JP2023152982A - レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、より高品質な溶接部を形成することが可能となるような、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得る。
【解決手段】レーザ溶接方法は、例えば、レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、レーザ光は、複数のビームを含み、複数のビームは、加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、レーザ光は、加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査されるか、加工対象の表面上において所定周期で断続的に照射されながら走査されるか、あるいは、表面上において所定周期で断続的に照射される状態で相対的にウォブリングされながら走査される。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関する。

金属材料で作られた加工対象を溶接する手法の一つとして、レーザ光の照射によるレーザ溶接が知られている（例えば、特許文献１参照）。レーザ溶接は、レーザ光を加工対象の表面に照射し、レーザ光のエネルギで複数の部材を部分的に溶融させた後に固化して溶接部を形成することにより、当該溶接部を介して複数の部材を接合する方法である。

特開平０７－１５５９７４号公報

発明者らの研究により、加工対象としての複数の部材にアルミニウム合金材料が含まれる場合のレーザ溶接では、アルミニウム合金材料が含まれない場合のレーザ溶接に比べて、溶接部にクラックやブローホールが生じ易く、高品質な溶接部を形成し難い場合があることが判明した。このようなクラックやブローホールは、接合強度の低下の一因となるため、抑制されるべきである。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、加工対象がアルミニウム合金材料を含む場合にあっても、より高品質な溶接部を形成することが可能となるような、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得ること、である。

本発明のレーザ溶接方法は、例えば、レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザ光は、複数のビームを含み、前記複数のビームは、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、前記レーザ光は、前記表面上で相対的にウォブリングされながら走査される。

また、本発明のレーザ溶接方法は、例えば、レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザ光は、複数のビームを含み、前記複数のビームは、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、前記レーザ光は、前記表面上において所定周期で断続的に照射されながら走査される。

前記レーザ溶接方法では、前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記表面上で、前記第二パワー領域は、前記第一パワー領域を囲うように配置されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記表面上で、前記第二パワー領域は、略円環状に配置されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第二パワー領域は、複数のビームによって形成されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査され、ウォブリング周波数が、４５［Ｈｚ］以上３００［Ｈｚ］以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査され、ウォブリング半径が、４００［μｍ］以上８００［μｍ］以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記レーザ光は、前記加工対象の表面上において第一周波数で断続的に照射されながら走査され、前記第一周波数は、５［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であり、照射時間と非照射時間とを含む前記レーザ光の照射の１周期に対する前記照射時間の比は、０．６以上０．９５以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記第一パワー領域のパワーに対する前記第二パワー領域のパワーの比が、１以上９以下であってもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記複数のビームは、ビームシェイパによって形成されてもよい。

前記レーザ溶接方法では、前記ビームシェイパは、回折光学格子であってもよい。

本発明のレーザ溶接装置は、例えば、レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、前記レーザ光は、複数のビームを含み、前記複数のビームにより、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、前記レーザ光を、前記表面上で相対的にウォブリングしながら走査する。

また、本発明のレーザ溶接装置は、例えば、レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、前記レーザ光は、複数のビームを含み、前記複数のビームにより、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、前記レーザ光を、前記表面上において所定周期で断続的に照射しながら走査する。

前記レーザ溶接装置は、前記複数のビームを形成するビームシェイパを備えてもよい。

前記レーザ溶接装置では、前記ビームシェイパは、回折光学格子であってもよい。

本発明によれば、改善された新規なレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を得ることができる。

図１は、実施形態のレーザ溶接装置の例示的な概略構成図である。 図２は、実施形態のレーザ溶接装置に含まれる回折光学素子の原理の概念を示す説明図である。 図３は、実施形態のレーザ溶接装置から照射されたレーザ光により加工対象の表面上に形成された照射領域の一例を示す模式的な平面図である。 図４は、実施形態のレーザ溶接装置による加工対象の例示的かつ模式的な平面図であって、ウォブリングした場合の表面上でのレーザ光の照射領域の走査経路の一例を示す図である。 図５は、実施形態のレーザ切断装置に含まれるレーザ装置の出力の経時変化の一例を示す模式図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表している。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに直交している。Ｘ方向およびＹ方向は、加工対象Ｗの表面Ｗａ（加工面）に沿う方向であり、Ｚ方向は、当該表面Ｗａの法線方向である。

また、本明細書において、加工対象Ｗとしてのアルミニウム合金材料は、展伸材であり、非熱処理型合金では、純アルミニウム（１０００系）、Al-Mn系合金（３０００系）、Al-Si系合金（４０００系）、Al-Mg系合金（５０００系）などをいい、熱処理型合金では、Al-Cu-Mg系合金（２０００系）、Al-Mg-Si系合金（６０００系）、Al-Zn-Mg系合金（７０００系）などをいう。

［実施形態］
［レーザ溶接装置の構成］
図１は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００の概略構成図である。レーザ溶接装置１００は、レーザ装置１１０と、光学ヘッド１２０と、光ファイバ１３０と、移動機構１４０と、を備えている。

レーザ装置１１０は、光源としてレーザ発振器を備えており、一例としては、数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるよう構成されている。レーザ装置１１０は、内部に複数の半導体レーザ素子を備えてもよいし、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ等のレーザ光源を備えてもよい。レーザ装置１１０が出力するレーザ光の波長は、例えば、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下（赤外光）であるが、これには限定されない。また、レーザ装置１１０は、出力するレーザ光の波長が異なる複数の光源を有してもよい。この場合、少なくとも一つの光源は、赤外光よりも加工対象による吸収率の高い波長のレーザ光、例えば、４００［ｎｍ］以上かつ５５０［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力してもよいし、複数の光源は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力する光源と、４００［ｎｍ］以上かつ５５０［ｎｍ］以下の波長のレーザ光を出力する光源と、を含んでもよい。

光ファイバ１３０は、レーザ装置１１０と光学ヘッド１２０とを光学的に接続し、レーザ装置１１０から出力されたレーザ光を光学ヘッド１２０に導く。レーザ装置１１０が、シングルモードレーザ光を出力する場合、光ファイバ１３０は、シングルモードレーザ光を伝送するよう構成される。この場合、シングルモードレーザ光のＭ^２ビーム品質は、１．２以下に設定される。また、レーザ装置１１０がマルチモードレーザ光を出力する場合、光ファイバ１３０はマルチモードレーザ光を伝送するよう、構成される。

光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１０から入力されたレーザ光を加工対象Ｗの表面Ｗａへ照射するための光学装置である。光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２と、ＤＯＥ１２３（diffractive optical element、回折光学素子）と、を有している。コリメートレンズ１２１および集光レンズ１２２は、光学部品とも称されうる。光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１および集光レンズ１２２以外の光学部品を有してもよい。

コリメートレンズ１２１は、入力されたレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光は、平行光になる。集光レンズ１２２は、平行光としてのレーザ光を集光し、レーザ光Ｌ（出力光）として、加工対象Ｗに照射する。

ＤＯＥ１２３は、コリメートレンズ１２１と集光レンズ１２２との間に配置されている。図２は、ＤＯＥ１２３の原理の概念を示す説明図である。図２に例示されるように、ＤＯＥ１２３は、例えば、周期の異なる複数の回折格子１２３ａが重ね合わせられた構成を備えている。ＤＯＥ１２３は、平行光を、各回折格子１２３ａの影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりすることにより、レーザ光を複数のビームに分岐し、当該複数のビームの数や、相対的な配置、各ビームの形状等のスペックを定めることができる。光学ヘッド１２０から、当該分岐された複数のビームを含むレーザ光Ｌが加工対象Ｗの表面Ｗａ上に照射されることにより、表面Ｗａ上には、各ビームに対応した照射領域が形成される。すなわち、ＤＯＥ１２３は、表面Ｗａ上に形成される照射領域の数や、相対的な配置、各照射領域の形状等のスペックを定めている。また、光学ヘッド１２０においてＤＯＥ１２３を交換することにより、表面Ｗａ上に、種々のスペックの照射領域を形成することができる。また、光学ヘッド１２０は、ＤＯＥ１２３を光軸回りに回動可能に支持し、当該回動角度を変更可能に構成されてもよい。この場合、表面Ｗａ上で、照射領域のパターンを回転させることが可能となる。

光学ヘッド１２０は、加工対象Ｗの表面Ｗａへ、Ｚ方向の反対方向に、レーザ光Ｌを照射する。光学ヘッド１２０からのレーザ光Ｌの照射方向は、Ｚ方向の反対方向である。光学ヘッド１２０は、例えば、ビーム径が１０［μｍ］以上かつ２０００［μｍ］以下となるようにレーザ光Ｌを集光することができる。

光学ヘッド１２０は、加工対象Ｗの表面Ｗａ上でレーザ光Ｌの照射を行いながらレーザ光Ｌを走査するため、加工対象Ｗとの相対位置を変更可能に構成されている。移動機構１４０は、光学ヘッド１２０を、Ｚ方向と交差する方向、言い換えると表面Ｗａに沿う方向に、移動することができる。また、加工対象Ｗは、不図示の搬送機構により、Ｚ方向と交差する方向に搬送されてもよい。

さらに、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と集光レンズ１２２との間に、ガルバノスキャナ１２６を有している。ガルバノスキャナ１２６は、二つのミラー１２６ａと、当該ミラー１２６ａの姿勢を変化させるアクチュエータ１２６ｂと、を有している。アクチュエータ１２６ｂによるこれら二つのミラー１２６ａの姿勢の変化により、レーザ光Ｌの照射方向および照射位置が変化する。

レーザ溶接装置１００は、レーザ光Ｌのビーム（照射領域Ａ、図３参照）の位置を表面Ｗａ上で移動する、すなわち走査することができる。表面Ｗａ上でのレーザ光Ｌのビームの走査は、移動機構１４０による光学ヘッド１２０の移動、搬送機構による加工対象Ｗの移動、および光学ヘッド１２０に対するレーザ光Ｌの出射角度の変化のうち、少なくとも一つによって実現される。

なお、図１では、加工対象Ｗとしての複数の金属部材１０がＹ方向に並べられた状態で、それらの境界に溶接部２００を形成して溶接する、所謂突き合わせ溶接の場合が例示されているが、これには限定されず、本実施形態の溶接は、Ｚ方向に重ねられた複数の金属部材１０に溶接部２００を形成して溶接する、所謂重ね合わせ溶接においても、同様に適用することができる。また、複数の金属部材１０の数は、３以上であってもよい。また、加工対象Ｗは、複数の金属部材として、異種材料を含んでもよいし、加工対象Ｗに含まれる少なくとも一つの金属部材が、めっき処理されていてもよい。

［照射領域］
図３は、レーザ光Ｌのビームの照射によって表面Ｗａ上に形成された照射領域Ａの平面図である。本実施形態では、上述したＤＯＥ１２３の作用によって光学ヘッド１２０から出射されるレーザ光Ｌが複数のビームを有することにより、照射領域Ａは、図３に例示されるような、複数の照射領域Ａｉ，Ａｏを含む。照射領域Ａｉは、第一パワー領域の一例であり、照射領域Ａｏは、第二パワー領域の一例である。

照射領域Ａｉは、照射領域Ａの中心Ｃ（重心）と重なるとともに、略円形の形状を有している。また、照射領域Ａｉは、一つのビームによって形成されてもよいし、複数のビームのスポットの集合体として形成されてもよい。なお、照射領域Ａｉの直径Ｄｉは、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度となる領域の長さと定義する。

また、照射領域Ａｏは、照射領域Ａｉを囲うように配置され、図３の例では、例えば略円環状の形状を有しているが、これには限定されない。また、照射領域Ａｏは、周状（環状）に並んだ複数のビームのスポットによって形成されてもよい。なお、照射領域Ａｏの直径Ｄｏは、中心Ｃを通り走査方向と直交した径方向上で二つの強度がピークとなる位置間の距離と定義する。図３の例では、照射領域Ａｏの直径Ｄｏは、照射領域Ａの直径でもある。

発明者らの鋭意研究により、金属部材１０のうち少なくとも一つがアルミニウム合金材料である場合、照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比は、１以上９以下であるのが好ましいことが判明した。言い換えると、（照射領域Ａｉのパワー）：（照射領域Ａｏのパワー）は、１：１～１：９の範囲であるのが好ましいことが判明した。このような二つの照射領域Ａｉ，Ａｏを形成することにより、照射領域Ａを広げて表面Ｗａの単位面積あたりのパワーをより小さくすることができる。レーザ光Ｌのパワー密度が大きいほど、キーホールが生じ易くなり、当該キーホールが崩壊し易くなる。そして、キーホール崩壊時には当該キーホールが気泡となって溶融池内、ひいては溶接部２００内に残存し、ブローホールの一因となる虞がある。ＤＯＥ１２３を用いた照射領域の分割は、このような観点で、ブローホールの低減に寄与するものと考えられる。照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比が１未満になる、言い換えると、照射領域Ａｏのパワーに対して照射領域Ａｉのパワーが相対的に大きくなると、照射領域が分割されていない場合と類似した状況になるものと推定される。

［ウォブリング］
また、発明者らの実験的な研究により、表面Ｗａ上で照射領域Ａを渦巻き状に旋回しながら走査する所謂ウォブリングが、クラックおよびブローホールの低減に有効であることが判明した。これは、レーザ光の照射によって形成された溶融池にアルミニウム合金材料に含まれている水素に由来する気泡が含まれた場合、適宜なウォブリングによって、溶融池の流れが生じ、ウォブリングを行わない場合に比べて気泡が溶融池外に抜けやすくなっているものと推定される。

図４は、ウォブリングした場合の、照射領域Ａの走査経路Ｐｔの一例を示す。図４のウォブリングにおいて、照射領域Ａは、ウォブリング半径Ｒｗで旋回中心Ｃｗ回りに等角速度で回転している。そして、当該旋回中心Ｃｗは、移動方向ＭＤに等速で移動している。ＣＬは、旋回中心Ｃｗの移動経路を示している。よって、照射領域Ａの走査経路Ｐｔは、Ｘ方向にずれた渦巻き状の形状を有している。ここで、照射領域Ａが旋回中心Ｃｗ回りに１回転（３６０°回転）するのに要する時間、すなわちウォブリング周期をＴｗ［ｓｅｃ］とした場合、ウォブリング周波数は、１／Ｔｗとなる。ウォブリング周期Ｔｗは、例えば、走査経路Ｐｔ上のＹ方向の端部Ｐ１から、次のＹ方向の端部Ｐ２まで、図４中の太線区間を移動するのに要する時間である。

発明者らは、実験的な研究により、ウォブリング周波数１／Ｔｗおよびウォブリング半径Ｒｗが所定範囲にある場合に、溶接部２００の表面において、クラックおよびブローホールを低減できることを見出した。表１は、照射領域Ａの直径（照射領域Ａｏの直径Ｄｏ）が６００［μｍ］、照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比が９、ウォブリングの旋回中心Ｃｗの移動速度が５［ｍ／ｍｉｎ］、レーザ光Ｌのパワーが７［ｋＷ］の場合の実験結果である。

表１において、×は、溶接部２００の検出対象領域におけるクラック指数が第一閾値を超えるとともにブローホールの数が第二閾値を超えた場合を示す。また、○は、溶接部２００の検出対象領域におけるクラック指数が第一閾値以下であるとともにブローホールの数が第二閾値以下である場合を示す。ここに、クラック指数は、溶接部２００の撮影画像においてクラックに残存した発色剤の発色領域の面積（ピクセル）の、検査対象領域の面積（８００×５４８ピクセル）に対する割合、である。発色剤は、溶接後に溶接部２００の表面に塗布され、クラックに残存して発色する。また、ブローホールの数は、溶接部２００の検出対象領域における所定の大きさ以上のブローホールの数である。第一閾値および第二閾値は、溶接部２００の所要の強度および信頼性の確保という観点から定められた値である。実験を行った加工対象Ｗにおいては、第一閾値は、０．１％であり、第二閾値は、１５個であった。

表１から明らかとなるように、実験により、ウォブリング周波数１／Ｔｗは、クラックおよびブローホールの数が少ないという観点から、４５［Ｈｚ］以上３００［Ｈｚ］以下であるのが好ましいことが判明した。

また、表１から明らかとなるように、実験により、ウォブリング半径Ｒｗは、クラックおよびブローホールの数が少ないという観点から、４００［μｍ］以上８００［μｍ］以下であるのが好ましいことが判明した。

ウォブリングによって生じる溶融池の流速は、ウォブリングによる照射領域Ａの移動速度とともに、溶融して流動する金属材料の粘性にも依存するものと推定される。このため、ウォブリングによる照射領域Ａの移動速度が高すぎると、流動する金属材料がその粘性によって当該照射領域Ａの移動速度に追従し難くなり、ウォブリングによる溶融池からの気泡排出の効果が抑制されてしまうのではないかと推定される。他方、ウォブリングによる照射領域Ａの移動速度が低すぎると、ウォブリングによる溶融池からの気泡排出の効果自体が低減してしまうのではないかと推定される。ここで、ウォブリング周波数１／Ｔｗが高いほど、またウォブリング半径Ｒｗが大きいほど、照射領域Ａの移動速度は高くなる。したがって、ウォブリング周波数１／Ｔｗおよびウォブリング半径Ｒｗに、上述したような好適な範囲があるものと推定される。単位面積当たりの投入エネルギ量とウォブリング条件の適正化を図ることでクラック低減とブローホール低減の両立を図ることができる。

なお、上述したように、表１は、照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比が９である場合の実験結果であるが、照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比が１以上９以下である場合には、ウォブリング周波数１／Ｔｗおよびウォブリング半径Ｒｗともに、同じ範囲において○、すなわち、溶接部２００の検出対象領域におけるクラック指数が第一閾値以下であるとともにブローホールの数が第二閾値以下である、という結果が得られた。

［間欠照射］
さらに、発明者らは、アルミニウム合金材料を含む加工対象Ｗのレーザ溶接においては、レーザ光Ｌを表面Ｗａに所定の周波数で断続的に（間欠的に）照射することにより、より短い加工時間でより高品質な加工を実行可能であるという知見を得た。

図５は、レーザ装置１１０が出力するレーザ光のパルスの模式的な経時変化を示すグラフである。図５において、横軸は時間であり、縦軸はレーザ装置１１０からのレーザ光の出力である。Ｐｐは、ピークパワー（ハイパワー）である。間欠照射において、各パルスにおける発振時間をＴｐ、パルスの周期をＴｃとしたとき、デューティ比Ｄｒは、Ｄｒ＝（Ｔｐ／Ｔｃ）×１００［％］と表すことができる。また、パルスの周波数（照射周波数）は、１／Ｔｃとなる。パルスの周波数（照射周波数）は、第一周波数の一例である。

発明者らは、実験的な研究により、照射周波数１／Ｔｃおよびデューティ比Ｄｒが所定範囲にある場合に、溶接部２００の表面において、クラックおよびブローホールを低減できることを見出した。表２は、照射領域Ａの直径（照射領域Ａｏの直径Ｄｏ）が６００［μｍ］、照射領域Ａｉのパワーに対する照射領域Ａｏのパワーの比が９、ウォブリングの旋回中心Ｃｗの移動速度が５［ｍ／ｍｉｎ］、レーザ光Ｌのパワーが７［ｋＷ］の場合の実験結果である。

表２において、×および○は、表１の場合と同様であって、×は、溶接部２００の検出対象領域におけるクラック指数が第一閾値を超えるとともにブローホールの数が第二閾値を超えた場合を示す。また、○は、溶接部２００の検出対象領域におけるクラック指数が第一閾値以下であるとともにブローホールの数が第二閾値以下である場合を示す。

表２から明らかとなるように、実験により、照射周波数１／Ｔｃは、クラックおよびブローホールの数が少ないという観点から、５［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましいことが判明した。

また、表２から明らかとなるように、実験により、デューティ比Ｄｒは、クラックおよびブローホールの数が少ないという観点から、６０［％］以上９５［％］以下、すなわち０．６以上０．９５以下であるのが好ましいことが判明した。

以上、説明したように、本実施形態のように、加工対象Ｗが、アルミニウム合金材料を含む場合、表面Ｗａ上に照射領域Ａｉ，Ａｏ（第一パワー領域、第二パワー領域）を形成するとともに、ウォブリングを含む走査を行いながらの照射、および走査しながら所定周波数で断続的に照射、のうち少なくとも一方を行うことにより、クラックやブローホールの少ない、高品質な溶接部２００を形成することができる。

さらに、ウォブリング周波数１／Ｔｗや、ウォブリング半径Ｒｗ、照射周波数１／Ｔｃ、デューティ比Ｄｒを適宜な値に設定することにより、高品質な溶接部２００をより確実に形成することができる。

また、ＤＯＥ１２３（ビームシェイパ）によってレーザ光Ｌを複数のビームに分割し、表面Ｗａ上に照射領域Ａｉ，Ａｏを形成することにより、比較的簡素な構成によって、照射領域Ａｉ，Ａｏを形成することが可能になるとともに、ＤＯＥ１２３の交換により、溶接条件に適した種々のレイアウトの照射領域Ａｉ，Ａｏを実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１０…金属部材
１００…レーザ溶接装置
１１０…レーザ装置
１２０…光学ヘッド
１２１…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１２３…ＤＯＥ
１２３ａ…回折格子
１２６…ガルバノスキャナ
１２６ａ…ミラー
１２６ｂ…アクチュエータ
１３０…光ファイバ
１４０…移動機構
２００…溶接部
Ａ…照射領域
Ａｉ…照射領域（第一パワー領域）
Ａｏ…照射領域（第二パワー領域）
Ｃ…中心（重心）
ＣＬ…移動経路
Ｃｗ…旋回中心
Ｄｉ…直径
Ｄｏ…直径
Ｄｒ…デューティ比
Ｌ…レーザ光
ＭＤ…移動方向
Ｐ１…端部
Ｐ２…端部
Ｐｐ…ピークパワー
Ｐｔ…走査経路
Ｒｗ…ウォブリング半径
Ｔｃ…周期（所定周期）
１／Ｔｃ…照射周波数（第一周波数）
Ｔｐ…発振時間
Ｔｗ…ウォブリング周期
１／Ｔｗ…ウォブリング周波数
Ｗ…加工対象
Ｗａ…表面
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向

Claims (16)

1. レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、
   前記レーザ光は、複数のビームを含み、
   前記複数のビームは、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、
   前記レーザ光は、前記表面上で相対的にウォブリングされながら走査される、レーザ溶接方法。
2. レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、
   前記レーザ光は、複数のビームを含み、
   前記複数のビームは、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、
   前記レーザ光は、前記表面上において所定周期で断続的に照射されながら走査される、レーザ溶接方法。
3. 前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査される、請求項２に記載のレーザ溶接方法。
4. 前記表面上で、前記第二パワー領域は、前記第一パワー領域を囲うように配置された、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記表面上で、前記第二パワー領域は、略円環状に配置された、請求項４に記載のレーザ溶接方法。
6. 前記第二パワー領域は、複数のビームによって形成された、請求項４に記載のレーザ溶接方法。
7. 前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査され、
   ウォブリング周波数が、４５［Ｈｚ］以上３００［Ｈｚ］以下である、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
8. 前記レーザ光は、前記加工対象の表面上で相対的にウォブリングされながら走査され、
   ウォブリング半径が、４００［μｍ］以上８００［μｍ］以下である、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
9. 前記レーザ光は、前記加工対象の表面上において第一周波数で断続的に照射されながら走査され、
   前記第一周波数は、５［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であり、
   照射時間と非照射時間とを含む前記レーザ光の照射の１周期に対する前記照射時間の比は、０．６以上０．９５以下である、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
10. 前記第一パワー領域のパワーに対する前記第二パワー領域のパワーの比が、１以上９以下である、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
11. 前記複数のビームは、ビームシェイパによって形成された、請求項１に記載のレーザ溶接方法。
12. 前記ビームシェイパは、回折光学格子である、請求項１１に記載のレーザ溶接方法。
13. レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、
    前記レーザ光は、複数のビームを含み、
    前記複数のビームにより、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、
    前記レーザ光を、前記表面上で相対的にウォブリングしながら走査するレーザ溶接装置。
14. レーザ光を照射して加工対象としてのアルミニウム合金材料を含む複数の部材をレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、
    前記レーザ光は、複数のビームを含み、
    前記複数のビームにより、前記加工対象の表面上に、第一パワー領域と、第二パワー領域と、を形成し、
    前記レーザ光を、前記表面上において所定周期で断続的に照射しながら走査する、レーザ溶接装置。
15. 前記複数のビームを形成するビームシェイパを備えた、請求項１３または１４に記載のレーザ溶接装置。
16. 前記ビームシェイパは、回折光学格子である、請求項１５に記載のレーザ溶接装置。

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