JP2840292B2 - メタル触媒担体のレーザ溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、触媒コンバータに用いられるメタル触媒担
体に係わり、特に、コア部の端面において波板と平板と
を相互にレーザビームで溶接するためのメタル触媒担体
のレーザ溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車の排気系には、排気ガスを浄化するた
め、触媒担体が配置されている。

第２図は、メタル触媒担体を示すもので、このメタル
触媒担体は、金属製の波板11と平板13とを交互に重ね、
これ等を図示しない芯材を中心にして、円形形状に多重
に巻回してコア部15が形成される。

このようなコア部15では、波板11と平板13とを巻回し
たままの状態にしておくと、コア部15内への排気ガスの
流通により、コア部15の中心に位置する波板11および平
板13がコア部15の軸方向に突出する、いわゆるフィルム
アウト現象が生じるため、コア部15の形成後に、波板11
と平板13とを相互に溶接することが行なわれている。

そして、このようなメタル触媒担体の溶接方法として
は、例えば、本出願人が先に出願した、特開昭63−2685
83号公報に開示される方法が知られている。

第３図は、この公報に開示されるメタル触媒担体のレ
ーザ溶接装置を示すもので、図において符号31は、金属
製の波板33と平板35とを交互に重ね、これ等を多重に巻
回して形成されるコア部を示している。

このコア部31は、端面37を上方に向けて配置されてお
り、端面37の上方には、全反射ミラー（オシレートミラ
ー）39が配置されている。

この全反射ミラー39には、レーザ発振器41からのレー
ザビーム43が集光レンズ45を介して導かれる。

この全反射ミラー39および集光レンズ45は、溶接ヘッ
ド47内に収容されており、この溶接ヘッド47内には、全
反射ミラー39を、図の矢符Ａ方向に加振するための加振
器49が配置されている。

このように構成されたメタル触媒担体の溶接装置で
は、レーザ発振器41から発振されたレーザビーム43は、
集光レンズ45により集光され、全反射ミラー39に導かれ
た後、全反射ミラー39で反射し、コア部31の端面37に照
射される。

また、溶接ヘッド47はレーザビーム43の発振時には、
図の矢符Ｂ方向に一定の速度で移動される。

そして、この装置では、全反射ミラー39が加振器49に
より加振されているため、コア部31の端面37に照射され
るレーザビーム43の軌跡は、第４図に示すような蛇行状
曲線51となる。

このように、レーザビーム43の軌跡が蛇行状曲線51に
なると、第５図に示すように、中央部に比較して振幅端
53における単位時間当たりのエネルギ供給量が極端に大
きくなり、この振幅端53に位置する部分の波板33あるい
は平板35に、いわゆる、溶け落ちが発生する。

このように、波板33あるいは平板35に溶け落ちが発生
すると、メタル触媒担体に目詰まりが発生し、また、メ
タル触媒担体の排気抵抗が増大することとなる。

そこで、従来、コア部31の端面37におけるレーザビー
ム43の振幅端53およびこの近傍を第４図および第６図に
示すように、例えば、カーボンからなる遮蔽材55により
マスキングすることが行なわれている。なお、この例で
は、遮蔽材55は、溶接ヘッド47とともに移動するように
構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように遮蔽材55によりマスキング
を行なう場合には、遮蔽材55に照射された部分のレーザ
ビーム43が溶接に寄与しないこととなるため、多大なエ
ネルギロスが発生するという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたも
ので、従来より大幅にエネルギロスを低減することので
きるメタル触媒担体のレーザ溶接方法を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のメタル触媒担体のレーザ溶接方法は、金属製
の波板と平板とを交互に重ねて形成されるコア部の端面
にレーザビームを照射し、前記波板と平板との当接部を
相互に溶接するメタル触媒担体のレーザ溶接方法におい
て、前記波板と平板との板圧をそれぞれ0.05mmとすると
ともに、前記レーザビームの出力を950Wとし、前記レー
ザビームを溶接方向に対して垂直方向に2.0mmの振幅
で、かつ、120〜150Hzの周波数で振動させながら、溶接
方向に3500〜5000mm/分の速度で移動するようにしたも
のである。

〔作用〕

本発明のメタル触媒担体のレーザ溶接方法では、金属
製の波板と平板とを50μｍとするとともに、レーザビー
ムの出力を950Wとし、レーザビームを溶接方向に対して
垂直方向に2.0mmの振幅で、かつ、120〜150Hzの周波数
で振動させながら、溶接方向に3500〜5000mm/分の速度
で移動するようにしたので、マスキングをしなくても、
波板と平板に溶け落ちを生ぜしめることなくレーザビー
ム溶接することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明方法の詳細を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明のメタル触媒担体のレーザ溶接方法
に使用されるレーザ溶接装置を示すもので、図において
符号61は、金属製の波板63と平板65とを交互に重ね、こ
れ等を多重に巻回して形成されるコア部を示している。

なお、この実施例では、波板63および平板65は、板厚
をそれぞれ0.05mmとされており、また、ステンレス材か
らなる材料により形成されている。

また、波板63のピッチは1.28mmとされ、波高は、1.2m
mとされている。

このコア部61は、端面67を上方に向けて配置されてお
り、端面67の上方には、全反射ミラー（オシレートミラ
ー）69が配置されている。

この全反射ミラー69には、レーザ発振器71からのレー
ザビーム73が集光レンズ75を介して導かれる。

全反射ミラー69および集光レンズ75は、溶接ヘッド77
内に収容されており、この溶接ヘッド77内には、全反射
ミラー69を、図の矢符Ａ方向に加振するための加振器79
が配置されている。

このように構成されたメタル触媒担体の溶接装置で
は、レーザ発振器71から発振されたレーザビーム73は、
集光レンズ75により集光され、全反射ミラー69に導かれ
た後、全反射ミラー69で反射し、コア部61の端面67に照
射される。

また、溶接ヘッド77はレーザビーム73の発振時には、
図の矢符Ｂ方向に一定の速度で移動される。

そして、この装置では、全反射ミラー69が加振器79に
より加振されているため、コア部61の端面67に照射され
るレーザビーム73の軌跡は、第４図に示したような蛇行
状曲線51となる。

しかして、本発明方法では、レーザビーム73の出力は
950Wとされている。

また、加振器79を加振することにより、レーザビーム
73は、溶接方向に対して垂直方向に1.5〜2.5mmの振幅
で、かつ、120〜150Hzの周波数で振動させられている。

さらに、ヘッド本体77を移動することにより、レーザ
ビーム73は、溶接方向に3500〜5000mm/分の速度で移動
されている。

なお、レーザビーム73の出力を950Wとしたのは、設備
上で安定して出力が得られるとの理由による。

また、レーザビーム73を、溶接方向に対して垂直方向
に1.5〜2.5mmの振幅で移動したのは、振幅が1.5mm未満
であると、端面が溶け落ち、のこぎり状となり、振幅が
2.5mmを越えると端面の溶け込みにむらが発生するよう
になるためである。

そして、レーザビーム73の周波数を、120〜150Hzとし
たのは、周波数が120Hz未満であるとレーザビーム73が
全面に当たらずむらになり溶けない部分が大となり、15
0Hzを越えると、レーザビーム73を早く振るため両端で
止まった部分が溶け落ちるようになるためである。

さらに、レーザビーム73の溶接方向への移動速度を35
00〜5000mm/分としたのは、移動速度が3500mm/分未満で
は、全面が溶け落ちるようになり、5000mm/分を越える
と全面が溶け不足となるためである。

しかして、本発明のメタル触媒担体のレーザ溶接方法
では、金属製の波板63と平板65とを50μｍとするととも
に、レーザビームの出力を950Wとし、レーザビームを溶
接方向に対して垂直方向に1.5〜2.5mmの振幅で、かつ、
120〜150Hzの周波数で振動させながら、溶接方向に3500
〜5000mm/分の速度で移動するようにしたので、マスキ
ングをしなくても、波板63と平板65に溶け落ちを生ぜし
めることなくレーザビーム溶接をすることが可能とな
る。

この結果、全てのレーザビーム73が溶接に寄与するこ
ととなり、エネルギロスを従来より大幅に低減すること
が可能となる。

なお、これ等の条件は本発明者の種々の実験により確
認されたものであり、本発明者の実験では、レーザビー
ムの出力を950Wとし、レーザビームを溶接方向に対して
垂直方向に2.0mmの振幅で、かつ、130Hzの周波数で振動
させながら、溶接方向に4500mm/分の速度で移動する場
合に非常に良い結果を得られることが確認されている。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のメタル触媒担体のレーザ
溶接方法では、金属製の波板と平板とを50μｍとすると
ともに、レーザビームの出力を950Wとし、レーザビーム
を溶接方向に対して垂直方向に2.0mmの振幅で、かつ、1
20〜150Hzの周波数で振動させながら、溶接方向に3500
〜5000mm/分の速度で移動するようにしたので、マスキ
ングをしなくても、波板と平板に溶け落ちを生ぜしめる
ことなくレーザビーム溶接をすることが可能となり、こ
の結果、全てのレーザビームが溶接に寄与することとな
り、エネルギロスを従来より大幅に低減することができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメタル触媒担体のレーザ溶接方法の一
実施例を実施するためのレーザ溶接装置を示す斜視図で
ある。 第２図はメタル触媒担体を示す斜視図である。 第３図は従来のレーザ溶接装置を示す斜視図である。 第４図はレーザビームが蛇行状曲線になる状態を示す説
明図である。 第５図はレーザビームのエネルギ分布を示す説明図であ
る。 第６図はマスキングでの詳細を示す説明図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 61…コア部 63…波板 65…平板 67…端面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 26/00 B01D 53/36 B01J 35/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製の波板と平板とを交互に重ねて形成
   されるコア部の端面にレーザビームを照射し、前記波板
   と平板との当接部を相互に溶接するメタル触媒担体のレ
   ーザ溶接方法において、 前記波板と平板との板厚をそれぞれ0.05mmとするととも
   に、前記レーザビームの出力を950Wとし、前記レーザビ
   ームを溶接方向に対して垂直方向に2.0mmの振幅で、か
   つ、120〜150Hzの周波数で振動させながら、溶接方向に
   3500〜5000mm/分の速度で移動するようにした ことを特徴とするメタル触媒担体のレーザ溶接方法。