JP3145244B2 - ハニカムパネルの製造方法 - Google Patents
ハニカムパネルの製造方法Info
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- JP3145244B2 JP3145244B2 JP06685694A JP6685694A JP3145244B2 JP 3145244 B2 JP3145244 B2 JP 3145244B2 JP 06685694 A JP06685694 A JP 06685694A JP 6685694 A JP6685694 A JP 6685694A JP 3145244 B2 JP3145244 B2 JP 3145244B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金よりな
るハニカムパネルの製造方法に関するものである。
るハニカムパネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミは一般的に金属のレーザ加
工で用いられているＹＡＧ，ＣＯ2 レーザの波長域では
反射率が高く、また、熱伝導率が高いため、レーザによ
る効率のよい入熱は困難である。そこで従来、アルミの
レーザ溶接では大出力の連続波（ＣＷ）のＹＡＧ，ＣＯ
2 レーザを用い、かつ焦点距離の短いレンズ等でレーザ
光を微小スポットに集光し、平均的なパワー密度を大き
くすることで対応していた。しかし、これらの方法は大
型のレーザ装置が必要となり、設備的にコストが高い
し、過大な入熱のため、特に薄板の場合、溶接点近傍や
裏面に不必要な変形などの熱影響が発生する問題があ
る。
工で用いられているＹＡＧ，ＣＯ2 レーザの波長域では
反射率が高く、また、熱伝導率が高いため、レーザによ
る効率のよい入熱は困難である。そこで従来、アルミの
レーザ溶接では大出力の連続波（ＣＷ）のＹＡＧ，ＣＯ
2 レーザを用い、かつ焦点距離の短いレンズ等でレーザ
光を微小スポットに集光し、平均的なパワー密度を大き
くすることで対応していた。しかし、これらの方法は大
型のレーザ装置が必要となり、設備的にコストが高い
し、過大な入熱のため、特に薄板の場合、溶接点近傍や
裏面に不必要な変形などの熱影響が発生する問題があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような状況化であ
るために、多くのアルミニウム合金によるハニカム構造
体を得るための溶接では、特開平５−２１２４７７号公
報にて知られているように接着、スポット溶接またはろ
う付けによって接合されているのが実状である。しかし
ながら、従来の製造方法では、例えば接着によって製造
したハニカムパネルでは高温箇所での使用に制限があ
り、概ね２６０℃が上限とされている。また、スポット
溶接による手法では電極の劣化、パネル表面に溶接痕が
残り耐食性に劣る。さらに、ろう付けにより製造したハ
ニカムパネルは、高温箇所での使用が可能であるがろう
付けに際し真空炉の設備が必要であり、設備コストおよ
び製造時間がかかるという欠点がある。
るために、多くのアルミニウム合金によるハニカム構造
体を得るための溶接では、特開平５−２１２４７７号公
報にて知られているように接着、スポット溶接またはろ
う付けによって接合されているのが実状である。しかし
ながら、従来の製造方法では、例えば接着によって製造
したハニカムパネルでは高温箇所での使用に制限があ
り、概ね２６０℃が上限とされている。また、スポット
溶接による手法では電極の劣化、パネル表面に溶接痕が
残り耐食性に劣る。さらに、ろう付けにより製造したハ
ニカムパネルは、高温箇所での使用が可能であるがろう
付けに際し真空炉の設備が必要であり、設備コストおよ
び製造時間がかかるという欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解消し、レーザによる狭開先内溶接により強度、耐熱
性、生産性および信頼性の高いアルミニウム合金よりな
るハニカムパネルとその製造方法を提供せんとするもの
である。その発明の要旨とするところは、平坦部を有す
る凹凸形状のコアと該コアの上下面を挟む２枚のフェー
スシートシートよりなるアルミニウム合金製のハニカム
パネルの製造方法において、コアとフェースシートシー
トとの接する平坦部分に開先をつくり、該開先部にレー
ザ光のパルスピーク出力密度をＰｐ（ＭＷ／ｃｍ 2 ）と
し、平均出力密度をＰａ（ＭＷ／ｃｍ 2 ）とするとき、
Ｐｐが７０×ｅｘｐ（−２０×Ｐａ）以上であり、か
つ、１８０００×ｅｘｐ（−１６×Ｐａ）以下である条
件で、パルスＣＯ2 レーザビームを投入して、コアとフ
ェースシートシートを溶接することを特徴とするハニカ
ムパネルの製造方法にある。
を解消し、レーザによる狭開先内溶接により強度、耐熱
性、生産性および信頼性の高いアルミニウム合金よりな
るハニカムパネルとその製造方法を提供せんとするもの
である。その発明の要旨とするところは、平坦部を有す
る凹凸形状のコアと該コアの上下面を挟む２枚のフェー
スシートシートよりなるアルミニウム合金製のハニカム
パネルの製造方法において、コアとフェースシートシー
トとの接する平坦部分に開先をつくり、該開先部にレー
ザ光のパルスピーク出力密度をＰｐ（ＭＷ／ｃｍ 2 ）と
し、平均出力密度をＰａ（ＭＷ／ｃｍ 2 ）とするとき、
Ｐｐが７０×ｅｘｐ（−２０×Ｐａ）以上であり、か
つ、１８０００×ｅｘｐ（−１６×Ｐａ）以下である条
件で、パルスＣＯ2 レーザビームを投入して、コアとフ
ェースシートシートを溶接することを特徴とするハニカ
ムパネルの製造方法にある。
【０００５】
【作用】以下、本発明について図面に従って詳細に説明
する。図１は本発明に係るハニカムパネルの概念図であ
る。図１（Ａ）は本発明に係るハニカムパネル１の斜視
図を示す。図１（Ｂ）はハニカムパネル１の展開図であ
って、図中の符号３は１組のフェースシートであり、２
は円形の凹凸形状を連続せしめたディンプル形状のコア
である。本説明においてはディンプル形状のコアを例と
しているが、フェースシート３とコア２を開先溶接を行
うために、フェースシートと接する面、これを図中の記
号で示せばコアの上面部が４、下面部が５であり、上面
部４及び下面部５が共に平坦であることが必要とされる
こと以外は、特に限定するものでない。
する。図１は本発明に係るハニカムパネルの概念図であ
る。図１（Ａ）は本発明に係るハニカムパネル１の斜視
図を示す。図１（Ｂ）はハニカムパネル１の展開図であ
って、図中の符号３は１組のフェースシートであり、２
は円形の凹凸形状を連続せしめたディンプル形状のコア
である。本説明においてはディンプル形状のコアを例と
しているが、フェースシート３とコア２を開先溶接を行
うために、フェースシートと接する面、これを図中の記
号で示せばコアの上面部が４、下面部が５であり、上面
部４及び下面部５が共に平坦であることが必要とされる
こと以外は、特に限定するものでない。
【０００６】 図２は本発明に係るハニカムパネルの製造
の例を示す断面図である。図中２は円形の凹凸形状を連
続せしめたディンプル形状のコアである。フェースシー
トと接する面、これを図中の記号で示せばコアの上面部
が４、下面部が５であり、上面部４及び下面部５が共に
平坦であることが必要とされる。フェースシート３とコ
ア２の接合は、２枚のフェースシートシートをスクイズ
ロール６によってコア２を両側から挟み込み、かつガイ
ドロール７によってフェースシートシートとをコアに供
給しながら、コアの上面部４及び下面部５の間に開先を
作る。この開先に８及び９の集光レンズによってレーザ
ビーム１０と１１を集光させ該開先に投光し、コアとフ
ェースシートの溶接を行う。このときのレーザ光の照射
条件は図３に示す斜線部分の領域である。符号１２はド
ライブロールを示す。
の例を示す断面図である。図中２は円形の凹凸形状を連
続せしめたディンプル形状のコアである。フェースシー
トと接する面、これを図中の記号で示せばコアの上面部
が４、下面部が５であり、上面部４及び下面部５が共に
平坦であることが必要とされる。フェースシート３とコ
ア２の接合は、２枚のフェースシートシートをスクイズ
ロール６によってコア２を両側から挟み込み、かつガイ
ドロール７によってフェースシートシートとをコアに供
給しながら、コアの上面部４及び下面部５の間に開先を
作る。この開先に８及び９の集光レンズによってレーザ
ビーム１０と１１を集光させ該開先に投光し、コアとフ
ェースシートの溶接を行う。このときのレーザ光の照射
条件は図３に示す斜線部分の領域である。符号１２はド
ライブロールを示す。
【０００７】 図３は本発明に係る平均パワーＰａとピー
クパワーＰｐとの関係を示す図である。図３に示すよう
に、アルミニウム合金材料を狭開先レーザ溶接法による
パルスピークパワーＰｐと平均パワーＰａをパラメータ
にした溶接可能領域、すなわち、７０×ｅｘｐ（−２０
×Ｐａ）≦Ｐｐ≦１８０００×ｅｘｐ（−１６×Ｐａ）
の領域である図３に示す斜線部領域（Ｂ）であることが
実験で判明した。領域（Ａ）では入熱不足により溶融現
象が起こらない。また、領域（Ｃ）では過大な入熱のた
め溶融を通り越し、蒸発に至るため溶接欠陥が発生し、
良好な溶接が出来ない領域である。このような条件にて
接合したコアとフェースシートは、図２に示すモータ駆
動するドライブロール１２にて溶接点を順次後方に移動
させる機能を有しているため、連続的にハニカムパネル
を製造することが出来る。
クパワーＰｐとの関係を示す図である。図３に示すよう
に、アルミニウム合金材料を狭開先レーザ溶接法による
パルスピークパワーＰｐと平均パワーＰａをパラメータ
にした溶接可能領域、すなわち、７０×ｅｘｐ（−２０
×Ｐａ）≦Ｐｐ≦１８０００×ｅｘｐ（−１６×Ｐａ）
の領域である図３に示す斜線部領域（Ｂ）であることが
実験で判明した。領域（Ａ）では入熱不足により溶融現
象が起こらない。また、領域（Ｃ）では過大な入熱のた
め溶融を通り越し、蒸発に至るため溶接欠陥が発生し、
良好な溶接が出来ない領域である。このような条件にて
接合したコアとフェースシートは、図２に示すモータ駆
動するドライブロール１２にて溶接点を順次後方に移動
させる機能を有しているため、連続的にハニカムパネル
を製造することが出来る。
【０００８】 図４はディンプル形状のコアと異なる形状
の波板の例を示す概念図である。また、図５はディンプ
ル形状のコアと異なる形状の他の波板の例を示す概念図
である。コアに波板を使用し、図４ではフェースシート
に対して波形コアを幅方向に直角に配設したものであ
り、また、図５はフェースシートに対して波形コアを長
さ方向に平行に配設したものである。図４及び図５に示
すように、いずれもフェースシートと接する面をコアの
上面部４及び下面部５が共に平坦であることが必要であ
り、それ以外は波形形状には特に限定するものでない。
ただ、ハニカムパネルとして強度を確保するために、円
形の凹凸形状や波形形状が望ましい。
の波板の例を示す概念図である。また、図５はディンプ
ル形状のコアと異なる形状の他の波板の例を示す概念図
である。コアに波板を使用し、図４ではフェースシート
に対して波形コアを幅方向に直角に配設したものであ
り、また、図５はフェースシートに対して波形コアを長
さ方向に平行に配設したものである。図４及び図５に示
すように、いずれもフェースシートと接する面をコアの
上面部４及び下面部５が共に平坦であることが必要であ
り、それ以外は波形形状には特に限定するものでない。
ただ、ハニカムパネルとして強度を確保するために、円
形の凹凸形状や波形形状が望ましい。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。ハニカムパネルを構成するコアは、図１の符
号２に示すように、アルミニウム合金材料でその厚さは
０．８ｍｍ前後のものを用いる。円形のディンプルの径
は３０ｍｍ、高さは１５ｍｍである。ディンプル同志の
間隔は前後左右ともに１５ｍｍであり、図１の符号４で
示すコアの上面は平板より円形のディンプルが凸になっ
ており、符号５で示すコアの下面は円形のディンプルが
凹状にへこんでいる平面板になっている。コアの上面部
４及び下面部５ともコアはフェースシートと開先を作る
に充分に平坦である。また、フェースシートは、上下面
ともに１．０ｍｍであり、アルミニウム合金の５０００
系を用いている。
説明する。ハニカムパネルを構成するコアは、図１の符
号２に示すように、アルミニウム合金材料でその厚さは
０．８ｍｍ前後のものを用いる。円形のディンプルの径
は３０ｍｍ、高さは１５ｍｍである。ディンプル同志の
間隔は前後左右ともに１５ｍｍであり、図１の符号４で
示すコアの上面は平板より円形のディンプルが凸になっ
ており、符号５で示すコアの下面は円形のディンプルが
凹状にへこんでいる平面板になっている。コアの上面部
４及び下面部５ともコアはフェースシートと開先を作る
に充分に平坦である。また、フェースシートは、上下面
ともに１．０ｍｍであり、アルミニウム合金の５０００
系を用いている。
【００１０】 コア２とフェースシート３の接合は図２に
示すように、２枚のフェースシートをスクイズロール６
によって挟み込み、かつガイドロール７によってフェー
スシートシートと前述の成形後のコアの平坦部コアの間
に開先を作り、ドライブロール１２にてこれらの接合が
終了し成形されたハニカムパネル１を順次送る。ドライ
ブロール１２とガイドロール７によってコアとフェース
シートによって作られた開先に、焦点距離５インチの焦
点レンズ８と９によってレーザビーム１０と１１を集光
させ該開先に投入する。このときのレーザ光の照射条
件、すなわち、溶接条件は、パルスＣＯ2 レーザを用
い、パルスピーク出力密度Ｐｐは８．１６（ＫＷ／ｃｍ
2 ）、平均出力密度Ｐａは０．１５３（ＫＷ／ｃｍ2 ）
であり、繰り返し周波数は１ｋＨである。また、ハニカ
ムパネルの送り方向に垂直方向の移動速度は１５ｍ／ｍ
ｉｎであり、ドライブロールによるハニカムパネルの送
り速度は０．５ｍｍ／ｓｅｃである。このような条件に
おいてアルミニウム合金の５００ｍｍ×５００ｍｍのコ
アとフェースシートの接合したハニカムパネルを製造す
ることが出来た。
示すように、２枚のフェースシートをスクイズロール６
によって挟み込み、かつガイドロール７によってフェー
スシートシートと前述の成形後のコアの平坦部コアの間
に開先を作り、ドライブロール１２にてこれらの接合が
終了し成形されたハニカムパネル１を順次送る。ドライ
ブロール１２とガイドロール７によってコアとフェース
シートによって作られた開先に、焦点距離５インチの焦
点レンズ８と９によってレーザビーム１０と１１を集光
させ該開先に投入する。このときのレーザ光の照射条
件、すなわち、溶接条件は、パルスＣＯ2 レーザを用
い、パルスピーク出力密度Ｐｐは８．１６（ＫＷ／ｃｍ
2 ）、平均出力密度Ｐａは０．１５３（ＫＷ／ｃｍ2 ）
であり、繰り返し周波数は１ｋＨである。また、ハニカ
ムパネルの送り方向に垂直方向の移動速度は１５ｍ／ｍ
ｉｎであり、ドライブロールによるハニカムパネルの送
り速度は０．５ｍｍ／ｓｅｃである。このような条件に
おいてアルミニウム合金の５００ｍｍ×５００ｍｍのコ
アとフェースシートの接合したハニカムパネルを製造す
ることが出来た。
【００１１】 このようにして、コアとフェースシートと
の接する平坦部に狭開先をつくり、この狭開先部に特定
条件のパルスＣＯ2 レーザビームを投入して、コアとフ
ェースシートシートを溶接して上下面で一対のフェース
シートに挟まれたコアよりなるハニカムパネルを高速度
で安価に製造することが可能となった。しかも、このハ
ニカムパネルは非常に軽く、かつ強度に優れ、かつ高温
にも耐えることから、航空機や船舶並びに車両等に広く
使用することが出来る。
の接する平坦部に狭開先をつくり、この狭開先部に特定
条件のパルスＣＯ2 レーザビームを投入して、コアとフ
ェースシートシートを溶接して上下面で一対のフェース
シートに挟まれたコアよりなるハニカムパネルを高速度
で安価に製造することが可能となった。しかも、このハ
ニカムパネルは非常に軽く、かつ強度に優れ、かつ高温
にも耐えることから、航空機や船舶並びに車両等に広く
使用することが出来る。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による狭開先
へのパルスＣＯ2 レーザ溶接によって、充分な接合強度
を確保することが可能となり、しかも、高温箇所での使
用が可能であり、かつ高速度にて安価で製造することが
出来る極めて生産性および信頼性の高いアルニミウム合
金よりなるハニカムパネルとその製造方法にある。
へのパルスＣＯ2 レーザ溶接によって、充分な接合強度
を確保することが可能となり、しかも、高温箇所での使
用が可能であり、かつ高速度にて安価で製造することが
出来る極めて生産性および信頼性の高いアルニミウム合
金よりなるハニカムパネルとその製造方法にある。
【図１】本発明に係るハニカムパネルの概念図、
【図２】本発明に係るハニカムパネルの製造の例を示す
断面図、
断面図、
【図３】本発明に係る平均パワーＰａとピークパワーＰ
ｐとの関係を示す図、
ｐとの関係を示す図、
【図４】ディンプル形状のコアと異なる形状の波板の例
を示す概念図、
を示す概念図、
【図５】ディンプル形状のコアと異なる形状の他の波板
の例を示す概念図である。
の例を示す概念図である。
１ ハニカムパネル ２ コア ３ フェースシート ４ コアの上面部 ５ コアの下面部 ６ スクイズロール ７ ガイドロール ８、９ 集光レンズ １０、１１ レーザビーム １２ ドライブロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−212477（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−46689（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−157081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B21D 47/00 B23K 26/00 - 26/18
Claims (1)
- 【請求項１】 平坦部を有する凹凸形状のコアと該コア
の上下面を挟む２枚のフェースシートシートよりなるア
ルミニウム合金製のハニカムパネルの製造方法におい
て、コアとフェースシートシートとの接する平坦部分に
開先をつくり、該開先部にレーザ光のパルスピーク出力
密度をＰｐ（ＭＷ／ｃｍ 2 ）とし、平均出力密度をＰａ
（ＭＷ／ｃｍ 2 ）とするとき、Ｐｐが７０×ｅｘｐ（−
２０×Ｐａ）以上であり、かつ、１８０００×ｅｘｐ
（−１６×Ｐａ）以下である条件で、パルスＣＯ2 レー
ザビームを投入して、コアとフェースシートシートを溶
接することを特徴とするハニカムパネルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06685694A JP3145244B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | ハニカムパネルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06685694A JP3145244B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | ハニカムパネルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07276544A JPH07276544A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3145244B2 true JP3145244B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=13327920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06685694A Expired - Fee Related JP3145244B2 (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | ハニカムパネルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145244B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002234460A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-20 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金製自動車ルーフパネル |
| US9889632B2 (en) * | 2014-10-09 | 2018-02-13 | Materion Corporation | Metal laminate with metallurgical bonds and reduced density metal core layer and method for making the same |
-
1994
- 1994-04-05 JP JP06685694A patent/JP3145244B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07276544A (ja) | 1995-10-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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