welding method according to claim 16, wherein the coating is a galvanized coating.
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