JP2019115911A - Laser welding method and laser welding device - Google Patents

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Abstract

To provide a laser welding method and a laser welding device which can make a welded surface after laser welding flat.SOLUTION: The laser welding method, in which first metal is welded to second metal with a melting point higher than a melting point of the first metal by butting the metals to each other and irradiating the metal with laser, includes an irradiating step of irradiating with laser with a position shifted toward the second metal by a predetermined length from a position where the first metal and the second metal are butted to each other as a laser focus position, in a state where a corner of an end part which is butted to the second metal of both end parts of the first metal is chipped.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザー溶接方法およびレーザー溶接装置に関する。   The present invention relates to a laser welding method and a laser welding apparatus.

従来、複数の金属板を突き合わせ、その突き合わせ部（界面）に対してレーザーを照射することで溶接するレーザー溶接方法が知られている。   BACKGROUND Conventionally, a laser welding method is known in which a plurality of metal plates are butted and welding is performed by irradiating the butt portion (interface) with a laser.

ここで、互いに融点の異なる２つの金属板をレーザー溶接するためには技術的な困難性があるが、例えば特許文献１には、レーザーの焦点位置を、互いに融点の異なる２つの金属の突き合わせ位置から融点の高い方の金属側へ所定長だけずらして、レーザー溶接する技術が開示されている。   Here, although there are technical difficulties in laser welding two metal plates having different melting points, for example, in Patent Document 1, the focal position of the laser is the butt position of two metals having different melting points. There is disclosed a technique of laser welding with a predetermined length shifted to the metal side having a higher melting point.

特開２００５−２５４２８２号公報JP 2005-254282

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、レーザー溶接後の接合面を平坦にすることは困難であったという問題がある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, there is a problem that it is difficult to flatten the joint surface after laser welding.

本発明は、レーザー溶接後の接合面を平坦にすることが可能なレーザー溶接方法およびレーザー溶接装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a laser welding method and a laser welding apparatus capable of flattening a joint surface after laser welding.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の金属と、前記第１の金属よりも融点の高い第２の金属とを突き合わせ、レーザーを照射して溶接するレーザー溶接方法であって、前記第１の金属の両端のうち前記第２の金属と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態で、前記第１の金属と前記第２の金属との突き合わせ位置から前記第２の金属側へ所定長ずれた位置を前記レーザーの焦点位置として、前記レーザーを照射する照射工程を有する。   In order to solve the problems described above and to achieve the object, the present invention is a laser that abuts a first metal and a second metal having a melting point higher than the first metal and irradiates and welds a laser. It is a welding method, and in a state in which a corner of an end portion of one of the both ends of the first metal which abuts the second metal is scraped, the first metal and the second metal It has an irradiation step of irradiating the laser with a position shifted by a predetermined length from the butt position to the second metal side as the focal position of the laser.

本発明によれば、レーザー溶接後の接合面を平坦にすることができる。   According to the present invention, the joining surface after laser welding can be made flat.

図１は、実施形態のレーザー溶接装置の概略構成の一例を示す図である。FIG. 1: is a figure which shows an example of schematic structure of the laser welding apparatus of embodiment. 図２は、第１の実施形態の接合部の断面を示す図である。FIG. 2 is a view showing a cross section of the joint of the first embodiment. 図３は、第１の実施形態の第１の金属の上面を示す図である。FIG. 3 is a view showing the top surface of the first metal of the first embodiment. 図４は、第１の実施形態の突き合わせ面を示す図である。FIG. 4 is a view showing the butt faces of the first embodiment. 図５は、対比例の接合部の断面を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cross section of a joint of a comparative example. 図６は、対比例の溶接後の状態を示す図である。FIG. 6 is a view showing a state after welding of the comparative example. 図７は、第１の実施形態の接合部の断面を示す図である。FIG. 7 is a view showing a cross section of the joint of the first embodiment. 図８は、第１の実施形態の溶接後の状態を示す図である。Drawing 8 is a figure showing the state after welding of a 1st embodiment. 図９は、第１の金属および第２の金属として採用可能な金属の組み合わせの表を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a table of combinations of metals which can be adopted as the first metal and the second metal.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るレーザー溶接方法およびレーザー溶接装置の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a laser welding method and a laser welding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のレーザー溶接装置１の概略構成の一例を示す図である。レーザー溶接装置１は、２つの金属（金属板）を突き合わせ、レーザーを照射して溶接するための装置（レーザー溶接を行うための装置）である。図１に示すように、レーザー溶接装置１は、レーザー照射部１０と、ステージ２０と、加圧部３０と、移動機構４０と、制御部５０と、を備える。 First Embodiment
FIG. 1 is a view showing an example of a schematic configuration of a laser welding apparatus 1 of the present embodiment. The laser welding apparatus 1 is an apparatus (apparatus for performing laser welding) for butting two metals (metal plates), irradiating a laser and welding. As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 1 includes a laser irradiation unit 10, a stage 20, a pressing unit 30, a moving mechanism 40, and a control unit 50.

レーザー照射部１０は、レーザーを照射する装置である。図１の例では、レーザー照射部１０は、発振器１１と、光路１２と、集光部１３と、を含んで構成される。   The laser irradiation part 10 is an apparatus which irradiates a laser. In the example of FIG. 1, the laser irradiation unit 10 is configured to include an oscillator 11, an optical path 12, and a light collecting unit 13.

発振器１１はレーザーを発振する。光路１２は、発振器１１で発振されたレーザーを集光部１３へ導く。例えばレーザーとしてファイバーレーザーを採用する場合、光路１２は光ファイバで構成される。集光部１３は、レーザーを集光して照射する。以上のように構成されたレーザー照射部１０は、制御部５０の制御の下、レーザーを照射する。   The oscillator 11 oscillates a laser. The optical path 12 guides the laser oscillated by the oscillator 11 to the condensing unit 13. For example, when a fiber laser is employed as the laser, the optical path 12 is formed of an optical fiber. The condensing part 13 condenses and irradiates a laser. The laser irradiation unit 10 configured as described above emits a laser under the control of the control unit 50.

ステージ２０は、溶接対象の金属を載せるための部材である。ここでは、ステージ２０は、第１の金属２１と、第１の金属２１よりも融点の高い第２の金属２２と、を突き合わせた状態で載せるための部材である。第１の金属２１および第２の金属２２の各々は板状の部材である。以下では、第１の金属２１は銅であり、第２の金属２２はチタンである場合を例に挙げて説明する。   The stage 20 is a member for mounting a metal to be welded. Here, the stage 20 is a member for mounting the first metal 21 and the second metal 22 having a melting point higher than that of the first metal 21 in a state where they are abutted. Each of the first metal 21 and the second metal 22 is a plate-like member. Below, the case where the 1st metal 21 is copper and the 2nd metal 22 is titanium is mentioned as an example, and is demonstrated.

加圧部３０は、制御部５０の制御の下、ステージ２０上の第１の金属２１および第２の金属２２の各々の側面を加圧して突き合わせる装置である。移動機構４０は、ステージ２０を移動させて、レーザー照射部１０とステージ２０との相対位置を変えるための部材である。移動機構４０は、制御部５０の制御の下、ステージ２０を水平方向（Ｘ方向）および奥行方向（Ｚ方向）に移動させることができる。なお、図１では、鉛直方向はＹ方向として表記している。   The pressure unit 30 is a device for pressing and abutting the side surfaces of the first metal 21 and the second metal 22 on the stage 20 under the control of the control unit 50. The moving mechanism 40 is a member for moving the stage 20 to change the relative position between the laser irradiation unit 10 and the stage 20. The moving mechanism 40 can move the stage 20 in the horizontal direction (X direction) and the depth direction (Z direction) under the control of the control unit 50. In FIG. 1, the vertical direction is described as the Y direction.

制御部５０は、レーザー溶接装置１の動作を統括的に制御する装置である。   The control unit 50 is a device that centrally controls the operation of the laser welding apparatus 1.

ここで、図２に示すように、本実施形態では、第１の金属２１の両端のうち第２の金属２２と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態（面取りされた状態）で、第１の金属２１と第２の金属２２との突き合わせ位置から第２の金属２２側へ所定長Ｓ（以下の説明では「オフセット長Ｓ」と称する場合がある）ずれた位置をレーザーの焦点位置として、レーザーを照射する。つまり、本実施形態のレーザー溶接方法は、第１の金属２１の両端のうち第２の金属２２と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態で、第１の金属２１と第２の金属２２との突き合わせ位置から第２の金属２２側へオフセット長Ｓ（所定長）ずれた位置をレーザーの焦点位置として、レーザーを照射する照射工程を有する。   Here, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, a state in which the corner portion of the end of the first metal 21 which is in contact with the second metal 22 is scraped (chamfered state) The position shifted from the butting position of the first metal 21 and the second metal 22 toward the second metal 22 by a predetermined length S (may be referred to as “offset length S” in the following description) The laser is irradiated as a focal position. That is, according to the laser welding method of the present embodiment, the first metal 21 and the second metal 21 are removed in a state in which the corner of the end of the first metal 21 which is in contact with the second metal 22 is scraped. The laser is irradiated with a position shifted by an offset length S (predetermined length) from the butt position with the metal 22 to the second metal 22 side as a focal position of the laser.

制御部５０は、第１の金属２１と第２の金属２２との突き合わせ位置から第２の金属２２側へオフセット長Ｓだけずれた位置をレーザーの焦点位置とし、レーザーが突き合わせ線（突き合わせた第１の金属２１と第２の金属２２との界面を表す線）と同じ方向に沿って照射されるよう、レーザー照射部１０および移動機構４０を制御する。このようにしてレーザー溶接が行われる。なお、第１の金属２１と第２の金属２２との溶接部分の酸化等を防ぐために、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素等のアシストガスが溶接部分に対して噴き付けられる構成を採るのが一般的である。   The control unit 50 sets a position shifted from the butt position of the first metal 21 and the second metal 22 toward the second metal 22 by the offset length S as a focal position of the laser, and the laser The laser irradiation unit 10 and the moving mechanism 40 are controlled so as to be irradiated along the same direction as a line representing the interface between the first metal 21 and the second metal 22). Thus, laser welding is performed. In order to prevent oxidation or the like of the welded portion between the first metal 21 and the second metal 22, generally, an assist gas such as argon, helium or nitrogen is sprayed to the welded portion. It is.

なお、本実施形態では、制御部５０は、レーザー照射部１０および移動機構４０の両方を制御しているが、これに限られるものではない。例えばレーザー照射部１０によるレーザーの照射を制御する装置と、移動機構４０を制御する装置とが別々に設けられる形態であってもよい。   In the present embodiment, the control unit 50 controls both the laser irradiation unit 10 and the moving mechanism 40, but the present invention is not limited to this. For example, the apparatus which controls irradiation of the laser by the laser irradiation part 10, and the apparatus which controls the moving mechanism 40 may be provided separately.

また、例えば制御部５０は、ＣＰＵ（（Central Processing Unit）と、プログラム等の各種データを記憶する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）と、を備えた構成であってもよい。つまり、制御部５０のハードウェア構成として、通常のコンピュータと同様の構成を採用することもできる。このような構成の下、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、制御部５０による制御が実行される。   Further, for example, the control unit 50 may be configured to include a CPU (Central Processing Unit) and a storage device (ROM, RAM, HDD, etc.) for storing various data such as a program. A hardware configuration similar to that of a normal computer can also be adopted as the hardware configuration of the unit 50. Under such a configuration, control by the control unit 50 is executed by the CPU executing a program.

以下、第１の金属２１の両端のうち第２の金属２２と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態について説明する。なお、「端部」とは、「端の部分」、つまり端の近傍を含めた、ある程度の範囲を持った領域であると考えることができる。図３は、第１の金属２１の上面を示す図である。第１の金属２１の上面は、レーザーが照射される側の面である。図４は、第１の金属２１のうち第２の金属２２と突き合わせる面を示す突き合わせ面を示す図である。突き合わせ面は、上面と隣り合う面である。   Hereinafter, the state in which the corner of the end of one of the two ends of the first metal 21 which abuts on the second metal 22 is scraped will be described. In addition, it can be considered that the "end" is a region having a certain range including the "end", that is, the vicinity of the end. FIG. 3 is a view showing the top surface of the first metal 21. As shown in FIG. The upper surface of the first metal 21 is the surface on which the laser is irradiated. FIG. 4 is a view showing an abutting surface showing a surface abutting on the second metal 22 of the first metal 21. The abutting surface is a surface adjacent to the upper surface.

本実施形態において、第１の金属２１の両端のうち第２の金属２２と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態は、第１の金属２１の上面のうち、上面と突き合わせ面とが交差する辺（以下、「第１の交差辺」と称する場合がある。図３参照）から第１の長さｔ１だけ第２の金属２２とは反対側に延びる面を示す第１の面（図３参照）、および、第１の金属２１の突き合わせ面のうち、上面と突き合わせ面とが交差する辺（以下、「第２の交差辺」と称する場合がある。図４参照）から第２の長さｔ２だけレーザーが照射される方向に延びる面を示す第２の面（図４参照）が削られた状態である。   In the present embodiment, the state in which the corner portion of the end of the first metal 21 which is in contact with the second metal 22 is scraped is the upper surface of the upper surface of the first metal 21 and the abutting surface. A first length t1 from the side (hereinafter sometimes referred to as "first cross side") which intersects with the second metal 22 on the opposite side to the second metal 22 by a first length t1 Of the face (see FIG. 3) and the butting face of the first metal 21, the side where the upper face and the butting face intersect (hereinafter sometimes referred to as “second intersecting side”; see FIG. 4) The second surface (see FIG. 4) showing the surface extending in the direction in which the laser is irradiated by the second length t2 is in a state of being scraped.

つまり、第１の金属２１の端部の角部が削られた状態とは、上述の第１の面と上述の第２の面とを含む三角柱を第１の金属２１の端部から切り落とされた状態であり、その三角柱の断面は、第１の長さｔ１の辺と、第２の長さｔ２の辺とが直交する直角三角形となる。なお、上記に限らず、角部が削られた形態（面取りの形態）は任意であり、例えば角部が丸く面取りされた形態であってもよい。   That is, in the state in which the corner of the end of the first metal 21 is scraped, the triangular prism including the above-described first surface and the above-described second surface is cut off from the end of the first metal 21 The cross section of the triangular prism is a right triangle in which the side of the first length t1 and the side of the second length t2 are orthogonal to each other. The present invention is not limited to the above, and the form in which the corner is cut (the form of chamfering) is optional. For example, the form in which the corner is rounded may be used.

いま、第１の金属２１として銅を採用し、第２の金属２２としてチタンを採用することを前提とし、図５に示すように、銅（第１の金属２１）の両端のうちチタン（第２の金属２２）と突き合わせる方の端部の角部が削られない状態とする構成を対比例として想定する。この対比例では、図５に示すように、銅（第１の金属２１）とチタン（第２の金属２２）との突き合わせ位置からチタン側へオフセット長Ｓだけずれた位置をレーザーの焦点位置としてレーザーを照射する。   Now, on the premise that copper is employed as the first metal 21 and titanium is employed as the second metal 22, titanium (the first metal 21) is titanium (the first metal 21) as shown in FIG. 5. A configuration in which the corner of the end that is in contact with the metal 22) of 2) is not scraped is assumed as a comparative example. In this comparative example, as shown in FIG. 5, the position shifted from the butt position of copper (first metal 21) and titanium (second metal 22) toward the titanium side by the offset length S is taken as the focal position of the laser. Irradiate the laser.

この対比例によれば、溶接対象の２つの金属のうち融点の高い方のチタンを十分に溶融させ、その溶解熱を利用して融点の低い方の銅を溶融させることができるものの、図６に示すように、両者が溶融した合金層が表面よりも盛り上がってしまうという問題がある。   According to this comparative example, although the titanium having the higher melting point of the two metals to be welded can be sufficiently melted and the heat of solution can be used to melt the copper having the lower melting point, FIG. As shown in the above, there is a problem that the alloy layer in which both are melted is raised more than the surface.

そこで、本実施形態では、図７に示すように、銅（第１の金属２１）の両端のうちチタン（第２の金属２２）と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態とし、銅とチタンとの突き合わせ位置からチタン側へオフセット長Ｓだけずれた位置をレーザーの焦点位置としてレーザーを照射する。これにより、銅とチタンとが溶融した合金層を、削られた角部に相当する空間（三角柱状の空間）へ導くことができるので、図８に示すように、接合部の表面が合金層で盛り上がることを抑制できる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the corner of the end of one of the copper (first metal 21) ends that abuts on titanium (second metal 22) is scraped off. The laser is irradiated with a position shifted from the butt position of copper and titanium toward the titanium side by the offset length S as the focal position of the laser. As a result, the alloy layer in which copper and titanium are melted can be introduced to the space (triangular columnar space) corresponding to the scraped corner portion, and as shown in FIG. You can control the rising of the

ここで、上述のオフセット長Ｓが小さいほど、レーザーにより溶融された第２の金属２２が第１の金属２１側へ流れ込む量が増えるため、本実施形態では、オフセット長Ｓが小さいほど、銅（第１の金属２１）の両端のうちチタン（第２の金属２２）と突き合わせる方の端部の角部が削られた量（面取り量）を大きくする。これにより、接合部の表面が合金層で盛り上がることをより効果的に抑制できる。   Here, the smaller the offset length S described above, the more the amount of the second metal 22 melted by the laser flowing into the first metal 21 side. Therefore, in the present embodiment, the smaller the offset length S, the more copper ( Of the two ends of the first metal 21), the amount by which the corner of the end facing the titanium (the second metal 22) is scraped (chamfered amount) is increased. Thereby, it can be more effectively suppressed that the surface of the joint portion swells in the alloy layer.

また、本実施形態では、図７に示すように、上述の第１の長さｔ１は上述の第２の長さｔ２よりも長い値に設定される。これにより、銅（第１の金属２１）の端部のうち角部が削られた部分の断面の傾きを緩やかにすることができるので、角部が削られた部分の断面の傾きが急峻である場合（断面の面積は同じとする）に比べて、削られた角部に相当する空間へ合金層が導かれた後の表面をより平坦に近い状態にすることができる。なお、この例における「削られた角部」とは、上述の第１の面と上述の第２の面とを含む上記三角柱を指し、銅（第１の金属２１）の端部のうち角部が削られた部分の断面とは、上記三角柱を銅の端部から切り落としたときの断面（矩形）を指す。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the above-mentioned first length t1 is set to a value longer than the above-mentioned second length t2. Thereby, the inclination of the cross section of the portion where the corner is scraped out of the end portion of copper (the first metal 21) can be made gentle, so the inclination of the cross section of the portion where the corner is scraped is steep Compared with the case (the area of the cross section is the same), the surface after the alloy layer is led to the space corresponding to the scraped corner can be made more flat. In this example, the “cut-off corner” refers to the triangular prism including the above-described first surface and the above-described second surface, and is a corner of the end of copper (first metal 21). The cross section of the portion where the portion is cut means the cross section (rectangle) when the triangular prism is cut off from the end of the copper.

なお、上記の形態に限らず、例えば第１の長さｔ１と第２の長さｔ２とが同じ値に設定される形態であってもよいし、第１の長さｔ１は第２の長さｔ２よりも短い値に設定される形態であってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the first length t1 and the second length t2 may be set to the same value, or the first length t1 may be the second length. It may be set to a value shorter than t2.

要するに、本実施形態の照射工程では、第１の金属２１の両端のうち第２の金属２２と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態とし、第１の金属２１（例えば銅）と第２の金属２２（例えばチタン）との突き合わせ位置から第２の金属２２側へオフセット長Ｓだけずれた位置をレーザーの焦点位置としてレーザーを照射する形態であればよい。これにより、第１の金属２１と第２の金属２２とが溶融した合金層を、削られた角部に相当する空間へ導くことができるので、接合部の表面が合金層で盛り上がることを抑制できる。したがって、レーザー溶接後の接合面を平坦にすることができる。   In short, in the irradiation step of the present embodiment, the corner portion of the end of the first metal 21 which is in contact with the second metal 22 is scraped, and the first metal 21 (for example, copper) It is sufficient that the laser is irradiated with a position shifted from the butt position of the second metal 22 (for example, titanium) toward the second metal 22 by the offset length S as the focal position of the laser. Thereby, the alloy layer in which the first metal 21 and the second metal 22 are melted can be led to the space corresponding to the scraped corner portion, so that the surface of the joint portion is prevented from being raised by the alloy layer. it can. Therefore, the joining surface after laser welding can be made flat.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、上述の第１の実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。本実施形態では、レーザー照射部１０は、第２の金属２２の吸収率の方が第１の金属２１の吸収率よりも高い波長のレーザーを照射する。より具体的には、レーザー照射部１０は、第２の金属２２の吸収率が閾値以上となる波長のレーザーを照射する。なお、吸収率は放射率と同義であり、物質が放出する光のエネルギーを、同温の黒体が放出する光のエネルギーを１としたときの比で表すことができる。 Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. The description of the parts common to the first embodiment described above will be omitted as appropriate. In the present embodiment, the laser irradiation unit 10 irradiates a laser having a wavelength at which the absorptivity of the second metal 22 is higher than the absorptivity of the first metal 21. More specifically, the laser irradiation part 10 irradiates the laser of the wavelength from which the absorptivity of 2nd metal 22 becomes more than a threshold value. The absorptivity is synonymous with emissivity, and the energy of the light emitted by the substance can be expressed as a ratio when the energy of the light emitted by the black body at the same temperature is 1.

例えばレーザー照射部１０は、第２の金属２２の吸収スペクトル（物質がどの波長の光をどの程度吸収するかを表す）において吸光度が最大となる波長（極大波長）のレーザーを照射することもできる。なお、レーザーの波長は発振媒体で決まるので、所望の波長のレーザーを発振する発振媒体を予め選定しておく。   For example, the laser irradiation unit 10 can also irradiate a laser of a wavelength (maximum wavelength) at which the absorbance is maximum in the absorption spectrum of the second metal 22 (which represents how much light the substance absorbs). . Since the wavelength of the laser is determined by the oscillation medium, an oscillation medium that oscillates a laser of a desired wavelength is selected in advance.

いま、例えばレーザーとして、光ファイバを増幅媒質とする固体レーザーであるファイバーレーザーを使用する場合を想定する。ここでは、一例として、ファイバーレーザーの波長は１０７０ｎｍであることを前提とする。この場合、第２の金属２２であるチタンの上記ファイバーレーザーの吸収率は上記閾値（例えば０．３以上の値）を超える値を示すものの、第１の金属２１である銅の吸収率は上記閾値を大幅に下回る値を示す。なお、上記閾値は任意に変更可能であり、チタン（第２の金属２２）を十分に溶融させることが可能な値であればよい。   Now, for example, it is assumed that a fiber laser which is a solid-state laser using an optical fiber as an amplification medium is used as a laser. Here, as an example, it is assumed that the wavelength of the fiber laser is 1070 nm. In this case, although the absorptivity of the above-mentioned fiber laser of titanium which is the second metal 22 shows a value exceeding the above-mentioned threshold (for example, value of 0.3 or more), the absorptivity of copper which is the first metal 21 is the above-mentioned It shows a value significantly below the threshold. In addition, the said threshold value can be changed arbitrarily, and it should just be a value which can fully melt titanium (2nd metal 22).

本実施形態では、上述の第１の実施形態と同様に、銅（第１の金属２１）の両端のうちチタン（第２の金属２２）と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態とする（図７参照）。そして、銅とチタンとの突き合わせ位置からチタン側へオフセット長Ｓだけずれた位置をレーザーの焦点位置として、チタンの吸収率の方が銅の吸収率よりも高い波長の上記ファイバーレーザーを照射する。これにより、溶接対象の２つの金属のうち融点の高い方のチタンを十分に溶融させ、その溶解熱を利用して融点の低い方の銅を溶融させることができるので、両者を十分に溶融させて接合しつつ、溶接後の接合面を平坦にできる。   In the present embodiment, as in the first embodiment described above, the corner of the end of the copper (first metal 21) which is in contact with titanium (the second metal 22) is scraped off. It is in the state (see FIG. 7). Then, with the position shifted from the butt position of copper and titanium to the titanium side by the offset length S as the focal position of the laser, the above-mentioned fiber laser is irradiated with a wavelength whose absorption of titanium is higher than that of copper. As a result, the titanium having the higher melting point of the two metals to be welded can be sufficiently melted, and the heat of solution can be used to melt the copper having the lower melting point, so that both are sufficiently melted. The joint surface after welding can be made flat while welding.

以上より、本実施形態によれば、互いに融点が異なる異種金属を十分に溶融させて接合しつつ、溶接後の接合面を平坦にできるという有利な効果を奏する。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to sufficiently melt and bond dissimilar metals having different melting points with each other, and to achieve an advantageous effect of making the joining surface after welding flat.

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。   As mentioned above, although embodiment concerning this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment as it is, At an execution phase, a component is changed and actualized in the range which does not deviate from the summary. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.

以下に変形例を記載する。以下の変形例は、上述の各実施形態と任意に組み合わせることができるし、変形例同士を組み合わせることもできる。   The modification is described below. The following modifications can be arbitrarily combined with the above-described embodiments, and the modifications can be combined.

（１）変形例１
上述の各実施形態では、第１の金属２１として銅を採用し、第２の金属２２としてチタンを採用した場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、第１の金属２１および第２の金属２２の種類は任意である。例えばレーザーとして上述のファイバーレーザー（波長１０７０ｎｍ）を使用する場合、第１の金属２１として、銅、金、銀、アルミニウムのうちの何れかを採用し、第２の金属２２として、チタンおよびインコネルの何れかを採用することもできる。また、例えばレーザーとして波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザーを使用する場合、第１の金属２１としてアルミニウムを採用し、第２の金属２２として金を採用する形態であってもよい。 (1) Modification 1
In each of the above-described embodiments, copper is used as the first metal 21 and titanium is used as the second metal 22. However, the present invention is not limited thereto. The types of 21 and the second metal 22 are arbitrary. For example, when using the above-mentioned fiber laser (wavelength 1070 nm) as a laser, any one of copper, gold, silver, and aluminum is adopted as the first metal 21, and titanium and Inconel are used as the second metal 22. Either can be adopted. For example, when using a YAG laser with a wavelength of 532 nm as the laser, aluminum may be employed as the first metal 21 and gold may be employed as the second metal 22.

また、例えば図９に示す表において、「〇」が付された組み合わせとなる２つの金属は、従来のレーザー溶接では溶接困難であった組み合わせを示している。これらの組み合わせであっても、上述したように、第１の金属２１と第２の金属２２との突き合わせ位置から第２の金属２２側へオフセット長Ｓずれた位置をレーザーの焦点位置として、第２の金属２２の吸収率の方が第１の金属２１の吸収率よりも高い波長のレーザーを照射することで、適切に溶接することが可能になる。なお、第１の金属２１および第２の金属２２として採用可能な２つの金属の組み合わせは、図９に示す表において「〇」が付された組み合わせに限られるものではなく、互いに融点の異なる２つの金属を、第１の金属２１および第２の金属２２として採用可能である。   Further, for example, in the table shown in FIG. 9, the two metals which are combinations indicated by “o” indicate combinations which are difficult to weld by the conventional laser welding. Even in these combinations, as described above, a position shifted by an offset length S from the butting position of the first metal 21 and the second metal 22 to the second metal 22 side is taken as the focal position of the laser. By irradiating a laser whose wavelength of the absorptivity of the metal 22 is higher than that of the first metal 21, appropriate welding can be performed. Note that the combination of two metals that can be adopted as the first metal 21 and the second metal 22 is not limited to the combination indicated by “o” in the table shown in FIG. Two metals can be employed as the first metal 21 and the second metal 22.

また、第２の金属２２としては、第１の金属２１よりも融点が高く、かつ、第１の金属２１の沸点よりも融点が低い金属を採用することが望ましい。例えば第２の金属２２として、第１の金属２１の沸点よりも融点が高い金属を採用すると、第２の金属２２の溶融時に第１の金属２１が気化してしまい、接合部にブローホールなどの欠陥空洞が発生し、接合強度が著しく低下するという問題が起こる。そのため、第２の金属２２としては、第１の金属２１よりも融点が高く、かつ、第１の金属２１の沸点よりも融点が低い金属を採用することが望ましい。   Further, as the second metal 22, it is desirable to use a metal having a melting point higher than that of the first metal 21 and a melting point lower than the boiling point of the first metal 21. For example, when a metal having a melting point higher than the boiling point of the first metal 21 is employed as the second metal 22, the first metal 21 is vaporized when the second metal 22 is melted, and a blow hole or the like is formed in the bonding portion The problem is that a defect cavity occurs and the bonding strength is significantly reduced. Therefore, as the second metal 22, it is desirable to use a metal having a melting point higher than that of the first metal 21 and a melting point lower than the boiling point of the first metal 21.

（２）変形例２
上述の各実施形態では、移動機構４０は、ステージ２０を移動させて、レーザー照射部１０とステージ２０の相対位置を変えているが、これに限られるものではない。例えば移動機構４０は、レーザー照射部１０を移動させて、レーザー照射部１０とステージ２０の相対位置を変える形態であってもよいし、レーザー照射部１０とステージ２０の両方を移動させて、レーザー照射部１０とステージ２０の相対位置を変える形態であってもよい。要するに、移動機構４０は、レーザー照射部１０およびステージ２０の少なくとも一方を移動させて、レーザー照射部１０とステージ２０の相対位置を変えるための部材であればよい。また、上記に限らず、例えばレーザー照射部１０とステージ２０を動かさずに、レーザーの照射位置を変える方法を採用してもよい。例えばレンズを用いたガルバノ方式を採用することもできる。 (2) Modification 2
In each of the above-described embodiments, the moving mechanism 40 moves the stage 20 to change the relative position between the laser irradiation unit 10 and the stage 20. However, the present invention is not limited to this. For example, the moving mechanism 40 may move the laser irradiation unit 10 to change the relative position between the laser irradiation unit 10 and the stage 20, or move both the laser irradiation unit 10 and the stage 20 to change the laser The relative position of the irradiation unit 10 and the stage 20 may be changed. In short, the moving mechanism 40 may be a member for moving at least one of the laser irradiation unit 10 and the stage 20 to change the relative position of the laser irradiation unit 10 and the stage 20. In addition to the above, for example, a method of changing the irradiation position of the laser without moving the laser irradiation unit 10 and the stage 20 may be adopted. For example, a galvano system using a lens can also be adopted.

また、上述した各実施形態の制御部５０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよいし、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、各種プログラムを、例えばＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体に予め組み込んで提供するように構成してもよい。   Further, the program executed by the control unit 50 of each embodiment described above is a file in an installable format or an executable format, and is a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk). It may be configured to be recorded and provided in a computer readable recording medium such as USB (Universal Serial Bus) or may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet. In addition, various programs may be configured to be provided by being previously incorporated into a non-volatile storage medium such as a ROM, for example.

１ レーザー溶接装置
１０ レーザー照射部
１１ 発振器
１２ 光路
１３ 集光部
２０ ステージ
２１ 第１の金属
２２ 第２の金属
３０ 加圧部
４０ 移動機構
５０ 制御部

















DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 laser welding apparatus 10 laser irradiation part 11 oscillator 12 light path 13 condensing part 20 stage 21 1st metal 22 2nd metal 30 pressurizing part 40 moving mechanism 50 control part

















Claims (8)

第１の金属と、前記第１の金属よりも融点の高い第２の金属とを突き合わせ、レーザーを照射して溶接するレーザー溶接方法であって、
前記第１の金属の両端のうち前記第２の金属と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態で、前記第１の金属と前記第２の金属との突き合わせ位置から前記第２の金属側へ所定長ずれた位置を前記レーザーの焦点位置として、前記レーザーを照射する照射工程を有する、
レーザー溶接方法。 A laser welding method in which a first metal and a second metal having a melting point higher than the first metal are butted and laser irradiation is performed,
In a state in which a corner portion of an end portion of the first metal which is in contact with the second metal among the both ends of the first metal is scraped, the second metal from the butt position of the first metal and the second metal And irradiating the laser with a position shifted by a predetermined length toward the metal side of the
Laser welding method. 前記角部が削られた量は、前記所定長が小さいほど大きい、
請求項１に記載のレーザー溶接方法。 The amount by which the corner portion is scraped is larger as the predetermined length is smaller,
The laser welding method according to claim 1. 前記第１の金属および前記第２の金属の各々は板状の部材であり、
前記第１の金属の上面は前記レーザーが照射される側の面であり、
前記第１の金属のうち前記第２の金属と突き合わせる面を示す突き合わせ面は前記上面と隣り合う面であり、
前記角部が削られた状態は、前記上面のうち、前記上面と前記突き合わせ面とが交差する辺から第１の長さだけ前記第２の金属とは反対側に延びる面と、前記突き合わせ面のうち、前記上面と前記突き合わせ面とが交差する辺から第２の長さだけ前記レーザーが照射される方向に延びる面と、が削られた状態である、
請求項１または２に記載のレーザー溶接方法。 Each of the first metal and the second metal is a plate-like member,
The upper surface of the first metal is a surface on which the laser is irradiated,
An abutting surface showing a surface abutting on the second metal of the first metal is a surface adjacent to the upper surface,
The state in which the corner portion is scraped is a surface extending to the opposite side to the second metal by a first length from the side of the upper surface where the upper surface and the butt surface intersect, and the butt surface And a surface extending in a direction in which the laser is irradiated by a second length from a side where the upper surface and the abutting surface intersect with each other.
The laser welding method according to claim 1 or 2. 前記第１の長さは前記第２の長さよりも長い、
請求項３に記載のレーザー溶接方法。 The first length is longer than the second length,
The laser welding method according to claim 3. 前記照射工程では、前記第２の金属の吸収率の方が前記第１の金属の吸収率よりも高い波長の前記レーザーを照射する、
請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載のレーザー溶接方法。 In the irradiation step, the laser having a wavelength at which the absorption of the second metal is higher than the absorption of the first metal is irradiated.
The laser welding method according to any one of claims 1 to 4. 前記照射工程では、前記第２の金属の吸収率が閾値以上となる波長の前記レーザーを照射する、
請求項５に記載のレーザー溶接方法。 In the irradiation step, the laser having a wavelength at which the absorptivity of the second metal is equal to or higher than a threshold is irradiated.
The laser welding method according to claim 5. 前記第１の金属は銅であり、
前記第２の金属はチタンである、
請求項１乃至６のうちの何れか１項に記載のレーザー溶接方法。 The first metal is copper,
The second metal is titanium,
The laser welding method according to any one of claims 1 to 6. 第１の金属と、前記第１の金属よりも融点の高い第２の金属とを突き合わせた状態で載せるためのステージと、
前記第１の金属の両端のうち前記第２の金属と突き合わせる方の端部の角部が削られた状態で、前記第１の金属と前記第２の金属との突き合わせ位置から前記第２の金属側へ所定長ずれた位置をレーザーの焦点位置として、前記レーザーを照射するレーザー照射部と、を備える、
レーザー溶接装置。



A stage for placing a first metal and a second metal having a melting point higher than the first metal in a butted state;
In a state in which a corner portion of an end portion of the first metal which is in contact with the second metal among the both ends of the first metal is scraped, the second metal from the butt position of the first metal and the second metal And a laser irradiation unit that irradiates the laser with a position shifted by a predetermined length toward the metal side of the
Laser welding equipment.



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