JP3260690B2 - レーザー溶接方法 - Google Patents
レーザー溶接方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、レーザー溶接に関し、
さらに詳しくは溶接後プレス成形されるテーラードブラ
ンク材や、対向液圧成形されるハイドロフォ−ム材など
のレーザー溶接方法に関する。
さらに詳しくは溶接後プレス成形されるテーラードブラ
ンク材や、対向液圧成形されるハイドロフォ−ム材など
のレーザー溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にレーザー溶接における溶接ビード
の断面形状は、表面側が広く、裏面側が狭くなったワイ
ンカップ状を呈しており、裏ビード幅が表ビードと比べ
て非常に狭いことが特徴である。このように裏側のビー
ドが狭いために、レーザー溶接をする際、溶接突合せ部
の間隔は板厚の１０％程度より広く取れない。また、溶
接速度を貫通限界速度よりもかなり低くせざるをえな
い。
の断面形状は、表面側が広く、裏面側が狭くなったワイ
ンカップ状を呈しており、裏ビード幅が表ビードと比べ
て非常に狭いことが特徴である。このように裏側のビー
ドが狭いために、レーザー溶接をする際、溶接突合せ部
の間隔は板厚の１０％程度より広く取れない。また、溶
接速度を貫通限界速度よりもかなり低くせざるをえな
い。
【０００３】特に、板厚が２mmを超える相互に厚みの異
なる鋼板によるテーラードブランク材の溶接の場合は、
溶接部の断面形状が安定せず、かつ裏側のビードが狭い
ことに起因した、凹凸の激しい形状になり、疲労特性が
低い。
なる鋼板によるテーラードブランク材の溶接の場合は、
溶接部の断面形状が安定せず、かつ裏側のビードが狭い
ことに起因した、凹凸の激しい形状になり、疲労特性が
低い。
【０００４】この問題を解決するためのこれまでの技術
としては、 溶接部直下に反射板を置き、反射光を利用して、裏
面を加熱する。 溶接部裏側をＴＩＧ溶接によって加熱する。 溶接部の下方に電極を配置し、この電極と溶接部に
電圧を印加して、電極と溶接部の間にプラズマを発生さ
せ、このプラズマで溶接部裏面を加熱する。などの方法
が、例えば特開平５−２９３６８３号公報などで開示さ
れている。
としては、 溶接部直下に反射板を置き、反射光を利用して、裏
面を加熱する。 溶接部裏側をＴＩＧ溶接によって加熱する。 溶接部の下方に電極を配置し、この電極と溶接部に
電圧を印加して、電極と溶接部の間にプラズマを発生さ
せ、このプラズマで溶接部裏面を加熱する。などの方法
が、例えば特開平５−２９３６８３号公報などで開示さ
れている。
【０００５】これらの方法は、母材が裏面からも加熱さ
れるために、裏面の溶融量が増大し、裏側のビード幅も
広がるためにより確実な溶接が実現できるだけでなく、
レーザー溶接時の板の突合せの間隔を広く取れるので、
間隔の精度を緩和できるという利点がある。また、裏面
を溶融しているため最適な反射光量やＴＩＧ入熱を投与
すれば裏面ビードが平滑になり、疲労特性の高いビード
が得られる。
れるために、裏面の溶融量が増大し、裏側のビード幅も
広がるためにより確実な溶接が実現できるだけでなく、
レーザー溶接時の板の突合せの間隔を広く取れるので、
間隔の精度を緩和できるという利点がある。また、裏面
を溶融しているため最適な反射光量やＴＩＧ入熱を投与
すれば裏面ビードが平滑になり、疲労特性の高いビード
が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法はいずれもレーザー溶接装置以外の追加設備が必ずし
も簡単でないために、従来の装置をそのまま使用できな
いことに加えて、発明者らが詳細な確認実験を行ったと
ころ、従来の方法には以下の問題があった。すなわち、
の場合に効果が得られる条件として、溶接部と反射板
の距離が３mm以内であること、溶接速度が貫通限界速度
の５０％程度であるという制限があった。また、反射板
の効果は数回の溶接を行うことによって反射板表面に付
着したスプラッシュなどで半減し、この半減するまでの
溶接回数は、銅あるは銅合金の場合でも１０回程度であ
った。の場合では、ＴＩＧ電極（Ｗ系材料）の消耗が
激しので、この電極の寿命が短く、また、溶接速度が１
m/min を超えると裏側のビードの凹凸が大きくなった。
の場合は、溶接部と電極の間に電圧を印加するための
装置、鋼材と電極との間の絶縁などが必要になり、必ず
しも全ての溶接例に対して適用できない。
法はいずれもレーザー溶接装置以外の追加設備が必ずし
も簡単でないために、従来の装置をそのまま使用できな
いことに加えて、発明者らが詳細な確認実験を行ったと
ころ、従来の方法には以下の問題があった。すなわち、
の場合に効果が得られる条件として、溶接部と反射板
の距離が３mm以内であること、溶接速度が貫通限界速度
の５０％程度であるという制限があった。また、反射板
の効果は数回の溶接を行うことによって反射板表面に付
着したスプラッシュなどで半減し、この半減するまでの
溶接回数は、銅あるは銅合金の場合でも１０回程度であ
った。の場合では、ＴＩＧ電極（Ｗ系材料）の消耗が
激しので、この電極の寿命が短く、また、溶接速度が１
m/min を超えると裏側のビードの凹凸が大きくなった。
の場合は、溶接部と電極の間に電圧を印加するための
装置、鋼材と電極との間の絶縁などが必要になり、必ず
しも全ての溶接例に対して適用できない。
【０００７】本発明は、特別な追加設備なく、裏面ビー
ドを改善することができるレーザー溶接方法を提供する
ことを課題としている。
ドを改善することができるレーザー溶接方法を提供する
ことを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、突合せ溶接
部の裏面に電離・解離電圧の低いＡｒを供給することだ
けによっても、条件によっては、貫通したレーザービー
ムによってＡｒがプラズマ化し、このプラズマによって
溶接部裏面が加熱されることがあることを見出し、その
条件を究明するに至り本発明を完成させた。すなわち本
発明がその要旨とするところは、 「（１） 同厚鋼板どうし、または、異厚鋼板どうしの
突合せレーザー溶接において、レーザーの焦点位置を、
同厚鋼板どうしの溶接の場合は両方の鋼板の表面より、
また、異厚鋼板どうしの溶接の場合は厚い方の鋼板の表
面より、集光レンズの焦点距離に対して、オーバーフォ
ーカス量を０．５％以内、アンダーフォーカス量を１％
以内とし、また溶接速度を同厚鋼板どうしの溶接の場合
は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板どうしの溶接の場合
は平均板厚の貫通限界速度の５０％以上、９０％以下と
し、さらに鋼板の裏面の雰囲気をＡｒとすることを特徴
とするレーザー溶接方法。 （２） さらに、溶接部裏面のＡｒ流速を、１０m/min
以上、１２０m/min 以下とすることを特徴とする前記
（１）に記載のレーザー溶接方法。」である。
部の裏面に電離・解離電圧の低いＡｒを供給することだ
けによっても、条件によっては、貫通したレーザービー
ムによってＡｒがプラズマ化し、このプラズマによって
溶接部裏面が加熱されることがあることを見出し、その
条件を究明するに至り本発明を完成させた。すなわち本
発明がその要旨とするところは、 「（１） 同厚鋼板どうし、または、異厚鋼板どうしの
突合せレーザー溶接において、レーザーの焦点位置を、
同厚鋼板どうしの溶接の場合は両方の鋼板の表面より、
また、異厚鋼板どうしの溶接の場合は厚い方の鋼板の表
面より、集光レンズの焦点距離に対して、オーバーフォ
ーカス量を０．５％以内、アンダーフォーカス量を１％
以内とし、また溶接速度を同厚鋼板どうしの溶接の場合
は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板どうしの溶接の場合
は平均板厚の貫通限界速度の５０％以上、９０％以下と
し、さらに鋼板の裏面の雰囲気をＡｒとすることを特徴
とするレーザー溶接方法。 （２） さらに、溶接部裏面のＡｒ流速を、１０m/min
以上、１２０m/min 以下とすることを特徴とする前記
（１）に記載のレーザー溶接方法。」である。
【０００９】
【発明の実施の形態】一般にガスをプラズマ化するに
は、ガス分子を原子に解離するエネルギーと、この原子
から電子を電離させるためのエネルギーが必要である。
単原子分子であるＡｒは、大気の主成分であるＮ2 やＯ
2 などの２原子分子ガスや、他の単原子分子の不活性ガ
スと比べても、解離エネルギーが極めて小さく、プラズ
マ発生が非常に容易なガスである。また、Ａｒは比較的
安価であり、入手も非常に容易である。
は、ガス分子を原子に解離するエネルギーと、この原子
から電子を電離させるためのエネルギーが必要である。
単原子分子であるＡｒは、大気の主成分であるＮ2 やＯ
2 などの２原子分子ガスや、他の単原子分子の不活性ガ
スと比べても、解離エネルギーが極めて小さく、プラズ
マ発生が非常に容易なガスである。また、Ａｒは比較的
安価であり、入手も非常に容易である。
【００１０】本発明の場合、このＡｒをプラズマ化する
には電離エネルギー以上のエネルギーをレーザービーム
で投与する必要がある。また、Ａｒプラズマを溶接部裏
面のビ−ムが貫通した箇所で生成させる必要がある。従
って、貫通してきたビームのエネルギーが、溶接部裏面
の必要な位置で、Ａｒを電離させるために必要なエネル
ギーより高いことが本発明を可能にするための重要な要
件となる。そのためには以下に述べるような制限が必要
になる。
には電離エネルギー以上のエネルギーをレーザービーム
で投与する必要がある。また、Ａｒプラズマを溶接部裏
面のビ−ムが貫通した箇所で生成させる必要がある。従
って、貫通してきたビームのエネルギーが、溶接部裏面
の必要な位置で、Ａｒを電離させるために必要なエネル
ギーより高いことが本発明を可能にするための重要な要
件となる。そのためには以下に述べるような制限が必要
になる。
【００１１】レーザー照射位置に関しては、同厚鋼板ど
うしの溶接の場合は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板ど
うしの溶接の場合は厚い方の鋼板の表面から焦点距離の
０．５％より高いオーバーフォーカスに、また１％より
深いアンダーフォーカスにすると、鋼板表面でのビーム
のエネルギー密度が低下し、ビームの貫通エネルギー量
が低減するので、裏面に供給したＡｒをプラズマ化でき
ない。したがって、この位置をオーバーフォ−カスの
０．５％以内、アンダーフォーカスの１％以内にする必
要がある。
うしの溶接の場合は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板ど
うしの溶接の場合は厚い方の鋼板の表面から焦点距離の
０．５％より高いオーバーフォーカスに、また１％より
深いアンダーフォーカスにすると、鋼板表面でのビーム
のエネルギー密度が低下し、ビームの貫通エネルギー量
が低減するので、裏面に供給したＡｒをプラズマ化でき
ない。したがって、この位置をオーバーフォ−カスの
０．５％以内、アンダーフォーカスの１％以内にする必
要がある。
【００１２】溶接速度に関しては、ビームの貫通限界の
９０％を超えると、上記と同様に裏面に貫通するビーム
のエネルギー量が低下して、裏面に供給したＡｒをプラ
ズマ化できないため、溶接速度は、同厚鋼板どうしの溶
接の場合は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板どうしの溶
接の場合は平均板厚の貫通限界速度の９０％以下にする
必要がある。下限速度については、目的とするビード幅
が得られるように適宜減速するが、従来技術よりも溶接
時間を短縮するためには５０％以上とすることが好まし
い。
９０％を超えると、上記と同様に裏面に貫通するビーム
のエネルギー量が低下して、裏面に供給したＡｒをプラ
ズマ化できないため、溶接速度は、同厚鋼板どうしの溶
接の場合は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板どうしの溶
接の場合は平均板厚の貫通限界速度の９０％以下にする
必要がある。下限速度については、目的とするビード幅
が得られるように適宜減速するが、従来技術よりも溶接
時間を短縮するためには５０％以上とすることが好まし
い。
【００１３】さらに、裏面のＡｒの流速に関しては、１
２０m/min を超えると、Ａｒプラズマが冷やされ、安定
しなくなるため、流速は１２０m/min 以下にする。効果
が確認できる流速は１０〜１２０m/min であるが、この
範囲で３０〜１００m/min で安定した効果が見られる。
したがって、目的とするビード幅によって流量は変わる
が、３０〜１００m/min が好ましい。流速は、突合せ部
裏面中心に相当する空間での速度、つまり鋼材を配置し
たときの突合せ部直下での流速をいう。
２０m/min を超えると、Ａｒプラズマが冷やされ、安定
しなくなるため、流速は１２０m/min 以下にする。効果
が確認できる流速は１０〜１２０m/min であるが、この
範囲で３０〜１００m/min で安定した効果が見られる。
したがって、目的とするビード幅によって流量は変わる
が、３０〜１００m/min が好ましい。流速は、突合せ部
裏面中心に相当する空間での速度、つまり鋼材を配置し
たときの突合せ部直下での流速をいう。
【００１４】また、Ａｒ濃度に関してはＡｒプラズマを
安定して発生させるために、突合せ部直下で９０％以上
にすることが好ましい。一般に入手可能な、市販の高純
度Ａｒ（通常９９．９９％）を使用するのがよい。
安定して発生させるために、突合せ部直下で９０％以上
にすることが好ましい。一般に入手可能な、市販の高純
度Ａｒ（通常９９．９９％）を使用するのがよい。
【００１５】図１に、本発明の概略図を示す。鋼板１と
鋼板２をレーザービーム３を用いて、突合せ溶接部４を
溶接する際、鋼板１、鋼板２を支える支持台５の下方よ
り、突合せ溶接部４の裏面に向かって、Ａｒガス吹出し
口６より、Ａｒガス８を吹き付ける。
鋼板２をレーザービーム３を用いて、突合せ溶接部４を
溶接する際、鋼板１、鋼板２を支える支持台５の下方よ
り、突合せ溶接部４の裏面に向かって、Ａｒガス吹出し
口６より、Ａｒガス８を吹き付ける。
【００１６】図２に、本発明におけるビームの照射位置
を示す。鋼板１および鋼板２（この図では鋼板１の板厚
が鋼板２よりも厚い）を突合せてレーザービーム３で溶
接する時、ビームの焦点位置は、板厚が厚い鋼板１の鋼
板表面位置９（＝ジャストフォーカス位置）を挟んで、
オーバーフォーカス側１０あるいはアンダーフォーカス
側１１の範囲にある。本発明ではこの焦点位置を集光レ
ンズ１３の焦点距離Ｆに対する割合で、オーバーフォー
カス側０．５％以内、アンダーフォーカス側１％以内の
範囲とする。すなわち、図２でδ0 ／Ｆ≦０．５％、お
よびδU ／Ｆ≦１％とする。
を示す。鋼板１および鋼板２（この図では鋼板１の板厚
が鋼板２よりも厚い）を突合せてレーザービーム３で溶
接する時、ビームの焦点位置は、板厚が厚い鋼板１の鋼
板表面位置９（＝ジャストフォーカス位置）を挟んで、
オーバーフォーカス側１０あるいはアンダーフォーカス
側１１の範囲にある。本発明ではこの焦点位置を集光レ
ンズ１３の焦点距離Ｆに対する割合で、オーバーフォー
カス側０．５％以内、アンダーフォーカス側１％以内の
範囲とする。すなわち、図２でδ0 ／Ｆ≦０．５％、お
よびδU ／Ｆ≦１％とする。
【００１７】図３に、Ａｒガスの吹出し口の形状の例を
示す。（ａ）は孔形状吹出し口６、（ｂ）はスリット状
吹出し口７をそれぞれ示している。何れの方法でもガス
の流速や濃度が本発明の範囲になるように配置する。な
お、吹出し口の配置は左右対称である方が、流速や濃度
の分布がほぼ一様となる点で有利であるため、好まし
い。
示す。（ａ）は孔形状吹出し口６、（ｂ）はスリット状
吹出し口７をそれぞれ示している。何れの方法でもガス
の流速や濃度が本発明の範囲になるように配置する。な
お、吹出し口の配置は左右対称である方が、流速や濃度
の分布がほぼ一様となる点で有利であるため、好まし
い。
【００１８】図４に、Ａｒガスの吹出し口の角度の例を
示す。突合せ裏面に向かって、（ａ）の場合は吹出し角
度θで吹き上り、（ｂ）の場合は角度を付けずに水平に
吹き付ける。
示す。突合せ裏面に向かって、（ａ）の場合は吹出し角
度θで吹き上り、（ｂ）の場合は角度を付けずに水平に
吹き付ける。
【００１９】なお、突合せ部の間隔の突合せ部中心線１
２に対するビームの焦点位置は、板厚および板厚差によ
って突合せ部中心線１２より板厚の厚い側にずらすな
ど、適宜最適な位置になるよう配置する。
２に対するビームの焦点位置は、板厚および板厚差によ
って突合せ部中心線１２より板厚の厚い側にずらすな
ど、適宜最適な位置になるよう配置する。
【００２０】
【実施例】さらに、Ａｒ流速などの諸条件の有効範囲に
関して、以下実施例により説明する。Ａｒの吹出し口形
状は、図１（ａ）の形状を用いた。このとき、孔の径は
１．５mm、隣合う孔の間隔は１０mm、孔の個数は１７個
（各左右、計３４個）にした。そして、Ａｒの吹出し角
度は４５゜、対向する孔の間隔は１４mm、孔の出口と鋼
板を設置する距離は１４mmとした。この装置を作成し、
鋼板を突合せ部の間隔が無限（鋼板なし）と２mmの場合
の（本来は０．１mm等のオ−ダ−で測定すべきである
が、計測器のサイズの関係で２mmが最小）、突合せ部裏
面中心のＡｒ流速を、熱流速計を用いて測定した。この
時のＡｒ総流量と流速の関係を表１に示す。
関して、以下実施例により説明する。Ａｒの吹出し口形
状は、図１（ａ）の形状を用いた。このとき、孔の径は
１．５mm、隣合う孔の間隔は１０mm、孔の個数は１７個
（各左右、計３４個）にした。そして、Ａｒの吹出し角
度は４５゜、対向する孔の間隔は１４mm、孔の出口と鋼
板を設置する距離は１４mmとした。この装置を作成し、
鋼板を突合せ部の間隔が無限（鋼板なし）と２mmの場合
の（本来は０．１mm等のオ−ダ−で測定すべきである
が、計測器のサイズの関係で２mmが最小）、突合せ部裏
面中心のＡｒ流速を、熱流速計を用いて測定した。この
時のＡｒ総流量と流速の関係を表１に示す。
【００２１】
【表１】 間隔によって流速が減速するため、本発明では、流速が
必要な場合についてのみ、間隔が無限（鋼板なし）の値
を示し、それ以外はＡｒ流量で表記する。
必要な場合についてのみ、間隔が無限（鋼板なし）の値
を示し、それ以外はＡｒ流量で表記する。
【００２２】（実施例１）板厚３．２mmどうしの板を、
レーザー溶接する場合の本発明の実施例を表２に示す。
溶接条件は、 レーザー出力：５kW（ＣＯ2 、ビームエネルギーの伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：４．５m/min （３．２mm板ビードオンの
場合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシールド：２０ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹き付ける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜
レーザー溶接する場合の本発明の実施例を表２に示す。
溶接条件は、 レーザー出力：５kW（ＣＯ2 、ビームエネルギーの伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：４．５m/min （３．２mm板ビードオンの
場合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシールド：２０ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹き付ける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜
【００２３】
【表２】 効果がある速度は貫通限界速度の９０％以下だが、突合
せの間隔が大きくなると、隙間を埋めるために多くの鋼
板を溶融させなくてならないので、効果がある速度は低
減する。なお、この隙間の拡大による速度の低減代は、
鋼板の板厚に依存する。
せの間隔が大きくなると、隙間を埋めるために多くの鋼
板を溶融させなくてならないので、効果がある速度は低
減する。なお、この隙間の拡大による速度の低減代は、
鋼板の板厚に依存する。
【００２４】（実施例２）板厚１．０mmどうしの板をレ
ーザー溶接する場合の本発明の実施例を表３に示す。 レーザー出力：５kW（ＣＯ2 、ビームエネルギーの伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：１０m/min （１．０mm板ビ−ドオンの場
合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシールド：１５ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹きつける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関
し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜ この場合、総Ａｒ流量が１０ l/minあたり、吹出し孔出
口でのＡｒ流速は約１７０m/min 、突合せ裏面で流速は
約１７m/min 。
ーザー溶接する場合の本発明の実施例を表３に示す。 レーザー出力：５kW（ＣＯ2 、ビームエネルギーの伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：１０m/min （１．０mm板ビ−ドオンの場
合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシールド：１５ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹きつける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関
し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜ この場合、総Ａｒ流量が１０ l/minあたり、吹出し孔出
口でのＡｒ流速は約１７０m/min 、突合せ裏面で流速は
約１７m/min 。
【００２５】
【表３】 このように、焦点位置がオーバーフォーカスで０．５％
以内、アンダーフォーカスで１％以内で効果がある。
以内、アンダーフォーカスで１％以内で効果がある。
【００２６】（実施例３）板厚１．０mmどうしの板をレ
ーザー溶接する場合の本発明の実施例を表４に示す。 レ−ザ−出力：５kW（ＣＯ2 、ビ−ムエネルギ−の伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：１０m/min （１．０mm板ビ−ドオンの場
合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシ−ルド：１５ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹き付ける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関
し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜
ーザー溶接する場合の本発明の実施例を表４に示す。 レ−ザ−出力：５kW（ＣＯ2 、ビ−ムエネルギ−の伝送
は９０％） 焦点距離 ：７．５インチ（約１９０mm） 貫通限界速度：１０m/min （１．０mm板ビ−ドオンの場
合）このときの焦点位置は鋼板表面±０mm Ａｒシ−ルド：１５ l/min（レーザーと同軸に鋼板表面
から吹き付ける） 裏面Ａｒ ：図１の装置においてＡｒの吹出しに関
し、以下の配置を有する Ａｒ吹出し孔の径 ＝１．５mm 孔数 ＝１７個（各左右、計３４個） 間隔 隣合う孔間 ＝１０mm 対向する孔間 ＝１４mm 鋼板裏面と孔間 ＝１４mm 上向き角度 ＝４５゜
【００２７】
【表４】 このように、Ａｒの流速が１２０m/min 以下で効果がよ
り高くなる。
り高くなる。
【００２８】
【発明の効果】本発明により、ビード厚みならびに裏面
のビード幅は、従来のレーザー溶接の２割以上拡大し、
かつ、ビード表面の平滑性も向上した。また、従来と同
等のビードが得られる溶接速度の限界も２割ほど向上し
た。このような特徴を有する本発明は、特に板厚が０．
６〜３．２mmの同厚、あるいは板厚比が１：３以内の板
厚の薄板の溶接において本発明は効果を有しており、テ
ーラードブランク材、あるいはハイドロフォーム材の溶
接時における高速溶接、高耐ギャップ許容、高疲労特性
の溶接技術を提供することができた。
のビード幅は、従来のレーザー溶接の２割以上拡大し、
かつ、ビード表面の平滑性も向上した。また、従来と同
等のビードが得られる溶接速度の限界も２割ほど向上し
た。このような特徴を有する本発明は、特に板厚が０．
６〜３．２mmの同厚、あるいは板厚比が１：３以内の板
厚の薄板の溶接において本発明は効果を有しており、テ
ーラードブランク材、あるいはハイドロフォーム材の溶
接時における高速溶接、高耐ギャップ許容、高疲労特性
の溶接技術を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接方法を示す概略図である。
【図２】本発明におけるビ−ムの照射位置を示した図で
ある。
ある。
【図３】Ａｒガスの吹出口の形状の例を示した図であ
る。 （ａ）孔形状、（ｂ）スリット形状
る。 （ａ）孔形状、（ｂ）スリット形状
【図４】Ａｒガスの吹出口の角度の例を示した図であ
る。 （ａ）吹上がり、（ｂ）水平横吹き
る。 （ａ）吹上がり、（ｂ）水平横吹き
１：鋼板 ２：鋼板 ３：レーザービーム ４：突合せ溶接部 ５：支持台 ６：Ａｒガス吹出し口（孔形状） ７：Ａｒガス吹出し口（スリット状） ８：Ａｒガス ９：鋼板の表面位置 １０：オ−バーフォ−カス側 １１：アンダーフォ−カス側 １２：突合せ部中心線 １３：集光レンズ Ｆ：集光レンズの焦点距離 θ：吹上がり角度
フロントページの続き (72)発明者 古迫 誠司 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 藤 雅雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平６−155064（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13289（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−276290（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−174251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 B23K 26/04 B23K 26/12
Claims (2)
- 【請求項１】 同厚鋼板どうし、または、異厚鋼板どう
しの突合せレーザー溶接において、レーザーの焦点位置
を、同厚鋼板どうしの溶接の場合は両方の鋼板の表面よ
り、また、異厚鋼板どうしの溶接の場合は厚い方の鋼板
の表面より、集光レンズの焦点距離に対して、オーバー
フォーカス量を０．５％以内、アンダーフォーカス量を
１％以内とし、また溶接速度を同厚鋼板どうしの溶接の
場合は両方の鋼板板厚、また、異厚鋼板どうしの溶接の
場合は平均板厚の貫通限界速度の５０％以上、９０％以
下とし、さらに鋼板の裏面の雰囲気をＡｒとすることを
特徴とするレーザー溶接方法。 - 【請求項２】 さらに、溶接部裏面のＡｒ流速を、１０
m/min 以上、１２０m/min 以下とすることを特徴とする
請求項１に記載のレーザー溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12883498A JP3260690B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | レーザー溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12883498A JP3260690B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | レーザー溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320151A JPH11320151A (ja) | 1999-11-24 |
| JP3260690B2 true JP3260690B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=14994564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12883498A Expired - Fee Related JP3260690B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | レーザー溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260690B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5290606B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-09-18 | 株式会社総合車両製作所 | レーザ溶接方法 |
| JP2010105041A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | レーザ溶接用治具、レーザ溶接装置及び角形電池の製造方法 |
| CN107931793B (zh) * | 2017-11-01 | 2021-09-14 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种钛合金焊接背保护装置及焊接方法 |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP12883498A patent/JP3260690B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11320151A (ja) | 1999-11-24 |
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