JP7081324B2 - レーザ溶接方法および溶接構造体 - Google Patents
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Description
図2は、本実施形態に係るレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置50を模式的に示す概略構成図である。このレーザ溶接装置50は、ワークWから離れた位置でレーザビームLBを照射してレーザ溶接を行うリモートレーザとして構成されている。レーザ溶接装置50は、図2(a)に示すように、レーザビームLBを出力するレーザ発振器51と、ロボット52と、ファイバケーブル54を介してレーザ発振器51から供給されたレーザビームLBを走査してワークWに照射する3Dスキャナ60と、を備えている。ロボット52は、複数のサーボモータ(図示せず)によって駆動される複数の関節を有する多関節型ロボットであり、制御装置(図示せず)の指令に基づき、先端部に取り付けられた3Dスキャナ60を移動させるように構成されている。
次に、上記レーザ溶接装置50を用いた本実施形態のレーザ溶接方法について説明するが、本発明を理解し易くするために、これに先立ち、板隙間Gが相対的に大きい場合における従来のレーザ溶接方法について説明する。
図5は、レーザ溶接方法を模式的に説明する図である。本実施形態のレーザ溶接方法では、先ず、第1ステップにおいて、相対的に大きな板隙間Gを空けて積層された第1鋼板10と第2鋼板20に対して、図5(a)に示すように、集光径D1が相対的に小さく設定された、エネルギー密度が相対的に高い第1レーザビームLB1を、所謂LSW(Laser Screw Welding)にて円を描くように走査しながら照射する。
次に、第2ステップでは、第1ステップにおいて形成された溶融池31の外周縁部に対して、図5(b)に示すように、集光径D1が相対的に小さく設定された、エネルギー密度が相対的に高い第1レーザビームLB1を、LSWにて円を描くように走査しながら照射することによって、溶融池31の外周縁部を溶かして、溶融池31を拡大する。
次に、第3ステップでは、第2ステップにおいて拡大された溶融池31の外周縁部に対して、図5(c)に示すように、集光径D2が第1レーザビームLB1の集光径D1よりも大きく設定された、エネルギー密度が相対的に低い第2レーザビームLB2を、LSWにて円を描くように走査しながら照射する。
次に、本実施形態のレーザ溶接方法の効果を確認するために行った実験例について説明する。
次に、のど裏角度θを相対的に大きくすることのメリットを確認するために行った疲労はく離試験(JIS Z 3138等)およびCAE応力解析の結果について説明する。
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
10 第1鋼板
20 第2鋼板
30 溶接部
31 溶融池
D1 集光径
D2 集光径
LB1 第1レーザビーム
LB2 第2レーザビーム
Claims (5)
- レーザビームを照射することによって積層された複数枚の鋼板を重ね合わせ溶接するレーザ溶接方法であって、
上記複数枚の鋼板は、レーザビーム照射側から順に第1鋼板、…、第n鋼板(nは2以上の整数)から構成されており、
第1レーザビームを上記第1鋼板に照射することにより、第1鋼板から第n-1鋼板を積層方向に貫通し、第n鋼板に達する溶融池を形成するステップと、
集光径が上記第1レーザビームの集光径よりも大きく設定された第2レーザビームを、上記第1鋼板における上記溶融池の外周に沿って照射することにより、上記溶融池の周縁部を溶融させるステップと、を含み、
上記第2レーザビームを照射するステップでは、上記溶融池の周縁部を溶融させた溶融金属を当該溶融池の中央部分に流動させるとともに、当該溶融池が凝固した溶接部における、上記第2鋼板内の部位での、積層方向と直交する平面に対する当該溶接部の傾斜角度よりも、上記第1鋼板と当該第2鋼板との隙間に対応する部位での、当該第1鋼板の当該第2鋼板側の面に対する当該溶接部の傾斜角度の方が小さくなるように、上記溶融池の周縁部を溶融させた溶融金属を、当該第1鋼板の当該第2鋼板側の面に対して斜めに溶け落ちさせることを特徴とするレーザ溶接方法。 - 上記請求項1に記載のレーザ溶接方法において、
上記第1レーザビームを、円形を描くように走査しながら照射して上記溶融池を形成することを特徴とするレーザ溶接方法。 - 上記請求項1または2に記載のレーザ溶接方法において、
上記第1鋼板の厚さが上記第2~第n鋼板の厚さよりも薄いことを特徴とするレーザ溶接方法。 - レーザビームを照射することによって積層された複数枚の鋼板が重ね合わせ溶接された溶接構造体であって、
上記複数枚の鋼板は、レーザビーム照射側から順に第1鋼板、…、第n鋼板(nは2以上の整数)から構成されており、
第1鋼板から第n-1鋼板を積層方向に貫通し、第n鋼板に達する溶融池が凝固した溶接部を備え、
上記溶接部における、上記第2鋼板内の部位での、積層方向と直交する平面に対する当該溶接部の傾斜角度よりも、上記第1鋼板と当該第2鋼板との隙間に対応する部位での、当該第1鋼板の当該第2鋼板側の面に対する当該溶接部の傾斜角度の方が小さいことを特徴とする溶接構造体。 - 上記請求項4に記載の溶接構造体において、
上記第1鋼板の厚さが上記第2~第n鋼板の厚さよりも薄いことを特徴とする溶接構造体。
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