JP6092011B2 - 溶接部材、燃料噴射弁、および、レーザ溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の被溶接材をレーザ溶接した溶接部材、この溶接部材を備える燃料噴射弁、および、レーザ溶接方法に関する。

レーザ溶接は、熱源となるレーザ光のエネルギ密度が高いため、低歪み、高速度、高精度の溶接継手が得られることから各方面で使用されている。自動車分野においては、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼材料や、アルミニウム合金や、ニッケル合金などの金属材料に対し、複数の被溶接材を重ねて溶接することが行われている。

例えば、燃料噴射弁の噴射ノズル（溶接部材）は、燃料噴射孔を有するノズルプレート（被溶接材）と、燃料経路を提供するノズル本体（被溶接材）と、を溶接して製造される。ノズルプレートとノズル本体との溶接には、低歪み、高精度が要求され、また、溶接速度が高速であることが望ましいから、レーザ溶接が用いられている。

特許文献１には、アシストガスの酸素ガス含有量を５〜５０容量％に調整して、溶接ビードの表面幅と複数部材（被溶接材）の接合部（境界面）の幅（溶込み幅）との比率をほぼ１に近くすることが開示されている。

特開平１０−８５９７４号公報

ところで、レーザ溶接の方法には、熱伝導型レーザ溶接と、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接と、の２種類の方法がある。ちなみに、特許文献１で開示されたレーザ溶接方法は、熱伝導型レーザ溶接である。

熱伝導型レーザ溶接は、被溶接材の表面にレーザ光を照射し、照射されたレーザ光が被溶接材に吸収され、レーザ光が熱に変換されることで熱エネルギが材料内部まで熱伝導して被溶接材を溶融することにより、被溶接材を溶接する方法である。この溶接方法は、溶接ビードの溶込み深さより溶接ビードの表面幅が広いタイプの溶接であり、溶込み深さが浅く、表面幅が広い溶接ビードが形成しやすい。このため、溶込み深さが深く、表面幅が狭く、溶接変形が小さい溶接が要求されている場合には、熱伝導型レーザ溶接を適用することはできない。

一方、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接は、被溶接材の表面に照射されるレーザ光のパワー密度（単位面積当たりのレーザ出力）が１０⁶ Ｗ／ｃｍ² 以上になると、金属材料からなる被溶接材の金属表面の温度が金属の沸点以上になり、プラズマの発生とともに金属蒸気がレーザ光の照射点から激しく飛び出し、その金属蒸気の反動力で溶融金属面が凹む。そして、レーザ光が凹み（キーホール）の中で反射を繰り返しながら入射して、深く細いキーホールを形成することにより、被溶接材を溶接する方法である。この溶接方法は、熱伝導型レーザ溶接よりも溶接ビードの溶込み深さを深くすることができる。また、この溶接方法は、溶接ビードの溶込み深さを溶接ビードの表面幅の数倍以上とすることができる。

ここで、従来の深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接の溶接ビード３の断面形状について図１０を用いて説明する。図１０は、従来の深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接の溶接ビード３の断面図である。なお、図１０は断面図を示しているが、説明の便宜上ハッチングの図示を省略している。ここでは、被溶接材（ノズルプレート）１と被溶接材（ノズル本体）２とが、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接により溶接され、溶接ビード３が形成されている。なお、Ｗ１は溶接ビード３の表面幅であり、Ｗ２は被溶接材１と被溶接材２との境界面４における溶接ビード３の幅（溶込み幅）であり、Ｈは溶接ビード３の溶込み深さであり、Ｄは境界面４からの溶込み深さであり、ｔは被溶接材１の板厚である。

図１０に示すように、従来の深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接では、溶接ビード３の表面幅Ｗ１が溶接ビード３の溶込み幅Ｗ２より大きく上回るワインカップ状の溶接ビード３の断面形状が形成しやすい。これは、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接時に、キーホールから噴出される高温の金属蒸気（プラズマ）から被溶接材１の金属表面に伝熱して、溶融池表面を広げる効果があるためである。また、金属蒸気の噴出によりキーホール周辺の溶融池をキーホールから外側へ押し出すことにより、溶融金属の流れが外向きになるためである。この二つの作用により、溶接ビード３の断面形状は、表面幅Ｗ１が広く、溶込み幅Ｗ２が狭いワインカップ状の断面形状となる。

このようなワインカップ状の断面形状を有する溶接ビード３は、レーザ溶接中の被溶接材（ノズルプレート）１の表面付近に溶融された面積が、被溶接材（ノズルプレート）１と被溶接材（ノズル本体）２の境界面４の付近に溶融された面積より大幅に上回る。このため、被溶接材（ノズルプレート）１の表面付近と、被溶接材（ノズルプレート）１と被溶接材（ノズル本体）２の境界面４の付近と、の収縮量が大きく異なるため、溶接変形が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、溶接変形を低減した溶接部材、この溶接部材を備える燃料噴射弁、および、レーザ溶接方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明に係る溶接部材は、凹部が設けられた第１被溶接材と、第２被溶接材と、前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とを重ね合わせて、前記第１被溶接材の側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により形成された溶接ビードと、を備え、前記溶接ビードは、前記溶接ビードの表面幅をＷ１とし、前記第１被溶接材と前記第２被溶接材の境界面における前記溶接ビードの幅である溶込み幅をＷ２とし、前記第１被溶接材の板厚をｔとして、前記表面幅Ｗ１と、前記板厚ｔと、の比率であるＷ１／ｔが第１閾値以下であり、前記表面幅Ｗ１と前記溶込み幅Ｗ２との差分と、前記板厚ｔの比率である（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが第２閾値以下であることを特徴とする。

また、本発明に係る燃料噴射弁は、燃料を旋回させる旋回室が設けられたノズルプレートと、ノズル本体と、前記ノズルプレートと前記ノズル本体とを重ね合わせて、前記ノズルプレートの側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により形成された溶接ビードと、を備え、前記溶接ビードは、前記溶接ビードの表面幅をＷ１とし、前記ノズルプレートと前記ノズル本体の境界面における前記溶接ビードの幅である溶込み幅をＷ２とし、前記ノズルプレートの板厚をｔとして、前記表面幅Ｗ１と、前記板厚ｔと、の比率であるＷ１／ｔが第１閾値以下であり、前記表面幅Ｗ１と前記溶込み幅Ｗ２との差分と、前記板厚ｔの比率である（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが第２閾値以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るレーザ溶接方法は、凹部が設けられた第１被溶接材と第２被溶接材とを重ね合わせて、前記第１被溶接材の側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により溶接ビードを形成し、前記溶接ビードは、前記溶接ビードの表面幅をＷ１とし、前記第１被溶接材と前記第２被溶接材の境界面における前記溶接ビードの幅である溶込み幅をＷ２とし、前記第１被溶接材の板厚をｔとして、前記表面幅Ｗ１と、前記板厚ｔと、の比率であるＷ１／ｔが第１閾値以下であり、前記表面幅Ｗ１と前記溶込み幅Ｗ２との差分と、前記板厚ｔの比率である（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが第２閾値以下であることを特徴とし、燃料を旋回させる旋回室が設けられたノズルプレートとノズル本体を重ね合わせて、前記ノズルプレートの側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により溶接ビードを形成し、燃料噴射弁の噴射ノズルを溶接する。

本発明によれば、溶接変形を低減した溶接部材、この溶接部材を備える燃料噴射弁、および、レーザ溶接方法を提供することができる。

（ａ）は本実施形態に係る溶接部材の縦断面図であり、（ｂ）は本実施形態に係る溶接部材の先端側から見た平面図である。 本実施形態に係る溶接部材の重ね溶接継手の構造を説明する断面図である。 深溶込み型レーザ溶接の概要を示す断面図である。 溶融池３ａの温度と表面張力との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る溶接部材の溶接ビードの形状を説明する断面図である 比較例１に係る溶接部材の溶接ビードの形状を説明する断面図である。 比較例２に係る溶接部材の溶接ビードの形状を説明する断面図である。 溶接変形による変形量と、溶接ビードの表面幅とノズルプレートの板厚の比率と、の関係を示すグラフである。 溶接変形による変形量と、溶接ビード幅変化率と、の関係を示すグラフである。 従来の深溶込み型レーザ溶接の溶接ビードの断面図である。 従来の深溶込み型レーザ溶接を用いた溶接部材の重ね溶接継手の構造を説明する断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪燃料噴射弁の噴射ノズル（溶接部材）Ｆ≫
本実施形態に係る溶接部材Ｆについて、図１を用いて説明する。なお、本実施形態に係る溶接部材Ｆは、例えば、自動車の内燃機関に使用される燃料噴射弁（インジェクタともいう）の噴射ノズルＦである。以下、本実施形態に係る溶接部材Ｆは、燃料噴射弁の噴射ノズルＦであるものとして説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る溶接部材Ｆの縦断面図であり、図１（ｂ）は本実施形態に係る溶接部材Ｆの先端側から見た平面図である。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した縦断面図であり、図１（ｂ）は溶接部材Ｆを図１（ａ）の矢印Ｂ方向に見た平面図である。

図１（ａ）に示すように、燃料噴射弁の噴射ノズル（溶接部材）Ｆは、ノズルプレート（被溶接材）１とノズル本体（被溶接材）２とを、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接により溶接ビード３を形成して、重ね継手（重ね溶接継手）で接合した溶接部材である。なお、図１では、燃料噴射弁の先端部の噴射ノズルＦのみを図示しており、燃料噴射弁の他の構成部分である、ニードル（弁体）、プランジャ、ソレノイドなどは、公知の技術によって構成されているものとして説明を省略する。

＜ノズルプレート１、ノズル本体２＞
ノズルプレート１は、オーステナイト系ステンレス鋼などの鉄鋼材料で円板形状に形成され、板厚ｔが例えば０．３５ｍｍの薄板材である。ノズル本体２は、マルテンサイト系ステンレス鋼などの鋼鉄材料で略筒状に形成されている。

図１（ａ）に示すように、略筒状に形成されるノズル本体２は、その内部の連通路にニードル（弁体）が当接する弁座２１を有し、先端中心部に後述するノズルプレート１の中央室１１と連通する連通孔２２が形成されている。

図１（ａ）に示すように、ノズルプレート１の裏面（ノズル本体２と接する側の面）には、凹部が設けられており、ノズルプレート１とノズル本体２を接合することにより、中央室１１と、連通路１２（図１（ｂ）参照）と、スワール室（旋回室）１３と、が形成される。また、スワール室１３からノズルプレート１の表面（ノズル本体２と接する側と反対側の面）に連通する噴射孔１４が形成されている。中央室１１は、ノズル本体２の連通孔２２に対応する位置に形成されている。図１（ｂ）に示すように、連通路１２は、中央室１１からノズルプレート１の径方向に延びて、スワール室１３と連通するように形成されている。スワール室１３は、４つ形成されており、各スワール室１３の中心に燃料を噴射する噴射孔１４が形成されている。

噴射ノズル（溶接部材）Ｆから噴射される燃料は、ノズル本体２の連通孔２２から、ノズルプレート１の中央室１１に流れ、その後、４つの連通路１２を経由してスワール室１３に流れる。そして、連通路１２からスワール室１３に流入した燃料は、スワール室１３の内部で旋回し、スワール室１３の中心にある噴射孔１４から噴射されるようになっている。なお、図１（ａ）において、燃料は噴射孔１４から紙面の上方に噴射される。

なお、図１において、噴射ノズル（溶接部材）Ｆは、ノズルプレート１に４つの噴射孔１４が形成されているものとして説明したが、これに限られるものではなく、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。また、１つのスワール室１３に対して１つの噴射孔１４が形成されているものとして説明したが、これに限られるものではなく、１つのスワール室１３に対して２つ以上の噴射孔１４が形成されていてもよい。また、中央室１１に噴射孔１４が形成されていてもよい。また、噴射孔１４の形状は、円形に限定されるものではなく、楕円形、多角形、長孔形状、円弧形状など適宜変更することができる。また、噴射孔１４の位置や径についても適宜変更することができる。

＜溶接ビード３＞
図２は、本実施形態に係る溶接部材Ｆの重ね溶接継手の構造を説明する断面模式図である。
図２に示すように、燃料噴射弁の噴射ノズル（溶接部材）Ｆは、ノズルプレート１とノズル本体２とを重ね合わせて、その重ね面のノズルプレート１の表面（ノズル本体２と接する側と反対側の面）側からレーザ光５を照射して金属材料が溶融した溶融池３ａを形成することにより、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接で溶接ビード３（図１（ａ）参照）が形成され、ノズルプレート１とノズル本体２とが重ね継手（重ね溶接継手）で接合されている。また、図１（ｂ）に示すように、溶接ビード３は、ノズルプレート１の周縁部（中央室１１、連通路１２、スワール室１３を囲む範囲）に沿って周溶接（全周溶接）されている。このようにして周溶接することにより、ノズルプレート１とノズル本体２との境界面４の隙間が封止されることにより、境界面４から燃料が漏れ出るのを確実に防止できる。

なお、レーザ溶接の途中でノズルプレート１とノズル本体２の滑りや、ずれなどの発生を防ぐために、レーザ溶接前に、あらかじめ拘束治具（図示せず）を使用して、ノズルプレート１とノズル本体２を重ね合わせた継手を拘束（固定）している。

ここで、ノズルプレート１とノズル本体２とを拘束治具（図示せず）で拘束（固定）する際、ノズルプレート１とノズル本体２と間に隙間を形成させないために、ノズルプレート１とノズル本体２の縁端部の面取りＬを、可能な限り、ゼロとしている。例えば、面取りＬを０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。これは、ノズル縁端部の面取りＬを０．１以上と設定した場合、溶接前に、拘束治具（図示せず）の影響によりノズルプレート１のスワール室１３付近位置において、ノズル本体２の間に隙間が生じ、溶接後にこの隙間が残ってしまい、燃料の流れに大きく影響するためである。

拘束治具（図示せず）の取り付け終了後にレーザ溶接の工程に入る。図３を用いて、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接について更に説明する。図３は、深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接の概要を示す断面図である。なお、図３は断面図を示しているが、説明の便宜上ハッチングの図示を省略している。
ノズルプレート１の表面に照射されるレーザ光のパワー密度（単位面積当たりのレーザ出力）が例えば１０⁶ Ｗ／ｃｍ² 以上になることで、ノズルプレート１およびノズル本体２の金属表面の温度が金属の沸点以上になり、プラズマの発生とともに金属蒸気７がレーザ光５の照射点から激しく飛び出し、その金属蒸気７の反動力で溶融池３ａの溶融金属面が凹んでキーホール６を形成する。そして、レーザ光５がキーホール６の中で反射を繰り返しながら入射して、深く細いキーホール６を形成することにより、深く細い溶融池３ａを形成する。その後、深く細い溶融池３ａが再凝固することにより、深く細い溶接ビード３（図１（ａ）参照）を得ることができる。

この深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接では、例えば、波長が１０７０〜１０８０ｎｍのファイバーレーザを用いることができるが、他の波長のレーザ光５を使用してもよい。また、図示しないレーザ発信器からレーザ光を発生させ、転送経路を経由し、集光レンズ（図示せず）により集光し、ノズルプレート１の表面にレーザ光５を照射する。

また、溶接条件としては、例えば、レーザピーク出力を１００Ｗ〜６００Ｗ、溶接速度を４．０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓ、ノズルプレート１の表面に照射されるレーザ光５のスポット径を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍで適宜設定することができる。なお、このレーザ溶接では、連続波、またはパルス波のいずれを使用してもよい。

また、シールドガスとして窒素と酸素の混合ガスを用いる。なお、シールドガスとしては、窒素と酸素の混合ガスに限定されるものでなく、窒素、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ａｉｒまたはこれら混合ガスを使用してもよい。

ここで、本実施形態では、シールドガスとして酸素と窒素の混合ガスを使用しているが、シールドガスを使用しないでも構わない。つまり、Ｆｅ（鉄）などの金属元素と酸化反応できるガス（例えば、酸素、ＣＯ₂ ）を含有するシールドガスを使用した結果得られるものである。すなわち、シールドガスを使用しない場合、前記のようなシールドガスを使用する場合には、適切な被溶接材を選択する必要があり、実施形態のように、鉄（Ｆｅ）を多く含むステンレス鋼などに適用することができる。

図４は、溶融池３ａの温度と表面張力との関係を示すグラフである。
一般的に、シールドガス（窒素など：酸素量低）を使用した場合、図４のグラフＡ（実線）に示すように、溶融鉄（Ｆｅ）の表面張力は、温度Ｔの上昇とともに低下する。そのため、溶融池３ａの表面における湯流れ（溶融金属の流れ）は、温度の高い中央部から温度の低い外周部に向かって流れることになる。その結果、溶接幅（表面幅Ｗ１）が広く形成される。これに対して、シールドガスに酸素やＣＯ₂ を含有させると、溶融金属の酸素量が多くなる（酸素量高）。これにより、図４のグラフＢ（破線）に示すように、溶融金属の表面張力は、グラフＡとは逆に、温度Ｔの上昇とともに増加する。その結果、溶融池３ａの表面における湯流れが、温度が低い溶融池３ａの外周から、温度の高い中央部に向かって流れることになる。このように、中央部に向かった湯流れの結果、溶融池３ａの幅が狭くなり、凝固後形成される溶接ビード３の表面幅Ｗ１の広がりを抑制することができる。なお、シールドガスを使用しない場合においても、空気に含まれる酸素によって溶融金属の酸素量が多くなるので、同様に、表面幅Ｗ１の狭い溶接ビード３が得られることになる。

［従来例の溶接ビード］
ここで、従来のワインカップ状の溶接ビード３（図１０参照）をノズルプレート１とノズル本体２の溶接に適用した場合について図１１を用いて説明する。図１１は、従来の深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接を用いた溶接部材の重ね溶接継手の構造を説明する断面図である。なお、図１１のＸ方向はノズルプレート１およびノズル本体２の軸方向であり、Ｒ方向はノズルプレート１およびノズル本体２の径方向である。

前述したように、このようなワインカップ状の断面形状を有する溶接ビード３は、レーザ溶接中のノズルプレート１の表面付近に溶融された面積が、ノズルプレート１とノズル本体２の境界面４の付近に溶融された面積より大幅に上回る。このため、ノズルプレート１の表面付近と、ノズルプレート１とノズル本体２の境界面４の付近と、の収縮量が大きく異なるため、溶接変形が発生する。特に、本実施形態に係るノズルプレート１とノズル本体２の溶接に適用した場合、溶接ビード３の表面幅Ｗ１が広くなり、スワール室１３との距離が非常に小さくなる。また、ノズルプレート１に凹部を形成してスワール室１３としているため、スワール室１３の板厚ｔ₁₃ はノズルプレート１の板厚ｔよりも薄くなっている。このため、スワール室１３付近に変形が生じやすくなっている。

ここで、有限要素法を利用して溶接変形のシミュレーションを実施した結果、図１１に示すように、溶接後にスワール室１３付近に軸方向（Ｘ方向）のマイナス方向に変形ε_x が生じている。すなわち、ノズルプレート１の表面からみると、ノズルプレート１の中心付近に凹み変形が生じる。
また、ノズルプレート１の表面付近は径方向（Ｒ方向）のマイナス方向に変形ε_y1 が生じ、ノズルプレート１とノズル本体２の境界面４の付近に径方向（Ｒ方向）のプラス方向に変形ε_y2 が生じている。その結果、ノズルプレート１全体にうねり変形が発生し、燃料を旋回させるスワール室１３も変形するため、燃料の旋回パターンまたは旋回安定性に大きな影響を及ぼす。その結果、燃料噴射弁の燃料噴射性能も低下するおそれがある。

［本実施形態の溶接ビード］
これに対し本実施形態では、ノズルプレート１およびノズル本体２を、酸化反応するガスを含むシールドガスを使用して溶接し、または、シールガスを使用することなく空気雰囲気中で溶接して、溶接ビード３を得ることで、細い溶接ビード３を得ることができる。これにより、噴射ノズルＦのような、溶接幅（表面幅Ｗ１）を広くできない部分の溶接に好適に適用できる。また、溶接ビード３の表面幅Ｗ１の広がりを抑制することにより、溶接ビード３の幅が、深さ方向について、均一に近づけることができる。即ち、ノズルプレート１の一端面側の溶接ビード３の幅である表面幅Ｗ１と、ノズルプレート１の他端面側の溶接ビード３の幅である溶込み幅Ｗ２と、の差を小さくなるようにすることにより、スワール室１３に生じる変形を抑制し、燃料噴射弁の燃料噴射性能を確保することができる。

（本実施形態に係る溶接ビード３の断面形状）
図５は、本実施形態に係る溶接部材Ｆの溶接ビード３の形状を説明する断面図である。なお、図５（および後述する図６、図７）は断面図を示しているが、説明の便宜上ハッチングの図示を省略している。

図５に示すように、本実施形態に係る深溶込み型（キーホールモード）レーザ溶接により、溶接ビード３を備えた重ね溶接継手を得た。この重ね溶接継手において、例えば、ノズルプレート１の表面に形成される溶接ビード３の断面形状の表面幅Ｗ１は、０．３２ｍｍであり、ノズルプレート１の表面から溶接ビード３の底部までの全体の溶込み深さＨは、０．４２ｍｍであった。また、ノズルプレート１とノズル本体２との境界を形成する境界線（境界面４）の深さ位置における溶接ビード３の溶込み幅Ｗ２は、０．２８ｍｍであった。また、ノズルプレート１の厚みｔが０．３５ｍｍであり、境界線（境界面４）から溶接ビード３の底部までの深さＤ（境界面４以下のノズル本体２側の溶込み深さ）は、０．０７ｍｍであった。

その結果、溶接ビード３の表面幅Ｗ１とノズルプレート１の板厚ｔの比率Ｗ１／ｔは、０．９１であり、閾値１．０以下であった。また、溶接ビード３の表面幅Ｗ１、ノズルプレート１とノズル本体２との境界面４の溶接ビード３の溶込み幅Ｗ２とノズルプレート１の板厚ｔの関係（Ｗ１−Ｗ２）／ｔは、０．１１４であり、閾値０．４以下であった。
なお、以下の説明において、（Ｗ１−Ｗ２）／ｔを溶接ビード幅変化率を称する。また、比率Ｗ１／ｔの閾値１．０および溶接ビード幅変化率の閾値０．４の意義については、図８および図９を用いて後述する。

このような溶接ビード３（溶接ビード３の断面形状）を有する重ね溶接継手について、溶接後にノズルプレート１、特に、スワール室１３付近の変形を測定した。その結果、ノズルプレート１またはスワール室１３にほとんど変形が生じていないことを確認した。また、顕微鏡で溶接部の組織および欠陥を観察した。その結果、溶接部に溶接割れ、ポロシティ、接合不良などの溶接欠陥は認められなかった。

（比較例に係る溶接ビード３の断面形状）
図６は、比較例１に係る溶接部材Ｆの溶接ビード３の形状を説明する断面図である。図７は、比較例２に係る溶接部材Ｆの溶接ビード３の形状を説明する断面図である。

図６に示す比較例１の溶接ビード３の断面形状は、表面幅Ｗ１が０．６５ｍｍであり、全体の溶込み深さＨが０．４６ｍｍであり、溶込み幅Ｗ２が０．５３ｍｍであり、深さＤが０．１１ｍｍであった。なお。ノズルプレート１の厚みｔは０．３５ｍｍである。

その結果、溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔは０．３４であり、閾値０．４以下であった。一方、比率Ｗ１／ｔは１.８６であり、閾値１．０より大きかった。
このように、溶接ビード３の表面幅Ｗ１および溶込み幅Ｗ２が共にノズルプレート１の板厚ｔより大きくなると、溶接途中でスワール室１３の周縁の熱影響が大きくなり、スワール室１３の溶接変形も大きくなっている。

図７に示す比較例２の溶接ビード３の断面形状は、表面幅Ｗ１が０．３０ｍｍであり、全体の溶込み深さＨが０．３８ｍｍであり、溶込み幅Ｗ２が０．１２ｍｍであり、深さＤが０．０３ｍｍであった。なお。ノズルプレート１の厚みｔは０．３５ｍｍである。

その結果、比率Ｗ１／ｔは０.８６であり、閾値１．０以下であった。一方、溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔは０．５１であり、閾値０．４より大きかった。
このような溶接ビード３の形状は、表面幅Ｗ１がノズルプレート１の板厚ｔより小さく、スワール室１３に対しての熱影響が小さいが、表面幅Ｗ１と溶込み幅Ｗ２の差が大きいため、ノズルプレート１の表面付近（スワール室１３上部付近）の変形と、ノズルプレート１とノズル本体２の境界面４付近（スワール室１３下部付近）の変形と、の差が大きく、スワール室１３の内周縁部に凹みのような変形を生じる可能性が大きくなる。

これらの結果をまとめたものを図８および図９に示す。図８は、溶接変形による変形量と、溶接ビード３の表面幅Ｗ１とノズルプレート１の板厚５の比率Ｗ１／ｔと、の関係を示すグラフである。図９は、溶接変形による変形量と、溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／Ｔと、の関係を示すグラフである。

図８に示すように、比率Ｗ１／ｔが閾値１．０以下の場合、溶接変形による変形量は変形許容量よりも小さくなり、燃料噴射弁の噴射性能を確保することができる。一方、比率Ｗ１／ｔが閾値１．０より大きくなると、溶接変形による変形量は変形許容量よりも大きくなり、変形量も急に大きくなっている。

また、図９に示すように、溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが閾値０．４以下の場合、溶接変形による変形量は変形許容量よりも小さくなり、燃料噴射弁の噴射性能を確保することができる。一方、溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが閾値０．４より大きくなると、溶接変形による変形量は変形許容量よりも大きくなり、変形量も急に大きくなっている。

以上に説明したように、比率Ｗ１／ｔおよび溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔを所定の範囲内に設定することにより、スワール室１３を設けたノズルプレート１とノズル本体２のレーザ溶接において、スワール室１３の溶接変形を抑制することができ、高品質な燃料噴射弁が得られる。

≪変形例≫
なお、本実施形態に係る溶接部材Ｆは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

比率Ｗ１／ｔの閾値は１．０であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、スワール室１３の変形許容量に応じて変更してもよい。

溶接ビード幅変化率（Ｗ１−Ｗ２）／ｔの閾値は０．４であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、スワール室１３の変形許容量に応じて変更してもよい。

１ ノズルプレート（被溶接材、第１被溶接材）
２ ノズル本体（被溶接材、第２被溶接材）
３ 溶接ビード
３ａ 溶融池
４ 境界面
５ レーザ光
６ キーホール
７ 金属蒸気
１１ 中央室
１２ 連通路
１３ スワール室（凹部、旋回室）
１４ 噴射孔
２１ 弁座
２２ 連通孔
Ｆ 噴射ノズル（溶接部材、燃料噴射弁）
Ｗ１ 表面幅
Ｗ２ 溶込み幅
Ｈ 溶込み深さ
Ｄ 深さ
ｔ 板厚
Ｌ 面取り

Claims (5)

1. 燃料を旋回させる旋回室が設けられたノズルプレートと、
   ノズル本体と、
   前記ノズルプレートと前記ノズル本体とを重ね合わせて、前記ノズルプレートの側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により形成された溶接ビードと、を備え、
   前記溶接ビードは、
   前記溶接ビードの表面幅をＷ１とし、前記ノズルプレートと前記ノズル本体の境界面における前記溶接ビードの幅である溶込み幅をＷ２とし、前記ノズルプレートの板厚をｔとして、
   前記表面幅Ｗ１と、前記板厚ｔと、の比率であるＷ１／ｔが１．０以下であり、
   前記表面幅Ｗ１と前記溶込み幅Ｗ２との差分と、前記板厚ｔの比率である（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが０．４以下である
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ノズル本体の前記ノズルプレートと重ね合わされる面の縁端部に形成される面取りは、
   ０．１ｍｍ以下とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 燃料噴射弁の噴射ノズルを溶接するレーザ溶接方法であって、
   燃料を旋回させる旋回室が設けられたノズルプレートとノズル本体を重ね合わせて、前記ノズルプレートの側からレーザ光を照射して深溶込み型レーザ溶接により溶接ビードを形成し、
   前記溶接ビードは、
   前記溶接ビードの表面幅をＷ１とし、前記ノズルプレートと前記ノズル本体の境界面における前記溶接ビードの幅である溶込み幅をＷ２とし、前記ノズルプレートの板厚をｔとして、
   前記表面幅Ｗ１と、前記板厚ｔと、の比率であるＷ１／ｔが１．０以下であり、
   前記表面幅Ｗ１と前記溶込み幅Ｗ２との差分と、前記板厚ｔの比率である（Ｗ１−Ｗ２）／ｔが０．４以下である
   ことを特徴とするレーザ溶接方法。
4. 前記深溶込み型レーザ溶接は、
   シールドガスとして酸素と窒素の混合ガスを用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶接方法。
5. 前記深溶込み型レーザ溶接は、
   シールドガスを使用せず、空気雰囲気中で行う
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶接方法。