JP2012035303A - Method for laser welding of metallic plate material - Google Patents

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Tadashi Kado
格史 門
Masami Okawa
正巳 大川
Kenji Shinozaki
賢二 篠崎
Motomichi Yamamoto
元道 山本
Kota Kadoi
浩太 門井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a sound laser welding at low cost by eliminating the need for special jigs or devices to reduce the cost of equipment and also avoiding an increase in the number of processes, in performing laser welding of a gap defined between plate materials, even if there is hardly any gap between the plate materials or the gap is so wide.SOLUTION: A method for laser welding of metallic plate materials, includes: a preparation step of overlapping a first zinc-coated steel plate 11 and a second zinc-coated steel plate 12 and holding the plates; a gap adjustment step of irradiating the first zinc-coated steel plate 11 with a bending laser beam for bending the first zinc-coated steel plate 11 toward the side of the second zinc-coated steel plate 12 so as to generate a gap when there is hardly any gap between the plate materials 11, 12, on the contrary when the gap between the plate materials 11, 12 is so wide, a bent part of the first zinc-coated steel plate 11 is brought into closer to the second zinc-coated steel plate 12 to adjust the gap; and a welding step of welding the plate materials 11, 12 with each other by irradiating with a welding laser beam.

Description

本発明は、金属製板材を重ね合わせた状態でレーザー溶接するレーザー溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a laser welding method in which laser welding is performed in a state where metal plate materials are overlapped.

従来から、例えば、自動車の製造現場においては、鋼板同士を溶接する場合にスポット溶接法が広く用いられている。スポット溶接法では、一対の棒状電極で2枚の鋼板を挟んで溶接するので、断続的な溶接しか行えず、強度面で満足できない場合や、シール性を得たい部分に適用できないという制約があった。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, spot welding methods have been widely used when welding steel sheets at automobile manufacturing sites. In the spot welding method, since two steel plates are sandwiched by a pair of rod-shaped electrodes, only intermittent welding can be performed, and there is a restriction that it cannot be applied to a portion where it is not satisfactory in terms of strength or where sealability is desired. It was.

そこで、近年、レーザー溶接法が特に自動車業界を中心に注目されている。その要因は、ガルバノミラーを動かしてレーザー光を高速に走査できるリモートレーザー溶接装置が出現したことによる。   Therefore, in recent years, laser welding has attracted attention, particularly in the automobile industry. The reason for this is the emergence of remote laser welding equipment that can move the galvanometer mirror and scan the laser light at high speed.

自動車を構成する鋼板としては、防錆処理としての亜鉛めっきが施された亜鉛めっき鋼板や、防錆処理の必要ない部分に用いられる冷間圧延鋼板等、様々な鋼板がある。これら鋼板の中で、亜鉛めっき鋼板同士の溶接時、及び、亜鉛めっき鋼板と冷間圧延鋼板との溶接時には次に述べるような問題が発生するおそれがあることが知られている。   As a steel plate constituting an automobile, there are various steel plates such as a galvanized steel plate that has been galvanized as a rust-proofing treatment, and a cold-rolled steel plate that is used in a portion that does not require a rust-proofing treatment. Among these steel plates, it is known that the following problems may occur when welding galvanized steel plates and when welding galvanized steel plates and cold-rolled steel plates.

すなわち、鋼板を重ね合わせた際に、両者の間に隙間が無く密着した部分ができることがある。この密着した部分にレーザー光を照射すると、亜鉛めっきが蒸発し、その蒸気によって鋼板にピットやブローホールが発生し、溶接不良の原因となる。また、2枚の鋼板を重ね合わせた際に、両者間の隙間が約0.3mm以上になると、今度はレーザー光を照射する側に位置する鋼板が溶け落ち、このことが溶接不良の原因となる。   That is, when the steel plates are overlapped, there may be a portion in which there is no gap between the two. When laser light is irradiated onto this closely contacted portion, the galvanizing is evaporated, and the vapor causes pits and blowholes in the steel sheet, causing poor welding. In addition, when the two steel plates are overlapped, if the gap between them becomes about 0.3 mm or more, the steel plate located on the side irradiated with the laser light will melt away, which is the cause of welding failure. Become.

これらの溶接不良を解消するための一般的な手法は、2枚の鋼板間の隙間を約0.1mmに設定することである。しかしながら、実際の製造現場では、鋼板に製造公差の範囲内で誤差が生じており、また、溶接治具で鋼板を固定した際にも誤差が生じることがある。従って、2枚の鋼板間の隙間を上記適正範囲に保つのは困難であり、部位によって隙間が無かったり、広すぎたりする。   A general method for eliminating these welding defects is to set the gap between the two steel plates to about 0.1 mm. However, at an actual manufacturing site, an error occurs in the steel sheet within the range of manufacturing tolerances, and an error may also occur when the steel plate is fixed with a welding jig. Therefore, it is difficult to keep the gap between the two steel plates in the above-mentioned appropriate range, and there is no gap or it is too wide depending on the part.

このことに対し、例えば、特許文献1〜3に開示されているように様々な試みがなされている。   In response to this, for example, various attempts have been made as disclosed in Patent Documents 1 to 3.

特許文献1、2に開示されている方法は、2枚の鋼板の間に隙間が無い場合のレーザー溶接方法である。特許文献1の方法では、まず、重ね合わせた状態の鋼板に対し、1回目のレーザー光照射を行い、照射側に位置する鋼板を溶融させる。これによってレーザー光照射側の鋼板の裏側に凸部を形成する。凸部の形成により、2枚の鋼板の間に隙間が形成される。そして、2回目のレーザー光照射で両鋼板を溶接するようにしている。   The methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 are laser welding methods in the case where there is no gap between two steel plates. In the method disclosed in Patent Document 1, first, the stacked steel plates are irradiated with the first laser beam to melt the steel plates located on the irradiation side. Thereby, a convex part is formed on the back side of the steel plate on the laser beam irradiation side. A gap is formed between the two steel plates by forming the convex portion. And both the steel plates are welded by the second laser beam irradiation.

特許文献2の方法では、2枚の鋼板を重ね合わせる前に、一方の鋼板のみ治具で保持し、この鋼板にレーザー光を照射することによって当該鋼板を変形させる。その後、2枚の鋼板を重ね合わせると、上記一方の鋼板の変形によって両鋼板の間に隙間が形成される。その後、2回目のレーザー光照射で両鋼板を溶接するようにしている。   In the method of Patent Document 2, before superimposing two steel sheets, only one steel sheet is held by a jig, and the steel sheet is deformed by irradiating the steel sheet with laser light. Thereafter, when the two steel plates are overlapped, a gap is formed between the two steel plates due to the deformation of the one steel plate. Then, both steel plates are welded by the second laser beam irradiation.

特許文献3に開示されている方法は、2枚の鋼板の間に隙間が無い場合と、隙間が広すぎる場合との両方に対応できるレーザー溶接方法である。鋼板を重ね合わせて1回目のレーザー光を照射するのであるが、隙間が無い場合には、裏側に位置する鋼板を貫通しない範囲で溶融させ、その後、2回目のレーザー光照射によって裏側に位置する鋼板を貫通して溶接を行う。一方、隙間が広すぎる場合には、照射側に位置する鋼板を溶融させて凹ませることによって2枚の鋼板間の隙間を狭めておき、2回目のレーザー光照射によって裏側に位置する鋼板を貫通して溶接を行う。   The method disclosed in Patent Document 3 is a laser welding method that can cope with both a case where there is no gap between two steel plates and a case where the gap is too wide. The steel plates are overlapped and irradiated with the first laser beam. If there is no gap, the steel plate located on the back side is melted in a range not penetrating, and then the second side is irradiated with the laser beam. Weld through the steel plate. On the other hand, if the gap is too wide, the steel plate located on the irradiation side is melted and dented to narrow the gap between the two steel plates and penetrate the steel plate located on the back side by the second laser light irradiation. And perform welding.

特開2002−178178号公報JP 2002-178178 A 特開2005−144504号公報JP 2005-144504 A 特開2010−23047号公報JP 2010-23047 A

しかしながら、特許文献1のレーザー溶接方法では、2枚の鋼板の隙間が広すぎる場合を考慮したものではないので、隙間が広すぎる場合に上述したレーザー光照射側に位置する鋼板の溶け落ちが起こるおそれがある。これを回避するために、凹部の形成前に2枚の鋼板を隙間が無いように保持する治具が必要であるが、このような治具は高価であり設備費の高騰を招く。   However, since the laser welding method of Patent Document 1 does not consider the case where the gap between the two steel plates is too wide, if the gap is too wide, the above-described steel plate located on the laser light irradiation side is burned off. There is a fear. In order to avoid this, a jig for holding the two steel plates so that there is no gap before the formation of the recess is necessary. However, such a jig is expensive and causes an increase in equipment cost.

特許文献2のレーザー溶接方法も、2枚の鋼板の隙間が広すぎる場合を考慮したものではないので鋼板の溶け落ちが起こるおそれがある。また、一方の鋼板を変形させた後に、他方の鋼板に重ね合わせるようにしているので、製造装置が複雑化するとともに、工程数が増え、ひいてはコスト高を招く。さらに、変形させた鋼板を他方の鋼板に重ね合わせても両鋼板の間に適正な隙間が形成されるとは限らない。   The laser welding method of Patent Document 2 also does not consider the case where the gap between the two steel plates is too wide, so there is a possibility that the steel plates will melt. In addition, since one steel plate is deformed and then superposed on the other steel plate, the manufacturing apparatus becomes complicated and the number of processes increases, resulting in high costs. Furthermore, even if the deformed steel sheet is superposed on the other steel sheet, an appropriate gap is not always formed between the two steel sheets.

特許文献3のレーザー溶接方法では、1回目のレーザー光照射で、レーザー光照射側に位置する鋼板を溶融させるので、ピットやブローホールが発生する懸念があり、この1回目のレーザー光照射で欠陥が生じた場合には、2回目のレーザー光照射でそれを補修することは困難であり、結果として溶接不良が起こる懸念がある。   In the laser welding method of Patent Document 3, since the steel plate located on the laser beam irradiation side is melted by the first laser beam irradiation, there is a concern that pits and blowholes may be generated. If this occurs, it is difficult to repair it by the second laser beam irradiation, and as a result, there is a concern that poor welding will occur.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー溶接を行う際に、板材間に隙間が無い場合であっても、隙間が広すぎる場合であっても、特別な治具や装置を不要にして設備費を低減するとともに、工程数の増加も回避し、健全なレーザー溶接を低コストで行えるようにすることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to perform laser welding, even when there is no gap between the plate members, even when the gap is too wide. In addition to reducing the cost of equipment by eliminating the need for special jigs and equipment, it is also possible to avoid an increase in the number of processes and perform sound laser welding at low cost.

上記目的を達成するために、本発明では、溶接前に、レーザー光照射側に位置する板材にレーザー光を照射して屈曲させることによって板材間の隙間を適正範囲に調整し、その後、溶接工程を行うようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, before welding, the gap between the plate materials is adjusted to an appropriate range by bending the plate material positioned on the laser beam irradiation side by irradiating the laser beam, and then the welding process. To do.

第1の発明は、少なくとも一方がめっきされた第1金属製板材と第2金属製板材とを重ね合わせた状態で、該第1金属製板材側からレーザー光を照射して両金属製板材を溶接するレーザー溶接方法において、上記第1金属製板材及び上記第2金属製板材を重ね合わせて保持する準備工程と、上記準備工程の後、上記第1金属製板材に、該第1金属製板材を上記第2金属製板材側へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光を照射して、両金属製板材間に隙間が無い場合には上記第1金属製板材の屈曲変形によって上記第2金属製板材を押して両金属製板材間に隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には上記第1金属製板材の屈曲部分を上記第2金属製板材に接近させて両金属製板材間の隙間を調整する隙間調整工程と、上記隙間調整工程の後、上記第1金属製板材と上記第2金属製板材とを溶接する溶接用レーザー光を照射して両金属製板材を溶接する溶接工程とを備えていることを特徴とするものである。   In the first invention, in a state where the first metal plate material and the second metal plate material, at least one of which is plated, are overlapped with each other, the two metal plate materials are obtained by irradiating laser light from the first metal plate material side. In the laser welding method for welding, the first metal plate material is applied to the first metal plate material after the preparation step of superimposing and holding the first metal plate material and the second metal plate material, and after the preparation step. Is irradiated with a bending laser beam to bend toward the second metal plate member side, and there is no gap between the two metal plate members, the second metal plate is bent by deformation of the first metal plate member. Pushing the plate material to create a gap between the two metal plate materials. On the other hand, if the gap between the two metal plate materials is too wide, the bent portion of the first metal plate material is moved closer to the second metal plate material. A gap adjustment process for adjusting the gap between the two metal plates; A welding step of welding the two metal plate materials by irradiating a welding laser beam for welding the first metal plate material and the second metal plate material after the gap adjusting step; To do.

すなわち、第1金属製板材と第2金属製板材との間に隙間が無い場合には、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の照射によって第1金属製板材が第2金属製板材側へ向けて屈曲し、このとき第1金属製板材の屈曲部分によって第2金属製板材が第1金属製板材から離れる方向に押される。これにより、第1金属製板材と第2金属製板材との間に隙間が生じる。このとき、第1金属製板材及び第2金属製板材は隙間調整工程に先立つ準備工程において重ね合わされた状態で保持されているので、板材間の隙間が広すぎるようになることはない。よって、板材間の隙間が適正範囲に調整される。そして、溶接工程で溶接用レーザー光が照射されると、板材間の隙間が適正範囲となっていることから、めっきの蒸発によるピットやブローホールの発生が抑制される。このとき用いられる治具は、単に第1金属製板材と第2金属製板材とを重ね合わせた状態で保持しておくだけでよいので、汎用の治具を用いることが可能である。   That is, when there is no gap between the first metal plate and the second metal plate, the first metal plate is directed toward the second metal plate by irradiation of the bending laser beam in the gap adjustment step. At this time, the second metal plate is pushed in a direction away from the first metal plate by the bent portion of the first metal plate. This creates a gap between the first metal plate and the second metal plate. At this time, since the first metal plate material and the second metal plate material are held in a state of being overlapped in the preparation step prior to the gap adjustment step, the gap between the plate materials does not become too wide. Therefore, the gap between the plate materials is adjusted to an appropriate range. When the welding laser beam is irradiated in the welding process, the gap between the plate materials is within an appropriate range, and thus generation of pits and blowholes due to evaporation of plating is suppressed. Since the jig used at this time only needs to hold the first metal plate and the second metal plate in an overlapped state, a general-purpose jig can be used.

一方、第1金属製板材と第2金属製板材との間の隙間が広すぎる場合には、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の照射によって第1金属製板材が第2金属製板材側へ向けて屈曲し、板材間の隙間が狭まる。そして、板材間の隙間が狭まることで、板材間の隙間が適正範囲となり、溶接工程において第1金属製板材の溶け落ちは生じない。   On the other hand, when the gap between the first metal plate and the second metal plate is too wide, the first metal plate is directed toward the second metal plate by irradiation of the bending laser beam in the gap adjustment step. And the gap between the plate materials is narrowed. And the clearance gap between board | plate materials becomes narrow, the clearance gap between board | plate materials becomes an appropriate range, and the 1st metal plate | plate material does not melt down in a welding process.

このように、第1金属製板材と第2金属製板材とを重ね合わせたままで隙間を調整し、その後、直ちに溶接することが可能になる。よって、特別な治具や製造装置が不要で設備費の高騰を招くことはなく、また、工程数が増えることもない。   As described above, the gap can be adjusted while the first metal plate and the second metal plate are overlapped, and then the welding can be immediately performed. Therefore, a special jig or manufacturing apparatus is not required, so that the equipment cost is not increased, and the number of processes is not increased.

尚、本発明では、第1金属製板材及び第2金属製板材の両方がめっきされた場合、一方がめっきされた場合のどちらでも適用でき、同様な作用効果が得られるものである。   In addition, in this invention, when both the 1st metal board | plate material and the 2nd metal board | plate material are plated, it can apply to either the case where one side is plated, and the same effect is obtained.

また、実施の溶接現場では、第1及び第2金属製板材の隙間がどのくらいであるか分からない場合が多いが、この場合にも、本発明ではあれば隙間が無い場合、広すぎる場合の両方で対応可能であるため、溶接において問題とならない。   Also, at the actual welding site, there are many cases where it is not known how much the gap between the first and second metal plate materials is, but also in this case, if there is no gap in the present invention, both are too wide Therefore, it does not become a problem in welding.

また、第1及び第2金属製板材の隙間が無いと予め分かっている場合、及び隙間が広すぎると予め分かっている場合の両方に対応可能である。隙間が広すぎる場合には、第1及び第2金属製板材の両方にめっきされていない場合にも、本発明にかかる方法を用いて溶接可能である。   Moreover, it can respond to both the case where it is known beforehand that there is no gap between the first and second metal plate materials and the case where it is known beforehand that the gap is too wide. When the gap is too wide, welding is possible using the method according to the present invention even when both the first and second metal plate members are not plated.

また、第1及び第2金属製鋼板の隙間の適正範囲(健全な溶接が可能となる範囲)は、0.1mm以上0.3mm未満である。   In addition, an appropriate range of the gap between the first and second metal steel plates (a range where sound welding is possible) is 0.1 mm or more and less than 0.3 mm.

第2の発明は、第1の発明において、隙間調整工程では、第1金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射することを特徴とするものである。   According to a second invention, in the first invention, in the gap adjusting step, the bending laser light is irradiated to a plurality of locations of the first metal plate material.

この構成によれば、第1金属製板材の屈曲量や屈曲させる範囲を細かく調整することが可能になる。   According to this configuration, it is possible to finely adjust the bending amount and the bending range of the first metal plate material.

第3の発明は、第1の発明において、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射範囲は、溶接工程における溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭いことを特徴とするものである。   The third invention is characterized in that, in the first invention, the irradiation range of the bending laser beam in the gap adjusting step is narrower than the irradiation range of the welding laser beam in the welding step.

すなわち、例えば、屈曲用レーザー光をスポット的に照射することで、第1金属製板材は屈曲用レーザー光の照射部位だけでなく、その周辺も屈曲することになる。これにより、実際の屈曲用レーザー光の照射範囲よりも広い範囲に亘って板材間の隙間が調整されるので、消費エネルギーを低減できる。   That is, for example, by irradiating the bending laser beam in a spot manner, the first metal plate material is bent not only at the irradiation portion of the bending laser beam but also around the periphery thereof. Thereby, since the clearance gap between board | plate materials is adjusted over the range wider than the irradiation range of the actual bending laser beam, energy consumption can be reduced.

第4の発明は、第1から3のいずれか1つの発明において、隙間調整工程において屈曲用レーザー光の強さは、第1金属製板材を溶融しないように設定されていることを特徴とするものである。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the strength of the bending laser light is set so as not to melt the first metal plate material in the gap adjustment step. Is.

この構成によれば、第1金属製板材が隙間調整工程において溶融しないので、第1金属製板材の溶け落ちを未然に防ぐことが可能になる。   According to this configuration, since the first metal plate material does not melt in the gap adjustment step, it is possible to prevent the first metal plate material from being melted.

第5の発明は、第1から4のいずれか1つの発明において、溶接工程における溶接用レーザー光の照射部位は、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射部位からずれていることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the irradiation portion of the welding laser beam in the welding step is deviated from the irradiation portion of the bending laser beam in the gap adjustment step. Is.

例えば、第1金属製板材の屈曲部分の形状によっては、屈曲用レーザー光を照射した部分と第2金属製板材との間の隙間が狭すぎることが考えられる。この場合に、溶接用レーザー光の照射部位を屈曲用レーザー光の照射部位からずらすことにより、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光を照射することが可能になる。   For example, depending on the shape of the bent portion of the first metal plate material, the gap between the portion irradiated with the bending laser beam and the second metal plate material may be too narrow. In this case, it is possible to irradiate the laser beam for welding to a portion where an appropriate gap is formed by shifting the irradiation site of the welding laser beam from the irradiation site of the bending laser beam.

第1の発明によれば、屈曲用レーザー光を照射して第1金属製板材を第2金属製板材側へ向けて屈曲させ、両金属製板材間に隙間が無い場合には第2金属製板材を押して隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には第1金属製板材の屈強部分を第2金属製板材に接近させて隙間を調整し、その後、溶接用レーザー光を照射するようにしている。従って、特別な治具や製造装置を不要にして設備費を低減するとともに工程数の増加を回避しながら板材間の隙間が適正範囲に調整することができ、健全なレーザー溶接を低コストで行うことができる。   According to the first invention, the first metal plate is bent toward the second metal plate by irradiating the bending laser beam, and when there is no gap between the two metal plates, the second metal is made. Press the plate material to create a gap. On the other hand, if the gap between the two metal plate materials is too wide, adjust the gap by bringing the strong part of the first metal plate material closer to the second metal plate material, and then welding Laser light is irradiated. This eliminates the need for special jigs and manufacturing equipment, reduces equipment costs, and avoids an increase in the number of processes, allowing the gap between the plate materials to be adjusted to an appropriate range, and performing sound laser welding at low cost. be able to.

第2の発明によれば、第1金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射するようにしたので、第1金属製板材の屈曲量や屈曲させる範囲を細かく調整できる。これにより、板材間の隙間を、溶接を行う部位や形状に応じて適正にすることができ、より一層健全なレーザー溶接を行うことができる。   According to the second invention, since the bending laser light is irradiated to a plurality of locations of the first metal plate material, the bending amount and the bending range of the first metal plate material can be finely adjusted. Thereby, the clearance gap between board | plate materials can be made appropriate according to the site | part and shape to weld, and a more sound laser welding can be performed.

第3の発明によれば、屈曲用レーザー光の照射範囲を溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭くしたので、消費エネルギーを低減しながら、健全なレーザー溶接を行うことができる。   According to the third invention, since the irradiation range of the bending laser beam is narrower than the irradiation range of the welding laser beam, sound laser welding can be performed while reducing the energy consumption.

第4の発明によれば、隙間調整工程で第1金属製板材が溶融しないように屈曲用レーザー光を照射するようにしたので、第1金属製板材の溶け落ちを確実に防ぐことができ、健全なレーザー溶接を行うことができる。   According to the fourth invention, the laser beam for bending is irradiated so that the first metal plate material does not melt in the gap adjusting step, so that the first metal plate material can be surely prevented from being melted, Sound laser welding can be performed.

第5の発明によれば、溶接用レーザー光の照射部位を屈曲用レーザー光の照射部位からずらしているので、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光を照射することができる。これにより、健全なレーザー溶接を行うことができる。   According to the fifth aspect of the invention, since the irradiation site of the welding laser beam is shifted from the irradiation site of the bending laser beam, the welding laser beam can be irradiated to a portion where an appropriate gap is formed. Thereby, sound laser welding can be performed.

本発明のレーザー溶接方法に使用されるレーザー溶接装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser welding apparatus used for the laser welding method of this invention. 2枚の亜鉛めっき鋼板を互いに厚み方向に間隔をあけて治具に固定した状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where two galvanized steel plates were fixed to a jig at intervals in the thickness direction. 屈曲用レーザー光を照射した状態の図2相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 in a state where a bending laser beam is irradiated. 溶接用レーザー光を照射した状態の図2相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 in a state where a laser beam for welding is irradiated. 2枚の亜鉛めっき鋼板を密着させて治具に固定した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which contact | adhered two galvanized steel plates and was fixed to the jig | tool. 屈曲用レーザー光を照射した状態の図5相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 in a state in which the bending laser light is irradiated. 治具の変形例を示す図5相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 showing a modification of the jig. 屈曲用レーザー光の照射方法の変形例1にかかる図3相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 according to Modification 1 of the method of irradiating the bending laser beam. 屈曲用レーザー光の照射方法の変形例2にかかる図3相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 according to a second modification of the method of irradiating the bending laser beam. 屈曲用レーザー光の照射方法の変形例3にかかる図3相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 according to Modification 3 of the method of irradiating the bending laser beam. 屈曲用レーザー光の照射方法の変形例4にかかる図3相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 3 according to Modification 4 of the method of irradiating the bending laser beam. 溶接用レーザー光の照射方法の変形例4にかかる図4相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 according to Modification 4 of the method for irradiating the welding laser beam.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図1は、本発明の実施形態にかかるレーザー溶接方法に使用されるレーザー溶接装置1を示すものである。このレーザー溶接装置1は、レーザー発振器2と、加工ヘッド3と、レーザー発振器2及び加工ヘッド3を制御する制御装置4とを備えている。   FIG. 1 shows a laser welding apparatus 1 used in a laser welding method according to an embodiment of the present invention. The laser welding apparatus 1 includes a laser oscillator 2, a machining head 3, and a control device 4 that controls the laser oscillator 2 and the machining head 3.

レーザー発振器2は、制御装置4から出力された指示信号に基づいてレーザー光を出力するように構成されている。レーザー発振器2から出力されたレーザー光は伝送用のファイバー(図示せず)により加工ヘッド3に伝送される。   The laser oscillator 2 is configured to output laser light based on the instruction signal output from the control device 4. Laser light output from the laser oscillator 2 is transmitted to the machining head 3 through a transmission fiber (not shown).

加工ヘッド3はカルバノミラーや集光レンズ(共に図示せず)等を内蔵しており、制御装置4から出力された指示信号に基づいて焦点を調整するとともに、レーザー光を設定速度で、かつ、設定された方向に走査するように構成されている。   The processing head 3 incorporates a carbano mirror, a condenser lens (both not shown), etc., adjusts the focus based on the instruction signal output from the control device 4, and sets the laser beam at a set speed. It is configured to scan in the specified direction.

上記レーザー溶接装置1を用いてレーザー溶接される金属製板材は、略矩形状に形成された第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12である。第1亜鉛めっき鋼板11の板厚は、1.0mmであり、亜鉛の目付量は55g/mである。また、第2亜鉛めっき鋼板12は、第1亜鉛めっき鋼板11と同じものである。 The metal plate materials laser-welded using the laser welding apparatus 1 are the first and second galvanized steel plates 11 and 12 formed in a substantially rectangular shape. The thickness of the first galvanized steel sheet 11 is 1.0 mm, and the basis weight of zinc is 55 g / m 2 . The second galvanized steel sheet 12 is the same as the first galvanized steel sheet 11.

尚、上記した第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12の形状や板厚、亜鉛の目付量は、一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。   The shapes and thicknesses of the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 and the basis weight of zinc are merely examples, and do not limit the application range of the present invention.

上記第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12をレーザー溶接する際には、図2に示す治具20に固定する。治具20は、金属製のブロック21と、留め具23,23,…とを備えている。ブロック21には、上方に開放する凹部21aが形成されている。亜鉛めっき鋼板11,12は、溶接部分が凹部21aに対応するように配置されて固定される。   When the first and second galvanized steel plates 11 and 12 are laser-welded, they are fixed to a jig 20 shown in FIG. The jig 20 includes a metal block 21 and fasteners 23, 23,. The block 21 has a recess 21a that opens upward. The galvanized steel plates 11 and 12 are arranged and fixed so that the welded portions correspond to the recesses 21a.

各留め具23は、具体的にはボルトであり、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12の隅部を貫通してブロック21にねじ込まれる。これによって第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12がブロック21に固定される。   Each fastener 23 is specifically a bolt and passes through the corners of the first and second galvanized steel plates 11 and 12 and is screwed into the block 21. Accordingly, the first and second galvanized steel plates 11 and 12 are fixed to the block 21.

尚、治具20は、本実施形態の説明のために、便宜上、上記のように構成しただけであり、実際の溶接現場では、亜鉛めっき鋼板11、12が動かないように固定できればよいので、汎用の治具を用いることができる。   Note that the jig 20 is simply configured as described above for convenience of description of the present embodiment, and it is sufficient that the galvanized steel plates 11 and 12 can be fixed so as not to move at an actual welding site. A general-purpose jig can be used.

次に、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12の溶接要領について説明する。   Next, the welding procedure of the 1st and 2nd galvanized steel plates 11 and 12 is demonstrated.

まず、準備工程を行う。これは、実際の溶接現場において第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12を動かないように固定する工程のことである。本実施形態では、治具20を用いて行う。すなわち、図2に示すように、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11、12を、第1亜鉛めっき鋼板11が上となるように、ブロック21の上面に配置した後、両亜鉛めっき鋼板11、12の4つの隅部を留め具23,23,…でブロック21に締結する。   First, a preparation process is performed. This is a process of fixing the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 so as not to move at an actual welding site. In the present embodiment, the jig 20 is used. That is, as shown in FIG. 2, after the first and second galvanized steel plates 11 and 12 are arranged on the upper surface of the block 21 so that the first galvanized steel plate 11 is on top, The four corners of 12 are fastened to the block 21 with fasteners 23, 23,.

図2では、第1亜鉛めっき鋼板11と第2亜鉛めっき鋼板12との間にテープ(図示せず)を挟んで約0.5mmの初期隙間Sを形成しており、両亜鉛めっき鋼板11,12の隙間が広すぎる場合を作り出している。尚、図2では、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の初期隙間Sを実際の隙間よりも広く描いている。   In FIG. 2, an initial gap S of about 0.5 mm is formed between the first galvanized steel sheet 11 and the second galvanized steel sheet 12 with a tape (not shown) interposed therebetween. This creates a case where 12 gaps are too wide. In FIG. 2, the initial gap S between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 is drawn wider than the actual gap.

このように、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の初期隙間Sが約0.5mmもある状態で仮にレーザー溶接した場合を想定すると、レーザー光照射側に位置する第1亜鉛めっき鋼板11が第2亜鉛めっき鋼板12の上面に溶け落ちることになり、溶接不良が発生する懸念がある。   Thus, assuming the case where laser welding is performed in a state where the initial gap S between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 is about 0.5 mm, the first galvanized steel sheet 11 located on the laser light irradiation side. Melts down to the upper surface of the second galvanized steel sheet 12, and there is a concern that poor welding occurs.

これに対し、本実施形態では、溶接前に、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の溶接部位の隙間を調整する隙間調整工程を行う。隙間調整工程では、図3に示すように、第1亜鉛めっき鋼板11の上面に、該第1亜鉛めっき鋼板11を下側(第2亜鉛めっき鋼板12側)へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光L1を照射する。照射範囲を図3に仮想線Aで示す。   On the other hand, in this embodiment, the gap adjustment process which adjusts the gap of the welding part of the 1st and 2nd galvanized steel plates 11 and 12 is performed before welding. In the gap adjusting step, as shown in FIG. 3, for bending the first galvanized steel sheet 11 toward the lower side (second galvanized steel sheet 12 side) on the upper surface of the first galvanized steel sheet 11. Irradiate laser beam L1. The irradiation range is indicated by a virtual line A in FIG.

この屈曲用レーザー光L1は、後述する溶接用レーザー光L2(図4に示す)に比べて、第1亜鉛めっき鋼板11におけるエネルギー密度が小さくなるように設定されている。具体的には、屈曲用レーザー光L1のエネルギー密度は、第1亜鉛めっき鋼板11が溶融しない程度である。   The bending laser beam L1 is set so that the energy density in the first galvanized steel sheet 11 is smaller than the welding laser beam L2 (shown in FIG. 4) described later. Specifically, the energy density of the bending laser beam L1 is such that the first galvanized steel sheet 11 does not melt.

第1亜鉛めっき鋼板11におけるエネルギー密度の調整方法としては、レーザー光の出力を調整する方法、フォーカス(焦点位置)を調整する方法、走査速度を調整する方法等があるが、本実施形態では、レーザー光の出力は隙間調整工程と溶接工程とで同じにし、フォーカス及び走査速度を変更してエネルギー密度を調整している。   As a method for adjusting the energy density in the first galvanized steel sheet 11, there are a method for adjusting the output of the laser beam, a method for adjusting the focus (focal position), a method for adjusting the scanning speed, and the like. The output of the laser beam is the same in the gap adjustment process and the welding process, and the energy density is adjusted by changing the focus and scanning speed.

すなわち、隙間調整工程では、後述する溶接工程に比べて、走査速度を速くし、また、溶接工程では焦点位置を第1亜鉛めっき鋼板11の上面とする(ジャストフォーカス)のに対し、隙間調整工程では焦点位置を第1亜鉛めっき鋼板11の上面よりも上方に離れた位置に設定する。これにより、隙間調整工程では溶接工程に比べてレーザー光L1が広い範囲に照射されることになる。   That is, in the gap adjustment process, the scanning speed is increased compared to the welding process described later, and in the welding process, the focal position is set to the upper surface of the first galvanized steel sheet 11 (just focus), while the gap adjustment process. Then, the focal position is set at a position away from the upper surface of the first galvanized steel sheet 11. Thereby, the laser beam L1 is irradiated in a wider range in the gap adjustment process than in the welding process.

また、屈曲用レーザー光L1の照射範囲と溶接用レーザー光L2の照射範囲とは同じであってもよい。この場合、屈曲用レーザー光L1の走査速度を溶接用レーザー光L2の走査速度よりも速くしたり、レーザー出力を調整することでエネルギー密度を上記のように設定できる。また、屈曲用レーザー光L1の照射範囲を溶接用レーザー光L2の照射範囲よりも狭くしてもよい。   Further, the irradiation range of the bending laser beam L1 and the irradiation range of the welding laser beam L2 may be the same. In this case, the energy density can be set as described above by making the scanning speed of the bending laser light L1 faster than the scanning speed of the welding laser light L2 or adjusting the laser output. Further, the irradiation range of the bending laser beam L1 may be narrower than the irradiation range of the welding laser beam L2.

尚、隙間調整工程と溶接工程とでレーザー光の出力を変更するようにしてもよい。また、隙間調整工程及び溶接工程において、レーザー光の出力や走査速度は、板材の種類や溶接条件等により変更される。   In addition, you may make it change the output of a laser beam by a clearance gap adjustment process and a welding process. In the gap adjustment process and the welding process, the output of the laser beam and the scanning speed are changed depending on the type of the plate material, the welding conditions, and the like.

上記屈曲用レーザー光L1が照射された第1亜鉛めっき鋼板11は、レーザー光L1の照射部分及びその周辺が熱膨張する。このとき、第1亜鉛めっき鋼板11は、幅方向(第1亜鉛めっき鋼板11の上面においてレーザー光走査方向と直交する方向)の両端が治具20によって拘束されているので、第1亜鉛めっき鋼板11には熱応力が発生し、屈曲用レーザー光L1が照射された部分が最も下に位置するように下側(第2亜鉛めっき鋼板11に接近する側)へ向けて屈曲する(図3に示す)。   In the first galvanized steel sheet 11 irradiated with the bending laser beam L1, the irradiated portion of the laser beam L1 and the periphery thereof are thermally expanded. At this time, since both ends of the first galvanized steel sheet 11 in the width direction (direction orthogonal to the laser beam scanning direction on the upper surface of the first galvanized steel sheet 11) are restrained by the jig 20, the first galvanized steel sheet 11 11 is subjected to thermal stress and is bent downward (side approaching the second galvanized steel sheet 11) so that the portion irradiated with the bending laser beam L1 is located at the lowest position (see FIG. 3). Show).

ここで、本発明者らが屈曲用レーザー光L1の第1亜鉛めっき鋼板11におけるエネルギー密度を様々に変更して行った実験によると、エネルギー密度によって第1亜鉛めっき鋼板11の屈曲方向が異なることが得られた。第1亜鉛めっき鋼板11におけるエネルギー密度が、第1亜鉛めっき鋼板11を全く溶融させない程度である場合、及び、第1亜鉛めっき鋼板11の上面側のみが溶融する場合には、第1亜鉛めっき鋼板11が下側に屈曲する。   Here, according to an experiment in which the inventors changed the energy density of the bending laser beam L1 in the first galvanized steel sheet 11 in various ways, the bending direction of the first galvanized steel sheet 11 differs depending on the energy density. was gotten. When the energy density of the first galvanized steel sheet 11 is such that the first galvanized steel sheet 11 is not melted at all, and when only the upper surface side of the first galvanized steel sheet 11 is melted, the first galvanized steel sheet 11 11 bends downward.

言い換えると、本工程においては、第1亜鉛めっき鋼板11に対し、下側に屈曲するようなエネルギー密度となるように、屈曲用レーザー光L1を照射する。このとき、第1亜鉛めっき鋼板11の上面部分が多少溶融してもよい。溶融範囲としては、例えば、第1亜鉛めっき鋼板11の上面から下面に向かって厚み寸法の1/10〜1/20程度が好ましい。   In other words, in this step, the first galvanized steel sheet 11 is irradiated with the bending laser beam L1 so that the energy density is bent downward. At this time, the upper surface portion of the first galvanized steel sheet 11 may be somewhat melted. The melting range is preferably about 1/10 to 1/20 of the thickness dimension from the upper surface to the lower surface of the first galvanized steel sheet 11, for example.

尚、例えば、第1亜鉛めっき鋼板11の厚み方向の中央部まで、または中央部よりも下面に近い部分まで溶融させてしまうと、第1亜鉛めっき鋼板11が上側へ屈曲してしまい、第2亜鉛めっき鋼板12との間の隙間が逆に拡大してしまう結果となった。   For example, if the first galvanized steel sheet 11 is melted to the center in the thickness direction or to a part closer to the lower surface than the center, the first galvanized steel sheet 11 is bent upward, and the second As a result, the gap between the galvanized steel sheet 12 and the galvanized steel sheet 12 was increased.

上記のように第1亜鉛めっき鋼板11を下側へ屈曲させると第2亜鉛めっき鋼板12との間の隙間が初期隙間Sよりも狭くなる。   When the first galvanized steel sheet 11 is bent downward as described above, the gap between the second galvanized steel sheet 12 becomes narrower than the initial gap S.

尚、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の隙間の適正範囲は、0.1mm以上0.3mm未満である。   In addition, the suitable range of the clearance gap between the 1st and 2nd galvanized steel plates 11 and 12 is 0.1 mm or more and less than 0.3 mm.

その後、溶接工程を行う。溶接工程では、図4に示すように、溶接用レーザー光L2を第1亜鉛めっき鋼板11の上面に照射する。溶接用レーザー光L2の照射部位は、屈曲用レーザー光L1の照射部位Aに対し第1亜鉛めっき鋼板11の幅方向に離れている。屈曲用レーザー光L1の照射部位Aと溶接用レーザー光L2の照射部位との離間寸法は、例えば数mm程度である。   Then, a welding process is performed. In the welding process, as shown in FIG. 4, the upper surface of the first galvanized steel sheet 11 is irradiated with a laser beam L2 for welding. The irradiation site of the welding laser beam L2 is separated from the irradiation site A of the bending laser beam L1 in the width direction of the first galvanized steel sheet 11. The distance between the irradiation site A of the bending laser beam L1 and the irradiation site of the welding laser beam L2 is, for example, about several mm.

このように屈曲用レーザー光L1の照射部位Aと溶接用レーザー光L2の照射部位とを離す理由は次のとおりである。   The reason why the irradiation site A of the bending laser beam L1 and the irradiation site of the welding laser beam L2 are separated as described above is as follows.

屈曲用レーザー光L1を照射して第1亜鉛めっき鋼板11を下側へ屈曲させると、屈曲用レーザー光L1の照射部位Aが最も下に位置し、この屈曲用レーザー光L1の照射部位が第2亜鉛めっき鋼板12に接するようになることがある。こうなると第1亜鉛めっき鋼板11の屈曲用レーザー光L1の照射部位Aと第2亜鉛めっき鋼板12との間に隙間が無い状態になるので、仮に、溶接用レーザー光L2を屈曲用レーザー光L1の照射部位Aに照射すると、亜鉛めっきが蒸発したときの蒸気によって鋼板11,12にピットやブローホールが発生することがある。   When the first galvanized steel sheet 11 is bent downward by irradiating the bending laser beam L1, the irradiation site A of the bending laser beam L1 is positioned at the lowest position, and the irradiation site of the bending laser beam L1 is the first. 2 may come into contact with the galvanized steel sheet 12. In this case, there is no gap between the irradiation site A of the bending laser beam L1 of the first galvanized steel sheet 11 and the second galvanized steel sheet 12, so that the welding laser beam L2 is temporarily converted to the bending laser beam L1. When the irradiation site A is irradiated, pits and blowholes may be generated in the steel plates 11 and 12 by the vapor generated when the galvanizing is evaporated.

一方、第1亜鉛めっき鋼板11において屈曲用レーザー光L1の照射部位Aから離れた部位は、第2亜鉛めっき鋼板12との間に確実に隙間が形成されている。しかも、その隙間は初期隙間Sよりも狭い。従って、屈曲用レーザー光L1の照射部位Aと溶接用レーザー光L2の照射部位とを離すことにより、溶接不良が起こりにくくなる。図4に溶接後のビードを符号Bで示す。   On the other hand, in the first galvanized steel sheet 11, a part apart from the irradiation part A of the bending laser beam L <b> 1 is surely formed with the second galvanized steel sheet 12. Moreover, the gap is narrower than the initial gap S. Accordingly, welding failure is less likely to occur by separating the irradiation site A of the bending laser beam L1 and the irradiation site of the welding laser beam L2. FIG. 4 shows a bead after welding by a symbol B.

次に、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間に隙間が無い場合について説明する。   Next, a case where there is no gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 will be described.

図5に示すように、準備工程では、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間にテープを挟まずに治具20に固定する。これにより、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間に隙間が無い状態となる。   As shown in FIG. 5, in the preparation step, the tape is fixed to the jig 20 without sandwiching the tape between the first and second galvanized steel plates 11 and 12. Thereby, there will be no gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12.

そして、隙間調整工程を行う。隙間調整工程では、上記した隙間が広い場合と同様なエネルギー密度となるように屈曲用レーザー光L1を第1亜鉛めっき鋼板11に照射する。すると、熱応力が発生した第1亜鉛めっき鋼板11は下側へ向けて屈曲し、第1亜鉛めっき鋼板1の屈曲部分が第2亜鉛めっき鋼板12を下方へ押す。これにより、第2亜鉛めっき鋼板12が下方へ曲がり、第1亜鉛めっき鋼板11と第2亜鉛めっき鋼板12との間に隙間が形成される。このとき、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12は治具20で拘束されているので、第1亜鉛めっき鋼板11と第2亜鉛めっき鋼板12との隙間が広すぎるようになることはない。   And a clearance gap adjustment process is performed. In the gap adjustment step, the first galvanized steel sheet 11 is irradiated with the bending laser beam L1 so that the energy density is the same as that when the gap is wide. Then, the first galvanized steel sheet 11 in which the thermal stress is generated is bent downward, and the bent portion of the first galvanized steel sheet 1 pushes the second galvanized steel sheet 12 downward. As a result, the second galvanized steel sheet 12 bends downward, and a gap is formed between the first galvanized steel sheet 11 and the second galvanized steel sheet 12. At this time, since the first and second galvanized steel plates 11 and 12 are restrained by the jig 20, the gap between the first galvanized steel plate 11 and the second galvanized steel plate 12 does not become too wide. .

また、第2亜鉛めっき鋼板12は第1亜鉛めっき鋼板11によって押されて変形しているだけなので、第1亜鉛めっき鋼板11の屈曲部分の形状と第2亜鉛めっき鋼板12の曲がった部分の形状とは異なり、両者の間に必ず隙間が形成されることになる。   Moreover, since the 2nd galvanized steel plate 12 is only pushed and deform | transformed by the 1st galvanized steel plate 11, the shape of the bending part of the 1st galvanized steel plate 11 and the shape of the bent part of the 2nd galvanized steel plate 12 Unlike this, a gap is always formed between the two.

続く溶接工程では、上記した隙間が広い場合と同様に溶接用レーザー光L2を第1亜鉛めっき鋼板11の上面に照射する。溶接用レーザー光L2の照射部位は、屈曲用レーザー光L1の照射部位Aから離す。   In the subsequent welding process, the upper surface of the first galvanized steel sheet 11 is irradiated with the laser beam L2 for welding as in the case where the gap is wide. The irradiation site of the welding laser beam L2 is separated from the irradiation site A of the bending laser beam L1.

つまり、本実施形態では、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間の隙間が広すぎる場合と、隙間が無い場合の両方で第1亜鉛めっき鋼板11を下側へ向けて屈曲させて適正な隙間を形成することができ、このとき、特殊な治具や製造装置は不要である。   That is, in the present embodiment, the first galvanized steel sheet 11 is bent downward both in the case where the gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 is too wide and in the case where there is no gap. An appropriate gap can be formed, and at this time, a special jig and a manufacturing apparatus are unnecessary.

上記のようにしてレーザー溶接された第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12と、従来の方法でレーザー溶接された亜鉛めっき鋼板との溶接部位の外観検査及びX線透視検査の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of visual inspection and X-ray fluoroscopic inspection of the welded portions of the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 laser-welded as described above and the galvanized steel sheets laser-welded by the conventional method. Shown in

Figure 2012035303
Figure 2012035303

表1における初期隙間とは図2の符号Sで示す隙間であり、0mmは隙間が無い状態、0.5mmは隙間が広すぎる状態である。また、外観検査とは、肉眼又は拡大鏡を使用して表面を観察した結果である。また、X線透視検査とは、X線を照射して内部の溶接状態を検査した結果である。   The initial gap in Table 1 is a gap indicated by a symbol S in FIG. 2, where 0 mm is a state where there is no gap and 0.5 mm is a state where the gap is too wide. The appearance inspection is a result of observing the surface using the naked eye or a magnifying glass. The X-ray fluoroscopic inspection is a result of inspecting an internal welding state by irradiating X-rays.

この結果からも明らかなように、本発明にかかるレーザー溶接方法によれば、初期隙間が無い場合、及び、初期隙間が広すぎる場合の両方で良好なレーザー溶接結果が得られた。   As is clear from this result, according to the laser welding method of the present invention, good laser welding results were obtained both when there was no initial gap and when the initial gap was too wide.

以上説明したように、この実施形態によれば、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間の隙間が広すぎる場合と、隙間が無い場合の両方で第1亜鉛めっき鋼板11を下側へ向けて屈曲させて第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間に適正な隙間を形成することができる。   As described above, according to this embodiment, the first galvanized steel sheet 11 is placed on the lower side both when the gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 is too wide and when there is no gap. And an appropriate gap can be formed between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12.

これにより、特別な治具や製造装置を不要にして設備費を低減するとともに工程数の増加を回避しながら板材間の隙間が適正範囲に調整することができ、健全なレーザー溶接を低コストで行うことができる。   This eliminates the need for special jigs and manufacturing equipment, reduces equipment costs, and avoids an increase in the number of processes while adjusting the gaps between the plate materials to an appropriate range. It can be carried out.

また、溶接用レーザー光L2の照射部位を屈曲用レーザー光L1の照射部位Aからずらしているので、第1亜鉛めっき鋼板11の屈曲部分の形状にかかわらず、適正な隙間が形成された部分に溶接用レーザー光L2を照射することができる。   Moreover, since the irradiation site | part of the welding laser beam L2 is shifted from the irradiation site | part A of the bending laser beam L1, regardless of the shape of the bending part of the 1st galvanized steel plate 11, it is in the part in which the appropriate clearance gap was formed. The laser beam L2 for welding can be irradiated.

第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間の初期隙間Sが広すぎる場合においては、隙間調整工程の後に、屈曲用レーザー光L1の照射部位Aと第2亜鉛めっき鋼板12との間に適正な隙間を形成できる場合があるので、この場合には、溶接用レーザー光L2を屈曲用レーザーL1の照射部位Aに照射するようにしてもよい。   In the case where the initial gap S between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 is too wide, after the gap adjusting step, between the irradiation part A of the bending laser beam L1 and the second galvanized steel sheet 12. In some cases, an appropriate gap may be formed. In this case, the laser beam L2 for welding may be applied to the irradiation site A of the bending laser L1.

尚、治具20の構造としては、例えば、図7に示す変形例のように、棒状の留め具24を用いて第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12を固定するようにしてもよい。この変形例の留め具24はレーザー光の走査方向に延びており、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の幅方向両縁部の広い範囲を治具20に固定することができるようになっている。   In addition, as a structure of the jig | tool 20, you may make it fix the 1st and 2nd galvanized steel plates 11 and 12 using the rod-shaped fastener 24 like the modification shown in FIG. The fastener 24 of this modification extends in the scanning direction of the laser beam so that a wide range of both edges in the width direction of the first and second galvanized steel plates 11 and 12 can be fixed to the jig 20. It has become.

また、図8〜図10に示す変形例1〜3のように、1つの溶接部に対して屈曲用レーザー光L1を複数箇所に照射するようにしてもよい。   Moreover, you may make it irradiate the laser beam L1 for bending to several places with respect to one welding part like the modifications 1-3 shown in FIGS.

図8の変形例1では、第1亜鉛めっき鋼板11の幅方向に離れた2箇所に屈曲用レーザー光L1をそれぞれ照射する。これにより、第1亜鉛めっき鋼板11の屈曲部分の形状を細かく調整することが可能になり、第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の隙間をより適正な範囲に調整できる。屈曲用レーザー光L1を断続照射する場合に、1つの照射長さは任意に設定することができ、互いに同じ長さにしてもよい。また、照射間隔も任意に設定することができ、等間隔に照射してもよいし、不等間隔に照射するようにしてもよい。   In Modification 1 of FIG. 8, the bending laser light L <b> 1 is irradiated to two locations separated in the width direction of the first galvanized steel sheet 11. Thereby, the shape of the bent portion of the first galvanized steel sheet 11 can be finely adjusted, and the gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 can be adjusted to a more appropriate range. In the case of intermittently irradiating the bending laser beam L1, one irradiation length can be arbitrarily set, and may be the same length. Also, the irradiation interval can be arbitrarily set, and irradiation may be performed at equal intervals or at irregular intervals.

図9の変形例2では、屈曲用レーザー光L1を走査方向に断続して照射する。屈曲用レーザー光L1が照射されると、その周囲にも熱が伝わるので周囲の部位にも熱応力が発生して下側へ向けて屈曲するようになる。これにより、屈曲用レーザー光L1を溶接部の全長に亘って照射しなくても第1及び第2亜鉛めっき鋼板11,12の間に適正な隙間を確保することが可能になるので、消費エネルギーを低減しながら、健全なレーザー溶接を行うことができる。   In Modification 2 of FIG. 9, the bending laser light L1 is irradiated intermittently in the scanning direction. When the bending laser beam L1 is irradiated, heat is transmitted to the surrounding area, so that thermal stress is also generated in the surrounding area, and the bending is performed downward. This makes it possible to secure an appropriate gap between the first and second galvanized steel sheets 11 and 12 without irradiating the bending laser beam L1 over the entire length of the welded portion, so that energy consumption Sound laser welding can be performed while reducing the above.

図10の変形例3は、変形例1と2を組み合わせた形態であり、屈曲用レーザー光L1を、第1亜鉛めっき鋼板11の幅方向に離れた部位に、走査方向に断続して照射する。   Modification 3 of FIG. 10 is a form in which Modifications 1 and 2 are combined, and the bending laser beam L1 is intermittently irradiated in the scanning direction to a portion separated in the width direction of the first galvanized steel sheet 11. .

また、図11及び図12に示す変形例4のように、レーザー溶接する部分が例えばC字形状であれば、屈曲用レーザー光L1を対応させてC字形状に照射すればよい。また、
また、屈曲用レーザー光L1は、例えばL字形状に照射してもよいし、円を描くように照射してもよく、その形状は上記した形状に限られるものではなく、様々な形状であってよい。
Further, as in Modification 4 shown in FIGS. 11 and 12, if the part to be laser welded is, for example, C-shaped, the bending laser beam L <b> 1 may be irradiated in correspondence with the C-shaped. Also,
Further, the bending laser beam L1 may be irradiated, for example, in an L shape or in a circle, and the shape is not limited to the above-described shape, and may be various shapes. It's okay.

また、屈曲用レーザー光L1の走査長さを溶接用レーザー光L2よりも長くしてもよい。   Further, the scanning length of the bending laser beam L1 may be longer than that of the welding laser beam L2.

また、上記実施形態では、2枚の板材の両方が亜鉛めっき鋼板11,12である場合に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、いずれか一方の板材にめっきが施されていない場合であっても本発明を適用することができ、同様な作用効果を奏することができる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the case where both of the two plate materials are the galvanized steel plates 11 and 12 is described. However, the present invention is not limited thereto, and any one of the plate materials is plated. Even if it is not, the present invention can be applied, and similar effects can be obtained.

また、図示しないが、めっきされていない金属製板材同士を本発明にかかる方法を用いて溶接することも可能である。この場合、板材間の隙間が広すぎる場合、隙間調整工程で隙間を狭めることができるので、健全な溶接を行うことができる。   Moreover, although not shown in figure, it is also possible to weld the metal plates which are not plated using the method concerning this invention. In this case, when the gap between the plate members is too wide, the gap can be narrowed in the gap adjustment step, so that sound welding can be performed.

また、本発明にかかる方法は、第1及び第2めっき鋼板11,12の隙間が無いと予め分かっている場合、及び隙間が広すぎると予め分かっている場合の両方に対応可能である。   In addition, the method according to the present invention can be used both when it is known in advance that there is no gap between the first and second plated steel sheets 11 and 12 and when it is known in advance that the gap is too wide.

また、屈曲用レーザー光L1は、同一部位に複数回照射するようにしてもよい。   Further, the bending laser beam L1 may be irradiated to the same site a plurality of times.

また、本発明は、例えば、自動車の車体製造現場、各種自動車部品の製造現場等の溶接ラインで使用することができ、また、例えば、電気製品の金属製板材をレーザー溶接する場合にも適用することができ、適用範囲は広いものである。   In addition, the present invention can be used in, for example, a welding line at a car body manufacturing site of automobiles, a manufacturing site of various automobile parts, etc., and is also applied to, for example, laser welding of metal plate materials of electrical products. The application range is wide.

また、本発明は、金属製板材は鋼板に限られるものではなく、各種の金属材料からなる板材をレーザー溶接する場合に適用できる。また、めっきの種類も亜鉛めっきに限られるものではなく、金属製板材よりも融点の低いめっき材でめっきされている場合に広く適用できるものである。   Further, the present invention is not limited to a steel plate made of a metal plate, but can be applied to laser welding of plate materials made of various metal materials. Also, the type of plating is not limited to zinc plating, and can be widely applied when plating is performed with a plating material having a melting point lower than that of a metal plate.

以上説明したように、本発明にかかるレーザー溶接方法は、例えば、自動車の車体を構成する亜鉛めっき鋼板を溶接する場合に適している。   As described above, the laser welding method according to the present invention is suitable, for example, when welding a galvanized steel sheet constituting a car body of an automobile.

1 レーザー溶接装置
2 レーザー発振器
3 加工ヘッド
4 制御装置
11 第1亜鉛めっき鋼板(第1金属製板材)
12 第2亜鉛めっき鋼板(第2金属製板材)
20 治具
21 ブロック
21a 凹部
23,24 留め具
A 屈曲用レーザー光の照射部位
L1 屈曲用レーザー光
L2 溶接用レーザー光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 2 Laser oscillator 3 Processing head 4 Control apparatus 11 1st galvanized steel plate (1st metal plate material)
12 Second galvanized steel sheet (second metal plate)
20 Jig 21 Block 21a Recesses 23, 24 Fastener A Bending laser beam irradiation portion L1 Bending laser beam L2 Welding laser beam

Claims (5)

少なくとも一方がめっきされた第1金属製板材と第2金属製板材とを重ね合わせた状態で、該第1金属製板材側からレーザー光を照射して両金属製板材を溶接するレーザー溶接方法において、
上記第1金属製板材及び上記第2金属製板材を重ね合わせて保持する準備工程と、
上記準備工程の後、上記第1金属製板材に、該第1金属製板材を上記第2金属製板材側へ向けて屈曲させるための屈曲用レーザー光を照射して、両金属製板材間に隙間が無い場合には上記第1金属製板材の屈曲変形によって上記第2金属製板材を押して両金属製板材間に隙間を生じさせ、一方、両金属製板材間の隙間が広すぎる場合には上記第1金属製板材の屈曲部分を上記第2金属製板材に接近させて両金属製板材間の隙間を調整する隙間調整工程と、
上記隙間調整工程の後、上記第1金属製板材と上記第2金属製板材とを溶接する溶接用レーザー光を照射して両金属製板材を溶接する溶接工程とを備えていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
In a laser welding method of welding both metal plate materials by irradiating a laser beam from the first metal plate material side in a state where the first metal plate material and the second metal plate material on which at least one is plated are overlapped ,
A preparatory step of stacking and holding the first metal plate and the second metal plate;
After the preparation step, the first metal plate member is irradiated with a bending laser beam for bending the first metal plate member toward the second metal plate member, and the two metal plate members are exposed to each other. When there is no gap, the second metal plate is pushed by bending deformation of the first metal plate to create a gap between the two metal plates. On the other hand, when the gap between the two metal plates is too wide A gap adjusting step of adjusting a gap between the two metal plate members by bringing the bent portion of the first metal plate member close to the second metal plate member;
A welding step of welding the two metal plate materials by irradiating a welding laser beam for welding the first metal plate material and the second metal plate material after the gap adjusting step; Laser welding method for metal plate.
請求項1に記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程では、第1金属製板材の複数箇所に屈曲用レーザー光を照射することを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
In the laser welding method of the metal plate material according to claim 1,
In the gap adjusting step, a laser welding method for a metal plate material, wherein a plurality of portions of the first metal plate material are irradiated with a bending laser beam.
請求項1または2に記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射範囲は、溶接工程における溶接用レーザー光の照射範囲よりも狭いことを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
In the laser welding method of the metal plate material according to claim 1 or 2,
A laser welding method for a metal plate material, wherein the irradiation range of the bending laser beam in the gap adjusting step is narrower than the irradiation range of the welding laser beam in the welding step.
請求項1から3のいずれか1つに記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
隙間調整工程において屈曲用レーザー光の強さは、第1金属製板材を溶融しないように設定されていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
In the laser welding method of the metal plate material according to any one of claims 1 to 3,
In the gap adjusting step, the intensity of the bending laser beam is set so as not to melt the first metal plate material.
請求項1から4のいずれか1つに記載の金属製板材のレーザー溶接方法において、
溶接工程における溶接用レーザー光の照射部位は、隙間調整工程における屈曲用レーザー光の照射部位からずれていることを特徴とする金属製板材のレーザー溶接方法。
In the laser welding method of the metal plate material according to any one of claims 1 to 4,
A laser welding method for a metal plate material, wherein an irradiation site of a welding laser beam in a welding process is shifted from an irradiation site of a bending laser beam in a gap adjustment step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014006035A (en) * 2012-06-27 2014-01-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Glow plug
JP2015223618A (en) * 2014-05-29 2015-12-14 キヤノン株式会社 Method for manufacturing structure, and retainer therefor
CN110369868A (en) * 2018-04-12 2019-10-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 A kind of method for laser welding of coated metal workpiece

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