JP2019195816A - Laser welding method - Google Patents

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Abstract

To provide a laser welding method which can suppress crack generation at a specific site of a base material.SOLUTION: When scanning a laser beam irradiation position from one side toward the other side with respect to a joint region of two overlapped metal plates W1, W2 and performing lap fillet welding, output of laser beam, which scans an irradiation position in a prescribed range C in a direction along an extension direction of the joint area, is gradually decreased from one side (upstream side in a scanning direction) toward the other side (downstream side in the scanning direction) in the prescribed range. Thus, rise of temperature of the metal plates W1, W2 is suppressed at a downstream side part of laser beam scanning in the prescribed range C, a temperature difference between a specific site and other sites, and a stress at the specific site can be suppressed. Further, since rise of temperature at the specific site is suppressed, decrease in strength thereof can be also suppressed. Consequently, it can be suppressed that crack occurs in the metal plate (lower plate) W2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はレーザ光による重ね隅肉溶接を行うためのレーザ溶接方法に係る。   The present invention relates to a laser welding method for performing lap fillet welding with laser light.

従来、複数枚の金属板同士を接合する手法として重ね隅肉溶接が知られている。特許文献1には、上板と下板との重ね隅肉溶接において、上板の縁部における所定箇所と該所定箇所に対応する下板の所定箇所とをそれぞれ溶融して接合する工程と、この工程を開始する前に、前記所定箇所における溶接進行方向の終始端部に切り欠き部を形成する工程とを備える溶接方法が開示されている。この切り欠き部を形成したことにより、溶接終始端部における溶接欠陥の発生を抑制できるようにしている。   Conventionally, lap fillet welding is known as a technique for joining a plurality of metal plates. In Patent Document 1, in the overlap fillet welding of the upper plate and the lower plate, a step of melting and joining a predetermined portion in the edge portion of the upper plate and a predetermined portion of the lower plate corresponding to the predetermined portion, Before starting this process, a welding method is disclosed that includes a step of forming a notch at the beginning and end of the predetermined location in the welding direction. By forming this notch, it is possible to suppress the occurrence of welding defects at the welding start end.

特開2017−225999号公報JP 2017-225999 A

しかしながら、特許文献1のものでは金属板に切り欠き部を形成する工程が必要であり溶接作業が煩雑である。また、重ね隅肉溶接にあっては、溶接終始端部以外の領域にあっても溶接欠陥が発生する可能性がある。例えば、上板と下板との境界部分である接合領域(ビードが形成される領域)に対しその延在方向の一方側から他方側に向けてレーザ光照射位置を走査して重ね隅肉溶接を行う場合に、この接合領域における他方側(レーザ光の走査方向の下流側)の端部よりも所定寸法だけ上流側において、溶融されていない母材(下板)にクラックが発生してしまう可能性がある。図9は、この下板bにおいて、接合領域dの延在方向に対して直交する方向に延在するクラックcが発生した状態を示している。また、この図9における矢印はレーザ光の走査方向を示している。このようなクラックcが発生してしまうと、上板aと下板bとの接合部分における強度の低下を招いたり、この接合部分の見栄えの悪化に繋がったりする。以下、このクラックcが発生する箇所を下板bの特定部位と呼ぶこととする。   However, the thing of patent document 1 requires the process of forming a notch part in a metal plate, and welding work is complicated. In addition, in the case of lap fillet welding, there is a possibility that a welding defect may occur even in a region other than the welding start end portion. For example, overlapped fillet welding is performed by scanning the laser beam irradiation position from one side to the other side in the extending direction with respect to a joining region (region where a bead is formed) that is a boundary portion between the upper plate and the lower plate. When performing the above, a crack occurs in the unmelted base material (lower plate) upstream by a predetermined dimension from the end of the other side (downstream in the laser beam scanning direction) in this joining region. there is a possibility. FIG. 9 shows a state where a crack c extending in a direction orthogonal to the extending direction of the joining region d is generated in the lower plate b. Further, the arrows in FIG. 9 indicate the scanning direction of the laser light. If such a crack c occurs, the strength at the joint portion between the upper plate a and the lower plate b is reduced, or the appearance of the joint portion is deteriorated. Hereinafter, the part where the crack c occurs is referred to as a specific part of the lower plate b.

このクラックcの発生原因としては、下板bの特定部位に大きな応力が発生すること、および、この下板bの特定部位の強度が低下することが挙げられる。つまり、レーザ光の照射によって下板bの特定部位の温度が上昇し、この特定部位とその他の部位との温度差が大きくなった場合に、この特定部位が高温になることによる熱膨張量および冷却されることによる凝固収縮量が他の部位に比べて大きくなることから、この特定部位に大きな応力が発生してしまう。また、特定部位が高温になったことで強度が低下することになる。このように、下板bの特定部位にあっては、応力と強度とのバランスが崩れることが原因でクラックcが発生するものと考えられる。   The cause of the occurrence of the crack c is that a large stress is generated at a specific part of the lower plate b and the strength of the specific part of the lower plate b is reduced. That is, when the temperature of the specific part of the lower plate b rises due to laser light irradiation and the temperature difference between the specific part and the other part becomes large, the amount of thermal expansion due to the high temperature of the specific part and Since the amount of solidification shrinkage due to cooling becomes larger than that of other parts, a large stress is generated in this specific part. In addition, the strength decreases due to the high temperature of the specific part. Thus, in the specific part of the lower board b, it is thought that the crack c generate | occur | produces because the balance of stress and intensity collapse | crumbles.

以上のような現象は、特に金属板がアルミニウム系金属板である場合に顕著である。なお、金属板が鋼板である場合にも同様に前記現象は発生する可能性がある。   The above phenomenon is particularly remarkable when the metal plate is an aluminum-based metal plate. The same phenomenon may occur when the metal plate is a steel plate.

以上の点に鑑み、本発明の発明者らは、母材(下板)の特定部位およびその周辺部の温度分布勾配が小さければ全体が略均一に冷却されて応力は小さくなり、また、母材の特定部位に対する入熱量を小さくすれば該特定部位の強度を高く維持でき、これらによってクラックが生じ難くなるといった新たな知見に基づいて本発明に至った。   In view of the above points, the inventors of the present invention are able to cool the entire body substantially uniformly if the temperature distribution gradient of the specific portion of the base material (lower plate) and its peripheral portion is small, and the stress becomes small. The present inventors have reached the present invention based on a new finding that if the amount of heat input to a specific part of the material is reduced, the strength of the specific part can be kept high, and cracks are less likely to occur.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、母材の特定部位におけるクラックの発生を抑制することができるレーザ溶接方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the laser welding method which can suppress generation | occurrence | production of the crack in the specific site | part of a base material.

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、重ね合わされた複数枚の金属板において予め設定された接合領域に対し該接合領域の延在方向の一方側から他方側に向けてレーザ光照射位置を走査して重ね隅肉溶接を行うレーザ溶接方法を前提とする。そして、このレーザ溶接方法は、前記接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲において照射位置が走査されるレーザ光の出力を、前記所定範囲における前記一方側から前記他方側に向かって徐々に小さくすることを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the solution means of the present invention is directed to a laser beam directed from one side to the other side in the extending direction of the bonding region with respect to the bonding region set in advance in a plurality of stacked metal plates. A laser welding method in which the irradiation position is scanned and overlapped fillet welding is performed is assumed. In this laser welding method, the output of the laser beam whose irradiation position is scanned in a predetermined range in the direction along the extending direction of the joining region is gradually increased from the one side to the other side in the predetermined range. It is characterized by being made smaller.

ここでいう所定範囲とは、前述した母材(金属板)の特定部位を含む範囲であって、実験やシミュレーションに基づいて規定される範囲(従来技術において母材にクラックが発生していた箇所を含む範囲)である。   The predetermined range here is a range including the specific part of the base material (metal plate) described above, and is a range defined based on experiments and simulations (a place where a crack has occurred in the base material in the prior art) Range).

前記特定事項により、重ね合わされた複数枚の金属板同士の間の接合領域にレーザ光を照射して重ね隅肉溶接を行う際、この接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲にあっては、照射位置が走査されるレーザ光の出力を、該所定範囲における一方側(接合領域の延在方向に沿う方向での走査の上流側)から他方側(接合領域の延在方向に沿う方向での走査の下流側)に向かって徐々に小さくする。これにより、この所定範囲におけるレーザ光の走査の下流側部分(前述した母材の特定部位)にあっては金属板の温度上昇が抑えられ、この特定部位とその他の部位との温度差を小さくすることができて(温度分布勾配を小さくできて)、この特定部位での応力を小さくすることができる。また、この特定部位の温度上昇が抑えられることで、その強度の低下を抑制することもできる。これにより、金属板にクラックが発生することを抑制できる。   Due to the above-mentioned specific matters, when performing overlapped fillet welding by irradiating a laser beam onto a joining region between a plurality of superposed metal plates, it is within a predetermined range in a direction along the extending direction of the joining region. Thus, the output of the laser beam whose irradiation position is scanned is changed from one side (upstream side of scanning in the direction along the extending direction of the bonding region) to the other side (in the extending direction of the bonding region) in the predetermined range. Gradually down toward the downstream side of scanning in the direction). As a result, the temperature rise of the metal plate is suppressed at the downstream portion of the laser beam scanning in the predetermined range (the specific portion of the base material described above), and the temperature difference between the specific portion and other portions is reduced. (The temperature distribution gradient can be reduced), and the stress at this specific portion can be reduced. Moreover, the fall of the intensity | strength can also be suppressed because the temperature rise of this specific site | part can be suppressed. Thereby, it can suppress that a crack generate | occur | produces in a metal plate.

本発明では、重ね隅肉溶接が行われる金属板の接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲において照射位置が走査されるレーザ光の出力を、この所定範囲における一方側から他方側に向かって徐々に小さくするようにしている。これにより、所定範囲におけるレーザ光の走査の下流側部分(特定部位)にあっては金属板の温度上昇が抑えられ、この特定部位とその他の部位との温度差を小さくすることができて、この特定部位での応力が小さくなる。また、この特定部位の温度上昇が抑えられることで、その強度の低下を抑制することもできる。これにより、金属板にクラックが発生することを抑制できる。   In the present invention, the output of the laser beam whose irradiation position is scanned in a predetermined range in the direction along the extending direction of the joining region of the metal plate where the lap fillet welding is performed is changed from one side to the other side in the predetermined range. I gradually try to make it smaller. Thereby, in the downstream part (specific part) of the scanning of the laser beam in a predetermined range, the temperature rise of the metal plate can be suppressed, and the temperature difference between this specific part and other parts can be reduced, The stress at this specific part is reduced. Moreover, the fall of the intensity | strength can also be suppressed because the temperature rise of this specific site | part can be suppressed. Thereby, it can suppress that a crack generate | occur | produces in a metal plate.

実施形態に係るレーザ溶接に使用されるレーザ溶接装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the laser welding apparatus used for the laser welding which concerns on embodiment. 実施形態に係るレーザ光の走査を説明するためのワークの斜視図である。It is a perspective view of the workpiece | work for demonstrating the scanning of the laser beam which concerns on embodiment. レーザ光照射位置の軌跡を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the locus | trajectory of a laser beam irradiation position. 実施形態に係るレーザ溶接におけるレーザ光照射位置の移動状態を説明するためのワークの溶接箇所を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the welding location of the workpiece | work for demonstrating the movement state of the laser beam irradiation position in the laser welding which concerns on embodiment. レーザ光照射位置とレーザ光出力との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a laser beam irradiation position and a laser beam output. レーザ光照射位置とその位置における温度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a laser beam irradiation position and the temperature in the position. 特定部位の温度変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature change of a specific part. 実験例において特定部位とビード中央部との温度差の推移を計測した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured transition of the temperature difference of a specific part and a bead center part in an experiment example. 従来技術において下板にクラックが発生した状態を示すワークの斜視図である。It is a perspective view of the workpiece | work which shows the state which the crack generate | occur | produced in the lower board in the prior art.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車の車体の製造工程で使用されるレーザ溶接装置により実施されるレーザ溶接方法として本発明を適用した場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied as a laser welding method performed by a laser welding apparatus used in a manufacturing process of an automobile body will be described.

−レーザ溶接装置の概略構成−
図1は、本実施形態に係るレーザ溶接に使用されるレーザ溶接装置1を示す概略構成図である。この図1に示すように、レーザ溶接装置1は、レーザ発振器2、レーザスキャナ3、溶接ロボット4、および、ロボットコントローラ5を備えている。
-Schematic configuration of laser welding equipment-
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser welding apparatus 1 used for laser welding according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 1 includes a laser oscillator 2, a laser scanner 3, a welding robot 4, and a robot controller 5.

レーザ発振器2はレーザ光を生成する。この生成されたレーザ光は、光ファイバーケーブル21を経てレーザスキャナ3に導かれる。レーザ光としては、例えば炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、ファイバーレーザ等を用いることができる。   The laser oscillator 2 generates laser light. The generated laser light is guided to the laser scanner 3 through the optical fiber cable 21. As the laser light, for example, a carbon dioxide laser, a YAG laser, a fiber laser, or the like can be used.

レーザスキャナ3は、光ファイバーケーブル21を経て導かれたレーザ光を、2枚のアルミニウム合金の板材(アルミニウム系金属板;以下、単に金属板という場合もある)W1,W2が重ね合わされて成るワークWに照射する(図1の一点鎖線を参照)。レーザスキャナ3の内部には図示しないレンズ群や複数のミラー31(図1では1個のミラー31のみを示している)が収容されている。レンズ群としては、レーザ光を平行光にするためのコリメートレンズや、レーザ光をワークWの加工点(ワークW上の所定のレーザ光照射位置)において焦点を結ぶように集光させる集光レンズ等が備えられている。また、各ミラー31はそれぞれ回動軸32を中心に回動可能に構成されている。具体的には、前記回動軸32は走査モータ33に連結されており、この走査モータ33の作動に伴う回動軸32の回動によって各ミラー31が回動するようになっている。そして、これらミラー31の回動によってレーザ光を走査し、ワークWの所定範囲内でレーザ光照射位置を移動させることが可能となっている。これにより、レーザスキャナ3自体を移動させることなくレーザ光照射位置を移動することが可能である。各ミラー31は例えばガルバノミラーを用いて構成することができる。   The laser scanner 3 is a workpiece W formed by superposing two aluminum alloy plate materials (aluminum-based metal plate; hereinafter, also simply referred to as a metal plate) W1 and W2 on a laser beam guided through an optical fiber cable 21. (See the dashed line in FIG. 1). The laser scanner 3 accommodates a lens group (not shown) and a plurality of mirrors 31 (only one mirror 31 is shown in FIG. 1). The lens group includes a collimating lens for making the laser light parallel light, and a condensing lens for condensing the laser light so as to focus at a processing point of the workpiece W (a predetermined laser beam irradiation position on the workpiece W). Etc. are provided. Each mirror 31 is configured to be rotatable about a rotation shaft 32. Specifically, the rotation shaft 32 is connected to a scanning motor 33, and each mirror 31 is rotated by the rotation of the rotation shaft 32 accompanying the operation of the scanning motor 33. Then, the laser beam is scanned by the rotation of the mirror 31, and the laser beam irradiation position can be moved within a predetermined range of the workpiece W. Thereby, it is possible to move the laser light irradiation position without moving the laser scanner 3 itself. Each mirror 31 can be configured using a galvanometer mirror, for example.

溶接ロボット4は、レーザスキャナ3を移動可能とするように構成されている。この溶接ロボット4は、多関節ロボットによって構成されている。具体的に、本実施形態のものでは、ベース台41、該ベース台41の内部に収容された回転機構(図示省略)、関節42,43,44、および、アーム45,46,47を備えている。回転機構の回転動作および各関節42,43,44におけるアーム45,46,47の揺動動作により、レーザスキャナ3を任意の方向に移動することが可能となっている。   The welding robot 4 is configured to allow the laser scanner 3 to move. The welding robot 4 is constituted by an articulated robot. Specifically, the present embodiment includes a base base 41, a rotation mechanism (not shown) accommodated in the base base 41, joints 42, 43, 44, and arms 45, 46, 47. Yes. The laser scanner 3 can be moved in an arbitrary direction by the rotation operation of the rotation mechanism and the swinging operation of the arms 45, 46, 47 in the joints 42, 43, 44.

ロボットコントローラ5には、予めオフラインティーチングによって、溶接対象箇所に向けてレーザスキャナ3を移動させるための情報(各関節42,43,44の回動角度量等の情報)が記憶されている。そして、車体製造ライン上の溶接工程箇所まで車体が搬送されてきた際に、ロボットコントローラ5からの制御信号に従い、前記情報に基づいて溶接ロボット4が作動することで、レーザスキャナ3が溶接対象箇所に対向され、このレーザスキャナ3から溶接対象箇所に向けてレーザ光が照射されることで順次レーザ溶接が行われていくことになる。   The robot controller 5 stores in advance information (information such as the rotation angle amount of each joint 42, 43, 44) for moving the laser scanner 3 toward the welding target portion by offline teaching. Then, when the vehicle body is conveyed to the welding process location on the vehicle body production line, the welding robot 4 is operated based on the information according to the control signal from the robot controller 5, so that the laser scanner 3 is welded to the location to be welded. Laser welding is sequentially performed by irradiating a laser beam from the laser scanner 3 toward a welding target portion.

また、前記ロボットコントローラ5には、ワークW上のレーザ光照射位置を移動させるための制御信号を出力するレーザ光走査制御部51が備えられている。このレーザ光走査制御部51は、前記走査モータ33に対して制御信号を出力する。この制御信号に従って走査モータ33が作動することにより、各ミラー31が回動軸32を中心に回動してレーザ光が走査され、ワークW上のレーザ光照射位置が移動される。このワークW上でのレーザ光照射位置の移動については後述する。   The robot controller 5 is provided with a laser beam scanning control unit 51 that outputs a control signal for moving the laser beam irradiation position on the workpiece W. The laser beam scanning control unit 51 outputs a control signal to the scanning motor 33. When the scanning motor 33 operates according to this control signal, each mirror 31 rotates about the rotation shaft 32 to scan the laser beam, and the laser beam irradiation position on the workpiece W is moved. The movement of the laser beam irradiation position on the workpiece W will be described later.

−溶接方法−
次に、本実施形態における溶接方法(レーザ溶接方法)について説明する。本実施形態の特徴はワークWに向けて照射されるレーザ光の出力にあるが、このレーザ光の出力について説明する前に、レーザ光の走査について説明する。
-Welding method-
Next, the welding method (laser welding method) in this embodiment is demonstrated. The feature of the present embodiment is in the output of the laser beam irradiated toward the workpiece W. Before describing the output of the laser beam, scanning of the laser beam will be described.

本実施形態では、鉛直方向で重ね合わされた2枚の金属板W1,W2の重ね隅肉溶接を行う場合であって、この金属板W1,W2の重ね合わせ部分(重ね隅肉部分)に対して、前記レーザスキャナ3より出射されるレーザ光を上方から照射する場合について説明する。このため、以下では、上側の金属板を上板W1と呼び、下側の金属板を下板W2と呼ぶこととする。   In this embodiment, it is a case where the overlap fillet welding of the two metal plates W1, W2 overlapped in the vertical direction is performed, and the overlap portion (the overlap fillet portion) of the metal plates W1, W2 is performed. The case where the laser beam emitted from the laser scanner 3 is irradiated from above will be described. For this reason, hereinafter, the upper metal plate is referred to as an upper plate W1, and the lower metal plate is referred to as a lower plate W2.

図2は、本実施形態に係るレーザ光の走査を説明するためのワークWの斜視図である。また、図3は、レーザ光照射位置の軌跡(移動軌跡)を説明するための図である。   FIG. 2 is a perspective view of the workpiece W for explaining the scanning of the laser beam according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining the locus (movement locus) of the laser light irradiation position.

これらの図に示すように、本実施形態における重ね隅肉溶接は、重ね合わされた上板W1と下板W2との重ね合わせ部分である溶接線Lに沿って金属材料を溶融させてこれら上板W1と下板W2とを溶接するものである。具体的には、上板W1の先端面(図2における手前側の端面)W1aの位置に対して、下板W2の先端面(図2における手前側の端面)W2aの位置を僅かに手前側に位置させ、これら上板W1の上面W1bおよび先端面W1aから、下板W2の上面W2bに亘る所定の範囲内である接合領域(ビードが形成される領域)内で、レーザ光を走査させて(レーザ光の集光点(焦点)を走査させて)金属材料を溶融させ、これにより上板W1と下板W2とを溶接するようにしている。この種の溶接手法は一般にレーザウォブリング溶接と呼ばれている。   As shown in these drawings, the lap fillet welding in the present embodiment is performed by melting the metal material along the weld line L that is the overlapping portion of the upper plate W1 and the lower plate W2 that are overlapped. W1 and the lower plate W2 are welded. Specifically, the position of the front end surface (front end surface in FIG. 2) W2a of the lower plate W2 is slightly on the front side with respect to the position of the front end surface (front end surface in FIG. 2) W1a. The laser beam is scanned in a bonding region (region where a bead is formed) within a predetermined range from the upper surface W1b and the front end surface W1a of the upper plate W1 to the upper surface W2b of the lower plate W2. The metal material is melted (by scanning the laser beam condensing point (focal point)), and the upper plate W1 and the lower plate W2 are thereby welded. This type of welding technique is generally called laser wobbling welding.

前記レーザ光の走査(上板W1および下板W2におけるレーザ光照射位置の移動)としては、図2に実線の矢印(レーザ光照射位置の軌跡)に示すように、レーザ光照射位置を、上板W1と下板W2との重ね合わせ部分である溶接線Lを跨ぐように楕円形の軌跡に沿って移動させながら、その軌跡における楕円形の中心を溶接線Lに沿う方向(図2における左方向)に移動させていく。図2では前記軌跡の中心を繋いだ線を一点鎖線Mで示しており、この一点鎖線Mが前記溶接線Lに平行となっている。   As the scanning of the laser beam (movement of the laser beam irradiation position on the upper plate W1 and the lower plate W2), as shown by the solid line arrow (the locus of the laser beam irradiation position) in FIG. While moving along the elliptical trajectory so as to straddle the weld line L, which is the overlapping portion of the plate W1 and the lower plate W2, the center of the ellipse in the trajectory is a direction along the weld line L (left in FIG. 2). Direction). In FIG. 2, a line connecting the centers of the trajectories is indicated by a one-dot chain line M, and the one-dot chain line M is parallel to the welding line L.

また、前記レーザ光照射位置の前記楕円形の軌跡に沿う移動方向として具体的には、前記溶接線Lに沿う方向において既にレーザ光が通過した範囲(図2にあっては範囲X)よりも下流側(図2にあっては左側)であって上板W1および下板W2の未溶融部分(未だレーザ光が照射されていない部分であって、図2にあっては点X1よりも左側に位置する領域)をレーザ光が通過する際に、上板W1にレーザ光が照射された後、下板W2にレーザ光が照射される方向に規定されている。つまり、図2における楕円形の軌跡を反時計回り方向に移動しながら、その軌跡における楕円形の中心が溶接線Lに沿って左方向に移動するようにレーザ光が走査されるようにしている。このレーザ光照射位置の移動は、前述したように、レーザ光走査制御部51からの制御信号が、前記各ミラー31を回動させる走査モータ33に出力され、該走査モータ33が作動して各ミラー31が回動することにより行われる。   Further, specifically, the moving direction along the elliptical locus of the laser beam irradiation position is more than the range in which the laser beam has already passed in the direction along the weld line L (range X in FIG. 2). 2 on the downstream side (left side in FIG. 2) and unmelted portions of the upper plate W1 and lower plate W2 (the portions not yet irradiated with laser light, and in FIG. 2, on the left side of the point X1) When the laser beam passes through a region located at (1), the laser beam is applied to the lower plate W2 after the upper plate W1 is irradiated with the laser beam. That is, while moving the elliptical locus in FIG. 2 counterclockwise, the laser beam is scanned so that the elliptical center in the locus moves to the left along the welding line L. . As described above, the movement of the laser beam irradiation position is such that a control signal from the laser beam scanning control unit 51 is output to the scanning motor 33 that rotates the mirrors 31, and the scanning motor 33 is operated to This is done by rotating the mirror 31.

また、このレーザ光照射位置の前記楕円形の軌跡について詳述すると、例えば上板W1および下板W2の板厚寸法が1.5mm〜3.0mmである場合に、図3に示すように、楕円形の長軸方向(図3における上下方向であって前記溶接線Lに対して直交する方向)の長さ寸法(振幅)Aは2.5mm〜3.5mmの範囲の所定値に設定される。また、楕円形の短軸方向(図3における左右方向であって前記溶接線Lに平行な方向)の長さ寸法(幅)Dは1.0mm〜2.4mmの範囲の所定値に設定される。また、溶接線Lに沿う方向のピッチ(前記軌跡における楕円形の中心を溶接線Lに沿う方向に移動させていく際の1回転当たりにおいて溶接線Lに沿う方向での走査移動量)Pは0.8mm〜1.6mmの範囲の所定値に設定される。これらの値はこれに限定されるものではなく、上板W1および下板W2の板厚寸法等に応じて実験またはシミュレーションによって適宜設定される。   Further, in detail about the elliptical trajectory of the laser light irradiation position, for example, when the thickness of the upper plate W1 and the lower plate W2 is 1.5 mm to 3.0 mm, as shown in FIG. The length dimension (amplitude) A of the elliptical long axis direction (the vertical direction in FIG. 3 and the direction perpendicular to the weld line L) is set to a predetermined value in the range of 2.5 mm to 3.5 mm. The Further, the length dimension (width) D of the elliptical short axis direction (the horizontal direction in FIG. 3 and parallel to the weld line L) is set to a predetermined value in the range of 1.0 mm to 2.4 mm. The Further, the pitch in the direction along the weld line L (the amount of scanning movement in the direction along the weld line L per rotation when the center of the ellipse in the locus is moved in the direction along the weld line L) is P: It is set to a predetermined value in the range of 0.8 mm to 1.6 mm. These values are not limited to this, and are appropriately set by experiments or simulations according to the plate thickness dimensions of the upper plate W1 and the lower plate W2.

また、本実施形態におけるレーザ光の条件として、楕円形の軌跡に沿う走査速度は2500〜5000cm/minの範囲の所定値に設定される。この値もこれに限定されるものではなく、上板W1および下板W2の板厚寸法等に応じて実験またはシミュレーションによって適宜設定される。   Further, as a laser beam condition in the present embodiment, the scanning speed along the elliptical locus is set to a predetermined value in the range of 2500 to 5000 cm / min. This value is not limited to this, and is appropriately set by experiment or simulation according to the plate thickness dimensions of the upper plate W1 and the lower plate W2.

次に、レーザ溶接による金属材料の溶融状態について説明する。図4は、このレーザ溶接におけるレーザ光照射位置の移動状態を説明するためのワークWの溶接箇所を拡大して示す図である。この図4における点S1〜S4はレーザ光照射位置を示している。つまり、この図4では、図4(a)から図4(d)に移るに従って、レーザ光照射位置が、一点鎖線で示す楕円形の軌跡上をS1,S2,S3,S4の順で移動していくことを表している。   Next, the molten state of the metal material by laser welding will be described. FIG. 4 is an enlarged view showing a welding portion of the workpiece W for explaining the movement state of the laser beam irradiation position in the laser welding. Points S1 to S4 in FIG. 4 indicate laser beam irradiation positions. That is, in FIG. 4, as moving from FIG. 4A to FIG. 4D, the laser light irradiation position moves in the order of S1, S2, S3, and S4 on an elliptical locus indicated by a one-dot chain line. It means to go.

この図4に示すように、本実施形態における重ね隅肉溶接では、上板W1と下板W2との重ね合わせ部分にレーザ光を照射して重ね隅肉溶接を行う際、レーザ光照射位置は、前述したように、上板W1と下板W2との重ね合わせ部分である溶接線Lを跨ぐように楕円形の軌跡に沿って移動しながら、その軌跡における楕円形の中心が溶接線Lに沿う方向(図4における左方向)に移動していく。そして、このレーザ光照射位置の移動としては、図4において、楕円形の軌跡を反時計回り方向に移動しながら、その軌跡における楕円形の中心が溶接線Lに沿って左方向に移動している。つまり、レーザ光照射位置の前記楕円形の軌跡に沿う移動方向は、溶接線Lに沿う方向において既にレーザ光が通過した範囲X(図2を参照)よりも下流側であって上板W1および下板W2の未溶融部分をレーザ光が通過する際に、上板W1にレーザ光が照射された後、下板W2にレーザ光が照射される方向に規定されている。   As shown in FIG. 4, in the lap fillet welding in the present embodiment, when the lap fillet welding is performed by irradiating the overlap portion of the upper plate W1 and the lower plate W2 with the laser beam, As described above, while moving along the elliptical trajectory so as to straddle the welding line L that is the overlapping portion of the upper plate W1 and the lower plate W2, the center of the elliptical shape in the trajectory is the welding line L. It moves in the direction (left direction in FIG. 4) along. As the movement of the laser beam irradiation position in FIG. 4, the elliptical center in the locus moves to the left along the welding line L while moving the elliptical locus in the counterclockwise direction. Yes. That is, the moving direction along the elliptical locus of the laser beam irradiation position is downstream of the range X (see FIG. 2) in which the laser beam has already passed in the direction along the weld line L, and the upper plate W1 and When the laser beam passes through the unmelted portion of the lower plate W2, the laser beam is applied to the upper plate W1, and then the laser beam is applied to the lower plate W2.

これにより、図4(a)で示すレーザ光の照射状態(照射位置S1)では、上板W1にレーザ光が照射されていることで、この照射位置S1で上板W1の金属材料が溶融され、該上板W1と下板W2とが架橋されることになる。この場合、レーザ光の熱は上板W1だけに留まらず下板W2にも伝達されることになり、このレーザ光照射位置において上板W1と下板W2とが良好に溶接される。また、レーザ光の熱が上板W1および下板W2の両方に伝達されているため、この際における上板W1においてレーザ光照射位置S1の周辺の領域(例えば図4(a)において破線で囲んだ領域)にあっては入熱量が比較的少なく金属材料の溶融が十分に行われていない状態(例えば半溶融状態)にある。その後、図4(b)で示すレーザ光の照射状態(照射位置S2)のように、前記軌跡上を移動するレーザ光照射位置S2が下板W2上を経た後、図4(c)で示すレーザ光の照射状態(照射位置S3)のように、レーザ光照射位置S3が再び上板W1上に達することで、前記溶融が十分に行われていなかった上板W1の前記領域(上板W1と下板W2とが既に溶接されている位置の周辺の領域;図4(c)において破線で囲んだ領域)では、レーザ光の照射によって金属材料が完全に溶融されることになり、このレーザ光照射位置にあっても上板W1と下板W2とは良好に溶接される。つまり、図4(d)で示すレーザ光の照射状態(照射位置S4)に達すると、この図4(d)において破線で囲んだ領域が凝固することで、この領域において上板W1と下板W2とは良好に溶接されることになる。このような動作が、楕円形の軌跡に沿ってレーザ光照射位置が1回転する度に連続して行われることで、溶接線Lに沿って金属材料が溶融して上板W1と下板W2とが溶接されていく。   Accordingly, in the laser light irradiation state (irradiation position S1) shown in FIG. 4A, the upper plate W1 is irradiated with the laser light, so that the metal material of the upper plate W1 is melted at the irradiation position S1. The upper plate W1 and the lower plate W2 are cross-linked. In this case, the heat of the laser light is transmitted not only to the upper plate W1 but also to the lower plate W2, and the upper plate W1 and the lower plate W2 are well welded at this laser light irradiation position. Further, since the heat of the laser light is transmitted to both the upper plate W1 and the lower plate W2, the upper plate W1 at this time is surrounded by a broken line in the region around the laser light irradiation position S1 (for example, FIG. 4A). In this case, the heat input is relatively small and the metal material is not sufficiently melted (for example, in a semi-molten state). Thereafter, as shown in FIG. 4B, the laser light irradiation position S2 moving on the locus passes on the lower plate W2 as shown in the laser light irradiation state (irradiation position S2) shown in FIG. As in the laser light irradiation state (irradiation position S3), when the laser light irradiation position S3 reaches the upper plate W1 again, the region of the upper plate W1 that has not been sufficiently melted (the upper plate W1). In the region around the position where the lower plate W2 and the lower plate W2 are already welded; the region surrounded by the broken line in FIG. 4C), the metal material is completely melted by the irradiation of the laser beam. Even if it exists in a light irradiation position, the upper board W1 and the lower board W2 are favorably welded. That is, when the laser light irradiation state (irradiation position S4) shown in FIG. 4D is reached, the region surrounded by the broken line in FIG. 4D is solidified, so that the upper plate W1 and the lower plate in this region are solidified. W2 is well welded. Such an operation is continuously performed every time the laser beam irradiation position rotates once along the elliptical locus, so that the metal material is melted along the weld line L and the upper plate W1 and the lower plate W2 are melted. And will be welded.

また、本実施形態の場合、上板W1にレーザ光が照射されている際には、この上板W1の溶融金属は重力の作用によって下板W2の溶融部分に流れ込みやすくなり、これら溶融金属が混合されることになる。つまり、上板W1と下板W2との重ね合わせ方向を鉛直方向とした場合には、重力を有効に利用することで上板W1と下板W2との架橋がより良好に行われ、溶接箇所の厚みが確保され、上板W1と下板W2とがよりいっそう高い接合強度で溶接されることになる。   In the case of this embodiment, when the upper plate W1 is irradiated with laser light, the molten metal of the upper plate W1 easily flows into the molten portion of the lower plate W2 due to the action of gravity, and the molten metal Will be mixed. In other words, when the overlapping direction of the upper plate W1 and the lower plate W2 is set to the vertical direction, the upper plate W1 and the lower plate W2 are more effectively bridged by effectively using gravity, and the welding location Thus, the upper plate W1 and the lower plate W2 are welded with an even higher joint strength.

このようなレーザ溶接方法では、楕円形の軌跡に沿って移動するレーザ光照射位置が再び上板W1に達した際には、この上板W1上の照射位置では、それまで十分に溶融されていなかった領域を溶融させることになる。つまり、完全に溶融されている領域に向けてレーザ光を照射するものとはなっていない。このため、完全に溶融されている領域に向けてレーザ光を照射することで溶湯(溶融金属)をキーホールの圧力で吹き飛ばしてしまうといったことは抑制され、溶接箇所(金属材料が溶融した後に凝固した領域)の厚み(ビードにおけるのど厚)を十分に確保することができ、溶接箇所における接合強度(継手強度)を十分に確保することができる。   In such a laser welding method, when the laser beam irradiation position moving along the elliptical trajectory reaches the upper plate W1 again, the irradiation position on the upper plate W1 has been sufficiently melted until then. The area that did not exist will be melted. That is, it is not intended to irradiate the laser beam toward the completely melted region. For this reason, it is suppressed that the molten metal (molten metal) is blown off by the pressure of the keyhole by irradiating the laser beam toward the completely melted region, and the welded portion (solidified after the metal material is melted). ) (The throat thickness in the bead) can be sufficiently ensured, and the bonding strength (joint strength) at the welded portion can be sufficiently ensured.

−レーザ光の出力−
本実施形態の特徴は、レーザ光の出力にある。以下、具体的に説明する。
-Laser light output-
The feature of this embodiment is in the output of laser light. This will be specifically described below.

前述したように、従来技術における重ね隅肉溶接にあっては、図9に示すように、上板aと下板bとの境界部分である接合領域(ビードが形成される領域)dに対しその延在方向の一方側(図9における右側)から他方側(図9における左側)に向けてレーザ光照射位置を走査して重ね隅肉溶接を行う場合に、この接合領域dにおける他方側(レーザ光の走査方向の下流側)の端部よりも所定寸法だけ上流側において、溶融されていない母材(下板b)にクラックcが発生してしまう可能性がある。このクラックcの発生原因としては、下板bの特定部位(前記クラックcが発生する部位)に大きな応力が発生すること、および、この下板bの特定部位の強度が低下することが挙げられる。つまり、レーザ光の照射によって下板bの特定部位の温度が上昇し、この特定部位とその他の部位との温度差が大きくなった場合に、この特定部位が高温になることによる熱膨張量および冷却されることによる凝固収縮量が他の部位に比べて大きくなることから、この特定部位に大きな応力が発生してしまう。また、特定部位が高温になったことで強度が低下することになる。このように、下板bの特定部位にあっては、応力と強度とのバランスが崩れることが原因でクラックcが発生するものと考えられる。   As described above, in the lap fillet welding in the prior art, as shown in FIG. 9, with respect to the joining region (region where the bead is formed) d which is a boundary portion between the upper plate a and the lower plate b. When performing overlapped fillet welding by scanning the laser light irradiation position from one side (right side in FIG. 9) to the other side (left side in FIG. 9) in the extending direction, the other side ( There is a possibility that a crack c may occur in the unmelted base material (lower plate b) on the upstream side by a predetermined dimension from the end portion on the downstream side in the scanning direction of the laser beam. As the cause of the occurrence of the crack c, a large stress is generated at a specific portion of the lower plate b (the portion where the crack c is generated), and the strength of the specific portion of the lower plate b is reduced. . That is, when the temperature of the specific part of the lower plate b rises due to laser light irradiation and the temperature difference between the specific part and the other part becomes large, the amount of thermal expansion due to the high temperature of the specific part and Since the amount of solidification shrinkage due to cooling becomes larger than that of other parts, a large stress is generated in this specific part. In addition, the strength decreases due to the high temperature of the specific part. Thus, in the specific part of the lower board b, it is thought that the crack c generate | occur | produces because the balance of stress and intensity collapse | crumbles.

この点に鑑み、本実施形態では、母材(下板W2)の特定部位(従来技術においてクラックが発生していた部位)およびその周辺部の温度分布勾配を小さくすることで全体を略均一に冷却させ、これによって応力を小さくし、また、母材の特定部位に対する入熱量を小さくすることで該特定部位の強度を高く維持して、前記クラックを生じ難くしたものである。   In view of this point, in the present embodiment, the entire portion is made substantially uniform by reducing the temperature distribution gradient of the specific portion of the base material (lower plate W2) (the portion where the crack has occurred in the prior art) and its peripheral portion. By cooling, thereby reducing the stress and reducing the amount of heat input to the specific part of the base material, the strength of the specific part is maintained high, and the crack is hardly generated.

そのための手段として、本実施形態にあっては、前記接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲において照射位置が走査されるレーザ光の出力を、前記所定範囲における前記一方側から前記他方側に向かって徐々に小さくするようにしている。   As a means for this, in this embodiment, the output of the laser beam whose irradiation position is scanned in a predetermined range in the direction along the extending direction of the bonding region is changed from the one side to the other in the predetermined range. The size is gradually reduced toward the side.

具体的には、前記接合領域の延在方向に沿う方向におけるレーザ光の走査方向の上流端と下流端との略中間位置から前記下流端までの範囲を前記所定範囲として規定し、この所定範囲において、レーザ光の出力を走査方向の上流側から下流側に亘って徐々に小さくしている。   Specifically, a range from a substantially intermediate position between the upstream end and the downstream end in the laser beam scanning direction in the direction along the extending direction of the joining region to the downstream end is defined as the predetermined range, and the predetermined range. The laser light output is gradually reduced from the upstream side to the downstream side in the scanning direction.

図5は、レーザ光照射位置とレーザ光出力との関係の一例を示す図である。この図5にあっては、横軸であるレーザ光照射位置における左端がレーザ光の走査方向の上流端(図2にあっては右端)であり、レーザ光照射位置における右端がレーザ光の走査方向の下流端(図2にあっては左端)である。この図5に示すように、レーザ光の走査方向の上流端と下流端との略中間位置(図5における位置B)から前記下流端までの範囲(図5における範囲C;本発明でいう、接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲)において、レーザ光の出力をI(W)からII(W)に徐々に低下させている。一例としては、5000Wから4000Wに亘って徐々に低下させている。これら値はこれに限定されるものではなく、実験またはシミュレーションによって設定される。なお、レーザ光の走査方向の上流端から前記略中間位置(位置B)までの範囲(図5における範囲E)にあってはレーザ光の出力をI(W)に固定している。図2において、図5における位置Bおよび範囲Cに相当する箇所については、図2で同一の符号を付して表している。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a laser beam irradiation position and a laser beam output. In FIG. 5, the left end at the laser beam irradiation position on the horizontal axis is the upstream end (the right end in FIG. 2) in the laser beam scanning direction, and the right end at the laser beam irradiation position is the laser beam scanning. It is the downstream end in the direction (the left end in FIG. 2). As shown in FIG. 5, a range from a substantially intermediate position (position B in FIG. 5) between the upstream end and the downstream end in the scanning direction of the laser beam to the downstream end (range C in FIG. 5; referred to in the present invention, In a predetermined range in the direction along the extending direction of the bonding region), the output of the laser beam is gradually reduced from I (W) to II (W). As an example, it is gradually reduced from 5000 W to 4000 W. These values are not limited to this, and are set by experiment or simulation. In the range from the upstream end in the scanning direction of the laser beam to the substantially intermediate position (position B) (range E in FIG. 5), the output of the laser beam is fixed at I (W). 2, portions corresponding to the position B and the range C in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals in FIG.

より具体的に、前述したように本実施形態ではレーザ光照射位置を楕円形の軌跡に沿って移動させながら、その軌跡における楕円形の中心を溶接線Lに沿う方向に移動させている。つまり、接合領域の延在方向に沿う方向にあってはレーザ光照射位置は部分的に往復動(一時的に上流側に戻る動作)を行うことになる。このため、前記範囲Cにおけるレーザ光の出力の変化の一例としては、前記楕円形の走査軌跡を1回転する毎にレーザ光の出力を段階的に低下させていくようにしている。また、走査軌跡の位置に関わりなく連続的に(前記走査軌跡の1回転途中においても)レーザ光の出力を低下させていくようにしてもよい。このため、本発明でいう「レーザ光の出力を、所定範囲における一方側から他方側に向かって徐々に小さくする」とは、本実施形態にあっては、レーザ光照射位置が、上板W1から下板W2に移る際において溶接線Lに達した時点でのレーザ光の出力が、その上流側において溶接線Lに達した時点でのレーザ光の出力よりも小さくなっていることを意味する。   More specifically, as described above, in this embodiment, the laser beam irradiation position is moved along the elliptical locus, and the center of the elliptical shape in the locus is moved in the direction along the weld line L. That is, in the direction along the extending direction of the joining region, the laser light irradiation position partially reciprocates (operation that temporarily returns to the upstream side). For this reason, as an example of the change in the output of the laser beam in the range C, the output of the laser beam is gradually reduced every time the elliptical scanning locus is rotated once. Further, the output of the laser beam may be decreased continuously (even during one rotation of the scanning locus) regardless of the position of the scanning locus. For this reason, in the present embodiment, “the laser light output is gradually reduced from one side to the other side in the predetermined range” in the present invention means that the laser light irradiation position is the upper plate W1. This means that the output of the laser beam when reaching the welding line L when moving from the lower plate W2 to the lower plate W2 is smaller than the output of the laser beam when reaching the welding line L on the upstream side. .

このようにレーザ光の出力を調整することにより、前記範囲Cにあっては、従来技術のもの(レーザ光の走査方向の上流端から下流端に亘ってレーザ光の出力が一定のもの)に比べて、この範囲Cにおける温度が低くなる。図6は、レーザ光照射位置とその位置における温度との関係の一例を示す図である。この図6では、従来技術における各部の温度を一点鎖線で示し、本実施形態(本発明)における各部の温度を実線で示している。この図6から明らかなように、本実施形態にあっては、特定部位の温度変化が従来技術のものに比べて低くなっており、この特定部位とそれ以外の部位との温度差も小さくなっている。このため、この特定部位にあっては、高温になることによる熱膨張量および冷却されることによる凝固収縮量が他の部位に比べて大幅に大きくなるといったことがなく、この特定部位に大きな応力が発生してしまうこともない。また、特定部位が高温になることで強度が低下するといったこともない。このため、この特定部位にあっては、応力と強度とのバランスを良好に保つことができ、クラックの発生を抑制することができる。   By adjusting the output of the laser beam in this way, in the range C, the prior art (the laser beam output is constant from the upstream end to the downstream end in the laser beam scanning direction). In comparison, the temperature in this range C becomes lower. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the laser light irradiation position and the temperature at the position. In FIG. 6, the temperature of each part in the prior art is indicated by a one-dot chain line, and the temperature of each part in the present embodiment (the present invention) is indicated by a solid line. As is clear from FIG. 6, in this embodiment, the temperature change of the specific part is lower than that of the prior art, and the temperature difference between the specific part and other parts is also small. ing. For this reason, the amount of thermal expansion due to high temperature and the amount of solidification shrinkage due to cooling are not significantly increased compared to other regions, and a large stress is applied to this specific region. Will not occur. Further, the strength does not decrease due to the high temperature of the specific part. For this reason, in this specific site | part, the balance of stress and intensity | strength can be kept favorable and generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

また、本実施形態のもう一つの特徴としては、レーザ光の走査位置が前記下流端に達した際に、この下流端へのレーザ光の照射を一時的に継続するようにしている。一例としては、レーザ光の走査位置が前記下流端に達した時点で、0.1secだけ、この下流端へのレーザ光の照射を継続する。この値はこれに限定されるものではなく、この下流端の温度が予め設定された温度まで上昇するように実験またはシミュレーションによって設定される。これにより、この下流端の温度を高くすることができ、この部分での熱膨張量を大きくするようにしている。つまり、この下流端における冷却速度を前記特定部位での冷却速度に近付けるようにしている。これによっても、特定部位と前記下流端とは、高温になることによる熱膨張量および冷却されることによる凝固収縮量が略同等となり、この特定部位に大きな応力が発生してしまうことがない。このため、この特定部位に応力が集中してしまうことが回避され、これによってもクラックの発生を抑制することができる。   Further, as another feature of the present embodiment, when the scanning position of the laser beam reaches the downstream end, the laser beam irradiation to the downstream end is temporarily continued. As an example, when the scanning position of the laser beam reaches the downstream end, the irradiation of the laser beam to the downstream end is continued for 0.1 sec. This value is not limited to this, and is set by experiment or simulation so that the temperature at the downstream end rises to a preset temperature. Thereby, the temperature of this downstream end can be made high and the amount of thermal expansion in this part is made large. That is, the cooling rate at the downstream end is brought close to the cooling rate at the specific part. Also by this, the specific portion and the downstream end have substantially the same amount of thermal expansion due to high temperature and the amount of solidification shrinkage due to cooling, and no large stress is generated in the specific portion. For this reason, it is avoided that stress concentrates on this specific part, and also by this, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed.

図7は特定部位の温度変化の一例を示す図である。この図7では、従来技術における特定部位の温度変化を一点鎖線で示し、本実施形態(本発明)における特定部位の温度変化を実線で示している。また、図7におけるタイミングT1において、レーザ光照射位置が特定部位に達したことで、この特定部位の温度が上昇している。また、従来技術にあってはタイミングT2においてレーザ光照射位置が前記下流端に達し、レーザ光の照射を解除しているのに対し、本実施形態にあっては、このタイミングT2に達してからも所定時間だけ前記下流端へのレーザ光の照射を継続し、その後、レーザ光の照射を解除している。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a temperature change at a specific portion. In FIG. 7, the temperature change of the specific part in the prior art is indicated by a one-dot chain line, and the temperature change of the specific part in the present embodiment (the present invention) is indicated by a solid line. In addition, at the timing T1 in FIG. 7, the temperature of the specific part is increased because the laser light irradiation position has reached the specific part. In the prior art, the laser beam irradiation position reaches the downstream end at timing T2, and the laser beam irradiation is canceled. In the present embodiment, after the timing T2 is reached. Also, the laser beam is continuously irradiated to the downstream end for a predetermined time, and then the laser beam irradiation is canceled.

この図7から明らかなように、本実施形態にあっては、特定部位における冷却速度(単位時間当たりの温度低下量)が従来技術のものに比べて低くなっており、単位時間当たりの凝固収縮量を少なくすることでひずみ量を小さくし、これによってクラックの発生を抑制できるものとなっている。   As is apparent from FIG. 7, in this embodiment, the cooling rate (temperature decrease amount per unit time) at a specific portion is lower than that of the prior art, and solidification shrinkage per unit time. By reducing the amount, the amount of strain can be reduced, thereby suppressing the occurrence of cracks.

−実験例−
次に、前記の効果を確認するために行った実験例について説明する。この実験例では、前記特定部位と前記接合領域に生成されたビードの中央部(ビードの延在方向における中央部)との温度差を、従来技術のものおよび本実施形態のものそれぞれについて計測した。
-Experimental example-
Next, an experimental example performed to confirm the above effect will be described. In this experimental example, the temperature difference between the specific part and the central part of the bead generated in the joining region (the central part in the extending direction of the bead) was measured for each of the prior art and the present embodiment. .

図8は、その計測結果を示している。この図8から明らかなように、本実施形態(本発明)のものでは、特定部位とビードの中央部との温度差が、従来技術のものに比べて大幅に小さくなっていた。これにより、前述した如く特定部位に大きな応力が発生してしまうことがなく、この特定部位におけるクラックの発生を抑制できることが確認された。   FIG. 8 shows the measurement result. As is apparent from FIG. 8, in the present embodiment (the present invention), the temperature difference between the specific portion and the central portion of the bead is significantly smaller than that of the prior art. As a result, it was confirmed that a large stress was not generated at the specific part as described above, and the occurrence of cracks at the specific part could be suppressed.

−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
-Other embodiments-
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, All the deformation | transformation and applications included in a claim and the range equivalent to this range are possible.

例えば、前記実施形態では、自動車の車体の製造工程で使用されるレーザ溶接装置1により実施されるレーザ溶接方法として本発明を適用した場合について説明したが、その他の部材のレーザ溶接に対しても本発明は適用することが可能である。   For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied as the laser welding method performed by the laser welding apparatus 1 used in the manufacturing process of a car body of an automobile has been described, but also for laser welding of other members. The present invention can be applied.

また、前記実施形態では、レーザ光照射位置を楕円形の軌跡に沿って移動させながら2枚のアルミニウム系金属板で成る上板W1と下板W2との重ね隅肉溶接を行う場合について説明した。本発明はこれに限らず、レーザ光照射位置を円形(真円形状)の軌跡に沿って移動させながら重ね隅肉溶接を行うようにしてもよい。また、前記軌跡に沿った移動方向としては反時計回り方向に限らず時計回り方向としてもよい。また、3枚の金属板に対して重ね隅肉溶接を行う場合にも本発明は適用が可能である。つまり、3枚の金属板に跨ってレーザ光照射位置を円形または楕円形の軌跡に沿って移動させるものである。また、鋼板に対して重ね隅肉溶接を行う場合にも本発明は適用が可能である。また、各金属板の重ね合わせ方向を水平方向やその他の方向とした重ね隅肉溶接を行う場合にも本発明は適用が可能である。   Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which overlap fillet welding is performed between the upper plate W1 and the lower plate W2 made of two aluminum-based metal plates while moving the laser beam irradiation position along an elliptical locus. . The present invention is not limited to this, and lap fillet welding may be performed while moving the laser beam irradiation position along a circular (perfect circle) locus. Further, the moving direction along the locus is not limited to the counterclockwise direction, and may be the clockwise direction. The present invention can also be applied to the case of performing the fillet welding on the three metal plates. That is, the laser beam irradiation position is moved along a circular or elliptical trajectory across three metal plates. The present invention can also be applied when performing lap fillet welding on a steel plate. In addition, the present invention can be applied to the case where overlapped fillet welding is performed in which the overlapping direction of each metal plate is the horizontal direction or other directions.

また、前記実施形態では、楕円形の軌跡に沿って移動させながら、その軌跡における楕円形の中心を溶接線Lに沿う方向に移動させていくレーザ光の走査を複数のミラー31を回動させることにより行っていた。本発明はこれに限らず、レーザ光照射位置を楕円形の軌跡に沿って移動させる走査をミラー31の回動によって行い、その軌跡における楕円形の中心の溶接線Lに沿う移動を、溶接ロボット4の各アーム45,46,47の揺動動作によって実現するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the plurality of mirrors 31 are rotated by scanning with laser light that moves along the elliptical locus in the direction along the welding line L while moving along the elliptical locus. It was done by. The present invention is not limited to this, and scanning that moves the laser light irradiation position along an elliptical locus is performed by turning the mirror 31, and the movement along the welding line L at the center of the elliptical shape in the locus is performed by the welding robot. It may be realized by the swinging motion of the four arms 45, 46, 47.

また、本発明では、レーザ光照射位置の走査としては、前記溶接線Lに沿って直線状に走査するものとしてもよい。この場合、前記範囲Cにおいて徐々に小さくされるレーザ光の出力としては、段階的に小さくするようにしてもよいし、連続的に小さくするようにしてもよい。   In the present invention, the laser beam irradiation position may be scanned linearly along the weld line L. In this case, the output of the laser beam that is gradually reduced in the range C may be reduced stepwise or continuously.

本発明は、レーザ光によるアルミニウム系金属板の重ね隅肉溶接を行うレーザ溶接方法に適用可能である。   The present invention is applicable to a laser welding method for performing overlapped fillet welding of an aluminum-based metal plate with a laser beam.

1 レーザ溶接装置
2 レーザ発振器
31 ミラー
33 走査モータ
51 レーザ光走査制御部
W ワーク
W1 上板(金属板)
W2 下板(金属板)
L 溶接線
C 接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 2 Laser oscillator 31 Mirror 33 Scanning motor 51 Laser beam scanning control part W Work W1 Upper plate (metal plate)
W2 Lower plate (metal plate)
L welding line C predetermined range in the direction along the extending direction of the joining region

Claims (1)

重ね合わされた複数枚の金属板において予め設定された接合領域に対し該接合領域の延在方向の一方側から他方側に向けてレーザ光照射位置を走査して重ね隅肉溶接を行うレーザ溶接方法であって、
前記接合領域の延在方向に沿う方向での所定範囲において照射位置が走査されるレーザ光の出力を、前記所定範囲における前記一方側から前記他方側に向かって徐々に小さくすることを特徴とするレーザ溶接方法。
Laser welding method for performing overlapped fillet welding by scanning a laser beam irradiation position from one side to the other side in the extending direction of the joining region with respect to a preset joining region in a plurality of superimposed metal plates Because
The output of the laser beam whose irradiation position is scanned in a predetermined range in a direction along the extending direction of the bonding region is gradually reduced from the one side to the other side in the predetermined range. Laser welding method.
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