JP5196128B2 - レーザ溶接方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、低融点金属メッキが形成された複数の金属板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して、金属板の重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず、溶接品質に優れ且つ安定した溶接を効率良く行えるレーザ溶接方法を提供する。
請求項5のレーザ溶接方法は、請求項1〜4の発明の何れかにおいて、低融点金属メッキが形成された鋼板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴としている。
図1に示すように、レーザ溶接装置1は、レーザ発振器2と、スキャナ加工ヘッド3と、これらを制御する制御装置4とを備えている。
レーザ発振器2は、制御装置4から指示された出力制御指令に基づいて種々のエネルギー密度のレーザ光LAを出力する。レーザ発振器2から出力されたレーザ光LAは、伝送ファイバー5を介してスキャナ加工ヘッド3に伝送される。このとき、スキャナ加工ヘッド3には、レーザ発振器2及び伝送ファイバー5に依存した広がり角をもったレーザ光LAが伝送される。
金属板として、鉄の融点よりも低い低融点金属の亜鉛メッキ15が形成された鋼板16,17を採用する。この亜鉛メッキ15が形成された鋼板16,17は、防錆性能を有し、自動車の車体など種々の分野で使用されている。なお、亜鉛の融点は419.5℃、沸点は930℃である。鉄の融点は1535℃、沸点は2750℃である。
[ワーク材料]
金属板として、厚み1.4mmの440系亜鉛メッキ鋼板を準備した。
[溶接方法]
上述のレーザ溶接装置1を用いたレーザ溶接方法に基づいて、複数の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせ、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部14に鉄の融点以上のエネルギー密度のレーザ光LAを照射して複数の亜鉛メッキ鋼板をスポット状に溶融接合した。
「×」型溶接パターンを溶接後、この「×」型溶接パターンの外側端部を通過する「○」型の円環状溶接パターン(25.7mm溶接)の接合部を溶接した。比較例の溶接パターンとして、直線型溶接パターン(20mm溶接)、C字型溶接パターン(20mm溶接)の接合部を夫々溶接した。
各種形状の溶接パターンの接合部の引張り剪断強度を測定した。図4に示すように、鋼板の重ね合わせ部に亜鉛蒸気を溶接対象部から逃がすだけの隙間がある場合(0.1mm〜0.4mm)、全ての溶接パターンの接合部が高い剪断強度を示した。一方、鋼板の重ね合わせ部に隙間がない場合(0.0mm)や隙間が大きい場合(0.5mm〜0.8mm)、実施例の溶接パターンの接合部のみが高い剪断強度を示した。一方、直線型やC字型溶接パターンの接合部は、鋼板の重ね合わせ部の隙間が大きくなるほど剪断強度が低くなる。特に、重ね合わせ部の隙間の大きさが0.5mm以上の場合、エッジ切れや鋼板の溶接対象部が十分に溶接されておらず溶接不良が発生していると考えられる。
第1工程において、溶接対象部14の全域を予熱可能な「×」型溶接パターン18となるようにレーザ溶接するので、溶接対象部14の全域の亜鉛メッキ15を蒸発除去できる。また、第2工程において、「×」型溶接パターン18により溶接対象部14の全域が予熱された状態で、「×」型溶接パターン18の外側端部を通過する「○」型溶接パターン19となるようにレーザ溶接するので、溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して鋼板16,17の重ね合わせ部25の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。
1〕溶接パターンは実施例で示した形状に限定されるものではなく、種々の形状の溶接パターンを適用可能であり、特に、第1溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部14の中心から外周へ放射状に広がる溶接パターンが有効である。
6〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態が実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
14 溶接対象部
15 亜鉛メッキ
16、17 鋼板
18、21、22 第1溶接パターン
19、23 第2溶接パターン
25 重ね合わせ部
Claims (5)
- 低融点金属メッキが形成された鋼板を含む複数の鋼板を重ね、前記鋼板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の鋼板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法において、
前記鋼板における外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第1溶接パターンとなるように前記鋼板中の鉄が融点以上となる高エネルギー密度のレーザ光を照射して溶接する第1工程と、
次に溶接対象部の外周部に沿った環状の第2溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第2工程とを備えたことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 前記第1溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、前記第2溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接方法。
- 前記第1溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約1/2の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接方法。
- 前記第1溶接パターンが前記第2溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなることを特徴とする請求項1に記載のレーザ溶接方法。
- 前記低融点金属メッキが形成された鋼板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のレーザ溶接方法。
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