JP2019166533A

JP2019166533A - レーザー重ね溶接の構造および方法

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Publication number: JP2019166533A
Application number: JP2018054628A
Authority: JP
Inventors: 隼平大竹; Jumpei OTAKE; 猛日高; Takeshi Hidaka; 晴崇近藤; Harutaka Kondo
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-03
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP6952632B2

Abstract

【課題】重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる溶接構造および溶接方法を提供すること。【解決手段】レーザー光の照射側に面して配置された第一部材と、第一部材の前記照射側と反対側に接して重ねた第二部材とを、レーザー光を照射して接合するレーザー重ね溶接の構造において、第一部材は、第二部材との重ね方向に穿設された少なくとも一つの貫通部を有し、第一部材と第二部材とは、第一部材と第二部材とが重なって接する重合領域から、貫通部が第二部材に投影される貫通領域まで、重合領域と貫通領域との境界の一部を含んで亘る溶接部で接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、二つの部材を溶接するレーザー重ね溶接の構造および方法に関する。

従来、二つの部材を接合する技術として、レーザー光を照射して溶融固化させるレーザー溶接が知られている。レーザー溶接には、熱伝導型と深溶込み型との二種類の溶接方法がある。熱伝導型のレーザー溶接では、レーザー照射側の部材にレーザー光を照射し、レーザー照射側の部材の表面で吸収されたレーザー光の熱が材料内に伝導して溶融する。これに対し、深溶込み型のレーザー溶接では、レーザー光により材料を蒸発させ、蒸発の反跳力によってキーホールを形成する。

例えば、特許文献１には、重ね合わせた部材をレーザー溶接によって接合する技術が開示されている。特許文献１は、レーザー照射側と反対側の部材に、レーザー光のスポット径よりも小さい径の孔を予め形成し、この孔を含む領域にレーザー光を照射して溶接する。特許文献１では、部材間に不純物が存在していても、不純物を含む蒸発ガスを孔から抜くことによって、接合強度を確保している。

特開２００１−８７８７９号公報

ところで、熱伝導型のレーザー溶接は、浅く広い溶融となるため、重ね合わせた部材の接合には不向きである。一方、深溶込み型のレーザー溶接は、重ね合わせた部材の接合に適しているが、熱伝導型ほどの広い領域を溶融させることはできない。重ね合わせた部材の接合強度を確保するためには、広い領域において深く溶融させることが望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができるレーザー重ね溶接の構造および方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザー重ね溶接の構造は、レーザー光の照射側に面して配置された第一部材と、前記第一部材の前記照射側と反対側に接して重ねた第二部材とを、前記レーザー光を照射して接合するレーザー重ね溶接の構造において、前記第一部材は、前記第二部材との重ね方向に穿設された少なくとも一つの貫通部を有し、前記第一部材と前記第二部材とは、前記第一部材と前記第二部材とが重なって接する重合領域から、前記貫通部が前記第二部材に投影される貫通領域まで、前記重合領域と前記貫通領域との境界の一部を含んで亘る溶接部で接合されていることを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の構造は、上記発明において、前記貫通領域の形状が凸形状をなすことを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の構造は、上記発明において、前記貫通領域の形状が凹形状をなすことを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の方法は、レーザー光の照射側に面して配置された第一部材と、前記第一部材の前記照射側と反対側に接して重ねた第二部材とを、前記レーザー光を照射して接合するレーザー重ね溶接の方法において、前記第一部材において、前記第二部材との重ね方向に穿設して少なくとも一つの貫通部を形成し、前記第一部材と前記第二部材とが重なって接する重合領域と、前記貫通部が前記第二部材に投影される貫通領域との境界の一部を含んで亘る照射領域に前記レーザー光を照射して、前記第一部材と前記第二部材とを接合することを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の方法は、上記発明において、前記貫通領域の形状が凸形状をなすことを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の方法は、上記発明において、前記貫通領域の形状が凹形状をなすことを特徴とする。

本発明に係るレーザー重ね溶接の方法は、上記発明において、前記接合により形成される溶接部は、前記照射領域の外まで広がっていることを特徴とする。

本発明によれば、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体の構成を示す斜視図である。図２は、図１の矢視Ａ方向からみた接合体の平面図である。図３は、図２に示すＢ−Ｂ線に対応する接合体の断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体におけるレーザー光の照射位置を説明する図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体におけるレーザー光の照射位置を説明する図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体における孔の形状の定義について説明する図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体における孔の形状の定義について説明する図である。図８は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１０は、図９に示すＣ−Ｃ線断面図である。図１１は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１２は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１３は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１４は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１５は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１６は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１７は、本発明の実施の形態２に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１８は、図１７に示すＤ−Ｄ線断面図である。図１９は、従来の接合体の構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なる。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体の構成を示す斜視図である。図２は、図１の矢視Ａ方向からみた接合体の平面図である。図３は、図２に示すＢ−Ｂ線に対応する接合体の断面図である。図１〜図３に示す接合体１は、ともに板状をなし、互いの主面同士が重なり合って接続する第一部材２および第二部材３を備える。接合体１には、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２と第二部材３とを接合する溶接部４が形成されている。ここで、本明細書における「主面」とは、部材を構成する外表面のうち、最も面積の大きい外表面をさす。また、部材における主面間の厚さを板厚といい、板厚方向、および部材の長手方向と直交する方向の長さを幅という。接合体１は、第一部材２および第二部材３の長手方向が揃っている。以下の説明においては、部材（接合体１）の長手方向をＸ軸方向、幅方向をＹ軸方向、板厚方向をＺ軸方向として説明する（図２参照）。

第一部材２は、溶接時にレーザー光の照射側に面して配置される板状の部材である。第一部材２には、板厚方向に貫通する貫通部２０が形成されている。貫通部２０は、第二部材３との重ね方向に穿設された孔である。貫通部２０は、レーザー溶接前の開口が円をなし、レーザー溶接によって第一部材２の一部が溶融して開口が変形している。図２に示す二点鎖線は、溶融前の貫通部２０の開口の形状を示している。貫通部２０は、溶接部４の一部を受容している。第一部材２は、例えば、ステンレス等の金属製の材料を用いて構成される。

第二部材３は、溶接時に、第一部材２のレーザー光の照射側と反対側に接する板状の部材である。第二部材３は、レーザー溶接によって一部が溶融固化している。第二部材３は、例えば、ステンレス等の金属製の材料を用いて構成される。

第一部材２と第二部材３とは、レーザー光によるスポット溶接によって接続される。第一部材２と第二部材３とには、図１〜図３に示すように、スポット溶接されてなる溶接部４が形成されている。溶接部４は、スポット溶接によって形成される溶接ビードである。溶接ビードは、スポット溶接により第一部材２の一部と、第二部材３の一部とが溶融した後に固化してなる。

図４および図５は、本発明の実施の形態１に係る溶接構造を有する接合体におけるレーザー光の照射位置を説明する図である。図４および図５は、レーザー溶接前の第一部材２および第二部材３を板厚方向に重ねた状態を示している。溶接前の貫通部２０は、開口が円をなしている（図４参照）。第一部材２と第二部材３とを重ねた状態において、第一部材２と第二部材３とが重なって接する重合領域から、貫通部２０が第二部材３に投影される貫通領域（本実施の形態１では円）までの、重合領域と貫通領域との境界の一部を含んで亘る領域（照射領域Ｒ_L）にレーザー光を照射してレーザー溶接する。すなわち、照射領域Ｒ_Lは、第一部材２の主面の一部を含む第一領域Ｒ_L１と、貫通領域の一部を含む第二領域Ｒ_L２と、重合領域と貫通領域との境界の一部と、からなる。第一領域Ｒ_L１ではレーザー光Ｌが第二部材３に直接照射されないが、第二領域Ｒ_L２では、レーザー光Ｌが貫通部２０を通過して第二部材３に直接照射される。照射領域Ｒ_Lにレーザー光Ｌを照射することによって、第二部材３の第二領域Ｒ_L２にレーザー光Ｌが直接照射されて溶融するとともに、第一部材２の溶融物が貫通部２０に流れ込む。この流れ込みにより、貫通部２０に一部が受容された溶接部４が形成される。例えば、溶接部４は、板厚方向からみて、照射領域Ｒ_Lの外部まで広がっている。なお、図５では、レーザー光Ｌの光軸が、第一部材２の主面に対して直交している例を示しているが、第一部材２の主面に対して傾斜した光軸を有するレーザー光であってもよい。また、貫通領域は、第二部材３の主面において、レーザー溶接前の貫通部２０を貫通方向に投影される領域に相当し、貫通部２０の開口の形状に対応する。

ここで、貫通部２０の孔形状について、図６および図７を参照して説明する。第二部材３に投影される貫通領域の形状は、大きく凸形状と凹形状に分けられる。図６に示す第一形状Ｓ₁は、凸形状の代表例である。また、図７に示す第二形状Ｓ₂は、凹形状の代表例である。第一形状Ｓ₁および第二形状Ｓ₂ともに、レーザー溶接前の貫通部を、第二部材３に、貫通方向に投影した投影図に相当する。

まず、凸形状について説明する。凸形状とは、内部の任意の２点間を直線で結んでも、線分が全て内部に含まれるものである。図６に示す第一形状Ｓ₁を例に説明すると、内部の点Ｐ₁₁と点Ｐ₁₂とを直線で結んだ際に、この線分Ｐ₁₁Ｐ₁₂が、第一形状Ｓ₁の内部に含まれる。

凹形状は、内部の任意の２点間を直線で結んだ際に、線分の一部が外部を通過するものである。図７に示す第二形状Ｓ₂を例に説明すると、点Ｐ₂₁と点Ｐ₂₂とを直線で結んだ際に、この線分Ｐ₂₁Ｐ₂₂の一部が、第二形状Ｓ₂の外部を通過する。

以上説明した定義によれば、第二部材３に投影される貫通領域の形状は、凸形状である。すなわち、本実施の形態１に係る接合体１は、凸形状の貫通領域を形成する貫通部２０を用いてレーザー溶接を行って作製されたものである。

次に、上述した接合体１の製造方法について説明する。まず、第一部材２に、貫通部２０を穿設する（図４参照）。その後、第一部材２に第二部材３を重ね合わせる（図４参照）。部材を重ね合わせる際、第二部材３は、第一部材２に対し、主面のすべてが、上述した照射領域Ｒ_Lに含まれる位置に配置される。

第一部材２と第二部材３とを重ね合わせた後、第一部材２の第二部材３と接触する側と反対側の主面に向けてレーザー光Ｌを照射して溶接する（図５参照）。レーザー光Ｌは、発振周期をナノ秒から数秒単位で制御可能である。レーザー光Ｌを照射すると、溶接ビードが形成される。この際、第二領域Ｒ_L２では、レーザー光Ｌが第二部材３に直接照射されるため、貫通部２０を形成しない場合と比して、第二部材３に熱を多く伝えることができ、濡れ性の改善、あるいは溶融を促進する。また、溶融物が貫通部２０に流れ込み、照射領域Ｒ_Lの外まで広がって、溶接部４の一部が貫通部２０に受容される。このようにして、図１〜図３に示すような溶接部４が形成された接合体１が完成する。

以上説明した本発明の実施の形態１では、第一部材２と第二部材３とを重ね合わせた状態において、第一部材２および第二部材３の重合領域の一部（第一領域Ｒ_L１）と、貫通領域の一部（第二領域Ｒ_L２）とを含む領域（照射領域Ｒ_L）にレーザー光を照射してレーザー溶接することによって、接合体１を作製するようにした。これにより、溶融物の一部が貫通部２０に流れ込んで、レーザー光のスポット径（照射領域Ｒ_L）の外側（照射外領域Ｒ_OUT）まで溶融固化した領域を広げることができ、貫通部２０への流れ込みがない溶接部と比して、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。

なお、上述した実施の形態１では、発振周期をナノ秒から数秒単位で制御可能なレーザー光を照射するものとして説明したが、第一部材２および第二部材３を溶融して固化させることができれば、これに限らず、連続波のレーザー光の照射を行うようにしてもよい。また、上述した実施の形態１では、一箇所にレーザー光を照射して溶接部４を形成するものとして説明したが、複数箇所にレーザー光を照射し、一部で繋がる複数の溶接ビードを形成して、これを溶接部としてもよい。

また、上述した実施の形態１では、第二部材３における貫通領域の形状が円（凸形状）をなす例を説明したが、貫通領域の形状はこれに限らない。例えば、貫通領域の形状が、楕円、多角形をなすものであってもよい。また、貫通部の数は、一つに限らない。以下、貫通部の変形例について、図面を参照して説明する。なお、貫通部の貫通領域の形状は、上述した貫通部２０および以下の変形例に示す形状には限らない。

（実施の形態１の変形例１）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１０は、図９に示すＣ−Ｃ線断面図である。変形例１に係る接合体１Ａは、ともに板状をなし、互いの主面同士を重ねて接続している第一部材２Ａおよび第二部材３を備える。接合体１Ａには、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２Ａと第二部材３とを接合する溶接部４Ａが形成されている。

第一部材２Ａには、複数の貫通部２１が形成されている。貫通部２１は、貫通領域の形状が凸形状の孔である。貫通部２１は、長手方向に沿って二つ形成されている。本変形例１におけるレーザー光の照射領域Ｒ_Lは、二つの貫通部２１の間であって、第一部材２Ａと第二部材３とが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３に投影される各貫通部２１の貫通領域の一部と、重合領域と各貫通領域との境界の一部と、を含んでいる（図８参照）。この照射領域Ｒ_Lにレーザー光を照射することによって、溶接部４Ａが形成された接合体１Ａが作製される（図９参照）。溶接部４Ａは、一部が各貫通部２１に受容されている。溶接部４Ａの形成時、溶融物が貫通部２１に流れ込み、照射領域Ｒ_Lの外部まで溶融固化した領域が広がる。

本変形例１においても、上述した実施の形態１と同様に、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。変形例１に係る溶接部４Ａは、長手方向に沿って互いに反対方向に広がっており、特に、この長手方向（Ｘ軸方向）に対する強度を向上することができる。

（実施の形態１の変形例２）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１２は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。変形例２に係る接合体１Ｂは、ともに板状をなし、互いの主面同士を重ねて接続している第一部材２Ｂおよび第二部材３を備える。接合体１Ｂには、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２Ｂと第二部材３とを接合する溶接部４Ｂが形成されている。

第一部材２Ｂには、複数の貫通部２２が形成されている。貫通部２２は、開口が楕円をなす凸形状の孔である。貫通部２２は、長手方向に沿って二つ形成され、さらに幅方向に沿って二つ形成されている。本変形例２におけるレーザー光の照射領域Ｒ_Lは、第一部材２Ｂと第二部材３とが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３に投影される各貫通部２２の貫通領域の一部と、重合領域と各貫通領域との境界の一部と、を含んでいる（図１１参照）。この照射領域Ｒ_Lにレーザー光を照射することによって、溶接部４Ｂが形成された接合体１Ｂが作製される（図１２参照）。溶接部４Ｂは、一部が各貫通部２２に受容されている。溶接部４Ｂの形成時、溶融物が貫通部２２に流れ込み、照射領域Ｒ_Lの外部まで溶融固化した領域が広がる。

本変形例２においても、上述した実施の形態１と同様に、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。変形例２に係る溶接部４Ｂは、長手方向および幅方向に広がっており、特に、長手方向（Ｘ軸方向）および幅方向（Ｙ軸方向）に対する強度を向上することができる。

（実施の形態１の変形例３）
図１３は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１４は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。変形例３に係る接合体１Ｃは、ともに板状をなし、互いの主面同士を重ねて接続している第一部材２Ｃおよび第二部材３を備える。接合体１Ｃには、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２Ｃと第二部材３とを接合する溶接部４Ｃが形成されている。

第一部材２Ｃには、貫通部２３が形成されている。貫通部２３は、開口が楕円をなす凸形状の孔である。貫通部２３は、楕円の長軸が長手方向に延びている。本変形例３におけるレーザー光の照射領域Ｒ_Lは、第一部材２Ｃと第二部材３とが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３に投影される貫通部２３の貫通領域の一部（中央部）と、重合領域と貫通領域との境界の一部と、を含んでいる（図１３参照）。具体的に、照射領域Ｒ_Lは、貫通部２３の中央部を含み、長手方向の両端から貫通部２３の一部が延出している。この照射領域Ｒ_Lにレーザー光を照射することによって、溶接部４Ｃが形成された接合体１Ｃが作製される（図１４参照）。溶接部４Ｃは、一部が貫通部２３に受容されている。溶接部４Ｃの形成時、溶融物が貫通部２３における照射領域Ｒ_Lの外部側に流れ込み、照射領域Ｒ_Lの外部まで溶融固化した領域が広がる。

ここで、幅方向（短軸）の長さが０．０２ｍｍ、長手方向（長軸）の長さが０．５ｍｍの貫通領域を形成する貫通部２３が穿設され、板厚が０．４ｍｍの第一部材２Ｃと、板厚が０．３ｍｍの第二部材３とを用いてレーザー溶接を行った。この第一部材２Ｃと第二部材３とを重ね合わせ、レーザー溶接した。レーザー溶接には、スポット径がφ０．１ｍｍ、レーザー出力が１４５Ｗのレーザー光を用いた。レーザー溶接によって、図１４に示す接合体１Ｃが得られた。また、比較例として、貫通部２３を形成していない第１部材と、第２部材とを上述したレーザー光により溶接した。その後、得られた接合体１Ｃと、比較例の接合体について、Ｚ軸方向（図１４参照）の引張強度を測定した。接合体１Ｃの引張強度は、約７４Ｎであった。これに対し、比較例の接合体の引張強度は、３０Ｎであった。このことから、貫通部２３を設けてレーザー溶接することによって、強度を向上した接合体が得られることがわかる。

本変形例３においても、上述した実施の形態１と同様に、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。変形例３に係る溶接部４Ｃは、長手方向に広がっており、特に、長手方向（Ｘ軸方向）に対する強度を向上することができる。また、変形例３に係る貫通部２３は、上述した貫通部２０よりも開口の面積が大きい。開口の面積を大きくすることによって、第一部材２Ｃの板厚が厚くなったとしても、確実に第二部材３に熱を伝えることができる。

（実施の形態１の変形例４）
図１５は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る溶接構造を有する接合体の構成を説明する図である。図１６は、本発明の実施の形態１の変形例４に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。変形例４に係る接合体１Ｄは、ともに板状をなし、互いの主面同士を重ねて接続している第一部材２Ｄおよび第二部材３を備える。接合体１Ｄには、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２Ｄと第二部材３とを接合する溶接部４Ｄが形成されている。

第一部材２Ｄには、二つの貫通部２４が形成されている。貫通部２４は、Ｘ軸に対して非対称であり、凹形状の貫通領域を形成する孔である。二つの貫通部２４は、１８０°回転対称性を有する位置に配置されている。本変形例４におけるレーザー光の照射領域Ｒ_Lは、第一部材２Ｄと第二部材３とが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３に投影される各貫通部２４の貫通領域の一部と、重合領域と各貫通領域との境界の一部と、を含んでいる（図１５参照）。この照射領域Ｒ_Lにレーザー光を照射することによって、溶接部４Ｄが形成された接合体１Ｂが作製される（図１６参照）。溶接部４Ｂは、一部が各貫通部２２に受容されている。溶接部４Ｄの形成時、溶融物が貫通部２４に流れ込み、照射領域Ｒ_Lの外部まで溶融固化した領域が広がる。

本変形例４においても、上述した実施の形態１と同様に、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。変形例４に係る溶接部４Ｄは、照射領域Ｒ_Lから放射状に広がっており、特に、Ｚ軸のまわりの荷重に対する強度を向上することができる。

以上説明した実施の形態１および変形例１〜４のように、貫通部の形状や形成する個数は、荷重の加わる方向など、接合体の特性に応じて任意に設定することが可能である。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、本発明の実施の形態２に係る溶接構造を有する接合体を示す平面図である。図１８は、図１７に示すＤ−Ｄ線断面図である。本実施の形態２に係る接合体１Ｅは、ともに筒状をなす第一部材２Ｅおよび第二部材３Ａを備える。接合体１Ｅには、レーザー溶接によって一部が溶融固化してなり、第一部材２Ｅと第二部材３Ａとを接合する溶接部４Ｅが形成されている。本実施の形態２では、Ｙ軸方向が、筒の中心軸方向に相当する。また、Ｘ軸方向およびＺ軸方向は、それぞれ筒の径方向であり、厚さ方向に相当する。

第一部材２Ｅには、貫通部２５が形成されている。貫通部２５は、上述した貫通部２３と同様の開口を有する凸形状の孔である。貫通部２５は、図１７、１８において、楕円の長軸がＸ軸方向に延びている。本実施の形態２におけるレーザー光の照射領域は、変形例３の照射領域Ｒ_L（図１３参照）と同様に、第一部材２Ｅと第二部材３Ａとが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３Ａに投影される貫通部２５の貫通領域の一部と、重合領域と貫通領域との境界の一部と、を含む。この照射領域にレーザー光を照射することによって、溶接部４Ｅが形成された接合体１Ｅが作製される。溶接部４Ｅは、一部が貫通部２５に受容されている。溶接部４Ｅの形成時、溶融物が貫通部２５における照射領域の外部側に流れ込み、照射領域の外部まで溶融固化した領域が広がる。溶接部４Ｅは、接合体１Ｅの外周側から内周側に向けて裾野状に広がっており、特に、Ｚ軸のまわりの荷重に対する強度を向上することができる。

図１９は、従来の接合体の構成を示す断面図であって、図１８に示す断面図に対応する従来の接合体の断面図である。貫通部２５が形成されていない第一部材２００と、第二部材３Ａとをレーザー溶接した従来の接合体は、図１９に示すように、溶接部４０は裾野状に広がらずに、第一部材２Ｅの径方向に柱状をなして延びている。溶接部４０は、溶融固化した領域の広がり方が、溶接部４Ｅよりも小さく、溶接部４Ｅを形成する場合と比して荷重に対する強度が低い。

以上説明した本発明の実施の形態２では、第一部材２Ｅと第二部材３Ａとを重ね合わせた状態において、第一部材２Ｅと第二部材３Ａとが重なって接する重合領域の一部と、第二部材３Ａに投影される貫通部２５の貫通領域の一部と、重合領域と各貫通領域との境界の一部と、を含む領域にレーザー光を照射してレーザー溶接することによって、接合体１Ｅを作製するようにした。これにより、溶融物が貫通部２５に流れ込んで、レーザー光のスポット径の外側まで溶融固化した領域を広げることができ、貫通部２５への流れ込みがない溶接部と比して、重ね合わせた部材の接合強度を向上することができる。

なお、上述した実施の形態２において、第一部材２Ｅと第二部材３Ａとを重ね合わせ部分であって、レーザー光の照射領域を含む部分を、平面状としてもよい。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみに限定されるべきものではない。上述した実施の形態では、レーザー光Ｌの照射領域（照射領域Ｒ_L）が、貫通部の一部を含むものとして説明したが、貫通部のすべてを含む領域としてもよい。貫通部により第２部材に直接レーザー光を照射できれば、実施の形態と同様に、接合強度を向上するという効果を得ることができる。

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ接合体
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２００第一部材
３、３Ａ第二部材
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４０溶接部
２０、２１、２２、２３、２４、２５貫通部

Claims

レーザー光の照射側に面して配置された第一部材と、前記第一部材の前記照射側と反対側に接して重ねた第二部材とを、前記レーザー光を照射して接合するレーザー重ね溶接の構造において、
前記第一部材は、前記第二部材との重ね方向に穿設された少なくとも一つの貫通部を有し、
前記第一部材と前記第二部材とは、
前記第一部材と前記第二部材とが重なって接する重合領域から、前記貫通部が前記第二部材に投影される貫通領域まで、前記重合領域と前記貫通領域との境界の一部を含んで亘る溶接部で接合されている
ことを特徴とするレーザー重ね溶接の構造。
前記貫通領域の形状が凸形状をなす
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー重ね溶接の構造。
前記貫通領域の形状が凹形状をなす
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー重ね溶接の構造。
レーザー光の照射側に面して配置された第一部材と、前記第一部材の前記照射側と反対側に接して重ねた第二部材とを、前記レーザー光を照射して接合するレーザー重ね溶接の方法において、
前記第一部材において、前記第二部材との重ね方向に穿設して少なくとも一つの貫通部を形成し、
前記第一部材と前記第二部材とが重なって接する重合領域と、前記貫通部が前記第二部材に投影される貫通領域との境界の一部を含んで亘る照射領域に前記レーザー光を照射して、前記第一部材と前記第二部材とを接合する
ことを特徴とするレーザー重ね溶接の方法。
前記貫通領域の形状が凸形状をなす
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザー重ね溶接の方法。
前記貫通領域の形状が凹形状をなす
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザー重ね溶接の方法。
前記接合により形成される溶接部は、前記照射領域の外まで広がっている
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザー重ね溶接の方法。