JP2019123008A - 接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム部材の重ね隅肉部を、母材への熱影響が少ないレーザ光を用いて、簡単な制御で接合できる接合体の製造方法を提供する。
【解決手段】第１アルミニウム部材に第２アルミニウム部材を重ねた重ね部の第２アルミニウム部材の端部に沿って溶接ビードを形成する際、レーザ光を、溶接進行方向の主軌道と、略円形の副軌道とを合成した合成軌道に沿って移動させる。合成軌道の重ね部では、重ね部におけるレーザ光の溶接進行方向への移動速度を、合成軌道の重ね部から外れた第１アルミニウム部材の領域における移動速度より遅くする。レーザ光は第１アルミニウム部材を貫通させないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、接合体の製造方法に関する。

近年の排気ガス等による地球環境問題に対し、自動車等の輸送機の車体を軽量化して燃費を向上させる取り組みがなされている。また、この軽量化をできるだけ阻害せずに自動車の車体衝突時の安全性を高めるため、自動車の車体構造に使用されている鋼材の一部を、より軽量でエネルギ吸収性にも優れたアルミニウム又はアルミニウム合金材（アルミニウム部材）に置換した適用例が増加しつつある。

アルミニウム部材を用いた構造材の溶接方法として、ＭＩＧ(Metal Inert Gas)溶接法やＴＩＧ(Tungsten Inert Gas)溶接法等が広く用いられている。しかし、このようなアーク溶接法においては、母材の熱歪みが大きく、反りが生じやすい。また、アルミニウムに特有の割れ等、溶接欠陥が生じやすくなり、ＨＡＺ（Heat-Affected-Zone）による母材の軟化も進み、溶接部の強度低下が懸念されている。
そこで、最近になって熱歪みの比較的少ないレーザ溶接が多く活用されるようになった。レーザ溶接は、レーザ光のエネルギ密度が高く、熱による影響を被加工物の狭い範囲に留めることができる。しかし、レーザ光のスポット幅を狭くしてエネルギ密度を高めるため、アーク溶接の場合と比較してレーザ光を被加工物の狙い位置に正確に照射させることが難しい。また、適正に溶接条件を設定しないと、被加工物に形成されるキーホールが裏面まで貫通し、溶接ビードが、十分な強度を得られる脚長や、のど厚にならないことがある。

このような事情から、レーザ光をらせん状に走査しながら被加工物を溶接する技術を用いることがある（特許文献１，２）。
特許文献１のレーザ溶接方法では、円形状にレーザ光を移動させる円軌道と、溶接箇所に沿う進行方向にレーザ光を移動させる移動軌道とを組み合わせて、レーザ光をらせん状に移動させている。これとともに、円軌道の進行方向におけるレーザ光からの入力エネルギを、円軌道の進行方向とは反対側におけるレーザ光からの入力エネルギよりも大きくしている。これにより、被加工物のレーザ光が照射される領域において、溶接進行方向に沿った中心線に対して左右対称に入熱させるように入熱バランスを制御している。

特許文献２のレーザ溶接方法では、レーザ光を螺旋状に移動させる際に、レーザ光の照射によって溶融した部分（液相部分）へのビームスポットの通過をできるだけ避け、溶融していない部分（固相部分）にビームスポットが通過するように、レーザ光の軌道を決定している。

国際公開第２０１６／１９４３２２号 国際公開第２０１５／１２９２４８号

しかしながら、特許文献１の溶接方法では、レーザ光をらせん状に回転移動させる際に、レーザ光の回転位置に応じて溶接パラメータを変更して、入力エネルギを増減させる必要がある。そのため、装置構成が複雑となり、エネルギ制御が煩雑となる。特に、継手形状が重ね継手である場合には、同一肉厚ではないため、接合強度が低下したり、接合強度が不安定になったりする。板厚の変化にも対応して入力量を設定する必要があり、エネルギ制御が更に複雑になる。
また、特許文献２の溶接方法では、レーザ光を未溶融部に照射するための軌道を、実験や数式やデータテーブル等により事前に求め、予め設定する必要がある。そのため、溶接の準備作業が繁雑となる。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルミニウム部材の重ね隅肉部を、母材への熱影響が少ないレーザ光を用いて、簡単な制御で接合できる接合体の製造方法を提供することにある。

本発明は下記構成からなる。
第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材との重ね隅肉部をレーザ溶接により接合する接合体の製造方法であって、
前記第１アルミニウム部材に、前記第２アルミニウム部材を重ねて重ね部を形成する形成工程と、
レーザ光を照射して、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿って溶接ビードを形成する溶接工程と、
を有し、
前記溶接工程は、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿った溶接進行方向の主軌道と、前記主軌道を前記溶接進行方向に直交する方向に跨ぐ略円形状の副軌道とを合わせた合成軌道に沿って前記レーザ光を移動させ、
前記合成軌道の前記重ね部側の領域においては、前記重ね部に対する前記レーザ光の前記溶接進行方向への移動速度を、前記合成軌道の前記重ね部から外れた前記第１アルミニウム部材側の領域における前記移動速度より遅くし、前記レーザ光を前記第１アルミニウム部材に貫通させずに前記溶接ビードを形成する、
接合体の製造方法。

本発明の接合体の製造方法によれば、アルミニウム部材の重ね隅肉部を、母材への熱影響が少ないレーザ光を用いて、簡単な制御で接合できる。

本発明の実施形態を説明するための図で、レーザ溶接システムの全体構成図である。 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材からなる重ね隅肉部の断面図である。 ワークに照射されるレーザ光の軌道を模式的に示す説明図である。 ワーク上を移動するレーザ光の軌跡を模式的に示す説明図である。 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材との重ね溶接部を、図４に示す場合と反転させた場合のレーザ光の軌跡を模式的に示す説明図である。 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とがレーザ溶接された重ね溶接部を示す断面図である。 レーザ光の回転中心を、重ね部の第２アルミニウム部材の端部から重ね部と離間する方向に向けてオフセットさせた場合の概略断面図である。 レーザ光の回転中心を、重ね部の第２アルミニウム部材の端部から重ね部側の方向に向けてオフセットさせた場合の概略断面図である。 レーザ光の合成軌道を形成する円軌道の例を示す説明図である。 実施例における代表的な重ね継手の断面写真である。 比較例における重ね継手の断面写真である。 比較例における重ね継手の断面写真である。 比較例における重ね継手の断面写真である。 比較例における重ね継手の断面写真である。 比較例における重ね継手の断面写真である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜溶接システムの構成＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、レーザ溶接システム１００の全体構成図である。
レーザ溶接システム１００は、レーザ光を出力するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光を出射するレーザ照射ヘッド１３と、レーザ照射ヘッド１３を姿勢制御しつつ移動させるロボット１５と、レーザ照射ヘッド１３とロボット１５の動作及びレーザ溶接を制御する制御部１７と、を備える。

レーザ発振器１１は、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体（ＬＤ）レーザ、ＬＤ励起固体レーザ、ファイバーレーザ等が例示できる。

ロボット１５は、レーザ照射ヘッド１３を先端軸に取り付けた多関節ロボットで構成される。また、ロボット１５は、レーザ光をワークＷの溶接箇所に沿って移動させる機能を有していればよく、例えば、直動ユニットを組み合わせた直交ロボット等、任意の移動機構であってもよい。

レーザ照射ヘッド１３は、レーザ発振器１１に光ファイバ１９を介して接続され、光ファイバ１９に導光されたレーザ光をヘッド先端から出射する。また、レーザ照射ヘッド１３には、レーザ光の照射位置を微少量、直線軌道や円軌道に沿って走査移動させる走査駆動部が内蔵される。走査駆動部は、図示は省略するが、例えばガルバノミラー、ガルバノミラーを揺動させるガルバノモータ、Ｆθレンズを備え、レーザ光を揺動駆動されるガルバノミラーで反射させて、直線状又は曲線状に移動させる。

走査駆動部は、上記構成に限らず周知の駆動機構であってもよい。例えば、プリズムを回転させてレーザ光を回転移動させる方式、集光レンズを平面内で移動させてレーザ光を移動させる方式、或いはロボット１５の駆動、又はロボット１５の先端軸に設けた適宜な走査機構（例えばウィーバー機構等）によりレーザ照射ヘッド１３を移動させ、レーザ光を移動させる方式としてもよい。

制御部１７は、ワークＷの種別に応じて予め作成されたプログラムに従ってロボット１５を駆動して、レーザ照射ヘッド１３をワークＷの位置まで移動させる。そして、レーザ光をワークＷの狙い位置に照射しながらレーザ照射ヘッド１３を移動させる。なお、レーザ光の照射タイミング、移動速度、出力エネルギ等の溶接条件は、上記したプログラムによって設定されるが、必要に応じて手入力で設定することもできる。

溶接対称であるワークＷは、台座部２１に取り付けられる。一例として示すワークＷは、第１アルミニウム部材２３と、第２アルミニウム部材２５とを、互いの端部同士を重ね合わせたものである。第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５とは仮止めされていてもよい。

図２は第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５からなる重ね隅肉部の断面図である。
ワークＷを重ね継手溶接する際は、第１アルミニウム部材２３の上に第２アルミニウム部材２５を重ね、重ね部２７および重ね隅肉部を形成する。この重ね部２７の第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを含む領域にレーザ光ＬＢを回転させながら照射して、溶接ビードを形成する。

具体的には、上記構成のレーザ溶接システム１００は、制御部１７からの指令に基づいて、レーザ照射ヘッド１３からレーザ光ＬＢをワークＷの狙い位置となる第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを含む領域に向けて照射させる。そして、制御部１７によるロボット１５の駆動によって、レーザ照射ヘッド１３とワークＷとを相対移動させ、レーザ光ＬＢを溶接進行方向に向けて移動させる。このとき、レーザ照射ヘッド１３の走査機構は、レーザ光ＬＢを略円形状に回転駆動させる。このレーザ照射ヘッド１３の移動と、走査機構によるレーザ光ＬＢの回転とによって、レーザ光ＬＢは、詳細を後述する溶接進行方向に沿ったらせん状の軌道に沿って移動する。

ここで、レーザ光ＬＢが移動する軌道について詳細に説明する。
図３はワークＷに照射されるレーザ光の軌道を模式的に示す説明図である。
ワークＷに照射されるレーザ光ＬＢは、ロボット１５の駆動によりレーザ照射ヘッド１３が溶接進行方向ＭＤに移動することで、図中の端部２５ａに沿って移動する（矢印Ｓ１）。このレーザ光ＬＢの軌道を「主軌道」とする。

また、レーザ光ＬＢは、レーザ照射ヘッド１３の走査機構の駆動により、図中点線で示す略円形状の回転軌道に沿って移動する（矢印Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ）。このレーザ光ＬＢの軌道を「副軌道」とする。副軌道は、重ね部２７の第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを回転中心としている。ここで、副軌道の溶接進行方向ＭＤと直交する方向の回転幅をＬＨ、溶接進行方向ＭＤの回転幅をＬＶとする。図示例の副軌道は、回転幅ＬＨと回転幅ＬＶが等しい場合の軌道であるが、回転幅ＬＨと回転幅ＬＶは異なっていてもよい。

図４はワークＷ上を移動するレーザ光ＬＢの軌跡を模式的に示す説明図である。
図１に示すレーザ照射ヘッド１３は、レーザ光ＬＢを走査機構によって略円形状に回転させながら溶接進行方向ＭＤに向けて移動する。そのため、レーザ光ＬＢは、第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを回転中心として、主軌道と副軌道とが合わされた合成軌道Ｔｋに沿って移動する。なお、ここではレーザ光ＬＢの合成軌道Ｔｋが理解しやすいように、副軌道を円形とし、主軌道に沿った移動速度を誇張した速さで示している。図示されたように、この場合の合成軌道Ｔｋは、らせん状の軌道となる。

この合成軌道Ｔｋによれば、ワークＷに対するレーザ光の溶接進行方向ＭＤへの移動速度が、第１アルミニウム部材２３側よりも重ね部２７側が遅くなる。レーザ光の溶接進行方向ＭＤへの移動速度が遅くなると、ワークＷへのレーザ光の単位軌道長当たり照射時間が長くなり、ワークＷへの入熱量が増加する。そのため、単位軌道長当たりの入熱量を、第１アルミニウム部材２３側よりも重ね部２７側を大きくでき、第１アルミニウム部材２３側の溶解と、重ね部２７側の溶解とが均等になる。これにより、第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５との重ね継手を、レーザ光ＬＢの出力エネルギを複雑に制御することなく、良好な溶接ビードで、しかも、高い継手強度で溶接できる。

＜ワークＷの材料＞
第１アルミニウム部材２３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系）からなる。また、第２アルミニウム部材２５は、第１アルミニウム部材２３と同じく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金（２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系）からなる。第１アルミニウム部材２３、第２アルミニウム部材２５は、板材、形材、ダイキャスト材、鋳物材として形成され、本実施形態においては、平板状に形成される。

第１アルミニウム部材２３は、厚さｔ１が１．５ｍｍ未満であると、レーザ照射によって貫通溶込になりやすく、材料によっては板厚方向に回転変形を生じて割れが生じやすくなる。そのため、第１アルミニウム部材２３の厚さｔ１は、１．５ｍｍ以上であることが好ましい。また、第２アルミニウム部材２５の厚さｔ２は特に限定されず、任意に設定できる。

＜重ね隅肉部の溶接条件＞
レーザ光ＬＢの回転は、図３に示す溶接進行方向ＭＤに直交する回転幅ＬＨが１．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。回転幅ＬＨを１．２ｍｍ以上にすることで、レーザ光ＬＢを回転させない場合よりも溶接ビード幅を確実に広げることができる。また、回転幅ＬＨが３．０ｍｍ以下であることで、３．０ｍｍを超えた場合に生じる、第２アルミニウム部材２５の溶接端部（端部２５ａの付近）におけるアンダーカットを防止できる。

また、走査機構によるレーザ光ＬＢの回転方向は、図３，図４に示すように、溶接進行方向ＭＤの先方側で、レーザ光ＬＢが第１アルミニウム部材２３から重ね部２７の第２アルミニウム部材２５に乗り上げる方向（図中の時計方向）とする。言い換えれば、前記第２アルミニウム部材２５側における回転速度のうち、主軌道と平行な速度の向きが溶接進行方向に対して逆方向とする。上記とは逆の反時計方向、つまり、溶接進行方向ＭＤの先方側でレーザ光ＬＢが第２アルミニウム部材２５から第１アルミニウム部材２３に落ちる方向にすると、溶接ビードにブローホールが形成されやすくなる。これは、レーザ光ＬＢの重ね部２７における溶接進行方向ＭＤへの移動速度が前述した状態とは逆転し、第１アルミニウム部材２３側よりも重ね部２７側への入熱量が低下するために、第２アルミニウム部材２５を十分に加熱できないためと考えられる。即ち、レーザ光ＬＢが照射された重ね部２７側は、第１アルミニウム部材２３のみの側よりも肉厚が厚く、入熱量も低下するため溶融不足となる。その結果、ブローホールの原因となる気泡が浮上しにくくなり、気泡が残留したまま溶融金属が凝固する。このため、溶接ビードにブローホールが形成されやすくなると考えられる。

また、図５に示すように、第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５との重ね溶接部を、図４に示す場合と反転（図中左右反転）させた場合には、レーザ光ＬＢの回転方向を反時計方向とすればよい。この場合の回転方向も、溶接進行方向ＭＤの先方側で、レーザ光ＬＢが第１アルミニウム部材２３から重ね部２７の第２アルミニウム部材２５に乗り上げる方向となる。

＜溶接ビード＞
図６は第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５とがレーザ溶接された重ね溶接部を示す断面図である。
上記した溶接条件により第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５とをレーザ溶接すると、重ね部２７のレーザ光を照射した側に溶接ビード３１が形成される。

ここで、第１アルミニウム部材２３に溶け込む溶接ビード３１の溶け込み深さをｄ、第１アルミニウム部材２３の板厚をｔ１とする。板厚ｔ１に対する溶け込み深さｄの比率を表す溶け込み率Ｒ（＝ｄ１／ｔ）は、４０％以上、８５％以下にすることが好ましい。溶け込み率Ｒが４０％未満の場合、重ね溶接部がはく離破断しやすくなる。溶け込み率Ｒを４０％以上にすると、溶け込み深さが深く、重ね溶接部がはく離破断しにくくなって継手強度が向上する。溶け込み率Ｒを８５％以下にすると、板厚方向に回転変形を生じて割れが発生することを防止できる。溶け込み率Ｒが更に過大となると、第１アルミニウム部材２３は、レーザ光が貫通した貫通溶込の状態になる。その場合、溶接ビードの表面にアンダーカットが生じて継手性能が低下し、更に、第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５の重ね部２７にブローホール欠陥が出やすくなる。これは、前述したように、肉厚が厚くなるため、ブローホールの原因となる気泡が抜けにくくなるためと考えられる。

また、溶接ビード３１の止端角θは、応力集中の緩和と疲労強度の改善のために、９０°以上であることが好ましい。また、好ましくは、のど厚ｔｎは、ｔ２以上（ｔｎ≧ｔ２）であることで、必要とする溶接強度が得られる。

なお、上記したレーザ光ＬＢの合成軌道Ｔｋは、重ね部２７の第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを回転中心としているが、溶接進行方向ＭＤに直交する方向にオフセットさせてもよい。
図７Ａはレーザ光ＬＢの回転中心軸Ａｘを、重ね部２７の第２アルミニウム部材２５の端部２５ａから重ね部２７と離間する方向に向けてオフセット（−δ）させた場合の概略断面図、図７Ｂはレーザ光ＬＢの回転中心軸Ａｘを、重ね部２７の第２アルミニウム部材２５の端部２５ａから重ね部２７側の方向に向けてオフセット（＋δ）させた場合の概略断面図である。

いずれの場合でも、オフセット量δは、レーザ光ＬＢの回転幅ＬＨの１／２以下とすることが好ましい。オフセット量δを回転幅ＬＨの１／２以下とすることで、レーザ光ＬＢの合成軌道Ｔｋが第２アルミニウム部材２５の端部２５ａを通過することができる。オフセット量δが回転幅ＬＨの１／２を超えると、図中の−側に超えた場合は、第２アルミニウム部材２５が十分に溶融せず、第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５とが接合しなくなる。また、図中の＋側に超えた場合は、重ね溶接部の止端角θ（図６参照）が大きくなるが、溶接ビードの一部にノッチを形成し、疲労強度が低下する。

レーザ光ＬＢの合成軌道Ｔｋを形成する円軌道は、図３に示す円形状に限らない。例えば、図８の（Ａ）に示す溶接進行方向ＭＤを長軸とする楕円形状や、（Ｂ）に示す溶接進行方向ＭＤを短軸とする楕円形状であってもよい。また、（Ｃ）に示す略三角形状等、任意の多角形形状であってもよい。つまり、溶接進行方向ＭＤに関して、往復動する軌道であればよい。このとき、回転幅ＬＨは、溶接進行方向ＭＤと直行し、かつ、最も長辺となる箇所における幅である。

本発明の製造方法による効果を確認するため、以下の試験を行った。表１及び表2に試験条件と試験結果とを纏めて示した。
まず、第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材を、１００×２００ｍｍサイズで各種の板厚で用意し、これら２枚のアルミニウム部材を、２００ｍｍの方向に重ね代５０ｍｍで重ね合わせて重ね隅肉部を形成した。この重ね隅肉部に溶接長１６０ｍｍ（表裏両面の合計）のレーザ溶接を施して重ね継手を作製した。

実施例に用いたアルミニウム部材は、板厚ｔ１が１．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、材料が５１８２、６０２２、６Ｎ０１、７００３の第１アルミニウム部材２３と、板厚ｔ２が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、材料が５１８２、６０２２、６Ｎ０１、７００３の第２アルミニウム部材２５である。

レーザ発振器１１は、トルンプ社製ＴｒｕＤｉｓｋ−６００１を用い、レーザ照射ヘッド１３は、ワイイーデータ社製レーザスキャナーヘッドを用いた。レーザ光ＬＢの集光径は、計算値でφ０．２５ｍｍを狙い値とする設定とした。また、レーザ出力は２〜６ｋＷの範囲で一定の出力値に保ち、溶接進行方向ＭＤへの溶接速度は１．０〜４．５ｍ／分の範囲とした。

レーザ光ＬＢの回転中心軸Ａｘのオフセット量に関しては、実施例１４では１．０ｍｍ、実施例１５では−１．０ｍｍとした。他の実施例は全て０ｍｍとした。

レーザ光ＬＢの回転幅ＬＨは、１．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、ＬＶは２．０〜３．６ｍｍの範囲とし、実施例１，１２，１６，１７は、ＬＨとＬＶの値を異ならせた。

レーザ光ＬＢの回転数は、２５ｒｐｓ〜８０ｒｐｓの範囲とし、回転方向は、時計方向（ＣＷ）とした。

上記の溶接条件でレーザ溶接を実施した。作製された重ね継手について、外観、溶け込み率Ｒ、溶接欠陥（ブローホール、割れ）、継手強度の各パラメータを評価し、これらの評価結果から総合的な評価を行った。以下に各パラメータの評価基準を示す。

（評価基準）
・外観
ＡＡ：特に優れている
Ａ：良好
Ｂ：一部乱れあり（穴あき、アンダーカットあり）
Ｃ：全長に渡り乱れ（アンダーカットあり、ぬれ性不良）
Ｄ：止端角θが９０°未満

・溶け込み率Ｒ
Ｒ＝ｄ／ｔ１×１００ ［％］
ｄ：第１アルミニウム部材２３側の溶け込み深さ
ｔ１：第１アルミニウム部材２３の厚さ

・ブローホール：ＪＩＳ Ｚ ３１０５ アルミニウム溶接継ぎ手の放射線透過試験方法に基づく。２類までの品質は、継ぎ手性能に悪影響がないため良品と判定した。
・割れ：ＪＩＳ Ｚ３１０５ に基づいて割れの有無を観察した。

・継手強度：第１アルミニウム部材２３又は第２アルミニウム部材２５で、引張強さと板厚とを乗じた数が少ない方の部材の引張強さσＢと、継手の引張破断強さσＪの比を求め、この比の大小に応じてＡ〜Ｃに分類した。
Ａ：比が６０％以上
Ｂ：比が４０〜６０％
Ｃ：比が４０％未満

総合評価は、Ｓが優良、Ａが良で、Ｂはやや劣る、Ｃは劣る、とした。

実施例２〜４では、第１アルミニウム部材２３と第２アルミニウム部材２５の板厚を実施例１の板厚から増加させた。
実施例５，６では、第１アルミニウム部材２３を６Ｎ０１とし、実施例７，８では７００３とし、実施例９，１０では、５１８２として、第２アルミニウム部材２５の材質を変更した。
実施例１，１２，１６，１７は、レーザ光ＬＢの回軌道を楕円とし、他の実施形態は等径の円形とした。

試験結果は、各実施例１〜１８で、溶け込み率Ｒが４０％以上、８５％以下の範囲であり、ブローホールの評価は１類又は２類であって、割れは生じなかった。また、継手強度はいずれの実施例もＡであった。特に実施例２，５，９は、外観の評価がＡＡとなって総合評価が優良となり、実施例１，３，４、６〜８、１０〜１８は、いずれも良の総合判定であった。図９は上記した各実施例における代表的な重ね継手の断面写真である。

一方、比較例として表２に示す条件で試験を実施した。
第１アルミニウム部材２３の板厚ｔ１を実施例１の場合よりも薄く１．２ｍｍとした比較例１は、貫通溶込となった。更に板厚ｔ１を薄く１．０ｍｍとした比較例２も同様に貫通溶込となった。また、実施例３の場合よりもレーザ出力を上げて５ｋＷとした比較例５は、溶け込み率Ｒが９０％となり、図１１に示すようになった。図１０、図１１に示すように、溶接ビードの止端角θは９０°未満になる場合があり、アンダーカットを生じて溶接ビードは全長に渡って乱れ、ブローホールを生じた。また、比較例１，５では溶接ビードに割れが生じた。
実施例３の条件からレーザ出力を低下させ３．５ｋＷとした比較例６は、溶け込み率Ｒが３５％まで低下して、継手強度が低下した。

比較例３，４，１３では、レーザ光ＬＢを回転させずに移動させた。その結果、図１２に示すように、溶接ビードの止端角が９０°未満となり、大きなブローホールを生じた。

比較例７，８では、レーザ光ＬＢのオフセット量を１．４ｍｍにし、比較例１４では、レーザ光ＬＢのオフセット量を１．２ｍｍとした。いずれもオフセット量は回転幅ＬＨの５０％を超えている。その結果、いずれも継手強度が低下し、外観も低下した。

比較例１０は、比較例９のレーザ光ＬＢの円軌道に代えてジグザグ状の軌道とし、移動幅を３．６ｍｍに増加させた。その結果、図１３に示すように、アンダーカットが生じ、比較例９よりも継手強度が低下した。

比較例１１，１２，１６は、レーザ光ＬＢの回転方向を反時計方向（ＣＣＷ）としたもので、図１４に示すように多数のブローホールが生じた。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材との重ね隅肉部をレーザ溶接により接合する接合体の製造方法であって、
前記第１アルミニウム部材に、前記第２アルミニウム部材を重ねて重ね部を形成する形成工程と、
レーザ光を照射して、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿って溶接ビードを形成する溶接工程と、
を有し、
前記溶接工程は、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿った溶接進行方向の主軌道と、前記主軌道を前記溶接進行方向に直交する方向に跨ぐ略円形状の副軌道とを合わせた合成軌道に沿って前記レーザ光を移動させ、
前記合成軌道の前記重ね部側の領域においては、前記重ね部に対する前記レーザ光の前記溶接進行方向への移動速度を、前記合成軌道の前記重ね部から外れた前記第１アルミニウム部材側の領域における前記移動速度より遅くし、前記レーザ光を前記第１アルミニウム部材に貫通させずに前記溶接ビードを形成する、
接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、重ね部側に照射するレーザ光の移動速度を、第１アルミニウム部材側に照射するレーザ光の移動速度より遅くすることで、第１アルミニウム部材のみの領域よりも厚さが大きい重ね部に対して、入熱量を相対的に増加できる。これにより、レーザ光の照射による第１アルミニウム部材側の溶解と、重ね部側の溶解とが均等になり、第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを、レーザ光の出力エネルギを複雑に制御することなく、良好な溶接ビードで、しかも、高い継手強度で溶接できる。

（２） 前記合成軌道は、前記溶接進行方向の先方側で、前記レーザ光が前記第１アルミニウム部材から前記重ね部の前記第２アルミニウム部材に乗り上げる軌道である（１）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、溶接進行方向の先方側で、肉厚の薄い側から厚い側に向かう軌道でレーザ光が移動される。これにより、副軌道は、肉厚の厚い側では、溶接進行方向と逆向きの移動方向となり、レーザ光の各アルミニウム部材に対する移動速度が低下する。一方、肉厚の薄い側では、溶接進行方向と同じ向きの移動方向となり、レーザ光の各アルミニウム部材に対する移動速度が増加する。

（３） 前記第１アルミニウム部材の板厚ｔに対する前記第１アルミニウム部材への前記溶接ビードの溶け込み深さｄの比率ｄ／ｔを、４０％以上８５％以下にする（１）又は（２）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、剥離破断や割れが生じにくくなり、また、重ね部にブローホールが生じにくくなる。これにより、継手強度を向上できる。

（４） 前記第１アルミニウム部材の板厚は、１．５ｍｍ以上である（１）〜（３）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、レーザ光による貫通溶込が生じにくくなり、また、板厚方向の回転変形が防止され、割れの発生を防止できる。

（５） 前記副軌道の中心は、前記溶接進行方向に直交する方向に関して、前記主軌道から前記副軌道の幅の１／２以下の距離の領域内に配置される（１）〜（４）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、重ね部から離れる方向にオフセットされた場合に、第２アルミニウム部材が十分に溶融せず、接合強度が低下することを防止できる。また、重ね部側にオフセットされた場合に、重ね溶接部の止端角が小さくなって、ノッチが形成されることを防止でき、疲労強度の低下を招かない。

（６） 前記副軌道は、前記溶接進行方向を長軸又は短軸とする楕円軌道である
（１）〜（５）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、簡単に溶接ビードの幅方向に均一な入熱が行える。

（７） 前記副軌道の最小径の幅は、１．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である（１）〜（６）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、第２アルミニウム部材の溶接端部にレーザ光を確実に照射させることができ、溶接端部にアンダーカットが生じることを防止できる。

（８） 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材との重ね隅肉部をレーザ溶接により接合する接合体の製造方法であって、
前記第１アルミニウム部材に、前記第２アルミニウム部材を重ねて重ね部を形成する工程と、
レーザ光を照射して、前記レーザ光を前記第１アルミニウム部材に貫通させずに、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿って溶接ビードを形成する工程と、を有し、
前記溶接ビードを形成する工程では、
前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿った溶接進行方向の主軌道と、前記第２アルミニウム部材側における回転速度のうち前記主軌道と平行な速度の向きを溶接進行方向に対して逆方向とする略円形状の副軌道と、を合わせた合成軌道に沿って前記レーザ光を移動させる。
この接合体の製造方法によれば、重ね部側に照射するレーザ光の移動速度を、第１アルミニウム部材側に照射するレーザ光の移動速度より遅くすることができる。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

１１ レーザ発振器
１３ レーザ照射ヘッド
１５ ロボット
１７ 制御部
２３ 第１アルミニウム部材
２５ 第２アルミニウム部材
２５ａ 端部
２７ 重ね部
３１ 溶接ビード
１００ レーザ溶接システム
ＭＤ 溶接進行方向

Claims (7)

1. 第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材との重ね隅肉部をレーザ溶接により接合する接合体の製造方法であって、
   前記第１アルミニウム部材に、前記第２アルミニウム部材を重ねて重ね部を形成する形成工程と、
   レーザ光を照射して、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿って溶接ビードを形成する溶接工程と、
   を有し、
   前記溶接工程は、前記重ね部の前記第２アルミニウム部材の端部に沿った溶接進行方向の主軌道と、前記主軌道を前記溶接進行方向に直交する方向に跨ぐ略円形状の副軌道とを合わせた合成軌道に沿って前記レーザ光を移動させ、
   前記合成軌道の前記重ね部側の領域においては、前記重ね部に対する前記レーザ光の前記溶接進行方向への移動速度を、前記合成軌道の前記重ね部から外れた前記第１アルミニウム部材側の領域における前記移動速度より遅くし、前記レーザ光を前記第１アルミニウム部材に貫通させずに前記溶接ビードを形成する、
   接合体の製造方法。
2. 前記合成軌道は、前記溶接進行方向の先方側で、前記レーザ光が前記第１アルミニウム部材から前記重ね部の前記第２アルミニウム部材に乗り上げる軌道である請求項１に記載の接合体の製造方法。
3. 前記第１アルミニウム部材の板厚ｔに対する前記第１アルミニウム部材への前記溶接ビードの溶け込み深さｄの比率ｄ／ｔを、４０％以上８５％以下にする請求項１又は請求項２に記載の接合体の製造方法。
4. 前記第１アルミニウム部材の板厚は、１．５ｍｍ以上である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
5. 前記副軌道の中心は、前記溶接進行方向に直交する方向に関して、前記主軌道から前記副軌道の幅の１／２以下の距離の領域内に配置される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
6. 前記副軌道は、前記溶接進行方向を長軸又は短軸とする楕円軌道である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
7. 前記副軌道の最小径は、１．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。