JP2861527B2 - 自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法 - Google Patents

自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法

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JP2861527B2
JP2861527B2 JP3235739A JP23573991A JP2861527B2 JP 2861527 B2 JP2861527 B2 JP 2861527B2 JP 3235739 A JP3235739 A JP 3235739A JP 23573991 A JP23573991 A JP 23573991A JP 2861527 B2 JP2861527 B2 JP 2861527B2
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steel sheet
welding
press
weld bead
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文章 夏見
俊之 高砂
孝雄 岩井
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形に用いられ
る鋼板のレーザ溶接方法に関し、とくに鋼板の曲げおよ
び曲げ戻し成形時における溶接部の割れの発生を防止す
るようにしたレーザ溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車工場ではプレス成形用素材
として、薄板鋼板をレーザ光により突合せ溶接した結合
素材が多く用いられている。通常、レーザ溶接における
突合せ間隙の許容量は板厚の15〜20%程度といわれ
ており、溶接線が長い場合は突合せ間隙を許容値内に維
持することは困難となる。そこで、突合せ間隙にフィラ
ーワイヤを送給し、このフィラーワイヤと被溶接材とに
レーザ光を照射して溶接する技術が開発されている。こ
れに関連する先行技術として、たとえば特公昭63−3
2554号公報が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィラ
ーワイヤを用いた薄板鋼板のレーザ溶接においては、溶
接ビードが鋼板表面から大きく盛り上がるため、プレス
成形時の曲げおよび曲げ戻し成形によって溶接ビードが
割れやすいという問題があった。
【0004】図5は、曲げおよび曲げ戻し成形による溶
接ビードの割れ発生を示している。図5において、薄板
鋼板1と薄板鋼板2とがフィラーワイヤを用いてレーザ
溶接によって突合せ溶接されている。突合せ溶接された
薄板鋼板1、2が絞り加工において、曲げおよび曲げ戻
し成形を受けた場合、溶接ビード3に割れ3aが発生す
る。
【0005】溶接ビードの盛り上がりに起因するプレス
成形時の溶接ビード割れを防止するためには、溶接ビー
ドの盛り上がり部分を切除すればよいが、溶接ビードを
一定の高さに維持しながら切除することはコスト的にも
技術的にも困難が伴なう。
【0006】本発明は、フィラーワイヤを用いるプレス
成形用鋼板の突合せレーザ溶接において、鋼板の曲げお
よび曲げ戻し成形時における溶接ビードの割れを防止す
ることが可能なレーザ溶接方法を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明は次のとおりである。2枚の鋼板の端部同士を突合せ
突合せ部にフィラーワイヤを供給しつつ突合せ部をレー
ザ溶接する自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレー
ザ溶接方法であって、 フィラーワイヤの供給量を、溶接
線1mm長さ当たり0.2mm 3 以下にして、鋼板のプ
レス曲げの湾曲の外側に対応するレーザ照射側の鋼板表
面からの溶接ビードの盛り上がり高さが(0.2×鋼板
板厚)以下に抑えられた自動車ボディ外板用プレス成形
用鋼板を得ることを特徴とする自動車ボディ外板用プレ
ス成形用鋼板のレーザ溶接方法。
【0008】
【作用】本発明の自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板
のレーザ溶接方法では、溶接ビードの盛り上がり高さが
(0.2×鋼板板厚)以下のため、プレス曲げ、曲げ戻
し時に溶接部に割れが発生することがない。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係る自動車ボディ外板用プ
レス成形用鋼板のレーザ溶接方法の望ましい実施例を、
図面を参照して説明する。
【0010】図1図4は、本発明実施例を示してお
り、とくに自動車のボデー外板に用いられるプレス成形
薄板鋼板に適用した例を示している。図2は、本発明
を実施するためのレーザ溶接装置の概要を示している。
図2において、11は鋼板としての薄板鋼板を示してお
り、12は鋼板としての薄板鋼板を示している。薄板鋼
板11のシア切断された端面と、薄板鋼板12のシア
断された端面とは、突合せされる。薄板鋼板11の端面
と薄板鋼板12の端面との間には、突合せ隙間Sが生じ
ている。
【0011】薄板鋼板11と薄板鋼板12との突合せ部
分の直上には集光レンズ21を有するトーチ(図示略)
が位置している。図示されないレーザ発振器から出力さ
れたレーザ光Lは、集光レンズ21によって収束され、
その焦点は突合せ部分にくるように調整されている。溶
接時には、薄板鋼板11と薄板鋼板12との間の突合せ
隙間Sには、フィラーワイヤ13が自動送給される。
光レンズ21を有するトーチ(図示略)フィラーワイヤ
13を送給する送給装置(図示略)とは、溶接方向に一
体で移動するようになっている。
【0012】つぎに、プレス成形用鋼板のレーザ溶接方
法の具体例を説明する。図2に示すように、薄板鋼板1
1と薄板鋼板12が所定の位置にセットされると、レー
ザ発振器からレーザ光Lが出力され、レーザ光Lは集光
レンズ21を通過して薄板鋼板11、12との突合せ部
分に照射される。これと同時に、レーザ光Lの照射部分
にフィラーワイヤ13が自動送給される。この状態で集
光レンズ21を有するトーチと送給装置との溶接進行方
向への移動が開始される。レーザ光Lの照射が開始され
ると、薄板鋼板11、12の突合せ部分の加熱溶融が行
なわれるとともに、フィラーワイヤ13の加熱、溶融が
行なわれる。
【0013】溶接時には、フィラーワイヤ13の溶融に
よる溶融金属は、薄板鋼板11、12の間の突合せ隙間
Sに侵入し、突合せ隙間Sはその溶融金属で満たされ
る。そして、フィラーワイヤ13の溶融による余剰の溶
融金属は薄板鋼板11、12の表面から盛り上がること
になる。フィラーワイヤを用いた突合せレーザ溶接で
は、溶接ビードが大きく盛り上がるため、プレス成形時
の曲げおよび曲げ戻し成形において溶接ビードが割れや
すいという問題があるが、本発明においては、溶接ビー
ド14の鋼板表面からの高さHが鋼板の板厚Tの0.2
倍以下となる条件で溶接をすることにより、プレス成形
時の溶接ビード割れを防止している。
【0014】図1は、本発明によるレーザ溶接方法を用
いた場合の溶接ビード断面を示している。図1に示す薄
板鋼板11、12は、板厚Tが共に1.0mmである。
溶接ビード14の薄板鋼板11、12の表面からの高さ
Hは、0.2mm以下となっている。すなわち、溶接ビ
ード14の盛り上がり高さHは、板厚Tの20%以下
(H0.2T)となっている。
【0015】図3は、溶接ビード14の盛り上がり高さ
Hと、曲げ成形による溶接ビード14の割れの発生率と
の関係を示している。薄板鋼板11、12の板厚Tが
1.0mmの場合、図3に示すように、盛り上がり高さ
Hが0.2mmでは、曲げ割れ発生率が極めて低く、盛
り上がり高さHが0.3mmを超えると、曲げ割れ発生
率が急激に増加することがわかる。
【0016】図4は、フィラーワイヤ13の供給量と、
溶接ビード14の盛り上がり不良発生率(H0.2T
でなくなる比率)との関係を示している。図4のA
B、Cは、フィラーワイヤ13の供給量を一定にし、薄
板鋼板11、12の突合せ隙間Sを3種類に変化させ実
験した場合の盛り上がり不良発生率を示している。この
ちAは、突合せ隙間Sを0mmとした場合であり、B
は、突合せ隙間Sを0.1mmとした場合である。C
は、突合せ隙間Sを0.2mmとした場合を示してい
る。
【0017】図4に示すように、フィラーワイヤ供給量
が0.2mm3 /mm以下では、突合せ隙間Sの大小に
かかわらず溶接ビード14の盛り上がり不良発生は皆無
であり、薄板鋼板11、12のプレス成形に問題は生じ
ない。なお、ここでいうフィラーワイヤ供給量は、溶接
長1mm当りの供給量である。フィラーワイヤ供給量が
0.3mm3 /mmを超えると、突合せ隙間Sの変化に
かかわらず、そのすべてに溶接ビード14の盛り上がり
不良発生が生じた。とくに、フィラーワイヤ供給量が
0.3mm3 /mmの場合では、突合せ隙間Sが小さい
ほど盛り上がり不良発生率が大になることが判明した。
【0018】このように、フィラーワイヤ13を用いた
プレス成形用鋼板の突合せレーザ溶接では、溶接ビード
14の盛り上がり高さHが板厚Tの0.2倍以下となる
溶接条件で突合せ溶接を行なうことにより、薄板鋼板1
1、12のプレス曲げ成形時における溶接ビード14の
曲げ湾曲の外周部の塑性変形量を小さくすることが可能
となる。これにより、その後、薄板鋼板11、12の曲
げ戻し成形によって先に曲げ成形された溶接ビード14
部分に引張力が作用しても、溶接ビード14の曲げ湾曲
外周部の強度が大に保たれ、溶接ビード14の割れ発
生が防止される。
【0019】
【発明の効果】発明に係る自動車ボディ外板用プレス
成形用鋼板のレーザ溶接方法によればフィラーワイヤ
の供給量を、溶接線1mm長さ当たり0.2mm 3 以下
にして、鋼板のプレス曲げの湾曲の外側に対応するレー
ザ照射側の鋼板表面からの溶接ビードの盛り上がり高さ
が(0.2×鋼板板厚)以下に抑えられた自動車ボディ
外板用プレス成形用鋼板を得るので、鋼板の曲げおよび
曲げ戻し成形時における溶接の割れ発生を防止するこ
とができる。したがって、結合素材としてのプレス成形
用鋼板の品質を高めることができ、結合素材のプレス成
形への適用を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例に係る自動車ボディ外板用プレス
成形用鋼板のレーザ溶接方法により溶接された薄板鋼板
の溶接部の拡大断面図である。
【図2】本発明を実施するために用いられるレーザ溶接
装置の概略構成図である。
【図3】溶接ビードの盛り上がり高さと曲げ割れ発生率
との関係を示す特性図である。
【図4】フィラーワイヤの供給量と溶接ビードの盛り上
がり不良発生率との関係を示した特性図である。
【図5】プレス成形による溶接ビードの割れ発生の状態
を示す斜視図である。
【符号の説明】
11、12 鋼板 13 フィラーワイヤ 14 溶接ビード 21 集光レンズ L レーザ光 S 突合せ隙間 H 溶接ビードの盛り上がり高さ T 鋼板の板厚

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の鋼板の端部同士を突合せ突合せ部
    にフィラーワイヤを供給しつつ突合せ部をレーザ溶接す
    る自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレーザ溶接方
    法であって、 フィラーワイヤの供給量を、溶接線1mm長さ当たり
    0.2mm 3 以下にして、鋼板のプレス曲げの湾曲の外
    側に対応するレーザ照射側の鋼板表面からの溶接ビード
    の盛り上がり高さが(0.2×鋼板板厚)以下に抑えら
    れた自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板を得ることを
    特徴とする自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレー
    ザ溶接方法。
JP3235739A 1991-08-23 1991-08-23 自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法 Expired - Lifetime JP2861527B2 (ja)

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