JP2014161864A - Laser welding method for copper alloy terminal, and copper alloy terminal formed using the same - Google Patents

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Akira Tachibana
昭頼 橘
Saburo Yagi
三郎 八木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser welding method of copper alloy for a terminal which is excellent in energy efficiency.SOLUTION: A laser welding method is intended for a tubular caulked portion 30 that is formed by punching a copper alloy plate material, followed by bending. The method includes welding, over portion to be weld in the longitudinal direction of the tubular caulked portion 30, by irradiating a laser beam of a wavelength of not less than 300 nm nor more than 600 nm in which a laser beam absorption rate of a copper alloy plate rapidly starts to decrease with increasing the wavelength.

Description

本発明は、銅合金板材のレーザ溶接方法および該溶接方法を用いて溶接した銅合金端子に関する。より詳しくは、電線を接続する銅合金端子に関する。   The present invention relates to a laser welding method for a copper alloy sheet and a copper alloy terminal welded using the welding method. In more detail, it is related with the copper alloy terminal which connects an electric wire.

従来、自動車用組み電線における電線接続部では、電線導体を端子により圧着する形式が一般的である。通常、組み電線には銅電線が用いられるが、軽量化目的でアルミニウム電線(以下、アルミ電線ともいう)が使われることがある。圧着部では、一般に、電線導体が露出する構造となるため、アルミニウム電線を用いた場合には、導体のアルミが腐食を起こし、電気な導通を確保できなくなる恐れがあった。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a wire connecting portion in an assembled wire for automobiles, a form in which a wire conductor is crimped with a terminal is common. Usually, copper wires are used as the assembled wires, but aluminum wires (hereinafter also referred to as aluminum wires) may be used for the purpose of weight reduction. In general, the crimp portion has a structure in which the electric wire conductor is exposed. Therefore, when an aluminum electric wire is used, there is a possibility that the aluminum of the conductor is corroded and electrical conduction cannot be secured.

これを防止するためにはアルミニウム導体を環境から遮断することが考えられる。例えばアルミニウム表面が空気などに触れないように覆ってしまうことが望ましい。腐食を防止するという観点では、圧着部全体を樹脂によりモールドする方式(例えば、特許文献1参照)が確実であるが、モールド部が肥大してしまい、コネクタハウジングのサイズを上げる必要が生じ、コネクタが肥大してしまうこととなり、組み電線全体を高密小型に成形することができなかった。また、モールド成形は、圧着後に個々の圧着部に対して処理するため、組み電線製造の工程が大きく増すこと、および作業が煩雑である事、等の問題があった。   In order to prevent this, it is conceivable to shield the aluminum conductor from the environment. For example, it is desirable to cover the aluminum surface so as not to touch air. From the standpoint of preventing corrosion, a method of molding the entire crimped part with resin (for example, see Patent Document 1) is reliable, but the molded part becomes enlarged and the size of the connector housing needs to be increased. As a result, the entire assembled electric wire could not be formed into a high-density compact size. In addition, since the molding process is performed on each crimped part after crimping, there are problems such as greatly increasing the number of steps for manufacturing the assembled wire and complicated operations.

これに対し、金属缶を電線導体に被せた後に圧着する手法により、アルミニウム導体を外界から遮断する技術が提案された(例えば、特許文献2参照)が、圧着前に個々の導体へ缶を装着する工程が煩雑であること、また、圧着時、ワイヤバレルにより缶を破壊してしまい浸水経路が生じてしまうこと、等の問題があった。   On the other hand, a technique for blocking the aluminum conductor from the outside by a method of crimping after covering the electric wire conductor with the metal can was proposed (for example, see Patent Document 2), but the can is attached to each conductor before the crimping. There are problems such as a complicated process and a case where the can is broken by a wire barrel and a water immersion path is formed at the time of pressure bonding.

上記のような問題は、電線との接続部が管状(袋状)の端子に電線を挿入して圧着する構造を採用することで、圧着部を肥大させずに電線導体を外界から遮断することにより解決することができる。管の形成法はいくつかあるが、溶接部の幅を狭くすることができるのに加えて、処理速度とコストの観点で、レーザ溶接法(例えば、特許文献3参照)を用いるのが好適である。   The above-mentioned problem is that the wire conductor is cut off from the outside without enlarging the crimping part by adopting a structure in which the connecting part with the electric wire is crimped by inserting the wire into a tubular (bag-like) terminal. Can be solved. There are several methods for forming the tube, but in addition to being able to reduce the width of the welded portion, it is preferable to use a laser welding method (for example, see Patent Document 3) from the viewpoint of processing speed and cost. is there.

しかし、銅及び銅合金のレーザ反射率は高い(すなわち、レーザ吸収率は低い)ので、銅及び銅合金をレーザ溶接する場合には大出力のレーザ照射が必要となり、レーザ照射部で爆飛が生じやすい。この問題に対し、表面にニッケル−リン(Ni−P)皮膜を有する黄銅材にレーザ照射すると、ニッケル−リン皮膜と黄銅のレーザ反射率が略同じであることと、ニッケル−リン皮膜の融点が黄銅材の融点より高いこととの相乗作用でニッケル−リン皮膜を溶融するのにレーザによる熱量が消費され、黄銅材の急激な溶融の進行を制動するように働くために、黄銅材の爆飛が防止されることが示唆されている(例えば、特許文献4参照)。   However, since the laser reflectivity of copper and copper alloys is high (that is, the laser absorptivity is low), laser welding of copper and copper alloys requires high-power laser irradiation, and explosion occurs at the laser irradiation part. Prone to occur. In response to this problem, when a brass material having a nickel-phosphorus (Ni-P) coating on the surface is irradiated with laser, the laser reflectivity of the nickel-phosphorus coating and brass is substantially the same, and the melting point of the nickel-phosphorus coating is The heat of the laser is consumed to melt the nickel-phosphorous film in synergy with the higher melting point of the brass material, and it works to stop the rapid melting of the brass material. Has been suggested to be prevented (see, for example, Patent Document 4).

特開2011−222243号公報JP 2011-222243 A 特開2004−207172号公報JP 2004-207172 A 特開2003−191085号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-191085 特許第3177982号公報Japanese Patent No. 31777982

しかしながら、特許文献4に示唆されているニッケル−リン皮膜は無電解めっきによって形成されるので工程が煩雑であり、コストアップの要因となる。さらに、銅合金端子には、端子としての諸特性を担保するために一般にSnめっきやAgめっきが施されるが、ニッケル−リン皮膜が特に必要とされるわけではない。   However, since the nickel-phosphorus film suggested in Patent Document 4 is formed by electroless plating, the process is complicated, which causes an increase in cost. Further, the copper alloy terminal is generally subjected to Sn plating or Ag plating in order to ensure various characteristics as a terminal, but a nickel-phosphorus film is not particularly required.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、エネルギ効率に優れた、端子用銅合金のレーザ溶接方法を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: It aims at providing the laser welding method of the copper alloy for terminals excellent in energy efficiency.

本発明の銅合金端子のレーザ溶接方法の特徴は、銅合金板材を打ち抜いて曲げ加工することにより成形された端子の管状かしめ部のレーザ溶接方法であって、管状かしめ部の長手方向に設けた被溶接部にわたって、300nm以上600nm以下の波長を有するレーザビームを照射して溶接することを要旨とする。   The feature of the laser welding method of the copper alloy terminal of the present invention is a laser welding method of a tubular crimping portion of a terminal formed by punching and bending a copper alloy plate material, and is provided in the longitudinal direction of the tubular crimping portion. The gist is that welding is performed by irradiating a laser beam having a wavelength of 300 nm or more and 600 nm or less over a portion to be welded.

銅合金板のレーザ吸収率は、レーザビ−ムの波長の増加とともに、約600nmの波長では急激に低下しているので、600nm以下の波長を有するレーザを用い溶接することでレーザ溶接性を改善できる。   The laser absorptance of the copper alloy plate is drastically decreased at a wavelength of about 600 nm as the wavelength of the laser beam is increased, so that the laser weldability can be improved by welding using a laser having a wavelength of 600 nm or less. .

また、レーザビームの波長が300nm未満と短すぎるとエネルギが低くなってしまうため、貫通溶接できなくなってしまう。   Moreover, since the energy will become low when the wavelength of a laser beam is too short as less than 300 nm, penetration welding will become impossible.

レーザビームの波長は、波長の増加とともに銅合金板のレーザ吸収率が急激に低下を開始する波長を選択するのが好ましい。   As the wavelength of the laser beam, it is preferable to select a wavelength at which the laser absorption rate of the copper alloy plate starts to rapidly decrease as the wavelength increases.

レーザビームの波長は、波長変換素子を用いて和周波を発生させて合成することができる。   The wavelength of the laser beam can be synthesized by generating a sum frequency using a wavelength conversion element.

また、本発明の銅合金端子は、上述したレーザ溶接を施すことによって、管状かしめ部が設けられたことを要旨とする。   Moreover, the summary of the copper alloy terminal of the present invention is that a tubular caulking portion is provided by performing the laser welding described above.

本発明によれば、エネルギ効率に優れた、端子用銅合金のレーザ溶接方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser welding method of the copper alloy for terminals excellent in energy efficiency can be provided.

本発明の実施形態に係る端子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the terminal which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る端子と電線の終端の接続構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection structure of the terminal which concerns on embodiment of this invention, and the terminal of an electric wire. 本発明の実施形態に係る端子の溶接方法の1例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the welding method of the terminal which concerns on embodiment of this invention. 表1に示した端子用銅合金のレーザ吸収率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the laser absorptivity of the copper alloy for terminals shown in Table 1.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)について詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の実施形態に係る端子1を示したものである。端子1は、雌型端子のボックス部20と管状かしめ部30を有し、これらの橋渡しとしてトランジション部40を有する。さらに、端子1は管状かしめ部30内に溶接部50(図中、斜線で示す部分)を有する。端子1は、導電性と強度を確保するために銅合金基材で製造されている。また、溶接部の形状は特に制限はない。図示した溶接部50のように管状かしめ部30の長手方向に帯状形状に形成するのがよいが、波線形状や螺旋形状に形成してもよい。   FIG. 1 shows a terminal 1 according to an embodiment of the present invention. The terminal 1 has a female terminal box portion 20 and a tubular caulking portion 30, and has a transition portion 40 as a bridge between them. Further, the terminal 1 has a welded portion 50 (portion indicated by hatching in the drawing) in the tubular caulking portion 30. The terminal 1 is manufactured with a copper alloy base material in order to ensure conductivity and strength. Further, the shape of the welded portion is not particularly limited. Although it is good to form in the strip | belt shape in the longitudinal direction of the tubular crimping part 30 like the welding part 50 shown in figure, you may form in a wavy line shape or a helical shape.

(ボックス部)
雌型端子のボックス部20は、例えば雄型端子等の挿入タブの挿入を許容するボックス部である。このボックス部の細部の形状は特に限定されない。すなわち、ボックス部を有さなくてもよく、例えば雄型端子の挿入タブであっても良い。また他の端子の端部であっても良い。本実施形態では、本発明の端子を説明するために便宜的に雌型端子の例を示したのであって、どのような接続端部を有する端子であっても、トランジション部40を介して管状かしめ部30を有し、その管状かしめ部30は、溶接によって成形されているのである。
(Box part)
The box part 20 of the female terminal is a box part that allows insertion of an insertion tab such as a male terminal. The detailed shape of the box portion is not particularly limited. That is, it is not necessary to have a box part, for example, it may be an insertion tab of a male terminal. Moreover, the edge part of another terminal may be sufficient. In the present embodiment, an example of a female terminal is shown for the sake of convenience in order to describe the terminal of the present invention, and any terminal having a connecting end portion is tubular through the transition portion 40. It has a caulking portion 30 and the tubular caulking portion 30 is formed by welding.

(管状かしめ部)
管状かしめ部30は、端子1とアルミニウム又はアルミニウム合金電線(図示せず)とを圧着接合する部位である。その一端はアルミニウム電線を挿入することができる電線挿入口31を有し、他端はトランジション部40に接続されている。管状かしめ部30のトランジション部40側は、閉口しているのが好ましい。端子1の黄銅とアルミニウム又はアルミニウム合金電線の接点に水分が付着すると、両金属の起電力の差からいずれかの金属(合金)が腐食してしまうので、かしめ部は外部より水分等が侵入しないように管状となっている。端子のかしめ部は、管状であれば腐食に対して一定の効果を得られるため、必ずしも長手方向に対して円筒である必要はなく、場合によっては楕円や矩形の管であっても良い。また、径が一定である必要はなく、長手方向で半径が変化していてもよい。
(Tubular caulking part)
The tubular caulking part 30 is a part that crimps and joins the terminal 1 and an aluminum or aluminum alloy electric wire (not shown). One end thereof has an electric wire insertion port 31 into which an aluminum electric wire can be inserted, and the other end is connected to the transition portion 40. It is preferable that the transition part 40 side of the tubular caulking part 30 is closed. If moisture adheres to the contact between the brass of terminal 1 and the aluminum or aluminum alloy wire, either metal (alloy) will corrode due to the difference in electromotive force between the two metals, so that no moisture or the like enters the caulking portion from the outside. It is like this. If the crimping portion of the terminal is tubular, a certain effect against corrosion can be obtained. Therefore, the crimping portion is not necessarily cylindrical with respect to the longitudinal direction, and may be an elliptical or rectangular tube depending on circumstances. Moreover, the diameter does not need to be constant, and the radius may change in the longitudinal direction.

管状かしめ部30では、管状かしめ部を構成する銅合金とアルミニウム又はアルミニウム合金電線とが機械的に圧着接合されることにより、同時に電気的な接合を確保する。銅合金基材と電線(芯線)は、かしめによって塑性変形し、接合がされる。従って、管状かしめ部30は、かしめ接合をすることができるように肉厚を設計される必要があるが、人力加工や機械加工等で接合を自由に行うことができるので、特に限定されるものではない。   In the tubular caulking portion 30, the copper alloy and the aluminum or aluminum alloy electric wire constituting the tubular caulking portion are mechanically pressure-bonded to each other, thereby ensuring electrical connection at the same time. The copper alloy base material and the electric wire (core wire) are plastically deformed and joined by caulking. Accordingly, the tubular caulking portion 30 needs to be designed to have a thickness so that it can be caulked and joined, but since it can be joined freely by manual machining or machining, it is particularly limited. is not.

なお、本願では図示しないが、管状かしめ部30内に、電線の接続のための溝や突起(セレーション)が設けられていても良い。   Although not shown in the present application, grooves and protrusions (serrations) for connecting electric wires may be provided in the tubular caulking portion 30.

(電線の終端接続構造)
次に、図2に本発明の電線の終端接続構造10を示す。終端接続構造10は、本発明の端子1と、アルミニウム又はアルミニウム合金電線(電線60)とが接続された構造を有している。終端接続構造10は、端子1と電線60が管状かしめ部30によって圧着接合されている。圧着の様態は特に限定されないが、図2では、第1の圧着縮径部35および第2の圧着縮径部36からなっている。通常、圧着接合すると、管状かしめ部30は塑性変形を起こして、元の径よりも縮径されることで、電線60との圧着接合をなす。図2に示した例では、第1の圧着縮径部35が、縮径率が一番高くなっている部分である。このように、圧着接合を2段階の縮径で行ってもよい。
(Wire end connection structure)
Next, FIG. 2 shows an end connection structure 10 for electric wires according to the present invention. The terminal connection structure 10 has a structure in which the terminal 1 of the present invention is connected to an aluminum or aluminum alloy electric wire (electric wire 60). In the terminal connection structure 10, the terminal 1 and the electric wire 60 are crimped and joined by the tubular caulking portion 30. Although the manner of crimping is not particularly limited, in FIG. 2, it is composed of a first crimping reduced diameter portion 35 and a second crimping reduced diameter portion 36. Normally, when crimped and joined, the tubular caulking portion 30 undergoes plastic deformation and is crimped to the electric wire 60 by being reduced in diameter from the original diameter. In the example shown in FIG. 2, the first crimped reduced diameter portion 35 is a portion where the diameter reduction rate is the highest. In this way, the crimp bonding may be performed with two stages of diameter reduction.

電線60は、絶縁被覆61と図示しないアルミニウム又はアルミニウム合金の芯線とからなっている。電線60は裸線であっても良いが、防食の観点から通常は絶縁被覆された電線を用いる。   The electric wire 60 includes an insulating coating 61 and a core wire of aluminum or aluminum alloy (not shown). Although the electric wire 60 may be a bare wire, from the viewpoint of corrosion prevention, an electric wire with an insulation coating is usually used.

本実施形態においては、絶縁被覆された電線60を用いて、先端部の絶縁被覆61を所定の長さだけ除去した電線60を、残った絶縁被覆61の端部が電線挿入口31から所定の長さだけ管状かしめ部30と重なるように、管状かしめ部30に挿入し、専用の治具やプレス加工機等でなかしめ工程を実施する。   In the present embodiment, the electric wire 60 obtained by removing the insulating coating 61 at the tip portion by a predetermined length using the electric wire 60 coated with the insulating coating is used. It is inserted into the tubular caulking portion 30 so as to overlap the tubular caulking portion 30 by the length, and the caulking process is carried out with a dedicated jig or a press machine.

(端子の製造方法)
まず、銅合金基材からなる条材を、平面展開した端子形状に打ち抜き、曲げ加工によってボックス部やかしめ部を設ける。この時、かしめ部は平面からの曲げ加工ではC字型断面となっているので、この開放部分を溶接によって接合することで、管状かしめ部となる。本実施形態においては、管状かしめ部30を、ファイバレーザ溶接を行って製造する。
(Terminal manufacturing method)
First, a strip made of a copper alloy base material is punched into a terminal shape developed in a plane, and a box portion and a caulking portion are provided by bending. At this time, since the caulking portion has a C-shaped cross section when bent from a flat surface, the open caulking portion is joined by welding to form a tubular caulking portion. In the present embodiment, the tubular caulking portion 30 is manufactured by performing fiber laser welding.

銅及び銅合金はレーザ吸収率が低く、熱伝導率が高いため、溶接幅を細くできなかったり、熱影響部の幅を狭くできなかったりする場合があるが、ファイバレーザを用いることで、溶接性が改善される。ファイバレーザによるレーザビームは、集光径が小さい、エネルギ密度が高い、集光距離が長い、モジュールの並列接続で出力を増加させることができるといった特徴がある。さらに、レンズやミラーを使うことで、ファイバレーザ本体機器と加工対象物(被溶接部)との距離が離れていても、直接ファイバで加工対象近くまで伝送することができるという利点がある。   Copper and copper alloys have low laser absorptivity and high thermal conductivity, so the welding width may not be reduced or the width of the heat affected zone may not be reduced. Improved. The laser beam by the fiber laser has the characteristics that the condensing diameter is small, the energy density is high, the condensing distance is long, and the output can be increased by connecting modules in parallel. Furthermore, by using a lens or a mirror, there is an advantage that even if the distance between the fiber laser main body device and the object to be processed (the part to be welded) is long, it can be transmitted directly to the object to be processed by the fiber.

図3は、本実施形態に係る端子1の溶接方法の1例を模式的に示した図である。図中のFLはファイバレーザ溶接装置を表している。ファイバレーザ溶接装置FLから発せられたレーザビームLが管状かしめ部30の被溶接部37(突合せ部)を溶接するように照射される。図3では、1つのファイバレーザ溶接装置からレーザビームを照射する例を示したが、ファイバレーザ溶接装置を複数台並列接続して、複数本のレーザビームを照射してもよい。この場合、各々のビームは、同じ出力でも、異なる出力の組合せとしてもよい。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a welding method for the terminal 1 according to the present embodiment. FL in the figure represents a fiber laser welding apparatus. The laser beam L emitted from the fiber laser welding apparatus FL is irradiated so as to weld the welded portion 37 (butting portion) of the tubular caulking portion 30. Although FIG. 3 shows an example in which a laser beam is irradiated from one fiber laser welding apparatus, a plurality of fiber laser welding apparatuses may be connected in parallel to irradiate a plurality of laser beams. In this case, each beam may have the same output or a combination of different outputs.

なお、本願の被溶接部37は、基材の端部同士の突合せとしているが、被溶接部はこれに限られない。例えば、基材の端部同士を重ね合わせた態様であっても良い。突合せと重ねあわせを複合的にした態様であっても良い。   In addition, although the to-be-welded part 37 of this application makes it the butt | matching of the edge parts of a base material, a to-be-welded part is not restricted to this. For example, the aspect which overlap | superposed the edge parts of the base material may be sufficient. A mode in which the butt and the overlap are combined may be used.

表1は、本実施形態において端子1に用いることのできる銅合金の化学組成を示したものである。   Table 1 shows the chemical composition of a copper alloy that can be used for the terminal 1 in this embodiment.

Figure 2014161864
Figure 2014161864

表1に示した端子用銅合金を基材として、管状かしめ部30をファイバレーザ溶接して端子1を製造する場合、ファイバレーザの波長域1030〜1100nmにおける基材のレーザ吸収率は、固体状態で約10%と低い。YAGレーザの波長は1064nmであるので、YAGレーザを用いた場合も同様である。このため、貫通溶接するためにはエネルギの高いレーザビームを照射する必要があるが、レーザビームのエネルギが高すぎると、基材の溶融が急激に開始するために、溶接部にブローホールが発生しやすくなる。図4に示したように、表1に示した銅合金のレーザ吸収率は、レーザビームの波長に依存し、レーザビームの波長を高くしていくと、図のA部に相当する波長で急激に低下を開始し、600nmを超えた波長で約10%に低下する。従って、レーザ吸収率の観点では、できるだけレーザ吸収率の高い600nm以下の波長のレーザビームを照射すればよいことになるが、波長が300nm未満と短すぎると、レーザビームエネルギが低くなってしまい、貫通溶接できなってしまう。貫通溶接を可能にするためには、図のA部の波長を有するレーザビームを照射するのが好ましい。   When the terminal 1 is manufactured by fiber laser welding the tubular caulking portion 30 using the copper alloy for terminals shown in Table 1 as a base material, the laser absorptance of the base material in the wavelength range of 1030 to 1100 nm of the fiber laser is in a solid state. Is as low as about 10%. Since the wavelength of the YAG laser is 1064 nm, the same applies when the YAG laser is used. For this reason, it is necessary to irradiate a high-energy laser beam for through-welding. However, if the laser beam energy is too high, melting of the base material starts abruptly, resulting in a blowhole in the weld. It becomes easy to do. As shown in FIG. 4, the laser absorptance of the copper alloys shown in Table 1 depends on the wavelength of the laser beam. Starts to decrease to about 10% at wavelengths exceeding 600 nm. Therefore, from the viewpoint of laser absorptance, it is only necessary to irradiate a laser beam with a wavelength of 600 nm or less, which is as high as possible, but if the wavelength is too short, less than 300 nm, the laser beam energy will be low, It becomes impossible to weld through. In order to enable penetration welding, it is preferable to irradiate a laser beam having a wavelength indicated by A in the figure.

600nm以下の波長を有するレーザビームは、その波長をそのまま出せる光源でもよいが、特殊な装置を用いなければならず、波長も限定されてしまうので、波長変換素子を用いて合成するのが好ましい。   A laser beam having a wavelength of 600 nm or less may be a light source that can output the wavelength as it is, but a special device must be used and the wavelength is limited. Therefore, it is preferable to synthesize using a wavelength conversion element.

ファイバレーザでは、光ファイバのコアにドープする元素(例えば、Yb、Er等)によって、1030〜1100nmの範囲の波長のレーザビームが発振される。このような波長を有するファイバレーザビームは、SHG(二次高調波発生)素子や、さらに高次の高調波発生素子を波長変換素子として用いて和周波を発生することにより、波長変換される。YAGレーザは、1064nmの波長のレーザビームを発振するが、これも当然に上記の方法で波長変換可能である。   In the fiber laser, a laser beam having a wavelength in the range of 1030 to 1100 nm is oscillated by an element (for example, Yb, Er, etc.) doped in the core of the optical fiber. A fiber laser beam having such a wavelength is wavelength-converted by generating a sum frequency using an SHG (second harmonic generation) element or a higher harmonic generation element as a wavelength conversion element. The YAG laser oscillates a laser beam having a wavelength of 1064 nm, which can also be wavelength-converted by the above method.

(実施例1〜5)
実施例1〜5では、表2に示した組成の、厚さ0.25mmの四角い形状の銅合金板を基材に用い、これを突合せて1cmにわたり、銅合金基材のレーザ吸収率が急激に低下を開始する、波長532nm、又は542nmのファイバレーザで貫通溶接して試験片とし、溶接性評価を行った。
(Examples 1-5)
In Examples 1 to 5, a rectangular copper alloy plate having a thickness of 0.25 mm having the composition shown in Table 2 was used as a base material, and the laser absorption rate of the copper alloy base material rapidly increased over 1 cm. The test piece was subjected to penetration welding with a fiber laser having a wavelength of 532 nm or 542 nm, which started to decrease, and the weldability was evaluated.

実施例1では、波長1064nmのYAGレーザを波長変換して、波長532nmとした。実施例2〜5では、波長1084nmのファイバレーザを波長変換して、波長542nmとした。   In Example 1, the wavelength of a YAG laser having a wavelength of 1064 nm was converted to a wavelength of 532 nm. In Examples 2 to 5, the wavelength of a fiber laser having a wavelength of 1084 nm was converted to a wavelength of 542 nm.

<ファイバレーザ溶接条件>
レーザ溶接装置:ASF1J23(古河電気工業(株)製商品名)、500W、CWファイバレーザ
レーザビーム出力:400W
波長:1084nm(シングルモード発振レーザ光)を542nmに変換
掃引速度:135mm/sec.
掃引距離:9mm(突合せ部約7mm)
全条件ジャストフォーカス
<Fiber laser welding conditions>
Laser welding equipment: ASF1J23 (trade name, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.), 500 W, CW fiber laser Laser beam output: 400 W
Wavelength: 1084 nm (single mode oscillation laser beam) converted to 542 nm Sweep speed: 135 mm / sec.
Sweep distance: 9mm (butting part about 7mm)
All condition just focus

<YAGレーザ溶接条件>
レーザ溶接装置:SL−125(NEC製)
波長:1064nm(パルス発振、パルス幅:2.0ms)を532nmに変換
掃引速度:1mm/sec.
掃引居地:9mm(突合せ部約7mm)
全条件焦点はずし量:0〜±1mm
<YAG laser welding conditions>
Laser welding equipment: SL-125 (manufactured by NEC)
Wavelength: 1064 nm (pulse oscillation, pulse width: 2.0 ms) converted to 532 nm Sweep speed: 1 mm / sec.
Sweep location: 9mm (approx. 7mm butt)
Defocus amount for all conditions: 0 to ± 1mm

<溶接性評価>
溶接性は、ブローホールを溶接欠陥として、透過X線で写真を取り、ブローホールの数をカウントし、以下の基準で評価した。
◎:10個以下
○:10個超、20個以下
×:20個超〜溶接不可
<Weldability evaluation>
Weldability was evaluated according to the following criteria by taking a photograph with transmission X-rays with a blow hole as a welding defect, counting the number of blow holes.
◎: 10 or less ○: More than 10 and 20 or less ×: More than 20 to welding not possible

<貫通性評価>
溶接部を目視で観察し、貫通の可否を評価した。
○:貫通可
×:貫通非
<Penetration evaluation>
The welded portion was visually observed to evaluate the possibility of penetration.
○: Penetrating possible ×: Non-penetrating

(比較例1、2)
表2に示した組成の、厚さ0.25mmの四角い形状の銅合金板を基材に用い、比較例1では波長271nmのファイバレーザ、比較例2では波長変換なしと波長1064nmのYAGレーザを用いたこと以外は、実施例1〜5と同様である。
(Comparative Examples 1 and 2)
A rectangular copper alloy plate having a thickness of 0.25 mm having the composition shown in Table 2 was used as a base material. A fiber laser having a wavelength of 271 nm was used in Comparative Example 1, and a YAG laser having a wavelength of 1064 nm without wavelength conversion was used in Comparative Example 2. Except having used, it is the same as that of Examples 1-5.

Figure 2014161864
Figure 2014161864

表2に評価結果を示す。表2からわかるように、波長532nm又は542nmのファイバレーザを用いた実施例1〜5では溶接性、貫通性とも良好であったのに対し、波長271nmのファイバレーザを用いた比較例1では、溶接不可で、従って貫通性も非であった。波長1064nmYAGレーザを用いた比較例2では、レーザビーム強度が高すぎて、貫通性は可であるものの、溶接性は悪い結果となった。以上から、銅合金基材のレーザ吸収率が急激に低下を開始する600nm以下の波長のレーザビームを照射して溶接することにより、低いエネルギのレーザで溶接欠陥の少ない管状かしめ部を備えた端子を製造できることが確認された。   Table 2 shows the evaluation results. As can be seen from Table 2, in Examples 1 to 5 using a fiber laser having a wavelength of 532 nm or 542 nm, both weldability and penetrability were good, whereas in Comparative Example 1 using a fiber laser having a wavelength of 271 nm, Welding was not possible and therefore penetrability was not good. In Comparative Example 2 using a 1064 nm YAG laser, the laser beam intensity was too high and penetrability was possible, but the weldability was poor. From the above, a terminal having a tubular caulking portion with a low energy laser and few welding defects by irradiating and welding a laser beam having a wavelength of 600 nm or less at which the laser absorptance of the copper alloy substrate starts to rapidly decrease. It was confirmed that can be manufactured.

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。特に、本発明は雌型端子について述べてきたが、当然雄型端子についても適用可能である。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. In particular, although the present invention has been described with respect to female terminals, it is naturally applicable to male terminals. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. Further, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

1 端子
10 終端接続構造
20 雌型端子のボックス部
30 管状かしめ部
31 電線挿入口
35 第1の圧着縮径部
36 第2の圧着縮径部
37 被溶接部
40 トランジション部
50 溶接部
60 電線
61 絶縁被覆
FL ファイバレーザ溶接装置
L レーザビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Terminal 10 Termination connection structure 20 Female terminal box part 30 Tubular caulking part 31 Electric wire insertion slot 35 1st crimping | compression-reducing diameter part 36 2nd crimping | compression-reducing diameter part 37 Welded part 40 Transition part 50 Welding part 60 Electric wire 61 Insulation coating FL Fiber laser welding equipment L Laser beam

Claims (4)

銅合金板材を打ち抜いて曲げ加工することにより成形された管状かしめ部のレーザ溶接方法であって、
前記管状かしめ部の長手方向に設けた被溶接部にわたって、300nm以上600nm以下の波長を有するレーザビームを照射して溶接することを特徴とする銅合金端子のレーザ溶接方法。
A laser welding method of a tubular caulking portion formed by punching a copper alloy sheet and bending it,
A method for laser welding copper alloy terminals, comprising welding a laser beam having a wavelength of 300 nm or more and 600 nm or less over a welded portion provided in a longitudinal direction of the tubular caulking portion.
前記レーザビームの波長は、波長の増加とともに前記銅合金板のレーザ吸収率が急激に低下を開始する波長であることを特徴とする請求項1に記載の銅合金端子のレーザ溶接方法。   2. The method for laser welding copper alloy terminals according to claim 1, wherein the wavelength of the laser beam is a wavelength at which the laser absorptance of the copper alloy plate starts to rapidly decrease as the wavelength increases. 前記レーザビームの波長は、波長変換素子を用いて和周波を発生させて合成することを特徴とする請求項1又は2に記載の銅合金端子のレーザ溶接方法。   3. The laser welding method for copper alloy terminals according to claim 1, wherein the wavelength of the laser beam is synthesized by generating a sum frequency using a wavelength conversion element. 請求項1から3のいずれかに記載のレーザ溶接方法を用いてレーザ溶接が施されることによって、管状かしめ部が設けられた銅合金端子。
The copper alloy terminal in which the tubular crimping part was provided by performing laser welding using the laser welding method in any one of Claim 1 to 3.
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