JP2009056483A - 重ね合わせレーザ溶接方法およびレーザ溶接品 - Google Patents
重ね合わせレーザ溶接方法およびレーザ溶接品 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】重ね合わせた複数の薄板の端面に沿って該端面からの距離が1.75mm以上、8.00mm未満の領域にレーザビームを照射させて複数の薄板を溶接する重ね合わせレーザ溶接方法であって、溶接方向に断続した溶接部を繰り返し形成するステッチ溶接、端面を冷却しつつ溶接する端面冷却溶接、および端面を押圧しつつ溶接する端面押圧溶接の1種以上を用いて溶接を行うことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)レーザ溶接は片側からの溶接が可能なため、施工自由度が高く、スポット溶接の電極により被溶接材を狭持できないような構造であっても溶接が可能であること、
(2)点溶接であるスポット溶接に対し、線溶接が可能であり、溶接部材の強度・剛性の改善が期待できること、
などを挙げることができる。
(A)端面に極近い部位を溶接するとエッジが溶融し、溶融金属が垂れ下がった状態で凝固し、継手形状(外観品質)が損なわれる。
(B)エッジを溶融させないためには、端面からの距離が1.75mm以上離れた位置を溶接する必要がある。すなわち、溶接入熱が小さいレーザ溶接であっても、端面から、1.75mm以内を狙い位置として溶接した場合(これは、通常のレーザ溶接部幅に対し、1.0mm以上の未溶融部(=1.75mm−0.5mm)が期待される位置)、端面側では、抜熱の効果が小さいため、溶接の進行に伴いエッジが高温となり溶融する。
(C)端面から8mm以上離れた位置を溶接する場合には溶接割れが発生しない。
(D)端面から8mm未満の端面近傍を溶接した場合には、溶接部に割れが生じることがある。
(E)図4に、端面に沿って該端面から2mmの位置をレーザ溶接(鋼板の板厚:1.4mm、溶接条件:出力4kW、速度2.5m/分)した際の溶接中の状態と発生した割れの外観を示す。図4(a)は鋼板1側からみた模式的図、図4(b)は溶接部を模式的に示した断面図で割れが発生した部分を示す。図4(a)において、溶接は、紙面の右から左に進行した。図4において、符号1、2は鋼板1、2であり、Aで示した部分が溶接部(溶接ビード)、Cで示した部分が割れである。また、割れはBで示した範囲で発生した。
ここで、割れBは、当該溶接中にレーザ照射点から約7mm後方(=レーザ照射後、約0.15秒後)で発生することがわかった。すなわち、割れは、レーザが照射され形成された溶融池が凝固した位置で発生し、これは溶融池が凝固して冷却する過程で発生することを意味すると考えられる。
図5(a)に示すように、割れが発生する場合には、端面側と母材側の溶接熱履歴が大きく異なる。これは、溶接入熱が小さく溶接時の熱歪みが小さいレーザ溶接であっても、端面近傍を溶接した場合には、端面側では溶接位置(=熱源)から端面までの距離が短く、抜熱が十分でない状態となる。そのため、端面側は母材側に対し高い温度となり、端面側と母材側の温度差が大きく、割れが発生する。一方、割れが発生しない場合には図5(b)のように端面側と母材側との熱履歴の差が小さい。
請求項1に記載の発明は、重ね合わせた複数の薄板の端面に沿って該端面からの距離が1.75mm以上、8.00mm未満の領域にレーザビームを照射させて複数の薄板を溶接する重ね合わせレーザ溶接方法であって、溶接方向に断続した溶接部を繰り返し形成するステッチ溶接、端面を冷却しつつ溶接する端面冷却溶接、および端面を押圧しつつ溶接する端面押圧溶接の1種以上を用いて溶接を行うことを特徴とする重ね合わせレーザ溶接方法を提供することにより前記課題を解決する。
○:全数割れ発生無し
△:1〜4本の割れ発生
×:全数割れ発生
とした。表1に試験条件および試験結果を示す。
11、12、21、22、31、32 鋼板
13 23、33 溶接部
14 空走部
25、35 固定式工具
25’、35’ 回転式工具
Claims (5)
- 重ね合わせた複数の薄板の端面に沿って該端面からの距離が1.75mm以上、8.00mm未満の領域にレーザビームを照射させて前記複数の薄板を溶接する重ね合わせレーザ溶接方法であって、
溶接方向に断続した溶接部を繰り返し形成するステッチ溶接、前記端面を冷却しつつ溶接する端面冷却溶接、および前記端面を押圧しつつ溶接する端面押圧溶接の1種以上を用いて溶接を行うことを特徴とする重ね合わせレーザ溶接方法。 - 前記端面からの距離が3.5mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の重ね合わせレーザ溶接方法。
- 前記薄板は、板厚が0.7mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の重ね合わせレーザ溶接方法。
- 重ね合わせた複数の薄板の端面に沿ったレーザ溶接部を有するレーザ溶接品であって、
前記レーザ溶接部を前記端面からの距離が1.75mm以上、3.5mm以下の範囲に具備することを特徴とするレーザ溶接品。 - 前記薄板は、板厚が0.7mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする請求項4に記載のレーザ溶接品。
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