JP6191646B2 - Welding method - Google Patents

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Description

本発明は溶接方法に関し、特にレーザビーム、電子ビーム、イオンビームなどの高エネルギービームを用いた溶接方法に関する。   The present invention relates to a welding method, and more particularly to a welding method using a high energy beam such as a laser beam, an electron beam, or an ion beam.

重ね合わせた複数の金属板を接合する溶接方法の一つとして、加工歪みが少なく、高速溶接が可能であり、残留熱影響部も少ないなどの利点から、レーザ溶接による溶接方法が広く利用されている。   As one of the welding methods for joining a plurality of stacked metal plates, laser welding is widely used because of its advantages such as low processing distortion, high-speed welding, and low residual heat affected zone. Yes.

特許文献1に開示された溶接方法では、重ね合わせた金属材を所定の接合ラインに沿ってスポット溶接した後、スポット溶接部に沿ってレーザ溶接による連続溶接部を形成している。特許文献1には、スポット溶接により、レーザ溶接の際の隙間管理のための冶具や仮固定が不要となると記載されている。すなわち、スポット溶接が、レーザ溶接時の被溶接物の変形を抑制するための仮止め溶接としての役割も担っている。   In the welding method disclosed in Patent Document 1, the welded metal material is spot welded along a predetermined joining line, and then a continuous welded portion is formed by laser welding along the spot welded portion. Patent Document 1 describes that spot welding eliminates the need for jigs and temporary fixing for gap management during laser welding. That is, spot welding also plays a role as temporary welding for suppressing deformation of an object to be welded during laser welding.

特開2009−241116号公報JP 2009-241116 A

特許文献1では、仮止め溶接部に相当するスポット溶接部が、本溶接部に相当するレーザ溶接による連続溶接部からはみ出している。ここで、例えば高電導性を有するアルミニウム合金板等では、仮止め溶接部は本溶接部よりも強度が弱い。そのため、特許文献1のように、仮止め溶接部が本溶接部からはみ出していると、強度の弱い仮止め溶接部が何らかの要因によって本溶接後に剥がれる虞がある。仮止め溶接部が剥がれても強度的には問題ないが、剥がれる際に異音が発生する。   In Patent Document 1, a spot welded portion corresponding to a temporary welded portion protrudes from a continuous welded portion by laser welding corresponding to a main welded portion. Here, for example, in the case of an aluminum alloy plate having high conductivity, the temporarily welded portion has a lower strength than the main welded portion. Therefore, as in Patent Document 1, if the temporarily welded part protrudes from the main welded part, the weakly temporarily attached welded part may be peeled off after the main welding due to some factor. There is no problem in strength even if the temporarily welded part is peeled off, but abnormal noise is generated when it is peeled off.

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、本溶接後の仮止め溶接部の剥がれを抑制するものである。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: Peeling of the temporary fixing weld part after this welding is suppressed.

本発明に係る溶接方法は、
重ね合わせた複数の金属板からなる被溶接物に、高エネルギービームを照射して溶接する溶接方法であって、
前記被溶接物の溶接箇所に仮止め溶接ナゲットをスポット溶接により形成する工程と、
前記溶接箇所において、前記仮止め溶接ナゲットを残存させつつ、前記仮止め溶接ナゲットを内包する仮想閉曲線に沿って、複数の本溶接ナゲットを高エネルギービームの照射により形成する工程と、を備えたものである。
The welding method according to the present invention includes:
A welding method of irradiating and welding a workpiece made of a plurality of stacked metal plates with a high energy beam,
A step of forming a temporary welding nugget by spot welding at the weld location of the workpiece;
Forming a plurality of main welding nuggets by irradiation with a high-energy beam along a virtual closed curve containing the temporary welding weld nugget while leaving the temporary welding nugget at the welding location. It is.

本発明に係る溶接方法では、溶接箇所において、スポット溶接による仮止め溶接ナゲットを残存させつつ、前記仮止め溶接ナゲットを内包する仮想閉曲線に沿って、複数の本溶接ナゲットを高エネルギービームの照射により、該本溶接ナゲットが前記仮止め溶接ナゲットより高強度であるよう形成する。そのため、仮止め溶接ナゲットが、本溶接ナゲットによって取り囲まれ、本溶接後における仮止め溶接ナゲットの剥がれを抑制することができる。

In the welding method according to the present invention, a plurality of main welding nuggets are irradiated with a high-energy beam along a virtual closed curve containing the temporary fixing weld nugget while leaving the temporary fixing weld nugget by spot welding at the welding location. The main welding nugget is formed to have higher strength than the temporary welding nugget . Therefore, the temporarily welded nugget is surrounded by the main welded nugget, and the temporary welded nugget can be prevented from peeling off after the actual welding.

また、本発明に係る溶接方法では、前記仮止め溶接ナゲットの径を、前記複数の本溶接ナゲットの径よりも小さくすることが好ましい。仮止め溶接ナゲットを形成する際の熱歪を小さくすることができる。   In the welding method according to the present invention, it is preferable that a diameter of the temporary welding nugget is smaller than a diameter of the plurality of main welding nuggets. The thermal strain at the time of forming the temporary welding nugget can be reduced.

さらに、本発明に係る溶接方法では、前記仮止め溶接ナゲットと前記複数の本溶接ナゲットとを、互いに離間して形成することが好ましい。本溶接時の被溶接物の変形をさらに効果的に抑制することができる。   Furthermore, in the welding method according to the present invention, it is preferable that the temporary welding nugget and the plurality of main welding nuggets are formed apart from each other. Deformation of the workpieces during the main welding can be further effectively suppressed.

また、本発明に係る溶接方法では、前記高エネルギービームとしてレーザビームを用いることが好ましい。   In the welding method according to the present invention, it is preferable to use a laser beam as the high energy beam.

本発明により、本溶接後の仮止め溶接部の剥がれを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress peeling of the temporarily welded portion after the main welding.

第1の実施形態に係る溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the laser welding apparatus for enforcing the welding method which concerns on 1st Embodiment. レーザ溶接装置の基本的な動作を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the fundamental operation | movement of a laser welding apparatus. 第1の実施形態に係る溶接方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the welding method which concerns on 1st Embodiment. 溶接箇所41の拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view of a welding location 41. 図4のV−V断面図である。It is VV sectional drawing of FIG. 実施例に係る被溶接物100の平面図である。It is a top view of the to-be-welded object 100 which concerns on an Example. 比較例に係る被溶接物110の平面図である。It is a top view of the to-be-welded object 110 which concerns on a comparative example.

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

(第1の実施形態)
まず、図1、図2を参照して、第1の実施形態に係る溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置について説明する。図1は、第1の実施形態に係る溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置の一例を示す側面図である。図2は、レーザ溶接装置の基本的な動作を説明するための平面図である。
(First embodiment)
First, a laser welding apparatus for performing the welding method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view showing an example of a laser welding apparatus for carrying out the welding method according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view for explaining the basic operation of the laser welding apparatus.

なお、図1、図2及びその他の図面に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものであるが、図面間において相互に対応している。通常、xy平面が水平面を構成し、z軸プラス向きが鉛直上向きとなる。   Note that the right-handed xyz coordinates shown in FIGS. 1 and 2 and other drawings are for convenience in explaining the positional relationship of the components, but correspond to each other in the drawings. Usually, the xy plane constitutes a horizontal plane, and the z-axis plus direction is vertically upward.

図1に示すように、レーザ溶接装置1は、レーザ発振器10、走査手段11、及び駆動源12を備える。
レーザ発振器10はレーザビームを生成する。生成されたレーザビームは、光ファイバーケーブル13を用いて走査手段11に導かれる。レーザビームには、例えば炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、ファイバーレーザ等を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 1 includes a laser oscillator 10, a scanning unit 11, and a drive source 12.
The laser oscillator 10 generates a laser beam. The generated laser beam is guided to the scanning means 11 using the optical fiber cable 13. As the laser beam, for example, a carbon dioxide laser, a YAG laser, a fiber laser, or the like can be used.

走査手段11は、レーザ発振器10から光ファイバーケーブル13を介して導かれたレーザビーム16を走査し、被溶接物である金属板31における4つの溶接箇所41〜44に順次照射する。これにより、重ね合わせた2枚の金属板31、32に跨る本溶接ナゲットを形成する。図1、図2に示すように、溶接箇所41〜44には、予めスポット溶接による仮止め溶接ナゲット41a〜44aがそれぞれ形成されている。図1では、仮止め溶接ナゲット41aが形成された溶接箇所41にレーザビーム16を照射し、本溶接ナゲット41bを形成する様子を示している。なお、溶接箇所の位置及び数は、特に制限はなく、適宜決定すればよい。   The scanning means 11 scans the laser beam 16 guided from the laser oscillator 10 through the optical fiber cable 13 and sequentially irradiates the four welding locations 41 to 44 in the metal plate 31 that is the workpiece. Thereby, the main welding nugget which straddles the two metal plates 31 and 32 which overlap | superposed is formed. As shown in FIGS. 1 and 2, temporary welded nuggets 41 a to 44 a by spot welding are formed in advance at the welding locations 41 to 44, respectively. FIG. 1 shows a state in which a laser beam 16 is irradiated to the welding spot 41 where the temporarily welded nugget 41a is formed to form the main welding nugget 41b. In addition, the position and number of welding locations are not particularly limited, and may be determined as appropriate.

走査手段11は、それぞれ1つの回動軸を中心に回動可能なミラー14、15を備えている。例えば、ミラー14はレーザビーム16をx軸方向に走査し、ミラー15はレーザビーム16をy軸方向に走査する。ミラー14、15は、例えばガルバノミラーを用いて構成することができる。つまり、走査手段11は、金属板31の表面における所定の走査範囲でレーザビーム16を走査することができる。   The scanning unit 11 includes mirrors 14 and 15 that can rotate around one rotation axis. For example, the mirror 14 scans the laser beam 16 in the x-axis direction, and the mirror 15 scans the laser beam 16 in the y-axis direction. The mirrors 14 and 15 can be configured using, for example, galvanometer mirrors. That is, the scanning unit 11 can scan the laser beam 16 in a predetermined scanning range on the surface of the metal plate 31.

また、走査手段11は、例えばロボットなどの駆動源12により、任意の方向(x軸方向、y軸方向、及びz軸方向)に移動することができる。図1、図2に示した例では、走査手段11は、単純にx軸プラス方向に移動する。走査手段11によるレーザビーム16の走査範囲は、走査手段11の移動と共に移動する。
なお、図1では、2つのミラー14、15から走査手段11を構成しているが、2軸方向に回動可能な1つのミラーから走査手段11を構成してもよい。
The scanning unit 11 can be moved in any direction (x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction) by a drive source 12 such as a robot. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the scanning unit 11 simply moves in the positive direction of the x axis. The scanning range of the laser beam 16 by the scanning unit 11 moves as the scanning unit 11 moves.
In FIG. 1, the scanning unit 11 is configured by the two mirrors 14 and 15, but the scanning unit 11 may be configured by a single mirror that is rotatable in the biaxial direction.

次に、図1、図2を参照して、レーザ溶接装置1の基本的な動作について説明する。図の例では、被溶接物として2枚の金属板31、32を溶接して接合する場合を例示している。図1では被溶接物である2枚の金属板31、32が若干離間するように配置されている場合を示しているが、2枚の金属板31、32は互いに接するように配置されていてもよい。   Next, basic operations of the laser welding apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the example of the figure, a case where two metal plates 31 and 32 are welded and joined as an object to be welded is illustrated. Although FIG. 1 shows a case where the two metal plates 31 and 32 that are the workpieces are arranged so as to be slightly separated from each other, the two metal plates 31 and 32 are arranged so as to be in contact with each other. Also good.

上述の通り、溶接箇所41〜44には、予めスポット溶接による仮止め溶接ナゲット41a〜44aがそれぞれ形成されている。ここで、高電導性を有するアルミニウム合金板等では、スポット溶接によって充分な接合強度を得るのが難しく、充分な接合強度を得るには特殊な装置が必要となる。一方で、仮止め溶接であれば、大きな接合強度は要求されない。そのため、高電導性を有するアルミニウム合金板等の仮止め溶接に、汎用の(例えば鋼板用の)スポット溶接装置をそのまま用いることができる。スポット溶接を用いることにより、レーザ溶接の場合よりも仮止め溶接を高速に行うことができ、生産性が向上する。   As described above, temporary welded nuggets 41a to 44a by spot welding are previously formed at the welding locations 41 to 44, respectively. Here, in the case of an aluminum alloy plate or the like having high conductivity, it is difficult to obtain sufficient joint strength by spot welding, and a special device is required to obtain sufficient joint strength. On the other hand, if it is temporary fixing welding, a large joint strength is not required. Therefore, a general-purpose spot welding apparatus (for example, for a steel plate) can be used as it is for temporary fixing welding of an aluminum alloy plate or the like having high conductivity. By using spot welding, temporary fixing welding can be performed at a higher speed than in the case of laser welding, and productivity is improved.

図2の平面図に示すように、金属板31、32を溶接する際、走査手段11を矢印で示した溶接方向に移動する。ここで、溶接方向とは、金属板31、32を溶接する方向である。換言すると、溶接方向は、図1、図2に示す溶接箇所41〜44が形成される方向であって、図の例ではx軸プラス方向である。なお、走査手段11は、溶接方向に一定の速度で(つまり連続的に)移動してもよく、また、段階的に(つまり不連続的に)移動してもよい。   As shown in the plan view of FIG. 2, when welding the metal plates 31, 32, the scanning means 11 is moved in the welding direction indicated by the arrow. Here, the welding direction is a direction in which the metal plates 31 and 32 are welded. In other words, the welding direction is a direction in which the welding locations 41 to 44 shown in FIGS. 1 and 2 are formed, and is the x-axis plus direction in the illustrated example. The scanning unit 11 may move at a constant speed (that is, continuously) in the welding direction, or may move stepwise (that is, discontinuously).

図1に示すように、金属板31、32を溶接する際、まず走査手段11は、仮止め溶接ナゲット41aが形成された溶接箇所41にレーザビーム16を照射する。これにより、溶接箇所41に本溶接ナゲット41bが形成される。その後、走査手段11は移動しながら、レーザビーム16を次の溶接箇所42に照射する。これにより、溶接箇所42に本溶接ナゲット(不図示)が形成される。同様に、溶接箇所43、44にも、本溶接ナゲットが順次形成される。   As shown in FIG. 1, when welding the metal plates 31 and 32, first, the scanning unit 11 irradiates the laser beam 16 to the welded portion 41 where the temporary fixing weld nugget 41 a is formed. As a result, a main welding nugget 41 b is formed at the welding location 41. Thereafter, the scanning means 11 irradiates the next welding spot 42 with the laser beam 16 while moving. As a result, a main weld nugget (not shown) is formed at the weld location 42. Similarly, main welding nuggets are sequentially formed at the welding locations 43 and 44 as well.

このように、レーザ溶接装置1は、駆動源12により走査手段11を移動させつつ、走査手段11でレーザビーム16を走査して金属板31、32の所定の箇所を溶接することができる。上記の溶接方法を用いた場合は、溶接箇所41〜44が離散的となる。なお、当然のことながら、被溶接物である複数の金属板の枚数は3枚以上であってもよい。   As described above, the laser welding apparatus 1 can weld the predetermined portions of the metal plates 31 and 32 by scanning the laser beam 16 with the scanning unit 11 while moving the scanning unit 11 with the drive source 12. When the above welding method is used, the welding locations 41 to 44 are discrete. As a matter of course, the number of the plurality of metal plates that are the workpieces may be three or more.

次に、図3を参照して、本実施形態に係る溶接方法について説明する。図3は、第1の実施形態に係る溶接方法を説明するための図であって、溶接箇所41の平面図を示している。
本実施形態に係る溶接方法は、レーザ発振器10から導かれたレーザビーム16を走査する走査手段11を移動させながら、走査手段11で走査されたレーザビーム16を被溶接物である複数の金属板31、32に照射して複数の金属板31、32を溶接するレーザ溶接方法である。
Next, the welding method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view for explaining the welding method according to the first embodiment, and shows a plan view of the welded portion 41.
In the welding method according to the present embodiment, the laser beam 16 scanned by the scanning unit 11 is moved while the scanning unit 11 that scans the laser beam 16 guided from the laser oscillator 10 is moved. This is a laser welding method in which a plurality of metal plates 31 and 32 are welded by irradiating 31 and 32.

ここで、レーザ溶接による本溶接に先立って、金属板31、32を、スポット溶接によって仮止め溶接する。
具体的には、図3(a)に示すように、溶接箇所41に仮止め溶接ナゲット41aをスポット溶接により形成する。ここで、仮止め溶接とは、金属板31、32が本溶接中に熱歪や残留応力などによって変形することを抑制するための仮の溶接であって、本溶接よりも接合強度の小さい溶接である。
Here, prior to the main welding by laser welding, the metal plates 31 and 32 are temporarily welded by spot welding.
Specifically, as shown in FIG. 3A, a temporary fixing weld nugget 41a is formed by spot welding at a welding point 41. Here, the temporary fixing welding is temporary welding for suppressing deformation of the metal plates 31 and 32 due to thermal strain, residual stress, or the like during the main welding, and has a lower joint strength than the main welding. It is.

次に、図3(b)に示すように、溶接箇所41において、仮止め溶接ナゲット41aを残存させつつ、レーザビーム16を照射して本溶接する。具体的には、仮止め溶接ナゲット41aを内包する仮想閉曲線に沿って、複数の本溶接ナゲット41bを形成する。図の例では、仮止め溶接ナゲット41aを内包する仮想閉曲線(溶接箇所41を示す二点鎖線)に沿って3つの本溶接ナゲット41bを形成している。ここで、本溶接とは、金属板31、32を互いに強固に接合するための溶接である。
なお、複数の本溶接ナゲット41bの形成順序は、どのような順序であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, the main welding is performed by irradiating the laser beam 16 at the welding location 41 while leaving the temporarily welded nugget 41a. Specifically, a plurality of main welding nuggets 41b are formed along a virtual closed curve including the temporary fixing weld nugget 41a. In the example of the figure, three main welding nuggets 41b are formed along a virtual closed curve (a two-dot chain line indicating the welding location 41) including the temporary fixing weld nugget 41a. Here, the main welding is welding for firmly joining the metal plates 31 and 32 to each other.
The order of forming the plurality of main welding nuggets 41b may be any order.

ここで、図4、図5を参照して、仮止め溶接ナゲット41a及び複数の本溶接ナゲット41bからなる溶接箇所41の詳細な構成について説明する。図4は、溶接箇所41の拡大平面図である。また、図5は、図4のV−V断面図である。   Here, with reference to FIG. 4, FIG. 5, the detailed structure of the welding location 41 which consists of the temporary fixing weld nugget 41a and the some main welding nugget 41b is demonstrated. FIG. 4 is an enlarged plan view of the welding point 41. FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG.

図4に示すように、本実施形態に係る溶接方法では、スポット溶接による仮止め溶接ナゲット41aを残存させつつ、仮止め溶接ナゲット41aを内包する仮想閉曲線(溶接箇所41を示す二点鎖線)に沿って、複数の本溶接ナゲット41bをレーザ溶接により形成する。そのため、仮止め溶接ナゲット41aが、本溶接ナゲット41bによって取り囲まれ、本溶接後における仮止め溶接ナゲット41aの剥がれを抑制することができる。また、仮止め溶接ナゲット41aを残存させるため、本溶接中も仮止め溶接ナゲット41aによる変形抑制効果を維持することができる。   As shown in FIG. 4, in the welding method according to the present embodiment, a temporarily closed weld nugget 41 a by spot welding is left, and a virtual closed curve (a two-dot chain line indicating the welding spot 41) that includes the temporary welded nugget 41 a is left. A plurality of main welding nuggets 41b are formed by laser welding. Therefore, the temporary fixing weld nugget 41a is surrounded by the main welding nugget 41b, and peeling of the temporary fixing welding nugget 41a after the main welding can be suppressed. Further, since the temporary fixing weld nugget 41a is left, the deformation suppressing effect of the temporary fixing weld nugget 41a can be maintained even during the main welding.

図4の例では、直径Dの円形状の仮想曲線(溶接箇所41を示す二点鎖線)の中心部に、直径Daの円形状の仮止め溶接ナゲット41aが1つ形成されている。この仮止め溶接ナゲット41aを囲うように、仮想曲線(溶接箇所41を示す二点鎖線)に内接する直径Dbの円形状の本溶接ナゲット41bが等間隔に3つ形成されている。   In the example of FIG. 4, one circular temporary fixing weld nugget 41 a having a diameter Da is formed at the center of a circular virtual curve having a diameter D (a two-dot chain line indicating the welding spot 41). Three circular main welding nuggets 41b having a diameter Db that are inscribed in a virtual curve (a two-dot chain line indicating the welding location 41) are formed at equal intervals so as to surround the temporary fixing weld nugget 41a.

なお、本溶接時の変形抑制効果の観点から、図4に示すように、仮止め溶接ナゲット41aは、本溶接ナゲット41bと離間して形成されていることが好ましい。ただし、仮止め溶接ナゲット41aの一部と、本溶接ナゲット41bの一部とが、互いに重畳していてもよい。   From the viewpoint of the effect of suppressing deformation during main welding, as shown in FIG. 4, it is preferable that the temporary welding nugget 41a is formed apart from the main welding nugget 41b. However, a part of the temporary welding nugget 41a and a part of the main welding nugget 41b may overlap each other.

また、仮止め溶接ナゲット41a及び本溶接ナゲット41bの個数は、任意である。さらに、仮止め溶接ナゲット41a及び本溶接ナゲット41bの形状は、円形に限られず、例えば楕円形状であってもよいし、多角形形状であってもよい。また、仮止め溶接ナゲット41aを内包する仮想閉曲線は、円形に限られず、楕円や任意の曲線あるいは多角形であってもよい。また、図4の例では、仮止め溶接ナゲット41aを内包する仮想閉曲線が、本溶接ナゲット41bに外接しているが、例えば本溶接ナゲット41bの中心を通過してもよいし、あるいは本溶接ナゲット41bに内接してもよい。   Further, the number of the temporary fixing weld nugget 41a and the main welding nugget 41b is arbitrary. Further, the shapes of the temporary welding nugget 41a and the main welding nugget 41b are not limited to a circular shape, and may be, for example, an elliptical shape or a polygonal shape. Further, the virtual closed curve including the temporary fixing weld nugget 41a is not limited to a circle, and may be an ellipse, an arbitrary curve, or a polygon. In the example of FIG. 4, the virtual closed curve including the temporary welding nugget 41a circumscribes the main welding nugget 41b, but may pass through the center of the main welding nugget 41b or the main welding nugget, for example. 41b may be inscribed.

図4に示すように、仮止め溶接ナゲット41aの径(例えば直径)Daは、本溶接ナゲット41bの径(例えば直径)Dbよりも小さいことが好ましい。仮止め溶接ナゲット41aを形成する際の熱歪を小さくすることができる。また、仮止め溶接ナゲット41aの径Daが小さい程、仮止め溶接時間が短くて済み、生産効率及びエネルギー効率が向上する。但し、本溶接時の変形抑制効果は低下する。   As shown in FIG. 4, it is preferable that the diameter (for example, diameter) Da of the temporary welding nugget 41a is smaller than the diameter (for example, diameter) Db of the main welding nugget 41b. The thermal strain at the time of forming the temporary fixing weld nugget 41a can be reduced. Further, the smaller the diameter Da of the temporary fixing weld nugget 41a, the shorter the temporary fixing welding time is, and the production efficiency and energy efficiency are improved. However, the effect of suppressing deformation during main welding is reduced.

剥離強度等の強度特性上、互いに隣り合う本溶接ナゲット41b間の距離すなわちピッチpに対する本溶接ナゲット41bの径Dbが、1/2<Db/p≦1を満たすように配置されることが好ましい。本溶接ナゲット41bの径Dbは、本溶接ナゲット41bが円形状である場合は、直径である。一方、本溶接ナゲット41bが楕円形状である場合には、例えば長軸長さであってもよいし、長軸長さと短軸長さの平均値であってもよい。   In view of strength characteristics such as peel strength, it is preferable that the distance Db between the main welding nuggets 41b adjacent to each other, that is, the diameter Db of the main welding nugget 41b with respect to the pitch p satisfies 1/2 <Db / p ≦ 1. . The diameter Db of the main welding nugget 41b is a diameter when the main welding nugget 41b is circular. On the other hand, when the main welding nugget 41b has an elliptical shape, the major axis length may be used, for example, or an average value of the major axis length and the minor axis length may be used.

Db/p≦1/2の場合、ピッチpに対して本溶接ナゲット41bの径Dbが小さく、各本溶接ナゲット41bが離れている。そのため、複数の本溶接ナゲット41bが、強度特性上、相互に影響を及ぼさず、各本溶接ナゲット41bの単独の強度を超える荷重が加わると、各本溶接ナゲット41bが個別に破断する。そのため、直径Dの仮想曲線(溶接箇所41)に囲まれた1つのナゲットよりも強度特性に劣る。   In the case of Db / p ≦ 1/2, the diameter Db of the main welding nugget 41b is small with respect to the pitch p, and the main welding nuggets 41b are separated. Therefore, the plurality of main welding nuggets 41b do not affect each other in terms of strength characteristics, and when a load exceeding the single strength of each main welding nugget 41b is applied, each main welding nugget 41b breaks individually. Therefore, the strength characteristics are inferior to those of one nugget surrounded by a virtual curve (welded portion 41) having a diameter D.

また、1<Db/pの場合、ピッチpに対して本溶接ナゲット41bの径Dbが大き過ぎ、隣り合う本溶接ナゲット41bの径Db同士が重なってしまう。そのため、複数の本溶接ナゲット41bが一体となり溶融部と母材の境界に沿って一度に破断する。すなわち、直径Dの仮想曲線(溶接箇所41)に囲まれた1つのナゲットと、同等の強度特性となる。   When 1 <Db / p, the diameter Db of the main welding nugget 41b is too large with respect to the pitch p, and the diameters Db of the adjacent main welding nuggets 41b overlap each other. Therefore, the plurality of main welding nuggets 41b are integrated and break at a time along the boundary between the melted portion and the base material. That is, the strength characteristic is equivalent to that of one nugget surrounded by a virtual curve having a diameter D (welded portion 41).

一方、1/2<Db/p≦1の場合、隣り合う本溶接ナゲット41bが適度に離間している。すなわち、隣り合う本溶接ナゲット41b間に母材(金属板31、32)が存在しているため、本溶接ナゲット41bが一体となって破断することが抑制される。それとともに、本溶接ナゲット41bが個々に破断することも抑制される。そのため、直径Dの仮想曲線(溶接箇所41)に囲まれた1つのナゲットを上回る強度特性が得られる。   On the other hand, when 1/2 <Db / p ≦ 1, adjacent main welding nuggets 41b are appropriately separated. That is, since the base material (metal plates 31, 32) exists between the adjacent main welding nuggets 41b, the main welding nugget 41b is prevented from being broken integrally. At the same time, the individual weld nugget 41b is also prevented from breaking individually. Therefore, the strength characteristic exceeding the one nugget surrounded by the virtual curve (welded part 41) of the diameter D is acquired.

以上に説明した通り、本実施形態では、溶接箇所において、仮止め溶接ナゲットをスポット溶接により形成した後、仮止め溶接ナゲットを残存させつつ、仮止め溶接ナゲットを内包する仮想閉曲線に沿って高エネルギービームを照射し、複数の本溶接ナゲットを形成する。そのため、本溶接後に残存する仮止め溶接ナゲットは、本溶接ナゲットによって取り囲まれる。従って、本溶接後における仮止め溶接ナゲットの剥がれを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, after the temporary fixing weld nugget is formed by spot welding at the welding location, the temporary fixing weld nugget remains, and the high energy along the virtual closed curve that includes the temporary fixing weld nugget remains. Irradiate the beam to form a plurality of main welding nuggets. Therefore, the temporary fixing weld nugget remaining after the main welding is surrounded by the main welding nugget. Accordingly, it is possible to suppress peeling of the temporary welding nugget after the main welding.

次に、図6、図7を参照して、本発明の実施例について説明する。図6は、実施例に係る被溶接物100の平面図である。図7は、比較例に係る被溶接物110の平面図である。
第1の実施形態に係る溶接方法を用いて、被溶接物100を溶接した。本実施例では、枠状の6000系のアルミニウム合金板を2枚重ねたものを被溶接物100とした。各々のアルミニウム合金板の厚さは1.2mmと0.9mmであった。
スポット溶接には銅合金チップを用いた。溶接条件は、加圧力を1960N、溶接電流を14kA、通電時間を8サイクルとした。
レーザ溶接装置1のレーザ発振器10にはファイバーレーザを使用した。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a plan view of the workpiece 100 according to the embodiment. FIG. 7 is a plan view of the workpiece 110 according to the comparative example.
The workpiece 100 was welded using the welding method according to the first embodiment. In this example, the work piece 100 was formed by stacking two frame-shaped 6000 series aluminum alloy plates. The thickness of each aluminum alloy plate was 1.2 mm and 0.9 mm.
A copper alloy tip was used for spot welding. The welding conditions were a pressure of 1960 N, a welding current of 14 kA, and an energization time of 8 cycles.
A fiber laser was used for the laser oscillator 10 of the laser welding apparatus 1.

図6に示すように、実施例に係る被溶接物100における溶接箇所101は20箇所とした。ハッチングして示した10箇所の溶接箇所101aには、図4に拡大して示したように、スポット溶接による円形状の仮止め溶接ナゲットを1点、レーザ溶接による円形状の本溶接ナゲットを3点ずつ形成した。他の10箇所の溶接箇所101bには、仮止め溶接ナゲットを形成せずに、本溶接ナゲットのみを3点ずつ形成した。
仮止め溶接ナゲットの直径Daは、1〜3mm程度とした。また、本溶接ナゲットの直径Dbは、4mm程度とした。本溶接ナゲットの外接円の直径Dは、11mm程度とした。
As shown in FIG. 6, the number of welding points 101 in the workpiece 100 according to the example was 20 points. As shown in an enlarged view in FIG. 4, the ten welded portions 101 a shown by hatching have one circular temporary welded nugget by spot welding and three circular main welded nuggets by laser welding. It was formed point by point. Only the main welding nugget was formed at three points without forming the temporary welding nugget at the other ten welding locations 101b.
The diameter Da of the temporarily welded nugget was set to about 1 to 3 mm. Moreover, the diameter Db of this welding nugget was about 4 mm. The diameter D of the circumscribed circle of the main welding nugget was about 11 mm.

他方、図7に示すように、比較例に係る被溶接物110における溶接箇所111も20箇所とした。全ての溶接箇所111おいて、スポット溶接による仮止め溶接ナゲットを形成せずに、実施例と同様の本溶接ナゲットのみを3点ずつ形成した。仮止め溶接の代りに、10個のクランプ112を用いて被溶接物110を拘束した。そのうち4個のクランプ112bは溶接箇所111以外の位置に設けることができるが、6個のクランプ112aは溶接箇所111に設ける必要がある。そのため、比較例では、図中に矢印で示した溶接ルートに沿って、被溶接物110を2回レーザ溶接した。1回目には、14箇所の溶接箇所111をレーザ溶接した。2回目には、1回目にクランプ112aに隠れていた6箇所の溶接箇所111をレーザ溶接した。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the number of welding points 111 in the workpiece 110 according to the comparative example was also set to 20. In all the welded portions 111, only temporary welding nuggets similar to those of the example were formed three by three without forming the temporary welding nuggets by spot welding. Instead of temporary fixing welding, the workpiece 110 was restrained using ten clamps 112. Of these, the four clamps 112 b can be provided at positions other than the welding spot 111, but the six clamps 112 a need to be provided at the welding spot 111. Therefore, in the comparative example, the workpiece 110 was laser-welded twice along the welding route indicated by an arrow in the drawing. For the first time, 14 welding locations 111 were laser welded. In the second time, six welded spots 111 that were hidden in the clamp 112a in the first time were laser welded.

これに対し、実施例では、スポット溶接により仮止めしたため、溶接ルートに沿った1回のレーザ溶接により、被溶接物100を溶接することができた。そのため、実施例では、クランプを用いる比較例よりも生産効率を向上させることができた。
また、実施例では、各溶接箇所101において、図4に示したように、1つの仮止め溶接ナゲットを取り囲むように、3つの本溶接ナゲット41bを形成した。そのため、実施例では、本溶接時の変形を抑制しつつ、本溶接後における仮止め溶接ナゲットの剥がれを抑制することができた。
On the other hand, in Example, since it temporarily fixed by spot welding, the to-be-welded object 100 was able to be welded by one laser welding along a welding route. Therefore, in the example, production efficiency could be improved as compared with the comparative example using the clamp.
In the embodiment, as shown in FIG. 4, three main welding nuggets 41 b are formed so as to surround one temporary fixing welding nugget at each welding point 101. Therefore, in the Example, it was possible to suppress peeling of the temporary weld nugget after the main welding while suppressing deformation during the main welding.

(その他の実施形態)
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、本溶接箇所のナゲット形状は任意の形状とすることができる。例えば、C字状、O字状、線状などの形状としてもよい。
また、本発明に係る溶接方法は、レーザビーム、電子ビーム、イオンビームなどの高エネルギービームを用いた溶接(例えばレーザ・アークハイブリッド溶接、電子ビーム溶接)に広く適用可能である。
また、本発明に係る溶接方法は、溶接時に変形し易いアルミニウム合金板に特に好適であるが、鋼板その他の金属板にも適用可能である。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to change suitably in the range which does not deviate from the meaning.
For example, the nugget shape of the main welding portion can be an arbitrary shape. For example, the shape may be a C shape, an O shape, a line shape, or the like.
The welding method according to the present invention can be widely applied to welding using a high energy beam such as a laser beam, an electron beam, or an ion beam (for example, laser-arc hybrid welding, electron beam welding).
The welding method according to the present invention is particularly suitable for an aluminum alloy plate that is easily deformed during welding, but can also be applied to steel plates and other metal plates.

1 レーザ溶接装置
10 レーザ発振器
11 走査手段
12 駆動源
13 光ファイバーケーブル
14、15 ミラー
16 レーザビーム
31、32 金属板
41-44 溶接箇所
41a-44a 溶接ナゲット
41b 本溶接ナゲット
100、110 被溶接物
101、101a、101b、111 溶接箇所
112、112a、112b クランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 10 Laser oscillator 11 Scanning means 12 Drive source 13 Optical fiber cable 14, 15 Mirror 16 Laser beam 31, 32 Metal plate 41-44 Welding location 41a-44a Welding nugget 41b Main welding nugget 100, 110 Workpiece 101, 101a, 101b, 111 Welded part 112, 112a, 112b Clamp

Claims (4)

重ね合わせた複数の金属板からなる被溶接物溶接する溶接方法であって、
前記被溶接物の溶接箇所に仮止め溶接ナゲットをスポット溶接により形成する工程と、
前記溶接箇所において、前記仮止め溶接ナゲットを残存させつつ、前記仮止め溶接ナゲットを内包する仮想閉曲線に沿って、複数の本溶接ナゲットを高エネルギービームの照射により、該本溶接ナゲットが前記仮止め溶接ナゲットより高強度であるよう形成する工程と、を備えた、
溶接方法。
It is a welding method for welding an object to be welded consisting of a plurality of stacked metal plates,
A step of forming a temporary welding nugget by spot welding at the weld location of the workpiece;
A plurality of main welding nuggets are irradiated with a high energy beam along a virtual closed curve including the temporary welding nugget while the temporary welding nugget remains at the welding location, and the temporary welding nugget is temporarily fixed. A step of forming the weld nugget to have a higher strength than the weld nugget ,
Welding method.
前記仮止め溶接ナゲットの径を、前記本溶接ナゲットの径よりも小さくすることを特徴とする、
請求項1に記載の溶接方法。
The diameter of the temporary fixing weld nugget is smaller than the diameter of the main weld nugget,
The welding method according to claim 1.
前記仮止め溶接ナゲットと前記複数の本溶接ナゲットとを、互いに離間して形成することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の溶接方法。
The temporary welding nugget and the plurality of main welding nuggets are formed apart from each other,
The welding method according to claim 1 or 2.
前記高エネルギービームとしてレーザビームを用いることを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶接方法。
A laser beam is used as the high energy beam,
The welding method as described in any one of Claims 1-3.
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