JP2021053685A - 部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の一態様では、部材の製造方法は、溶接ラインに沿った溶接を開始する前に、開始地点の近傍において、レーザ光の照射位置を、少なくとも第1地点と第2地点との間で繰り返し移動させながら、レーザ光の出力を上げることにより、開始地点に初期溶融池を形成することと、初期溶融池が形成された開始地点から、溶接ラインに沿ってレーザ光を照射することと、を含んでもよい。
本開示の一態様では、溶接ラインに沿った溶接を開始する前に、溶接ラインの開始地点の近傍において、レーザ光の照射位置を、少なくとも第1地点と第2地点との間で繰り返し移動させながら、レーザ光の出力を、溶接ラインに沿った溶接の目標出力まで上げることを含んでもよい。
本開示の一態様では、レーザ光の照射位置を、第1地点と第2地点との2点間を往復するように移動させてもよい。
本開示の一態様では、第1地点と第2地点とを通る直線は、第1地点における、溶接ラインの接線と交差してもよい。このような構成によれば、初期溶融池から溶接ラインへ溶融物が流れやすく、溶接品質が向上する。
[1.部材の製造方法]
本実施形態では、レーザ溶接により、複数の母材同士を溶着させた部材を製造する。具体的には、図1Aに示すように、重ね合わせた2枚の平板状の母材1、2に向かってレーザ光3を照射することにより、母材1、2の面同士が溶着され、2つの母材1、2が重なった構造をその一部に有する自動車部品4が製造される。母材1、2としては、ステンレス鋼が用いられる。
本実施形態では、溶接ラインLに沿った溶接を開始する前に、まず、開始地点X1に初期溶融池WP0が形成される。溶融池とは、母材においてレーザ光の照射により溶融した部分をいい、初期溶融池WP0とは、開始地点X1に形成される溶融池をいう。初期溶融池WP0の形成方法は後に詳述する。
第2地点X2は、開始地点X1(第1地点X1)の近傍の地点であり、具体的には、所望の大きさの初期溶融池WP0が開始地点X1に形成されるような、開始地点X1から近い距離の地点である。ここでいう初期溶融池WP0の大きさとは、初期溶融池WP0の母材表面上の面積及び溶け込み深さの両方をいう。なお、溶け込み深さとは、母材に形成される溶融池の、レーザ光の照射方向における母材の表面からの深さをいう。
次に、図2の(e)に示すように、レーザ光の出力Pは初期出力P0+ΔPの状態のまま、レーザ光の照射位置を第2地点X2から第1地点X1に移動する。
まず、目標到達時間Tで、所望の初期溶融池WP0の溶け込み深さ及び所望の目標出力PTに達することを、大まかな目標として設定する。
移動距離ΔXは、一例として、レーザ光のビーム径以下が好ましい。なお、ビーム径とは、レーザ光の母材上におけるビームの直径をいう。移動距離ΔXがビーム径以下であると、図1に示すように、第1地点X1におけるレーザ光の照射スポットS1と第2地点X2におけるレーザ光の照射スポットS2とが一部重なるため、所望の溶け込み深さを確保しやすい。移動距離ΔXの目安としては、例えば、数μm以上数十mm以下のビーム径に対して、数百nm以上数mm以下程度である。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(2a)上記実施形態では、溶接ラインLに沿った溶接を開始する前に、溶接ラインLの開始地点X1(第1地点X1)の近傍において、レーザ光の照射位置を、少なくとも、第1地点X1と、第1地点X1とは異なる第2地点X2との間で、繰り返し移動させながら、レーザ光の出力を上げる。このような構成によれば、開始地点X1からレーザ光を動かさずにレーザ光の出力を一気に上げる場合と比較して、開始地点X1への熱の集中が抑えられ、溶融部分の急激な温度上昇を抑えることができる。そのため、溶融物の急激な気化が抑えられ、スパッタの発生が抑制される。また、スパッタの発生を抑えるために開始地点X1からレーザ光を動かさずにゆっくりレーザ光の出力を上げる場合と比較して、短時間で出力を上げることができる。
本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
(3h)上記実施形態では、レーザ光はファイバレーザ光であるが、レーザ光の種類はこれに限定されない。例えば、レーザ光としては、CO2レーザ光、YAGレーザ光、半導体レーザ光、LD励起固体レーザ光(ディスクレーザ光を含む)等が挙げられる。
(3l)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
Claims (8)
- 溶接ラインに沿ってレーザ光を照射して溶接を行うレーザ溶接により、複数の母材同士を溶着させた部材を製造する、部材の製造方法であって、
前記溶接ラインに沿った溶接を開始する前に、前記溶接ラインの開始地点の近傍において、前記レーザ光の照射位置を、少なくとも、前記開始地点である第1地点と、前記第1地点とは異なる第2地点との間で、繰り返し移動させながら、前記レーザ光の出力を上げることを含む、部材の製造方法。 - 前記部材の製造方法は、
前記溶接ラインに沿った溶接を開始する前に、前記開始地点の近傍において、前記レーザ光の照射位置を、少なくとも前記第1地点と前記第2地点との間で繰り返し移動させながら、前記レーザ光の出力を上げることにより、前記開始地点に初期溶融池を形成することと、
前記初期溶融池が形成された前記開始地点から、前記溶接ラインに沿って前記レーザ光を照射することと、
を含む、請求項1に記載の部材の製造方法。 - 前記溶接ラインに沿った溶接を開始する前に、前記開始地点の近傍において、前記レーザ光の照射位置を、少なくとも前記第1地点と前記第2地点との間で繰り返し移動させながら、前記レーザ光の出力を、前記溶接ラインに沿った溶接の目標出力まで上げることを含む、請求項1又は請求項2に記載の部材の製造方法。
- 前記第2地点における前記レーザ光の照射スポットが、前記第1地点における前記レーザ光の照射スポットの少なくとも一部と重なる、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の部材の製造方法。
- 前記レーザ光の照射位置を、前記第1地点と前記第2地点との2点間を往復するように移動させる、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の部材の製造方法。
- 前記第1地点と前記第2地点とを通る直線は、前記第1地点における、前記溶接ラインの接線と交差する、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の部材の製造方法。
- 前記第1地点と前記第2地点とを通る直線は、前記第1地点における前記溶接ラインの接線と直交する、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の部材の製造方法。
- 前記レーザ光がファイバレーザ光である、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の部材の製造方法。
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