JP2017131905A

JP2017131905A - メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法

Info

Publication number: JP2017131905A
Application number: JP2016012055A
Authority: JP
Inventors: 明彦杉山; Akihiko Sugiyama
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】亜鉛蒸気の影響を受けることなく、メッキ鋼板の重ねレーザ溶接を行う方法を提供する。【解決手段】メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法であって、レーザ溶接ヘッド５に対向する第１メッキ鋼板１Ａの溶接部位に、レーザ加工によって予めスリットＳを加工して当該スリットＳ周囲のメッキ層を除去した後、当該第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとを重ね合わせ、前記スリットＳに沿って第１メッキ鋼板１Ａ側からレーザ光ＬＢを照射してレーザ溶接を行うものである。【選択図】図１

Description

本発明は、メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法に係り、さらに詳細には、スリット加工により溶接部位のメッキ層を予め除去してからレーザ溶接を行うメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法に関する。

従来、例えば亜鉛メッキ鋼板を重ねてレーザ溶接が行われている。この場合、溶接時に発生する亜鉛蒸気によって溶接欠陥が発生するという問題がある。そこで、メッキ鋼板の重ね部に間隙を形成して、前記亜鉛蒸気を外部へ排出することが提案されている。しかし、前記間隙は、例えば特開２０１３−２３７０５３号公報に記載されているように、０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍと小さなものであり、実際の製造現場においての間隙管理は難しいものである。

そこで、溶接部位に第１のレーザ光を照射してメッキ層を除去し、その後に第２のレーザ光を照射してメッキ鋼板の重ねレーザ溶接を行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２６２１８６号公報

前記特許文献１に記載の亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法は、次のように行われる。すなわち、亜鉛メッキ鋼板を上下に重ねた状態において、重ね合わせ部分の溶接しようとする経路に沿って、第１のレーザ光を照射しながら移動する。この第１のレーザ光は、エネルギー密度が高く、かつ狭い照射領域のレーザ光であって、母材金属部分を溶融させると共に、周辺のメッキを蒸発させる機能を奏するものである。次に、第１のレーザ光よりもエネルギー密度が低く、かつ第１のレーザ光よりも広い照射領域を有した第２のレーザ光を前記経路に沿って移動しつつ照射することによって、レーザ溶接を行うものである。

すなわち、特許文献１に記載のメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法においては、上下に重ね合わせたメッキ鋼板にスリット加工を行った後に、このスリット加工部分において重ねレーザ溶接を行うものである。

したがって、スリット加工時に、スリット幅が大きくなって、母材金属の除去量が多くなると、レーザ溶接後における重ねレーザ溶接部が凹状になり易い。したがって、場合によっては、フィラーワイヤを必要とする場合がある。また、メッキ鋼板を重ねた状態でもってレーザ加工によってスリットを形成するものであるから、上下のメッキ鋼板の熱膨張に起因して、上下のメッキ鋼板間の間隙が大きくなることがある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法であって、レーザ溶接ヘッドに対向する第１メッキ鋼板の溶接部位に、レーザ加工によって予めスリットを加工して当該スリット周囲のメッキ層を除去した後、当該第１メッキ鋼板と第２メッキ鋼板とを重ね合わせ、前記スリットに沿って第１メッキ鋼板側からレーザ光を照射してレーザ溶接を行うことを特徴とするものである。

また、前記レーザ溶接方法において、第１メッキ鋼板と第２メッキ鋼板とにおいて単位面積当たりのメッキ量が異なる場合、メッキ量の多い方を第１メッキ鋼板とすることを特徴とするものである。

また、前記メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法において、前記スリットに沿って前記レーザ溶接ヘッドを移動する際、当該レーザ溶接ヘッドの先端側が移動方向へ先行する形態にレーザ溶接ヘッドを傾斜し、かつ当該レーザ溶接ヘッドからシールドガスを噴出してレーザ溶接を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、レーザ加工によって予めスリットを加工した第１メッキ鋼材を、第２メッキ鋼板に重ね合わせ、前記スリットに沿って第１メッキ鋼板側からレーザ光を照射して重ねレーザ溶接を行うものである。したがって、重ねレーザ溶接時に発生した亜鉛蒸気はスリットを通って外部へ排出されるものであり、良好な重ねレーザ溶接が行われ得るものである。また、レーザ加工によるスリット加工は、第１メッキ鋼板のみに行うものであるから、母材金属の除去量が多くなることを抑制できる。さらに、レーザ溶接前に、第１，第２メッキ鋼板の両方に熱変形が生じることを抑制することができるものである。

第１のメッキ鋼板と第２のメッキ鋼板とを重ね合わせる前の状態を示す説明図である。第１，第２のメッキ鋼板を重ね合わせてレーザ溶接を行う説明図である。レーザ溶接状態を示す断面説明図である。

図１を参照するに、亜鉛メッキ鋼板である第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとを重ね合わせて重ねレーザ溶接を行うに際し、第１メッキ鋼板１Ａにおいてのみ重ねレーザ溶接を行う溶接部位に、レーザ加工によって予めスリットＳの加工を行う。上述のように、第１メッキ鋼板１に、スリットＳのレーザ加工を行うと、上記スリットは、第１メッキ鋼板１Ａの表裏両面に亘って形成されるものである。そして、第１メッキ鋼板１Ａにおける鋼板の融点が約１５００℃であって、メッキ層の亜鉛の沸点が約９００℃であることにより、前記スリットＳの周囲には、メッキ層を除去したメッキ除去領域３が形成されるものである。

前述のように、第１メッキ鋼板１Ａにレーザ加工によってスリットＳの加工を行った後、第２メッキ鋼板１Ｂに対して第１メッキ鋼板１Ａを適宜に重ね合わせるものである。ここで、第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂにおいて、単位面積当たりのメッキ量が異なる場合、換言すれば、第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂにおけるメッキ層の厚さが異なる場合には、メッキ量の多い方（メッキ層の厚い方）を第１メッキ鋼板として、溶接部位のメッキ層を予め除去することが望ましいものである。

すなわち、メッキ層の厚い方を第１メッキ鋼板１Ａとして予めスリットＳを加工するとき、周囲の厚いメッキ層を除去することができる。したがって、第２メッキ鋼板１Ｂと重ねてレーザ溶接を行う際の、亜鉛蒸気の発生を少なくすることができるものである。

前述のように、第１メッキ鋼板１Ａにレーザ加工によってスリットＳを形成した後、図２に示すように、第２メッキ鋼板１Ｂに対して第１メッキ鋼板１Ａを適宜に重ね合わせる。そして、レーザ加工機（図示省略）におけるレーザ溶接ヘッド５から前記スリットＳの位置へレーザ光ＬＢを照射すると共にシールドガスを噴出し、前記スリットＳに沿って（倣って）レーザ加工ヘッド５を移動することにより、第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとの重ねレーザ溶接を行うものである。

前述のように、第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとを重ね合わせて重ねレーザ溶接を行うに際し、第１メッキ鋼板１Ａには予めスリットＳが形成してある。したがって、レーザ加工ヘッド５を前記スリットＳに倣って移動する動作をティーチングする場合、ティーチングを容易に行い得るものである。

ところで、第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとの重ねレーザ溶接を行う場合、前述したように、第１メッキ鋼板１Ａにレーザ加工によって予めスリットＳを加工するものである。そして、レーザ溶接ヘッド５からレーザ光ＬＢを前記スリットＳの部分へ照射してレーザ溶接を行う際には、図２に示すように、レーザ溶接ヘッド５の先端側（下端側）が移動方向へ先行するように傾斜する。

前記第１メッキ鋼板１Ａと第２メッキ鋼板１Ｂとの重ねレーザ溶接を行うべく、前記スリットＳに倣って（沿って）レーザ溶接ヘッド５を矢印Ａ方向に移動するとき、レーザ溶接ヘッド５からレーザ溶接部へレーザ光ＬＢを照射すると共に、シールドガスＧを噴出するものである。この際、第２メッキ鋼板１Ｂにおけるメッキ層はレーザ光ＬＢの照射によって蒸発され、亜鉛ガス（亜鉛蒸気）となって放出される。

このように、第２メッキ鋼板１Ｂのメッキ層から発生した亜鉛ガスは、第１メッキ鋼板１Ａに予め形成してあるスリットＳを経て、矢印Ｂ（図３参照）で示すように外部へ排出される。また、レーザ溶接ヘッド５から噴出されるシールドガスＧの一部がスリットＳ内に入り込み、反転して流れることにより、前記矢印Ｂ方向への亜鉛ガスの排出は効果的に行われ得るものである。

既に理解されるように、第１，第２のメッキ鋼板１Ａ，１Ｂの位置的関係を精度よく保持するために、適宜の治具によって第１，第２のメッキ鋼板１Ａ，１Ｂを締め付けて、第１，第２のメッキ鋼板１Ａ，１Ｂを強固に密着してある場合であっても、亜鉛ガスの外部への排出（放出）が効果的に行われるものである。したがって、良好な重ねレーザ溶接を行い得るものである。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことによっても実施可能である。すなわち、スリットＳは必ずしも連続したスリットに限ることなく、溶接すべき部位に沿って予め適宜長さの断続したスリットとすることも可能である。また、例えばミシン目のように、微小の貫通孔を微小間隔でもって予め形成することも可能である。この場合、微小な貫通孔の列がスリットと同様の機能を奏し得るものである。

なお、３枚以上のメッキ鋼板を重ねレーザ溶接を行う場合においても、最上部のメッキ鋼板に予めスリットが加工してあることにより、レーザ溶接ヘッド５の移動経路のティーチングが容易なものである。

１Ａ第１メッキ鋼板
２Ａ第２メッキ鋼板
Ｓスリット
３メッキ除去領域
５レーザ溶接ヘッド

Claims

メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法であって、レーザ溶接ヘッドに対向する第１メッキ鋼板の溶接部位に、レーザ加工によって予めスリットを加工して当該スリット周囲のメッキ層を除去した後、当該第１メッキ鋼板と第２メッキ鋼板とを重ね合わせ、前記スリットに沿って第１メッキ鋼板側からレーザ光を照射してレーザ溶接を行うことを特徴とするメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法。
請求項１に記載のレーザ溶接方法において、第１メッキ鋼板と第２メッキ鋼板とにおいて単位面積当たりのメッキ量が異なる場合、メッキ量の多い方を第１メッキ鋼板とすることを特徴とするメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法。
請求項１又は２に記載のメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法において、前記スリットに沿って前記レーザ溶接ヘッドを移動する際、当該レーザ溶接ヘッドの先端側が移動方向へ先行する形態にレーザ溶接ヘッドを傾斜し、かつ当該レーザ溶接ヘッドからシールドガスを噴出してレーザ溶接を行うことを特徴とするメッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法。