JP2018176242A

JP2018176242A - 溶接製品の製造方法

Info

Publication number: JP2018176242A
Application number: JP2017081909A
Authority: JP
Inventors: 洋樹山本; Hiroki Yamamoto; 松谷　渉; Wataru Matsutani; 渉松谷; 英和脇田; Hidekazu Wakita
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】溶込みを確保しつつスパッタの発生を抑制できる溶接製品の製造方法を提供すること。【解決手段】準備工程において溶接対象物が準備され、溶接工程において、パルスレーザ発振器から放出されたレーザ光が、溶接対象物の被照射部に照射される。溶接工程は、レーザ光の一つのパルスが持続する時間内に、レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間、及び、前記第１期間に続く第２期間が存在する。被照射部におけるレーザ光の横モードにおいて、第２期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径が、第１期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径よりも小さくなるように、レーザ光の空間的強度分布を変化させる。【選択図】図３

Description

本発明は溶接製品の製造方法に関し、特にパルスレーザ発振器から放出されるレーザ光を用いる溶接製品の製造方法に関するものである。

溶接対象物をレーザ溶接する技術として、特許文献１には、レーザ光を照射する初期段階では、ビーム径を絞って溶接対象物を局所的に溶融し、最終段階までビーム径を順次拡大させながら溶接する方法が開示されている。特許文献１に開示される技術によれば、溶込みを確保して溶接部の強度を確保できる。

特開２００６−２２４１３４号公報

しかしながら上記従来の技術では、溶接の初期段階においてビーム径を絞るので、溶接対象物が局所的に加熱され、溶融金属が急膨張し、スパッタが多量に発生するという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、溶込みを確保しつつスパッタの発生を抑制できる溶接製品の製造方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の溶接製品の製造方法は、準備工程において溶接対象物が準備され、溶接工程において、パルスレーザ発振器から放出されたレーザ光が、溶接対象物の被照射部に照射される。溶接工程は、レーザ光の一つのパルスが持続する時間内に、レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間、及び、第１期間に続く第２期間が存在する。被照射部におけるレーザ光の横モードにおいて、第２期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径が、第１期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径よりも小さくなるように、レーザ光の空間的強度分布を変化させる。

請求項１記載の溶接製品の製造方法によれば、溶接対象物の被照射部におけるレーザ光の横モードにおいて、第２期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径が、第１期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径よりも小さくなるようにレーザ光の空間的強度分布を変化させる。レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間で溶融池の面積を広げ、第１期間の後の第２期間で溶融池の中央を深くできるので、溶込みを確保しつつ、溶融金属の急膨張を抑制してスパッタの発生を抑制できる。

請求項２記載の溶接製品の製造方法によれば、溶接工程ではレーザ光の空間的強度分布を連続的に変化させる。その結果、溶融金属の状態の急変を防ぐことができるので、請求項１の効果に加え、スパッタの発生をさらに抑制できる。

請求項３記載の溶接製品の製造方法によれば、溶接対象物は２つの部材からなり、被照射部において２つの部材を溶融するので、各部材の溶込みを確保できる。よって、請求項１又は２の効果に加え、溶接製品の接合強度を確保できる。

請求項４記載の溶接製品の製造方法によれば、請求項１から３のいずれかの効果に加え、スパークプラグの溶接品質を向上できる。

本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。レーザ加工機のブロック図である。（ａ）はパルス波形の模式図であり、（ｂ）は第１期間の被照射部におけるレーザ光の横モードであり、（ｃ）は第１期間における溶接対象物の断面図である。（ａ）は第２期間の被照射部におけるレーザ光の横モードであり、（ｂ）は第２期間の被照射部におけるレーザ光の横モードであり、（ｃ）は第２期間における溶接対象物の断面図である。（ａ）は変形例におけるパルス波形の模式図であり、（ｂ）は第１期間の被照射部におけるレーザ光の横モードであり、（ｃ）は第２期間の前半の被照射部におけるレーザ光の横モードであり、（ｄ）は第２期間の後半の被照射部におけるレーザ光の横モードである。第２実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は軸線Ｏを境にした第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の片側断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図６において同じ）。

図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１３（第１電極）及び接地電極１９（第２電極）を備えている。絶縁体１１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された円筒状の部材であり、軸線Ｏに沿って貫通する軸孔１２が形成されている。軸孔１２の先端側に中心電極１３が配置される。

中心電極１３は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の部材であり、銅または銅を主成分とする芯材がニッケル又はニッケル基合金で覆われた棒状の電極母材１４（金属材）と、電極母材１４の先端に溶接されたチップ１５とを備えている。チップ１５は、貴金属を主体とする合金または貴金属により柱状に形成されている。チップ１５は、電極母材１４及びチップ１５が溶融した溶融部１６を介して電極母材１４に接合されている。中心電極１３は絶縁体１１に保持され、先端が軸孔１２から露出する。

端子金具１７は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具１７は、先端側が軸孔１２に圧入された状態で、絶縁体１１の後端に固定されている。絶縁体１１の外周の先端側に、端子金具１７と軸線Ｏ方向に間隔をあけて、主体金具１８が加締め固定されている。

主体金具１８は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具１８の先端に接地電極１９が接合されている。本実施の形態では、接地電極１９は先端側が屈曲し、接地電極１９と中心電極１３（チップ１５）との間に火花ギャップを形成する。

スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、予めチップ１５が電極母材１４の先端に溶接された中心電極１３を絶縁体１１の軸孔１２に挿入し、中心電極１３の先端が軸孔１２から外部に露出するように配置する。軸孔１２に端子金具１７を挿入し、端子金具１７と中心電極１３との導通を確保した後、予め接地電極１９が接合された主体金具１８を絶縁体１１の外周に組み付ける。接地電極１９が中心電極１３（チップ１５）と対向するように接地電極１９を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

図２を参照して、電極母材１４にチップ１５を溶接して中心電極１３（溶接製品）を作るレーザ溶接機２０について説明する。図２はレーザ溶接機２０のブロック図である。レーザ溶接機２０はレーザ発振器２１、ビーム伝送装置２２及び加工ヘッド２３を備えている。レーザ発振器２１はレーザ光を発振する機器であり、レーザ出力をパルスの形で放出する。

ビーム伝送装置２２は、レーザ光を加工ヘッド２３に伝送する装置であり、ミラー、回折格子、光ファイバ等の光学部品（図示せず）を備えている。光ファイバは、第１コアと、第１コアの外周を取り囲む第２コアと、第２コアの外周を取り囲むクラッドと、を備えている。第１コア、第２コア及びクラッドは互いに屈折率が異なる。レーザ発振器２１が放出したレーザ光は回折格子を透過し光ファイバに入射する。ビーム伝送装置２２は、光軸に垂直な面で回折格子をスライドして、光ファイバに入射するレーザ光の干渉を変化させ、光ファイバを透過するレーザ光の空間的強度分布を変化させる。

加工ヘッド２３は、ビーム伝送装置２２が伝送したレーザ光２４を溶接対象物２５の被照射部２６に収束する装置であり、集光レンズ、集光点の調整装置（いずれも図示せず）を備えている。溶接対象物２５は、電極母材１４とチップ１５とを接触させたものである。レーザ溶接機２０は、レーザ光２４を照射して、溶接対象物２５の被照射部２６において、互いに接触した電極母材１４及びチップ１５を共に溶融する。

電極母材１４及びチップ１５の被照射部２６にレーザ光２４を照射した状態で、中心軸Ｏを中心にレーザ溶接機２０に対して溶接対象物２５を相対回転させることにより、電極母材１４及びチップ１５の外周に溶融部１６（図１参照）が連続して形成される。

なお、電極母材１４及びチップ１５の外周に溶融部１６を連続して形成するものに限らない。電極母材１４及びチップ１５の外周に、複数の溶融部１６をスポット状に形成することは当然可能である。また、レーザ溶接機２０と溶接対象物２５とを相対回転して溶融部１６を形成するものに限らない。溶接対象物２５の周りの周方向の複数の点からレーザ光を溶接対象物２５に照射することは当然可能である。

図３及び図４を参照して、レーザ溶接機２０を用いた溶接方法について説明する。図３（ａ）はレーザ溶接機２０が放出するレーザ光２４のパルス波形の模式図である。図３（ａ）において、縦軸はレーザ出力（Ｗ）であり、横軸は時間である。本実施の形態では、矩形波のパルス波形について説明する。

図３（ｂ）は第１期間Ａの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードであり、図３（ｃ）は第１期間Ａにおける溶接対象物２５の断面図である。図４（ａ）は第１期間Ａと第２期間Ｃとの間の第２期間Ｂの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードであり、図４（ｂ）は第２期間Ｃの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードであり、図４（ｃ）は第２期間Ｃにおける溶接対象物２５の断面図である。レーザ溶接機２０（図２参照）から放射されたレーザ光２４は、ビーム伝送装置２２の状態に応じて、強度分布が変化する。横モードとは、レーザ光２４の伝播方向に垂直な面のエネルギー強度分布である。

図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、被照射部２６におけるエネルギー強度分布が模式的に図示されている。図３（ｂ）は第１期間Ａ内の任意の時間の横モードが図示されており、図４（ａ）は第２期間Ｂのある時間の横モードが図示されている。図４（ｂ）は第２期間Ｃ内の任意の時間の横モードが図示されている。

図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、縦軸は、被照射部２６における単位面積当たりのレーザ出力Ｐ（ｒ）（パワー密度）であり、横軸は、パワー密度の分布中心からの半径方向の距離ｒ（レーザ光径）である。パワー密度の分布中心は、被照射部２６におけるレーザ光２４の直径（ビーム径）の中心（ｒ＝０）に等しい。

図３（ａ）に示すように、レーザ溶接機２０（図２参照）はレーザ光２４をパルス発振する。レーザ光２４の一つのパルス２７が持続する時間内に、レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間Ａ、第１期間Ａの後の第２期間Ｃ、及び、第１期間Ａと第２期間Ｃとの間の第２期間Ｂが存在する。

図３（ｂ）に示すように第１期間Ａでは、レーザ光２４の空間的強度分布がリング状のピークをもつ。被照射部２６ではレーザ光径−ｒ_１及びｒ_１においてパワー密度が最大（Ｐ_１）となる。パワー密度の最大値Ｐ_１は、ビーム径の中心（ｒ＝０）の周りに連続して存在する。パワー密度のピークが、ビーム径の中心から外れているので、図３（ｃ）に示すように、電極母材１４及びチップ１５の溶融金属によって被照射部２６にできる溶融池２８は、面積が広くて浅い。これにより、溶融池２８の急膨張を防ぎ、溶融池２８の圧力の上昇を抑制できる。その結果、溶融池２８内の溶融金属の飛散を抑制できるので、スパッタの発生を抑制できる。

図４（ｂ）に示すようにレーザ溶接機２０（図２参照）は、第２期間Ｃにおいてパワー密度が最大（Ｐ_２）となるレーザ光径（ｒ＝０）を、第１期間Ａにおいてパワー密度が最大となるレーザ光径（−ｒ_１，ｒ_１）に比べて小さくする。本実施の形態では、第２期間Ｃの被照射部２６におけるレーザ光径の最大径は第１期間Ａの被照射部２６におけるレーザ光径の最大径以下であり、パワー密度はＰ_２＞Ｐ_１である。

図４（ａ）に示すように第２期間Ｂは、第１期間Ａの状態（図３（ｂ）参照）から第２期間Ｃの状態（図４（ｂ）参照）へ連続的に変化する遷移期である。レーザ光の空間的強度分布を連続的に変化させる第２期間Ｂが存在するので、第２期間Ｂが存在しない場合に比べて、溶融金属の状態の急変を防ぐことができる。その結果、スパッタの発生をさらに抑制できる。

図４（ｂ）に示すように、第２期間Ｃではパワー密度のピークがビーム径の中心に近づくので、溶融池２８の中央を深くできる。これにより、電極母材１４とチップ１５とが互いに接触する接触面２９を深く溶融できるので、溶込みＤを大きくできる。その結果、電極母材１４とチップ１５との接合強度を確保できる。

これに対し、溶込みＤを大きくするために、第１期間Ａにおいて、ビーム径が小さくパワー密度の高いレーザ光２４を被照射部２６に照射すると、被照射部２６が急激に溶融して急激に膨張する。溶融池２８の圧力が上昇するので、溶融池２８の溶融金属が飛散し、スパッタが多量に発生するという問題点がある。本実施の形態によれば、この問題点を解決することができ、溶込みＤを確保しつつスパッタの発生を抑制できる。

第２期間Ｃにおけるパワー密度の最大値Ｐ_２は第１期間Ａにおけるパワー密度の最大値Ｐ_１よりも大きいが、第２期間Ｃにおけるピークの数は第１期間Ａにおけるピークの数より少ないので、第２期間Ｃにおけるレーザ出力（曲線で囲まれた面積）を、第１期間Ａにおけるレーザ出力に比べて過大にならないようにできる。本実施の形態では、第２期間Ｃにおけるレーザ出力と第１期間Ａにおけるレーザ出力とを同じにしている。その結果、レーザ発振器２１（図２参照）の負荷の変動を抑制できる。

レーザ溶接機２０（図２参照）は、単一のパルス２７が持続する時間内にレーザ光の空間的強度分布を変化させるので、連続発振レーザから放出されるレーザ光の空間的強度分布を変化させる場合に比べて、空間的強度分布の変化を細かく制御できる。パルスレーザ発振器によれば短時間にピークパワーを出力できるので、空間的強度分布を細かく制御することにより、スパッタの少ない高品質の溶接製品を短時間で製造できる。

また、被照射部２６における、第２期間Ｂのレーザ光径（最大径）を第１期間Ａのレーザ光径（最大径）と同じにすれば、単一のパルス２７が持続する時間内に加工ヘッド２３（図２参照）の集光点の調整装置（図示せず）を作動させなくても済む。よって、単一のパルスの間にレーザ光２４の空間的強度分布を応答性良く変化させることができる。

なお、被照射部２６における、第２期間Ｃのレーザ光径（最大径）を第１期間Ａのレーザ光径（最大径）よりも小さくすれば、溶融池２８の中央にエネルギーを集中させ易くすることができ、溶込みＤをより大きくできる。

次に図５を参照して、第１実施の形態の変形例について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５（ａ）は変形例におけるパルス波形の模式図であり、図５（ｂ）は第１期間Ａの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードであり、図５（ｃ）は第２期間Ｂの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードであり、図５（ｄ）は第２期間Ｃの被照射部２６におけるレーザ光２４の横モードである。図５（ｂ）は第１期間Ａ内の任意の時間の横モードが図示されており、図５（ｃ）は第２期間Ｂのある時間の横モードが図示されている。図５（ｄ）は第２期間Ｃ内の任意の時間の横モードが図示されている。

図５（ａ）に示すように、パルス発振されたレーザ光２４（図２参照）の一つのパルス２７が持続する時間内に、レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間Ａ、第１期間Ａの後の第２期間Ｂ、及び、第２期間Ｂの後の第２期間Ｃが存在する。

図５（ｂ）に示すように第１期間Ａでは、レーザ光２４（図２参照）の空間的強度分布がリング状のピークをもつ。被照射部２６（図３（ｃ）参照）ではレーザ光径−ｒ_１及びｒ_１においてパワー密度が最大（Ｐ_１）となる。パワー密度のピークが、ビーム径の中心の周囲に広がるので、被照射部２６に広くて浅い溶融池２８を形成できる。また、ビーム径の中心（ｒ＝０）におけるパワー密度Ｐ_０は０＜Ｐ_０＜Ｐ_１なので、ビーム径の中心にエネルギーを入力し、被照射部２６の中央の溶融量を増やすことができる。

図５（ｃ）に示すように第２期間Ｂのある時間では、レーザ光２４（図２参照）の空間的強度分布が複数のピークをもつ。この時は、パワー密度が最大（Ｐ_３）となるレーザ光径（−ｒ_２，ｒ_２）を、第１期間Ａにおいてパワー密度が最大（Ｐ_１）となるレーザ光径（−ｒ_１，ｒ_１）に比べて小さくする。即ち、｜ｒ_２｜＜｜ｒ_１｜である。なお、パワー密度Ｐ_０＜Ｐ_２である。

第２期間Ｂではパワー密度のピークが複数あるので、被照射部２６の各レーザ光径に投入されるエネルギーの変化を緩和できる。また、第２期間Ｂでパワー密度が最大となるレーザ光径（−ｒ_２，ｒ_２）を、第１期間Ａでパワー密度が最大となるレーザ光径（−ｒ_１，ｒ_１）に比べて小さくするので、溶融池２８の中央を深くできる。

図５（ｄ）に示すように第２期間Ｃでは、パワー密度が最大（Ｐ_４）となるレーザ光径（ｒ＝０）を、第２期間Ｂにおいてパワー密度が最大となるレーザ光径（−ｒ_２，ｒ_２）に比べて小さくする。第２期間Ｃでは、パワー密度のピークがビーム径の中心に近づくので、溶融池２８の中央をさらに深くできる。

変形例においても、第２期間Ｃにおいてパワー密度が最大となるレーザ光径を第１期間Ａに比べて小さくするので、第１実施の形態で説明したように、溶込みＤを確保しつつスパッタの発生を抑制できる。さらに、第１期間Ａにおいて、ビーム径の中心（ｒ＝０）におけるパワー密度Ｐ_０＞０なので、ビーム径の中心における第１期間Ａと第２期間Ｃとの間のパワー密度の変化量を抑制できる。その結果、溶融池２８内の溶融金属の飛散をさらに抑制し、スパッタの発生をさらに抑制できる。

次に図６を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、スパークプラグ１０の中心電極１３（溶接製品）を製造する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、スパークプラグ３０の接地電極３１（溶接製品）を製造する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第２実施の形態におけるスパークプラグ３０の片側断面図である。図６では、スパークプラグ３０の軸線Ｏ方向の後端側の図示が省略されている。

図６に示すようにスパークプラグ３０は、絶縁体１１、中心電極１３（第２電極）及び接地電極３１（第１電極）を備えている。

接地電極３１は、主体金具１８の先端に接合された電極であり、銅または銅を主成分とする芯材がニッケル又はニッケル基合金で覆われた棒状の電極母材３２（金属材）と、電極母材３２の先端に溶接されたチップ３３とを備えている。チップ３３は、貴金属を主体とする合金または貴金属により角柱状に形成されている。

チップ３３は、電極母材３２及びチップ３３が溶融した溶融部３４を介して電極母材３２に接合されている。接地電極３１（チップ３３）と中心電極１３との間に火花ギャップが形成される。溶融部３４は、第１実施の形態で説明したレーザ溶接機２０（図２参照）によって形成される。従って、第２実施の形態においても、第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施の形態およびその変形例では、パルス波形が矩形波のレーザ光２４の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他のパルス波形を採用することは当然可能である。他のパルス波形としては、例えば正弦波、三角波、スパイクパルス、エンハンストパルス等が挙げられる。

各実施の形態およびその変形例では、第１期間Ａにおけるパワー密度のピーク（Ｐ_１）が、ビーム径の中心の周りに連続する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ビーム径の中心の周りに、パワー密度のピーク（Ｐ_１）が断続的に現れるようにレーザ光２４の空間的強度分布を設定することは当然可能である。ビーム径の中心の周りにパワー密度のピーク（Ｐ_１）が断続的に現れても、面積が広くて浅い溶融池２８を被照射部２６に形成できるので、スパッタを抑制できるからである。

各実施の形態およびその変形例では、レーザ光２４の横モードが軸対称の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溶接対象物２５等に応じて、レーザ光２４の横モードを非軸対称にすることは当然可能である。

第１実施形態の変形例では、第１期間Ａにおいてレーザ光２４の空間的強度分布がリング状のピークをもち（図５（ｂ）参照）、第２期間Ｂのある時間において、レーザ光２４の空間的強度分布が複数のピーク（Ｐ_２及びＰ_３）をもつ場合（図５（ｃ）参照）について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１期間Ａにおいて、レーザ光２４の空間的強度分布が複数のピーク（例えばＰ_２及びＰ_３）をもつようにすることは当然可能である。第２期間Ｂでは、パワー密度が最大となるレーザ光径が連続的に０に近づくように横モードが変化する。

各実施の形態およびその変形例では、状態が定常化した第１期間Ａと第２期間Ｃとの間に、状態が遷移する第２期間Ｂが設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。なお、第１期間Ａ、第２期間Ｂ及び第２期間Ｃの時間は、溶接対象物に応じて適宜設定できる。例えば、各期間の時間を限りなくゼロに近づけることは当然可能である。

第２期間Ｂの時間をゼロにすること、即ち、第２期間Ｂを省略することは当然可能である。第２期間Ｂを省略することにより、第１期間Ａの横モードから第２期間Ｃの横モードへ瞬間的に変化する。第２期間Ｂを省略しても、第１期間Ａにおいて被溶融部２６を浅く広く溶融し、第２期間Ｃにおいて被溶融部２６を狭く深く溶融できるので、スパッタの発生を抑制しつつ溶込みＤを確保できる。この場合も第１期間Ａ及び第２期間Ｃの時間は、溶接対象物２５に応じて適宜設定できる。

同様に、定常的な第２期間Ｃの時間をゼロにすること、即ち、定常的な第１期間Ａと状態が遷移する第２期間Ｂとが繰り返されるようにすることは当然可能である。この場合も、第２期間Ｂにおけるパワー密度が最大となるレーザ光径を、第１期間Ａにおけるパワー密度が最大となるレーザ光径よりも小さくできる。よって、スパッタの発生を抑制しつつ溶込みＤを確保できる。この場合も第１期間Ａ及び第２期間Ｂの時間は、溶接対象物２５に応じて適宜設定できる。

第１実施の形態では、スパークプラグ１０の絶縁体１１に保持された電極母材１４（金属材）にチップ１５を溶接する場合について説明した。また、第２実施の形態では、スパークプラグ３０の主体金具１８に接合された電極母材３２（金属材）にチップ３３を溶接する場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。金属材からなる中間材にチップ１５，３３をレーザ溶接し、チップ１５，３３がそれぞれ溶接された中間材を、レーザ溶接や抵抗溶接等によって電極母材１４，３２にそれぞれ接合することは当然可能である。

各実施の形態およびその変形例では、主体金具１８に接合された接地電極１９，３１を屈曲させる場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。屈曲した接地電極１９，３１を用いる代わりに、直線状の接地電極１９，３１を用いることは当然可能である。この場合には、主体金具１８の先端側を軸線Ｏ方向に延ばし、直線状の接地電極１９，３１を主体金具１８に接合して、接地電極１９，３１を中心電極１３と対向させる。

各実施の形態およびその変形例では、接地電極１９，３１と中心電極１３とが軸線Ｏ上で対向するように接地電極１９，３１を配置する場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、接地電極１９，３１と中心電極１３との位置関係は適宜設定できる。接地電極１９，３１と中心電極１３との他の位置関係としては、例えば、中心電極１３の側面と１９，３１の先端とが対向するように接地電極１９，３１を配置すること等が挙げられる。

各実施の形態およびその変形例では、中心電極１３や接地電極３１を例示して溶接製品を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溶接製品は、レーザ溶接によって２つの部材を接合して得られるものである。溶接製品は中心電極１３や接地電極３１に限られない。なお、本実施の形態で説明した溶接方法は、融点が異なる２つの部材を溶接する場合に特に適している。溶接対象物に入力するエネルギーが小さいと、融点の高い部材が溶融し難く、溶接対象物に入力するエネルギーが大きいと、融点の低い部材の溶融量が増えてスパッタが発生し易いからである。

各実施の形態およびその変形例では、溶接対象物２５の被照射部２６において電極母材１４，３２及びチップ１５，３３を共に溶融し、電極母材１４，３２とチップ１５，３３とが互いに接触する接触面２９に沿って溶融部１６，３４を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。上記実施の形態で説明した溶接方法を、重ね溶接や隅肉溶接等に適用することは当然可能である。上記実施の形態で説明した溶接方法を重ね溶接等に適用して、３つ以上の部材を同時に溶接することは当然可能である。

各実施の形態およびその変形例では、溶接対象物２５の被照射部２６において、電極母材１４，３２とチップ１５，３３とが同一面上にある場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。被照射部２６に対するレーザ光２４のビーム軸の角度や入力エネルギー等を適宜設定することにより、電極母材１４，３２とチップ１５，３３とが同一面上に配置されていなくても、それらを溶接できるからである。

１０，３０スパークプラグ
１３中心電極（溶接製品）
１４，３２電極母材（部材）
１５，３３チップ（部材）
２１レーザ発振器（パルスレーザ発振器）
２４レーザ光
２５溶接対象物
２６被照射部
２７パルス
３１接地電極（溶接製品）
Ａ第１期間
Ｃ第２期間

Claims

レーザ光を溶接対象物に照射して２つ以上の部材が溶接された溶接製品の製造方法であって、
前記溶接対象物を準備する準備工程と、
前記溶接対象物の被照射部にパルスレーザ発振器から放出された前記レーザ光を照射する溶接工程と、を備え、
前記溶接工程は、前記レーザ光の一つのパルスが持続する時間内に、レーザ出力の立ち上がりを含む第１期間、及び、前記第１期間の後に第２期間が存在し、
前記被照射部における前記レーザ光の横モードにおいて、前記第２期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径が、前記第１期間におけるパワー密度が最大となるレーザ光径よりも小さくなるように前記レーザ光の空間的強度分布を変化させる溶接製品の製造方法。
前記溶接工程では、前記レーザ光の空間的強度分布を連続的に変化させる請求項１記載の溶接製品の製造方法。
前記溶接対象物は２つの部材からなり、前記被照射部において前記２つの部材を溶融する請求項１又は２に記載の溶接製品の製造方法。
前記溶接対象物は、スパークプラグの電極を構成する電極母材およびチップである請求項１から３のいずれかに記載の溶接製品の製造方法。