JP7482502B2 - めっき鋼板の溶接装置及びめっき鋼板の溶接方法 - Google Patents
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Description
発明者は、実施形態のめっき鋼板の溶接方法の有効性を検証するべく、以下の装置、テストピースを用い、レーザ照射の条件によりめっき鋼板の「溶接試験I」を実施した。
<試験装置>
・レーザ発信器…TRUMPF社製,TruDisk6001
・加工ヘッド…TRUMPF社製,PFO3D
・ロボット…株式会社安川電機製,MOTOMAN-MC2000
・ハイスピードカメラ…株式会社ナックイメージテクノロジー製,
MEMRECAM Q1v
・溶融亜鉛めっき鋼板…SCGA270-45/45(JIS規格:SGCC-F)
・板厚…0.7mm
・めっき目付量…表裏 45g/m2
板組…2枚重ね
・めっきの除去
レーザ出力…6000W
レーザ速度(図形を描画する際のレーザ光の移動速度)…1000mm/sec
移動速度(レーザ溶接部位を進行する速度)…50mm/sec
・溶接
レーザ出力…2000W
移動速度(レーザ溶接部位を進行する速度)…50mm/sec
溶接試験Iの図9及び図10の写真による検証から、めっき鋼板の溶接は良好に仕上がった。また、めっき層の金属(亜鉛)の蒸気の排気も良好でありスパッタも少ない。従って、溶接部位の強度確保に都合よい。しかも、実施例のようにレーザ光照射を用いるため、溶接部位の走査と金属溶融は迅速に進む。従って、生産効率面からも好例である。
溶接試験Iでは、第1、第2加熱工程をともにレーザ光照射による加熱とした。さらに、「溶接試験II」では第1加熱工程をTIG(TIG溶接)による加熱とし、第2加熱工程をレーザ光照射による加熱とした。発明者は、当該溶接方法の有効性を検証するべく、以下の装置、テストピースを用い、めっき鋼板の溶接試験を実施した。
<試験装置>
・レーザ発信器…TRUMPF社製,TruDisk6001
・加工ヘッド…TRUMPF社製,PFO3D
・ロボット…株式会社安川電機製,MOTOMAN-MC2000
・ハイスピードカメラ…株式会社ナックイメージテクノロジー製,
MEMRECAM Q1v
・TIG溶接機…愛知産業株式会社製,TransTig
・溶融亜鉛めっき鋼板…SCGA270-45/45(JIS規格:SGCC-F)
・板厚…0.7mm
・めっき目付量…表裏 45g/m2
板組…2枚重ね
電圧…約10V
電流…約150A
・溶接
レーザ出力…1100W
照射時間…10msec
OFF時間…20msec
図12及び図13の写真による検証から、めっき鋼板の溶接は良好に仕上がった。また、めっき層の金属(亜鉛)の蒸気の排気も良好でありスパッタも少ない。従って、溶接部位の強度確保に都合よい。しかも、実施例のようにはじめにTIG溶接における加熱手法を用いた場合であっても溶融金属プールの形成、その後のレーザ光照射を用いた溶接部位の走査と金属溶融は迅速に進む。レーザ光照射以外の加熱によって溶融金属プールを形成し、その後の溶接も可能であることを確認した。
4 加熱装置
5 制御部
6 載置台
7 台座
8 重ね合わせ部位
10 第1めっき鋼板
11 めっき層
12 鋼板層
19 外表面
20 第2めっき鋼板
21 めっき層
22 鋼板層
30 溶融部
31 溶融金属プール
32 底面
41,42 第1軌跡
43,44 第2軌跡
L レーザ光
Claims (8)
- 第1めっき鋼板と第2めっき鋼板を重ね合わせて生じる前記第1めっき鋼板と前記第2めっき鋼板との重ね合わせ部位において前記第1めっき鋼板と前記第2めっき鋼板とを溶接するめっき鋼板の溶接方法であって、
前記重ね合わせ部位において前記第1めっき鋼板の外表面から前記第1めっき鋼板の厚さ方向に向けて前記第1めっき鋼板をレーザ光照射加熱により加熱溶融して前記重ね合わせ部位に前記第1めっき鋼板の溶融金属プールを形成する第1加熱工程と、
前記重ね合わせ部位に形成された前記溶融金属プールとともに前記第1めっき鋼板の外表面から前記第2めっき鋼板をレーザ光照射加熱により加熱溶融して溶融した前記第2めっき鋼板と前記溶融金属プールと接続する第2加熱工程と、を備え、
前記第1加熱工程における前記溶融金属プールの形成に際し、加熱溶融は前記第1めっき鋼板の厚さ方向に貫通しない出力で行われ、
前記第2加熱工程は、前記第1加熱工程により形成された前記溶融金属プールの金属が溶融している状態において行われ、
前記第2加熱工程において、前記第1めっき鋼板及び前記第2めっき鋼板のめっき層の金属は溶融して蒸発し生じた蒸気は前記溶融金属プールを通過して前記溶融金属プールの表面から拡散する
ことを特徴とするめっき鋼板の溶接方法。 - 前記第1加熱工程における前記溶融金属プールの形成に際し、前記重ね合わせ部位の直上の前記第1めっき鋼板の外表面において所定の軌跡を描画しながら前記第1めっき鋼板を加熱溶融する請求項1に記載のめっき鋼板の溶接方法。
- 前記第2加熱工程における前記第2めっき鋼板に対する加熱溶融は、前記溶融金属プールよりも少ない面積の領域である請求項1または2に記載のめっき鋼板の溶接方法。
- 前記第2加熱工程の後、前記第1めっき鋼板の外表面から前記溶融金属プールとともに前記第2めっき鋼板を加熱し前記第2めっき鋼板の外表面を溶融加熱する第3加熱工程が備えられる請求項1ないし3のいずれか1項に記載のめっき鋼板の溶接方法。
- 前記第3加熱工程における溶融加熱がレーザ光照射加熱である請求項4に記載のめっき鋼板の溶接方法。
- 第1めっき鋼板と第2めっき鋼板を重ね合わせて生じる前記第1めっき鋼板と前記第2めっき鋼板との重ね合わせ部位において前記第1めっき鋼板と前記第2めっき鋼板とを溶接するめっき鋼板の溶接装置であって、
前記重ね合わせ部位において前記第1めっき鋼板の外表面から前記第1めっき鋼板の厚さ方向に向けて前記第1めっき鋼板を加熱溶融して前記重ね合わせ部位に前記第1めっき鋼板の溶融金属プールを形成するレーザ光照射装置である第1加熱装置と、
前記重ね合わせ部位に形成された前記溶融金属プールとともに前記第1めっき鋼板の外表面から前記第2めっき鋼板を加熱溶融して溶融した前記第2めっき鋼板と前記溶融金属プールと接続するレーザ光照射装置である第2加熱装置と、を備え、
前記第1加熱装置の前記溶融金属プールの形成に際し、加熱溶融は前記第1めっき鋼板の厚さ方向に貫通しない出力であり、
前記第2加熱装置の加熱溶融は、前記第1加熱装置により形成された前記溶融金属プールの金属が溶融している状態であり、
前記第2加熱装置の加熱溶融により、前記第1めっき鋼板及び前記第2めっき鋼板のめっき層の金属は溶融して蒸発し生じた蒸気は前記溶融金属プールを通過して前記溶融金属プールの表面から拡散させる
ことを特徴とするめっき鋼板の溶接装置。 - 前記第1めっき鋼板の外表面から前記溶融金属プールとともに前記第2めっき鋼板を加熱し前記第2めっき鋼板の外表面を溶融加熱する第3加熱装置が備えられる請求項6に記載のめっき鋼板の溶接装置。
- 前記第3加熱装置がレーザ光照射装置である請求項7に記載のめっき鋼板の溶接装置。
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