JP2699707B2 - レーザによるめっき材料の溶接方法 - Google Patents
レーザによるめっき材料の溶接方法Info
- Publication number
- JP2699707B2 JP2699707B2 JP3211173A JP21117391A JP2699707B2 JP 2699707 B2 JP2699707 B2 JP 2699707B2 JP 3211173 A JP3211173 A JP 3211173A JP 21117391 A JP21117391 A JP 21117391A JP 2699707 B2 JP2699707 B2 JP 2699707B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- welding
- laser beam
- power
- galvanized steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザによる溶接方法に
関し、特に、連続発振レーザを用いてめっき材料を溶接
する方法に関する。
関し、特に、連続発振レーザを用いてめっき材料を溶接
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、母材の融点よりも低い沸点をもつ
物質（例えば亜鉛）が表面にめっきされた材料をレーザ
溶接する場合、時間に対してレーザ光のパワーが一定で
あるような通常の連続発振レーザを用いると、めっき物
質が蒸発して溶接部を常に覆うことによって、レーザ光
が溶接部に達する前に吸収され、溶接部に届くレーザ光
パワーが不安定になったり、発生した亜鉛蒸気が溶接部
に混入する問題がある。
物質（例えば亜鉛）が表面にめっきされた材料をレーザ
溶接する場合、時間に対してレーザ光のパワーが一定で
あるような通常の連続発振レーザを用いると、めっき物
質が蒸発して溶接部を常に覆うことによって、レーザ光
が溶接部に達する前に吸収され、溶接部に届くレーザ光
パワーが不安定になったり、発生した亜鉛蒸気が溶接部
に混入する問題がある。
【０００３】例えば、図４に示すように、亜鉛めっき鋼
板１，２を重ね合わせて連続的にレーザ溶接する場合、
レーザ光７はレーザ光照射方向Ａの方向で溶接部に集光
され、レーザ光７が亜鉛めっき鋼板１，２に対して相対
的にレーザ光移動方向Ｂへ移動することによって溶接を
行う。この場合、亜鉛めっき鋼板１，２の母材である鉄
の融点が１５３０℃であるのに対して、亜鉛めっき層
３，４，５，６の沸点は９０６℃であるので、溶接する
ために連続発振レーザを照射すると、亜鉛めっき層３か
らの亜鉛蒸気１３の発生によって集光されたレーザ光７
が溶接部の溶融部８に達する前に吸収される。このこと
によって、溶融部８に到達するレーザ光７の出力が不安
定となる。また、亜鉛めっき層４，５から発生した亜鉛
蒸気１４が溶融部８に吹き出すことによって、発生した
亜鉛蒸気１４が溶融部８に混入することから、溶融部８
が固化した後の溶接部９に穴１０や気泡１１が生じてし
まう。
板１，２を重ね合わせて連続的にレーザ溶接する場合、
レーザ光７はレーザ光照射方向Ａの方向で溶接部に集光
され、レーザ光７が亜鉛めっき鋼板１，２に対して相対
的にレーザ光移動方向Ｂへ移動することによって溶接を
行う。この場合、亜鉛めっき鋼板１，２の母材である鉄
の融点が１５３０℃であるのに対して、亜鉛めっき層
３，４，５，６の沸点は９０６℃であるので、溶接する
ために連続発振レーザを照射すると、亜鉛めっき層３か
らの亜鉛蒸気１３の発生によって集光されたレーザ光７
が溶接部の溶融部８に達する前に吸収される。このこと
によって、溶融部８に到達するレーザ光７の出力が不安
定となる。また、亜鉛めっき層４，５から発生した亜鉛
蒸気１４が溶融部８に吹き出すことによって、発生した
亜鉛蒸気１４が溶融部８に混入することから、溶融部８
が固化した後の溶接部９に穴１０や気泡１１が生じてし
まう。
【０００４】１９８８年の国際会議「レーザ・イン・マ
ニュファクチュアリング」の予稿集（ｐｒｏｃ．５ｔｈ
Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇ）第１９５頁から第２０６頁に記載さ
れているように、パルス発振の炭酸ガスレーザを用い
て、図５に示すように、重ね合わせた亜鉛めっき鋼板
１，２の間にすき間１２を設け、このすき間１２を０．
１から０．２ｍｍに保つことによって、亜鉛めっき鋼板
の溶接を行った例が報告されている。パルス発振レーザ
を使用すると、表面の亜鉛めっき層３から発生する亜鉛
蒸気が間欠的に溶融部８の上を覆うために、レーザ光７
の亜鉛蒸気による吸収が少ない。また、亜鉛めっき層
４，５から発生する亜鉛蒸気１４がすき間１２を通りぬ
けることによって、溶融部８への亜鉛蒸気の吹き出しが
少ないために溶接が良好になると考えられる。なお、す
き間１２が０．２ｍｍよりも大きくなると溶接は困難に
なる。
ニュファクチュアリング」の予稿集（ｐｒｏｃ．５ｔｈ
Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇ）第１９５頁から第２０６頁に記載さ
れているように、パルス発振の炭酸ガスレーザを用い
て、図５に示すように、重ね合わせた亜鉛めっき鋼板
１，２の間にすき間１２を設け、このすき間１２を０．
１から０．２ｍｍに保つことによって、亜鉛めっき鋼板
の溶接を行った例が報告されている。パルス発振レーザ
を使用すると、表面の亜鉛めっき層３から発生する亜鉛
蒸気が間欠的に溶融部８の上を覆うために、レーザ光７
の亜鉛蒸気による吸収が少ない。また、亜鉛めっき層
４，５から発生する亜鉛蒸気１４がすき間１２を通りぬ
けることによって、溶融部８への亜鉛蒸気の吹き出しが
少ないために溶接が良好になると考えられる。なお、す
き間１２が０．２ｍｍよりも大きくなると溶接は困難に
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明で明らかな
ように、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料をレーザ溶接する場合、溶接を行う材
料の重ね合わせたすき間を一定に保つことなしに、溶接
を行うことは困難である。一方、重ね合わせのすき間を
上述した範囲内で一定に保つことも容易であるとは言え
ない。
ように、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料をレーザ溶接する場合、溶接を行う材
料の重ね合わせたすき間を一定に保つことなしに、溶接
を行うことは困難である。一方、重ね合わせのすき間を
上述した範囲内で一定に保つことも容易であるとは言え
ない。
【０００６】この発明の目的は上記問題を解決したレー
ザ光による溶接方法を提供することにある。
ザ光による溶接方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるめっき材料
の溶接方法は、連続発振レーザに変調を加えることによ
って、レーザ光を間欠的に照射させ、しかも間欠レーザ
光のパワーがステップ状に変化するように波形制御を加
えるようにし、この波形制御は、時間的に低い方から高
い方にレーザ光のパワーが変化し続いてステップ状にレ
ーザ光のパワーが低下する制御であることを特徴とす
る。
の溶接方法は、連続発振レーザに変調を加えることによ
って、レーザ光を間欠的に照射させ、しかも間欠レーザ
光のパワーがステップ状に変化するように波形制御を加
えるようにし、この波形制御は、時間的に低い方から高
い方にレーザ光のパワーが変化し続いてステップ状にレ
ーザ光のパワーが低下する制御であることを特徴とす
る。
【０００８】
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図２に示すマイクロコンピュータ１０１において波形制
御信号を発生する。発生する波形制御信号の波形は図１
に示す。この波形制御信号を受けて図２のスイッチング
電源１０２は連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本
電気製ＳＬ１１７Ｃなど）の励起用ランプ１０３に流れ
る電流に変調を加える。励起用ランプに流れる電流に変
調が加えられたことにより、出力する間欠レーザ光のパ
ワーは図３に示すように時間的に低い方から高い方へス
テップ状に変化し、続いてステップ状に低下するように
制御される。
図２に示すマイクロコンピュータ１０１において波形制
御信号を発生する。発生する波形制御信号の波形は図１
に示す。この波形制御信号を受けて図２のスイッチング
電源１０２は連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本
電気製ＳＬ１１７Ｃなど）の励起用ランプ１０３に流れ
る電流に変調を加える。励起用ランプに流れる電流に変
調が加えられたことにより、出力する間欠レーザ光のパ
ワーは図３に示すように時間的に低い方から高い方へス
テップ状に変化し、続いてステップ状に低下するように
制御される。
【００１０】図３に示される制御されたレーザ光パワー
の部分Ｔ１において、図４に示される表面の亜鉛めっき
層３を除去し、内部の亜鉛めっき層４，５から発生する
亜鉛蒸気１４を除去した後、Ｔ１に続く部分Ｔ２におい
てより高いレーザ光パワーを溶融部８に照射して溶接に
必要な溶け込みを得る。更に、Ｔ２に続くレーザ光パワ
ーＴ４によりレーザ溶接後に溶融部をゆっくりと冷却
し、溶融部の凝固割れを防ぐことができる。
の部分Ｔ１において、図４に示される表面の亜鉛めっき
層３を除去し、内部の亜鉛めっき層４，５から発生する
亜鉛蒸気１４を除去した後、Ｔ１に続く部分Ｔ２におい
てより高いレーザ光パワーを溶融部８に照射して溶接に
必要な溶け込みを得る。更に、Ｔ２に続くレーザ光パワ
ーＴ４によりレーザ溶接後に溶融部をゆっくりと冷却
し、溶融部の凝固割れを防ぐことができる。
【００１１】時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４及び、休止時間Ｔ３
は任意に設定可能であるが、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４）は
（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４＋Ｔ３）に対して通常５０％ないし
９０％が適当である。また、レーザ光パワーＰ１，Ｐ
２，Ｐ３も任意に設定可能であるが、Ｐ２はＰ１及びＰ
３に比べて大きい。Ｐ１の大きさは亜鉛めっき量によっ
て調節する。波形制御された間欠レーザ光は、従来同
様、加工光学系によって溶接部に集光され、集光点が被
溶接物である亜鉛めっき鋼板に対して相対的に移動する
ことによって溶接を行う。
は任意に設定可能であるが、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４）は
（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４＋Ｔ３）に対して通常５０％ないし
９０％が適当である。また、レーザ光パワーＰ１，Ｐ
２，Ｐ３も任意に設定可能であるが、Ｐ２はＰ１及びＰ
３に比べて大きい。Ｐ１の大きさは亜鉛めっき量によっ
て調節する。波形制御された間欠レーザ光は、従来同
様、加工光学系によって溶接部に集光され、集光点が被
溶接物である亜鉛めっき鋼板に対して相対的に移動する
ことによって溶接を行う。
【００１２】このような方法で亜鉛めっき鋼板を溶接す
ると、図５に示す溶接部において重ね合わせた亜鉛めっ
き鋼板のすき間１２が無くても溶接が可能であり、溶接
部における穴や気泡の発生を抑えることができる。
ると、図５に示す溶接部において重ね合わせた亜鉛めっ
き鋼板のすき間１２が無くても溶接が可能であり、溶接
部における穴や気泡の発生を抑えることができる。
【００１３】上記実施例では１つの励起ランプに変調を
加える場合について説明したが、複数のランプに対して
同時に変調を加えて上記のような波形を得ることができ
る。例えば２段、３段、４段、６段カスケード接続した
連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本電気製ＳＬ１
１７−２Ｃ，ＳＬ１１７−３Ｃ，Ｓｌ１１７−４Ｃ，Ｓ
Ｌ１１７−６Ｃなど）に適用すれば、２本、３本、４本
及び６本の励起ランプを同時に変調することにより、２
倍、３倍、４倍、及び６倍のレーザ光出力で上記のよう
な波形を得ることができる。その結果、厚さ０．８ｍｍ
の亜鉛めっき鋼板を２枚重ね合わせて、通常の連続発振
レーザ光を用いた場合、平均レーザ光パワーが１．１ｋ
Ｗでも溶接が不可能であったものが、変調を行って上記
波形を用いることにより、溶接を行うことができる。こ
の例では、典型的なパワーＰ１は０．７ｋＷ、パワーＰ
２は１．２ｋＷ、パワーＰ３はＰ１より低く、時間Ｔ１
は８ｍｓ、Ｔ２は５ｍｓ、Ｔ３は３ｍｓ、Ｔ４は上記の
（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）に対する（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ
４）の割合（５０〜９０％）の値によって決まる値であ
る。
加える場合について説明したが、複数のランプに対して
同時に変調を加えて上記のような波形を得ることができ
る。例えば２段、３段、４段、６段カスケード接続した
連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本電気製ＳＬ１
１７−２Ｃ，ＳＬ１１７−３Ｃ，Ｓｌ１１７−４Ｃ，Ｓ
Ｌ１１７−６Ｃなど）に適用すれば、２本、３本、４本
及び６本の励起ランプを同時に変調することにより、２
倍、３倍、４倍、及び６倍のレーザ光出力で上記のよう
な波形を得ることができる。その結果、厚さ０．８ｍｍ
の亜鉛めっき鋼板を２枚重ね合わせて、通常の連続発振
レーザ光を用いた場合、平均レーザ光パワーが１．１ｋ
Ｗでも溶接が不可能であったものが、変調を行って上記
波形を用いることにより、溶接を行うことができる。こ
の例では、典型的なパワーＰ１は０．７ｋＷ、パワーＰ
２は１．２ｋＷ、パワーＰ３はＰ１より低く、時間Ｔ１
は８ｍｓ、Ｔ２は５ｍｓ、Ｔ３は３ｍｓ、Ｔ４は上記の
（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）に対する（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ
４）の割合（５０〜９０％）の値によって決まる値であ
る。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように連続発振
レーザに変調を加え、レーザ光の波形制御を行うことに
よって、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料を、溶接部に重ね合わせの間にすき間
が無くても、レーザ溶接できるという効果を有する。
レーザに変調を加え、レーザ光の波形制御を行うことに
よって、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料を、溶接部に重ね合わせの間にすき間
が無くても、レーザ溶接できるという効果を有する。
【図１】本発明によって得られたスイッチング電源の波
形制御信号の時間変化を示した図。
形制御信号の時間変化を示した図。
【図２】本発明の実施例のブロック構成図。
【図３】本発明によって得られたレーザ光パワーの時間
変化の例を示した図。
変化の例を示した図。
【図４】従来の連続発振レーザによる亜鉛めっき鋼板の
溶接を説明するための断面図。
溶接を説明するための断面図。
【図５】従来の炭酸ガスレーザを用いて行われた亜鉛め
っき鋼板の溶接を説明するための断面図。
っき鋼板の溶接を説明するための断面図。
１，２ 亜鉛めっき鋼板 ３，４，５，６ 亜鉛めっき層 ７ レーザ光 ８ 溶融部 ９ 溶接部 １３，１４ 亜鉛蒸気
Claims (1)
- 【請求項１】 めっきされた材料をレーザにより溶接す
る方法において、前記レーザ光を間欠的に照射し、しか
も間欠レーザ光がステップ状に変化するように波形制御
を加えるようにし、前記波形制御は、時間的に低い方か
ら高い方にレーザ光のパワーが変化し続いてステップ状
にレーザ光のパワーが低下する制御であることを特徴と
するレーザによるめっき材料の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211173A JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211173A JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550278A JPH0550278A (ja) | 1993-03-02 |
| JP2699707B2 true JP2699707B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=16601621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3211173A Expired - Lifetime JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699707B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4739616B2 (ja) * | 2001-09-25 | 2011-08-03 | 新日本製鐵株式会社 | 亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法および装置 |
| JP2007253181A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| DE102007007618B3 (de) * | 2007-02-13 | 2008-04-24 | Lkt Klebtechnik Gmbh | Verfahren zum Laserfügen beschichteter Bauelemente oder Drähte |
| DE102007058568B4 (de) | 2007-11-29 | 2010-09-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum defektfreien Schweißen metallischer Bauteile mit Elektronen- oder Laserstrahl |
| FR3004369B1 (fr) * | 2013-04-12 | 2015-08-21 | Thales Sa | Procede d'etablissement d'une liaison permanente entre un alliage ferreux et un aluminium ou un alliage d'aluminium |
| DE102014201715A1 (de) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Trumpf Laser Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Punktschweißen von Werkstücken mittels Laserpulsen mit grüner Wellenlänge |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04251684A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-09-08 | Toyota Motor Corp | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP3211173A patent/JP2699707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550278A (ja) | 1993-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3762676B2 (ja) | ワークの溶接方法 | |
| EP0527229B1 (en) | Laser and laser welding method | |
| JP5398165B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接ヘッド及びその方法 | |
| US6710282B2 (en) | Method and apparatus for twin spots pulse laser welding | |
| US5142119A (en) | Laser welding of galvanized steel | |
| US4689466A (en) | Laser-beam operated machining apparatus | |
| JP2002316282A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| JP2699707B2 (ja) | レーザによるめっき材料の溶接方法 | |
| WO2009131030A1 (ja) | レーザ・アーク複合溶接ヘッド | |
| JP2003340582A (ja) | レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 | |
| JPS62263869A (ja) | ア−ク溶接方法 | |
| JP2002346777A (ja) | レーザ・アーク併用溶接方法 | |
| JP2002144064A (ja) | 金属部材の溶接方法及び装置 | |
| WO2003084012A1 (fr) | Procede et systeme d'usinage laser | |
| US4673794A (en) | Electron beam welding method | |
| JP2002301583A (ja) | レーザ溶接方法及び装置 | |
| JP2880061B2 (ja) | レーザ加工 | |
| JPS5987996A (ja) | レ−ザ・ガス切断装置 | |
| JPH07323386A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JPS60216987A (ja) | レ−ザ溶接方法 | |
| JP4828873B2 (ja) | 超伝導コイルの製造方法、製造装置および超伝導コイル | |
| JP2005040806A (ja) | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法 | |
| JPH06246475A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| Salminen et al. | Effect of welding parameters on high-power diode laser welding of thin sheet | |
| SU1579682A1 (ru) | Способ сварки концентрированным источником нагрева |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970826 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070926 Year of fee payment: 10 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070926 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080926 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090926 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090926 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100926 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110926 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |