JP2008073730A - Evaluation method of laser spot weld zone - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザスポット溶接部の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating a laser spot weld.
重ね合わされた複数の被加工物を接合する方法として、被加工物の溶接予定領域にレーザビームをスポット照射するレーザスポット溶接が知られている。レーザスポット溶接を用いて製作される車両、船舶、航空機、及び建造物等の外壁では、溶接痕が目立つことがないように、各レーザスポット溶接部が外面側に露出しない非貫通のものとなっている。 As a method for joining a plurality of superimposed workpieces, laser spot welding is known in which a laser beam is spot-irradiated on a planned welding area of the workpieces. On the outer walls of vehicles, ships, airplanes, buildings, etc. manufactured using laser spot welding, each laser spot weld is non-penetrating so that it does not appear on the outer surface side so that welding marks are not noticeable. ing.
上述したレーザスポット溶接部の平面形状は、強度的な観点から真円に近いことが望ましいが、実際には真円に対して歪んでしまうことが多い。そこで、形成したレーザスポット溶接部の溶接品質を担保するため、例えば特許文献１に記載のスポット溶接の検査方法のように、超音波探触子によるレーザスポット溶接部の外観形状の非破壊検査を行うことが考えられる。
しかしながら、上述した従来のスポット溶接の検査方法では、定量的な検査が可能であるものの、溶接品質の可否を判断するまでには、超音波の反射パターンなどを複雑に解析する必要がある。したがって、上記特許文献１のように、被加工物の接合部分に多数のレーザスポット溶接部を形成している場合、溶接品質の評価に要する手順の膨大化が看過できないものとなる。そこで、溶接品質の可否の判断に要する手順を簡単化しつつ、一定の判断精度を確保することができる技術が望まれている。 However, although the conventional spot welding inspection method described above can perform a quantitative inspection, it is necessary to analyze an ultrasonic reflection pattern and the like in a complex manner before determining whether or not the welding quality is acceptable. Accordingly, when a large number of laser spot welds are formed at the joined portions of the workpieces as in Patent Document 1, it is impossible to overlook the enormous number of procedures required to evaluate the welding quality. Therefore, there is a demand for a technique that can ensure a certain determination accuracy while simplifying a procedure required for determining whether or not welding quality is acceptable.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接品質の可否の判断に要する手順を簡単化しつつ、一定の判断精度を確保することができるレーザスポット溶接部の評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for evaluating a laser spot weld that can ensure a certain level of accuracy while simplifying the procedure required to determine whether welding quality is acceptable. The purpose is to do.
上記課題の解決のため、本発明者らは、鋭意研究を重ねていく過程で、レーザスポット溶接部の平面形状が真円よりも歪む現象が、レーザビームの形状の歪みや、レーザヘッドの移動と照射のタイミングのずれ等に起因していることを見出した。この場合、レーザスポット溶接部の平面形状は、真円に対して複雑な形状に歪むのではなく、楕円状に僅かに歪むものと考えられる。そこで、本発明者らは、レーザスポット溶接部の平面形状の真円度に直結するパラメータに着目することで、溶接品質の可否の判断に要する手順を簡単化しつつ、一定の判断精度を確保することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have conducted intensive research and the phenomenon that the planar shape of the laser spot weld is distorted more than a perfect circle is caused by distortion of the shape of the laser beam or movement of the laser head. It was found that this is caused by a difference in irradiation timing. In this case, it is considered that the planar shape of the laser spot welded portion is not distorted into a complicated shape with respect to a perfect circle, but is slightly distorted into an elliptical shape. Therefore, the present inventors pay attention to a parameter directly linked to the roundness of the planar shape of the laser spot welded portion, thereby simplifying the procedure required for determining whether or not the welding quality is acceptable and ensuring a certain determination accuracy. As a result, the present invention has been completed.
本発明に係るレーザスポット溶接部の評価方法は、重ね合わされた複数の被加工物にレーザビームをスポット照射することによって被加工物に形成した非貫通なレーザスポット溶接部の溶接品質を評価するレーザスポット溶接部の評価方法であって、レーザスポット溶接部が露出していない被加工物の表面で、レーザスポット溶接部の対向部位を横断するように超音波探触子を走査させ、被加工物の接触面におけるレーザスポット溶接部の平面形状を検出する工程と、平面形状の略中央を通る第１の軸に沿う方向における平面形状の第１の径と、略中央で第１の軸に交差する第２の軸に沿う方向における平面形状の第２の径とを算出する工程と、第１の径と第２の径との比に基づいて、レーザスポット溶接部の溶接品質の可否を判断する工程と、を備えたことを特徴としている。 The laser spot welded portion evaluation method according to the present invention is a laser for evaluating the welding quality of a non-penetrating laser spot welded portion formed on a workpiece by spot irradiating a laser beam to a plurality of superimposed workpieces. An evaluation method of a spot welded portion, wherein the workpiece is scanned with an ultrasonic probe across the opposite part of the laser spot welded portion on the surface of the workpiece where the laser spot welded portion is not exposed. The step of detecting the planar shape of the laser spot welded portion on the contact surface, the first diameter of the planar shape in the direction along the first axis passing through the approximate center of the planar shape, and the first axis at the approximate center Whether or not the welding quality of the laser spot weld is acceptable is determined based on the step of calculating the second diameter of the planar shape in the direction along the second axis and the ratio between the first diameter and the second diameter. Process It is characterized by having a.
このレーザスポット溶接部の評価方法では、被加工物の接触面におけるレーザスポット溶接部の平面形状の略中央を通る第１の軸に沿う方向における平面形状の第１の径と、第１の軸に交差する第２の軸に沿う方向における平面形状の第２の径との比を算出することにより、レーザスポット溶接部の溶接品質の可否を判断する。第１の径及び第２の径は、超音波探触子によって検出されたレーザスポット溶接部の平面形状から簡単に求めることができるので、複雑な解析を伴わずに、簡単な手順で溶接品質の可否を判断できる。また、レーザスポット溶接部は、殆どの場合、真円に対して僅かに楕円状となっているに過ぎないので、真円度に直結する第１の径及び第２の径の比を算出し、被加工物の接触面におけるレーザスポット溶接部の平面形状を大まかに把握することで、一定の判断精度も確保できる。 In this laser spot welded portion evaluation method, the first diameter of the planar shape in the direction along the first axis passing through the approximate center of the planar shape of the laser spot welded portion on the contact surface of the workpiece, and the first axis By calculating the ratio with the second diameter of the planar shape in the direction along the second axis that intersects with, whether or not the welding quality of the laser spot welded portion is acceptable is determined. Since the first diameter and the second diameter can be easily obtained from the planar shape of the laser spot weld detected by the ultrasonic probe, the welding quality can be obtained in a simple procedure without complicated analysis. Can be determined. Further, in most cases, the laser spot weld is only slightly elliptical with respect to the perfect circle, so the ratio of the first diameter and the second diameter directly connected to the roundness is calculated. By roughly grasping the planar shape of the laser spot welded portion on the contact surface of the workpiece, a certain judgment accuracy can be ensured.
また、第１の軸と第２の軸とが直交していることが好ましい。こうすると、被加工物の接触面におけるレーザスポット溶接部の平面形状をより全体的に把握できるので、溶接品質の判断精度をより向上させることができる。 Further, it is preferable that the first axis and the second axis are orthogonal to each other. If it carries out like this, since the planar shape of the laser spot welding part in the contact surface of a workpiece can be grasped | ascertained more generally, the judgment precision of welding quality can be improved more.
また、レーザスポット溶接部は、被加工物の重ね合わせ部分に設定された溶接予定線に沿って所定の間隔で複数形成されており、第１の軸と溶接予定線とが一致していることが好ましい。レーザヘッドの移動と照射のタイミングのずれによって生じるレーザスポット溶接部の歪み方向は、溶接予定線とほぼ一致すると考えられる。したがって、第１の軸と溶接予定線とを一致させることにより、レーザスポット溶接部の歪み具合をより適切に把握することが可能となり、溶接品質の判断精度を一層向上させることができる。 Also, a plurality of laser spot welds are formed at predetermined intervals along a planned welding line set in the overlapped portion of the workpiece, and the first axis and the planned welding line are coincident with each other. Is preferred. It is considered that the distortion direction of the laser spot weld caused by the shift of the laser head movement and the irradiation timing substantially coincides with the planned welding line. Therefore, by matching the first axis with the planned welding line, it becomes possible to more appropriately grasp the degree of distortion of the laser spot welded portion, and the accuracy of determining the welding quality can be further improved.
また、超音波探触子は、フェイズドアレイ探触子であることが好ましい。この場合、探触子の指向角が広くなるので、一度の走査で被加工物の接触面におけるレーザスポット溶接部の平面形状の検出が可能となる。また、走査の際、レーザスポット溶接部に対する探触子の角度ずれの影響を小さくできる。 Further, the ultrasonic probe is preferably a phased array probe. In this case, since the directivity angle of the probe is widened, the planar shape of the laser spot welded portion on the contact surface of the workpiece can be detected by a single scan. Further, the influence of the angle deviation of the probe with respect to the laser spot weld can be reduced during scanning.
本発明に係るレーザスポット溶接部の評価方法によれば、溶接品質の可否の判断に要する手順を簡単化しつつ、一定の判断精度を確保することができる。 According to the method for evaluating a laser spot weld according to the present invention, it is possible to ensure a certain determination accuracy while simplifying the procedure required for determining whether or not the welding quality is acceptable.
以下、図面を参照しながら、本発明に係るレーザスポット溶接部の評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a method for evaluating a laser spot weld according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザスポット溶接部の評価方法が適用される接合体を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１に示すように、接合体１は、ワーク（被加工物）２Ａ，２Ｂの端部同士を重ね合わせ接合することによって形成されている。ワーク２Ａ，２Ｂは、例えば鉄道車両構体に用いる外板パネルであり、ワーク２Ａ，２Ｂの重ね合わせ部分３の板厚は、０．８ｍｍ〜２．５ｍｍ程度となっている。 FIG. 1 is a perspective view showing a joined body to which a laser spot weld evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 1, the joined body 1 is formed by overlapping and joining the ends of workpieces (workpieces) 2A and 2B. The workpieces 2A and 2B are outer panel panels used for, for example, a railway vehicle structure, and the thickness of the overlapping portion 3 of the workpieces 2A and 2B is about 0.8 mm to 2.5 mm.
ワーク２Ａ，２Ｂの重ね合わせ部分３の略中央部分には、ワーク２Ａ，２Ｂの端部に沿って溶接予定線Ｒが設定されており、この溶接予定線Ｒに沿って所定の間隔で複数（本実施形態では１０箇所）のレーザスポット溶接部４が形成されている。各レーザスポット溶接部４は、レーザ照射装置及びワーク送り装置（図示しない）の協働により、例えば波長１．０６μｍ、照射エネルギー約２０ＪのＹＡＧレーザをワーク２Ｂの外側面側から順次スポット照射することによって断面略円形状に形成される。 In a substantially central portion of the overlapped portion 3 of the workpieces 2A and 2B, a planned welding line R is set along the end portions of the workpieces 2A and 2B, and a plurality (at predetermined intervals along the planned welding line R ( In this embodiment, 10 laser spot welds 4 are formed. Each laser spot weld 4 sequentially irradiates, for example, a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm and an irradiation energy of about 20 J from the outer surface side of the workpiece 2B by cooperation of a laser irradiation device and a workpiece feeding device (not shown). Is formed in a substantially circular cross section.
また、各レーザスポット溶接部４は、ワーク２Ａの底面側に対して非貫通となっている。すなわち、図２に示すように、各レーザスポット溶接部４の先端部４ａはワーク２Ａの内部に位置しており、各レーザスポット溶接部４は、ワーク２Ｂの外側面には露出しているが、ワーク２Ａの外側面には露出していない状態となっている。これにより、鉄道車両構体の外壁部分となるワーク２Ａの外側面において、熱歪みなどによる溶接痕が目立ちにくいようになっている。 Moreover, each laser spot welding part 4 is non-penetrating with respect to the bottom face side of the workpiece | work 2A. That is, as shown in FIG. 2, the tip 4a of each laser spot weld 4 is located inside the workpiece 2A, and each laser spot weld 4 is exposed on the outer surface of the workpiece 2B. The outer surface of the workpiece 2A is not exposed. As a result, weld marks due to thermal distortion or the like are less noticeable on the outer surface of the work 2A, which is the outer wall portion of the railway vehicle structure.
次に、上述したレーザスポット溶接部の評価方法について説明する。 Next, a method for evaluating the laser spot weld described above will be described.
図３は、本実施形態に係るレーザスポット溶接部の評価方法を実現する評価装置の構成を示す図である。図３に示すように、評価装置１０は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、通信インタフェイス、ハードディスクといった格納部、ディスプレイといった表示部、マウス、キーボードといった入力部等を備えたコンピュータシステムである。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an evaluation apparatus that realizes the laser spot welded evaluation method according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the evaluation apparatus 10 is physically a computer system including a CPU, a memory, a communication interface, a storage unit such as a hard disk, a display unit such as a display, an input unit such as a mouse and a keyboard.
評価装置１０には、レーザスポット溶接部４の平面形状を検出するフェイズドアレイ探触子（超音波探触子）２０が接続されている。フェイズドアレイ探触子２０の先端側には、複数（例えば１２８端子）に分割された振動子が一列に設けられており、各振動子は、位相が少しずつ異なる超音波を発振可能となっている。このフェイズドアレイ探触子２０は、レーザスポット溶接部４が露出していないワーク２Ａの外側面側に密接し、例えばワーク２Ａ，２Ｂの溶接予定線Ｒ（図１参照）に沿って、レーザスポット溶接部４の対向部位４ｂを横断するように走査される。そして、フェイズドアレイ探触子２０は、各振動子から発振された超音波がレーザスポット溶接部４の表面及びワーク２Ａ，２Ｂの接触面で反射したときのエコー高さを検出し、その検出信号を評価装置１０に出力する。 The evaluation apparatus 10 is connected to a phased array probe (ultrasonic probe) 20 that detects the planar shape of the laser spot weld 4. A plurality of (eg, 128 terminals) transducers are provided in a row on the distal end side of the phased array probe 20, and each transducer can oscillate ultrasonic waves having slightly different phases. Yes. This phased array probe 20 is in close contact with the outer surface side of the workpiece 2A where the laser spot weld 4 is not exposed, for example, along the planned welding line R (see FIG. 1) of the workpieces 2A and 2B. Scanning is performed so as to cross the facing portion 4 b of the welded portion 4. The phased array probe 20 detects the echo height when the ultrasonic wave oscillated from each transducer is reflected by the surface of the laser spot weld 4 and the contact surface of the workpieces 2A and 2B, and the detection signal Is output to the evaluation apparatus 10.
また、評価装置１０は、機能的な構成要素として画像情報生成部１０１と、判断部１０２と、判断結果情報格納部１０３とを有している。画像情報生成部１０１は、フェイズドアレイ探触子２０から受け取った検出信号に基づいて、ワーク２Ａ，２Ｂの接触面におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓを示す画像情報を生成する部分である。図４に、画像情報の一例を示す。図４に示す例では、Ｘ軸がフェイズドアレイ探触子２０の走査方向、Ｙ軸が走査方向に直交する方向となっており、フェイズドアレイ探触子２０によって検出されたエコー高さの分布を色分けすることによって、ワーク２Ａ，２Ｂの接触面におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの画像化がなされている。画像情報生成部１０１は、生成した画像情報を判断部１０２に出力する。 The evaluation apparatus 10 includes an image information generation unit 101, a determination unit 102, and a determination result information storage unit 103 as functional components. The image information generation unit 101 is a part that generates image information indicating the planar shape S of the laser spot welded portion 4 on the contact surface of the workpieces 2A and 2B based on the detection signal received from the phased array probe 20. FIG. 4 shows an example of image information. In the example shown in FIG. 4, the X axis is the scanning direction of the phased array probe 20, and the Y axis is the direction orthogonal to the scanning direction, and the distribution of echo heights detected by the phased array probe 20 is shown. By color-coding, the planar shape S of the laser spot welded portion 4 on the contact surface of the workpieces 2A and 2B is imaged. The image information generation unit 101 outputs the generated image information to the determination unit 102.
判断部１０２は、画像情報生成部１０１から受け取った画像情報を解析し、レーザスポット溶接部４の溶接品質の可否を判断する部分である。より具体的には、判断部１０２は、まず、画像情報が示すレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓから、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向（第１の軸に沿う方向：図４のＸ軸に対応）におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φａを算出する。また、判断部１０２は、φａの中点において、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向に直交する方向（第２の軸に沿う方向：図４のＹ軸に対応）におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φｂを算出する。 The determination unit 102 is a part that analyzes the image information received from the image information generation unit 101 and determines whether or not the welding quality of the laser spot welding unit 4 is acceptable. More specifically, the determination unit 102 first determines the scanning direction of the phased array probe 20 (the direction along the first axis: X in FIG. 4) from the planar shape S of the laser spot welded part 4 indicated by the image information. The diameter φa of the planar shape S of the laser spot weld 4 in (corresponding to the axis) is calculated. In addition, the determination unit 102 determines the laser spot welded portion 4 in the direction perpendicular to the scanning direction of the phased array probe 20 (direction along the second axis: corresponding to the Y axis in FIG. 4) at the midpoint of φa. The diameter φb of the planar shape S is calculated.
次に、判断部１０２は、φａとφｂとの比φｂ／φａを算出する。判断部１０２は、φｂ／φａが例えば０．９５〜１．０５である場合には、レーザスポット溶接部４の溶接品質が正常であると判断する。また、判断部１０２は、φｂ／φａが０．９５未満である場合、又はφｂ／φａが１．０５を超えている場合には、レーザスポット溶接部４の溶接品質が異常であると判断する。判断部１０２は、レーザスポット溶接部４の溶接品質の判断結果を示す判断結果情報を生成し、判断結果情報格納部１０３に出力する。 Next, the determination unit 102 calculates a ratio φb / φa between φa and φb. The determining unit 102 determines that the welding quality of the laser spot welded part 4 is normal when φb / φa is, for example, 0.95 to 1.05. In addition, when φb / φa is less than 0.95, or when φb / φa exceeds 1.05, determination unit 102 determines that the welding quality of laser spot welded portion 4 is abnormal. . The determination unit 102 generates determination result information indicating the determination result of the welding quality of the laser spot welding unit 4 and outputs the determination result information to the determination result information storage unit 103.
判断結果情報格納部１０３は、レーザスポット溶接部４ごとの判断結果情報を格納する部分である。図５に判断結果情報格納部１０３に格納される情報の一例を示す。図５に示す例では、レーザスポット溶接部４を識別する溶接部Ｎｏ「Ｗ００１」に対し、φａ「１．０２ｍｍ」、φｂ「０．９８」、φｂ／φａ「０．９６」、判断結果「ＯＫ」が関連付けられて格納されている。また、溶接部Ｎｏ「Ｗ００２」に対し、φａ「１．１５ｍｍ」、φｂ「０．９０」、φｂ／φａ「０．７８」、判断結果「ＮＧ」が関連付けられて格納されている。 The determination result information storage unit 103 is a part that stores determination result information for each laser spot welding unit 4. FIG. 5 shows an example of information stored in the determination result information storage unit 103. In the example illustrated in FIG. 5, φa “1.02 mm”, φb “0.98”, φb / φa “0.96”, and the determination result “ “OK” is stored in association with each other. Further, φa “1.15 mm”, φb “0.90”, φb / φa “0.78”, and the determination result “NG” are stored in association with the welded part No “W002”.
続いて、上述した構成を有する評価装置１０の動作について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the evaluation apparatus 10 having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
レーザスポット溶接部４の溶接品質の評価を行う場合、まず、レーザスポット溶接部４が露出するワーク２Ｂの外側面を下向きにして接合体１を載置する（図３参照）。次に、レーザスポット溶接部４が露出していないワーク２Ａの外側面側において、ワーク２Ａ，２Ｂの溶接予定線Ｒ（図１参照）に沿って、レーザスポット溶接部４の対向部位４ｂを横断するようにフェイズドアレイ探触子２０を走査する（ステップＳ０１）。 When evaluating the welding quality of the laser spot welded portion 4, first, the joined body 1 is placed with the outer surface of the workpiece 2B from which the laser spot welded portion 4 is exposed facing downward (see FIG. 3). Next, on the outer surface side of the workpiece 2A where the laser spot welded portion 4 is not exposed, it crosses the facing portion 4b of the laser spot welded portion 4 along the planned welding line R (see FIG. 1) of the workpieces 2A and 2B. The phased array probe 20 is scanned as described above (step S01).
このとき、フェイズドアレイ探触子２０の各振動子からは、位相が少しずつ異なるようにしながら、例えば周波数が約１７ＭＨｚの超音波を発振させる。そして、レーザスポット溶接部４の表面及びワーク２Ａ，２Ｂの接触面で反射したときの超音波のエコー高さがフェイズドアレイ探触子２０によって検出される。フェイズドアレイ探触子２０からの検出信号は、評価装置１０に順次出力され、ワーク２Ａ，２Ｂの接触面におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの画像化がなされる（ステップＳ０２）。 At this time, for example, an ultrasonic wave having a frequency of about 17 MHz is oscillated from each transducer of the phased array probe 20 while the phases are slightly different. Then, the phased array probe 20 detects the echo height of the ultrasonic wave when reflected by the surface of the laser spot weld 4 and the contact surface of the workpieces 2A and 2B. Detection signals from the phased array probe 20 are sequentially output to the evaluation device 10, and the planar shape S of the laser spot welded portion 4 on the contact surface of the workpieces 2A and 2B is imaged (step S02).
レーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの画像化が完了した後、評価装置１０では、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φａと、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向に直交する方向におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φｂとがそれぞれ算出される（ステップＳ０３）。そして、φａとφｂとの比φｂ／φａの値が一定の範囲内であるか否かに基づいて、レーザスポット溶接部４の溶接品質が正常であるか異常であるかが判断される（ステップＳ０４）。 After the imaging of the planar shape S of the laser spot welded portion 4 is completed, the evaluation apparatus 10 determines the diameter φa of the planar shape S of the laser spot welded portion 4 in the scanning direction of the phased array probe 20 and the phased array probe. The diameter φb of the planar shape S of the laser spot weld 4 in the direction orthogonal to the scanning direction of the child 20 is calculated (step S03). Then, based on whether the value of the ratio φb / φa between φa and φb is within a certain range, it is determined whether the welding quality of the laser spot weld 4 is normal or abnormal (step) S04).
溶接品質の判断の後、判断結果が格納されると（ステップＳ０５）、評価装置１０の処理が完了する。以下、接合体１に形成された他のレーザスポット溶接部４についてもステップＳ０１〜ステップＳ０５の処理を行うことにより、レーザスポット溶接部４の溶接品質の評価が完了する。 When the determination result is stored after the determination of the welding quality (step S05), the processing of the evaluation apparatus 10 is completed. Hereinafter, the evaluation of the welding quality of the laser spot welded portion 4 is completed by performing the processes of Step S01 to Step S05 for the other laser spot welded portions 4 formed on the joined body 1 as well.
以上説明したように、このレーザスポット溶接部の評価方法では、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φａと、フェイズドアレイ探触子２０の走査方向に直交する方向におけるレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの径φｂとの比φｂ／φａを算出し、φｂ／φａの値が一定の範囲内であるか否かに基づいて、レーザスポット溶接部４の溶接品質の可否を判断する。 As described above, in this laser spot welded part evaluation method, the diameter φa of the planar shape S of the laser spot welded part 4 in the scanning direction of the phased array probe 20 and the phased array probe 20 in the scanning direction. A ratio φb / φa to the diameter φb of the planar shape S of the laser spot weld 4 in the orthogonal direction is calculated, and based on whether the value of φb / φa is within a certain range, the laser spot weld 4 Judge whether the welding quality is good.
ここで、φａ及びφｂは、フェイズドアレイ探触子２０によって検出されたレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの画像化によって簡単に求めることができる。そのため、複雑な解析を伴わずに、簡単な手順で溶接品質の可否を判断できる。また、レーザスポット溶接部４は、殆どの場合、レーザビームの形状の歪みや、レーザヘッドの移動と照射のタイミングのずれ等の原因により、真円に対して僅かに楕円状となっているに過ぎない。したがって、φａ及びφｂの比φｂ／φａを算出し、レーザスポット溶接部４の平面形状Ｓを大まかに把握することで、一定の判断精度も確保される。 Here, φa and φb can be easily obtained by imaging the planar shape S of the laser spot weld 4 detected by the phased array probe 20. Therefore, it is possible to determine whether or not the welding quality is acceptable by a simple procedure without complicated analysis. Further, in most cases, the laser spot welded portion 4 is slightly elliptical with respect to a perfect circle due to distortion of the shape of the laser beam or a shift in the timing of movement and irradiation of the laser head. Not too much. Therefore, by calculating the ratio φb / φa of φa and φb and roughly grasping the planar shape S of the laser spot welded portion 4, a certain determination accuracy is also ensured.
また、本実施形態では、φａを算出する軸を、接合体１における溶接予定線Ｒと一致させている。これは、レーザヘッドの移動と照射のタイミングのずれによって生じるレーザスポット溶接部の歪み方向は、溶接予定線とほぼ一致すると考えられるためであり、φａを算出する軸を、接合体１における溶接予定線Ｒと一致させることにより、レーザスポット溶接部の歪み具合をより適切に把握することが可能となる。このことは、溶接品質の判断精度の更なる向上を実現する。 In this embodiment, the axis for calculating φa is made to coincide with the planned welding line R in the joined body 1. This is because the distortion direction of the laser spot weld caused by the shift of the laser head movement and the irradiation timing is considered to be substantially coincident with the planned welding line, and the axis for calculating φa is set as the welding schedule in the joined body 1. By matching with the line R, it becomes possible to more appropriately grasp the degree of distortion of the laser spot weld. This realizes further improvement in the accuracy of determination of welding quality.
さらに、本実施形態では、超音波探触子としてフェイズドアレイ探触子２０を用いている。フェイズドアレイ探触子２０では、振動子が複数に分割されているため、探触子の指向角が広く、一度の走査でレーザスポット溶接部４の平面形状Ｓの検出が可能となる。また、走査の際、レーザスポット溶接部４に対する探触子の角度ずれの影響を小さくできる。 Further, in the present embodiment, the phased array probe 20 is used as the ultrasonic probe. In the phased array probe 20, since the transducer is divided into a plurality of parts, the probe has a wide directivity angle, and the planar shape S of the laser spot welded portion 4 can be detected by a single scan. Further, the influence of the angle deviation of the probe with respect to the laser spot weld 4 can be reduced during scanning.
２Ａ，２Ｂ…ワーク（被加工物）、３…重ね合わせ部分、４…レーザスポット溶接部、４ｂ…対向部位、２０…フェイズドアレイ探触子（超音波探触子）、Ｒ…溶接予定線、Ｓ…平面形状、φａ…第１の径、φｂ…第２の径。 2A, 2B ... Workpiece (workpiece), 3 ... Overlapping part, 4 ... Laser spot welded part, 4b ... Opposite part, 20 ... Phased array probe (ultrasonic probe), R ... Welding line, S: planar shape, φa: first diameter, φb: second diameter.
Claims (4)
前記レーザスポット溶接部が露出していない前記被加工物の表面で、前記レーザスポット溶接部の対向部位を横断するように超音波探触子を走査させ、前記被加工物の接触面における前記レーザスポット溶接部の平面形状を検出する工程と、
前記平面形状の略中央を通る第１の軸に沿う方向における前記平面形状の第１の径と、前記略中央で前記第１の軸に交差する第２の軸に沿う方向における前記平面形状の第２の径とを算出する工程と、
前記第１の径と前記第２の径との比に基づいて、前記レーザスポット溶接部の溶接品質の可否を判断する工程と、
を備えたことを特徴とするレーザスポット溶接部の評価方法。 A laser spot weld evaluation method that evaluates the welding quality of a non-penetrating laser spot weld formed on the workpiece by spot irradiation with a laser beam on a plurality of workpieces that are superimposed,
An ultrasonic probe is scanned across the surface of the work piece where the laser spot weld is not exposed to cross the opposite part of the laser spot weld, and the laser on the contact surface of the work piece Detecting the planar shape of the spot weld,
The first diameter of the planar shape in the direction along the first axis passing through the substantially center of the planar shape, and the planar shape in the direction along the second axis that intersects the first axis at the approximate center. Calculating a second diameter;
Determining whether or not the laser spot welded portion is weldable based on a ratio between the first diameter and the second diameter;
A method for evaluating a laser spot welded portion.
前記第１の軸と前記溶接予定線とが一致していることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザスポット溶接部の評価方法。 A plurality of the laser spot welds are formed at predetermined intervals along a planned welding line set in the overlapping portion of the workpiece,
The method for evaluating a laser spot weld according to claim 1, wherein the first axis and the planned welding line coincide with each other.
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