JP5199965B2 - めっき鋼板の重ねレーザ溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体等に使用されるめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法に関する。

従来、自動車用の表面処理鋼板として亜鉛めっき鋼板が用いられているが、亜鉛めっき鋼板は亜鉛の腐食速度が比較的速いため、長時間の防錆効果を期待するには厚目付のめっきが必要となる。

そこで、亜鉛めっき層の活性を抑制するために、鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後、合金化処理を行い、Ｆｅ−Ｚｎ相互拡散を行わせて合金層を形成させた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が実用化され、広く用いられている。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、電気めっき鋼板と比較して経済的に付着量を増加させることができるため、厚目付により耐食性を向上させるという対応が容易な鋼板である。

しかし、このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板をはじめとする亜鉛系めっき鋼板を重ねた状態でレーザ溶接した場合、接合面間のめっき層から多量の亜鉛蒸気が発生し、この蒸気ガスが溶融金属内に閉じ込められること等に起因して、ビード内にブローホールやビード表面がへこんだり或いはビードを貫通する欠陥（ピットと呼ばれる欠陥）が多数発生し、ビードの荒れが悪化することが知られている。

そのため、めっき鋼板の接合面間にガス排出路を形成した状態で重ねレーザ溶接を行う技術が種々試みられており、例えば特開平１１−２２６７６５号公報には、めっき鋼板の接合面にブラスト加工を用いて凹凸を形成し、この凹凸によりガス排出路を形成し、このガス出路を通して重ねレーザ溶接の際に発生する成分蒸発ガスを外部へ逃がす技術が開示されている。

しかし、接合面間に形成するガス排出路の離間距離は、重ねレーザ溶接の際に厳しく管理する必要がある。

すなわち、接合面間の離間距離が狭すぎると、溶接部分が凝固する前にガスを完全に逃がすことができなくなり、上述したような溶接不良が発生する。又、この離間距離が広すぎた場合には、ガス排出路に溶融金属が流れ込み、レーザ光が照射される側のめっき鋼板が溶断されてしまう等の不都合が生じる。

そのため、重ねレーザ溶接の際には、特別な治具等を用いて、接合面間の離間距離を厳しく管理しなければならず、作業工数が嵩み、生産効率の低下を招く不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造で、接合面間に形成するガス排出路の離間距離を常に一定に保持した状態でレーザ溶接を行うことが可能で、生産効率の向上を図ることのできるめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明によるめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法は、互いに対向するめっき鋼板をレーザ溶接するめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法において、一方のめっき鋼板の端部に、他方のめっき鋼板から離間する方向へ立ち上げたフランジ部を曲げ形成し、上記フランジ部の上端を溶接線に設定すると共に、上記フランジ部の付け根部に形成された曲面によりガス排出路を形成したことを特徴とする。

このような構成では、一方のめっき鋼板の端部に形成した、他方のめっき鋼板から離間する方向へ立ち上げられているフランジ部の上端を溶接線として重ねレーザ溶接を行う際に、接合面のめっき層から発生した成分蒸発ガスはフランジ部の付け根部の曲面を利用して形成されたガス排出路から外部へ放出される。

本発明によれば、２枚のめっき鋼板間の溶接線に近接する部位に、両めっき鋼板の少なくとも一方を離間させてガス排出路を設けたので、重ねレーザ溶接の際に、接合面間のめっき層から発生する成分蒸発ガスはガス排出路を通って外部へ放出され、ビード中に成分蒸発ガスが残留せず、常に安定した溶接品質を得ることができる。

この場合、ガス排出路を、２枚のめっき鋼板の一方に曲げ形成したフランジ部の付け根部の曲面にて確保することで、特別な治具等を用いることなく、簡単な構造で、ガス抜き用離間距離を常に一定に保持した状態で重ねレーザ溶接を行うことが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。

第１参考例による重ねレーザ溶接装置の溶接ヘッド部の拡大図 同、めっき鋼板の接合面の拡大断面図 同、他の態様によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図 第２参考例によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図 第３参考例によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図 第１実施の形態によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。実施形態の説明に先立ち、先ず、図１、図２に基づいて第１参考例を説明する。ここで、図１は重ねレーザ溶接装置の溶接ヘッド部の拡大図、図２はめっき鋼板の接合面の拡大断面図である。

図中の符号１は溶接ヘッドで、この溶接ヘッド１にローラアーム２が固設され、このローラアーム２に、レーザ照射部の傍らを押圧するプレッシャローラ３が枢支されている。

溶接ヘッド１は、図示しないロボットアーム等に連設されており、このロボットアームの動作により、重ね合せた２枚のめっき鋼板４，５の溶接線Ｌｗ上を移動し、その際、溶接ヘッド１から照射されるレーザ光により、２枚のめっき鋼板４，５を連続線溶接する。

図２に示すように、両めっき鋼板４，５の接合面４ａ，５ａには、離間距離ｇのガス排出路６が形成されている。このガス排出路６は、上側のめっき鋼板４の溶接線Ｌｗ上に、所定間隔を置いて形成した下側のめっき鋼板５の方向へ突出形成したエンボス（突出部）７によって確保されているもので、離間距離ｇは、本参考例では、0.2±0.1mmに設定されている。

このエンボス７は、少なくともめっき鋼板４の溶接線Ｌｗ上の両端に形成されており、溶接長が長い場合は、接合面４ａ，５ａ部分の板厚を考慮して適宜設定する。

このような構成では、プレス加工などにより所定形状に加工された２枚のめっき鋼板４，５の接合面４ａ，５ａを重ね合わせ、溶接ヘッド１を溶接線Ｌｗに沿い、その傍らをプレッシャローラ３にて圧接しながら移動させ、その際、溶接ヘッド１から出射されるレーザ光を、溶接線Ｌｗ上に照射して連続線溶接を行う。

このとき、接合面４ａ，５ａ間の亜鉛等からなるめっき層から発生した成分蒸発ガスは、ガス排出路６から外部に放出される。従って、重ねレーザ溶接により溶接線Ｌｗ上に形成されるビード中に成分蒸発ガスが残留せず、ブローホールやビット等の溶接不良が未然に回避される。

又、ガス排出路６の離間距離ｇの精度を、めっき鋼板４に形成したエンボス７の突出量で確保するようにしたので、離間距離ｇの管理が容易となり、離間距離ｇ（本参考例では、0.2±0.1mm）を維持した状態で溶接を行うことができ、溶接品質を損なうことなく、生産効率の向上を図ることができる。

尚、この場合、図３に示すように、エンボス（突出部）７を、下側のめっき鋼板５の接合面５ａの溶接線Ｌｗ上に、上側のめっき鋼板４の接合面４ａ方向へ突出するように形成しても、上述と同様の作用効果を得ることができる。

又、図４に第２参考例によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図を示す。

本参考例では、下側のめっき鋼板５の接合面５ａに、離間距離ｇ（本参考例では、0.2±0.1mm）の段差部８を曲げ形成し、この段差部８によりガス排出路６を確保するようにし、このガス排出路６と上に溶接線Ｌｗを設定するようにしたものである。尚、段差部８は、溶接線Ｌｗと平行に連続形成されている。

そして、同図に示すように、両めっき鋼板４，５の接合面４ａ，５ａを重ね合わせ、その接合部分をプレッシャローラ３で加圧しながら、ガス排出路６上に設定した溶接線Ｌｗに沿って、溶接ヘッド１を移動させながら、レーザ光により連続線溶接を行う。

その際、接合面４ａ，５ａ間のめっき層から発生した成分蒸発ガスは、ガス排出路６から外部に放出されるため、第１参考例と同様、ビード中に成分蒸発ガスが残留せず、ブローホールやビット等の溶接不良の発生を未然に回避することができる。

又、ガス排出路６を段差部８により確保するようにしたので、この段差部８を曲げ形成したときの加工硬化により剛性が高められ、離間距離ｇを一定の状態に保持したまま溶接を行うことができ、より高い溶接品質を得ることができる。尚、段差部８は上側のめっき鋼板４に形成しても、同様の作用効果を得ることができる。

又、図５に第３参考例によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図を示す。

本参考例では、上側のめっき鋼板４に接合面４ａを曲げ形成し、その端縁に、下側のめっき鋼板５の接合面５ａ側へ突出する突出部９を形成したもので、この突出部９は溶接線Ｌｗに平行して所定離間距離毎に形成されている。

この上側のめっき鋼板４に形成した接合面４ａを、下側のめっき鋼板５に設けた接合面５ａに当接すると、接合面４ａは、その端縁に形成した突出部９と付け根部４ｂとで傾斜された状態となり、この傾斜面により、両接合面４ａ，５ａ間に、断面三角形状のガス排出路６が形成される。

このときの溶接線Ｌｗは、接合面５ａ側の、付け根部４ｂと突出部９とが接触している部位の距離をＸ、突出部９の高さをｈとした場合、ガス排出路６の離間距離ｇが設定値（本参考例では、0.2±0.1mm）となる位置に配設する。

そして、プレッシャローラ３に、溶接線Ｌｗを逃げる凹溝３ａを形成し、その両縁を、突出部９と付け根部４ｂとに押し付けて加圧可能な形状とする。

このような構成では、両めっき鋼板４，５の接合面４ａ，５ａを当接すると、接合面４ａは、その端縁に形成した突出部９と付け根部４ｂとで、他方の接合面５ａに対して傾斜された状態となり、接合面４ａ，５ａ間に、断面三角形状のガス排出路６が形成される。

そして、ガス排出路６の離間距離ｇが設定値（本参考例では、0.2±0.1mm）となる位置に配設されている溶接線Ｌｗに沿って、溶接ヘッド１（図１参照）を移動させると共に、その前方或いは後方をプレッシャローラ３で加圧しながら連続線溶接を行う。

このとき、接合面４ａ，５ａ間のめっき層から発生した成分蒸発ガスは、主に突出部９側から外部へ放出され、第１参考例と同様の作用効果を得ることができる。

図６に本発明の第１実施の形態によるめっき鋼板の接合面の拡大断面図を示す。

本実施の形態では、上側のめっき鋼板４の縁部に、立ち上がり寸法の僅かなフランジ部４ｃを曲げ形成し、このフランジ部４ｃの上端に溶接線Ｌｗを形成すると共に、このフランジ部４ｃ曲げ形成する際に付け根部４ｄに形成された曲面により、ガス排出路６を形成するようにしたものである。

又、ローラアーム２を介して溶接ヘッド１（図１参照）と一体的に移動するプレッシャローラ３は、フランジ部４ｃの内面をガイドとして移動するように設定されている。

そして、両めっき鋼板４，５の接合面４ａ，５ａを重ね合わせ、プレッシャローラ３を、接合面４ａの端縁に曲げ形成されているフランジ部４ｃの内面をガイドとして、加圧しながら移動させると共に、このプレッシャローラ３にローラアーム２を介して連設する溶接ヘッド１を、フランジ部４ｃの上端に配置した溶接線Ｌｗに沿って溶接ヘッド１を、極力ゆっくりと溶融可能な速度で移動させて、連続線溶接を行う。

このとき、めっき層から発生した成分蒸発ガスは、フランジ部４ｃの付け根部４ｄの曲面を利用して形成されたガス排出路６から外部へ放出される。

このように、本実施の形態では、溶接ヘッド１と一体に移動するプレッシャローラ３を、フランジ部４ｃの内面をガイドとして移動させるようにしたので、溶接ヘッド１をフランジ部４ｃの端面に配置した溶接線Ｌｗに沿って精度良く移動させることができる。

４，５…めっき鋼板、
４ａ，５ａ…接合面、
４ｄ…付け根部、
４ｃ…フランジ部、
６…ガス排出路、
Ｌｗ…溶接線

特開平１１−２２６７６５号公報

Claims (1)

1. 互いに対向するめっき鋼板をレーザ溶接するめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法において、
   一方のめっき鋼板の端部に、他方のめっき鋼板から離間する方向へ立ち上げたフランジ部を曲げ形成し、
   上記フランジ部の上端を溶接線に設定すると共に、上記フランジ部の付け根部に形成された曲面によりガス排出路を形成した
   ことを特徴とするめっき鋼板の重ねレーザ溶接方法。

Images