JP7800486B2

JP7800486B2 - レーザ溶接方法

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Publication number: JP7800486B2
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Inventors: 健史山本; 隆太松尾
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Filing date: 2023-03-22
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Description

本開示はレーザ溶接方法に関する。

特許文献１には、積層された複数の金属板に対し、レーザビームを円形状に走査させながら照射して、当該複数の金属板を溶接する開示されている。

特開２０１２－２２８７１５号公報

発明者らは、積層された複数の金属板に対し、レーザビームを円形状に走査させながら照射して、当該複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法に関し、以下の問題点を見出した。
積層した複数の金属板を立てた状態で溶接する場合、溶融池がある程度大きくなり、湯量が多くなると、溶融池に作用する重力によって、溶融池おける鉛直方向上側の板厚方向の厚さが薄くなる。そのため、レーザビームの照射によって溶融池に形成されるキーホールが大きくなり過ぎ、穴空き等の溶接不良が発生する虞があった。

本開示は、このような事情に鑑みなされたものであって、積層された複数の金属板を立てた状態で溶接する場合、溶接不良の発生を抑制可能なレーザ溶接方法を提供する。

本開示の一態様に係るレーザ溶接方法は、
積層された複数の金属板を立てた状態で、レーザビームを照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記複数の金属板に前記レーザビームを照射し、円形状の溶融池を形成するステップと、
前記溶融池の外周に沿って、前記レーザビームを１周走査させ、前記溶融池を拡大するステップと、を備え、
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの走査開始点を、前記溶融池の鉛直方向真上を０度として、前記レーザビームの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とするものである。

本開示の一態様に係るレーザ溶接方法では、溶融池の外周に沿って、レーザビームを１周走査させ、溶融池を拡大するステップにおいて、レーザビームの走査開始点を、溶融池の鉛直方向真上を０度として、レーザビームの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とする。
当該構成では、溶融池おける鉛直方向上側にレーザビームが照射される際、溶融池が充分に拡大されておらず、溶融池の湯量が少ない。そのため、溶融池の鉛直方向上側に生じるくびれが小さく、溶融池おける鉛直方向上側に形成されるキーホールが大きくなり過ぎない。従って、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。

前記溶融池を拡大するステップにおいて、前記レーザビームの走査開始点を、前記レーザビームの走査方向に１８０度から２７０度までの範囲としてもよい。当該構成によって、穴空き等の溶接不良の発生をより抑制できる。

前記溶融池を拡大するステップにおいて、センサによって鉛直方向を検出し、前記センサによって検出された鉛直方向に基づいて、前記レーザビームの走査開始点を決定してもよい。当該構成によって、レーザ溶接システムが自動的にレーザビームの走査開始点を決定できる。

前記溶融池を拡大するステップにおいて、前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくしてもよい。当該構成によって、穴空き等の溶接不良の発生をより抑制できる。

本開示の一態様に係るレーザ溶接方法は、
積層された複数の金属板を立てた状態で、レーザビームを照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記複数の金属板に前記レーザビームを照射し、円形状の溶融池を形成するステップと、
前記溶融池の外周に沿って、前記レーザビームを１周走査させ、前記溶融池を拡大するステップと、を備え、
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくするものである。

本開示の一態様に係るレーザ溶接方法では、溶融池を拡大するステップにおいて、レーザビームの照射エネルギ密度を、溶融池の鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくする。
そのため、溶融池おける鉛直方向上側に形成されるキーホールが大きくなり過ぎず、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。

前記溶融池を拡大するステップにおいて、前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側から鉛直方向上側に向かって徐々に小さくし、前記溶融池の鉛直方向上側から鉛直方向下側に向かって徐々に大きくしてもよい。

本開示により、積層された複数の金属板を立てた状態で溶接する場合、溶接不良の発生を抑制可能なレーザ溶接方法を提供できる。

第１の実施形態に係るレーザ溶接システムを示すブロック図である。円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する様子を示すｘｚ平面による断面図である。円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する様子を示すｘｚ平面による断面図である。第１の実施形態に係るレーザ溶接方法において、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際の走査軌跡を模式的に示すｙｚ平面図である。第１の実施形態の実施例に係るレーザ溶接方法において溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部に形成されたキーホールＫＨを示すマクロ写真である。第１の実施形態の比較例に係るレーザ溶接方法において溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部に形成されたキーホールＫＨを示すマクロ写真である。第２の実施形態に係るレーザ溶接方法において、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際の走査軌跡を模式的に示すｙｚ平面図である。

以下、本開示の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。但し、本開示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。

（第１の実施形態）
＜レーザ溶接システムの構成＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係るレーザ溶接システムについて説明する。
図１は、第１の実施形態に係るレーザ溶接システムを示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接システムでは、積層された２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を立てた状態で、レーザビームＬＢを照射することによって、２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を貫く溶融池ＭＰを形成し、２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を溶接する。
図１に示すレーザ溶接システムは、例えばマニピュレータ（ロボットアーム）に搭載される。

図１に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接システムは、レーザ発振器１０１、ガルバノスキャナ１０２、重力センサ１０３、及びレーザ制御部１０４を備えている。
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、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。図１等において、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

なお、溶接対象物である金属板Ｍ１、Ｍ２は、何ら限定されないが、例えば車両を構成する鋼板、アルミニウム合金板等である。金属板Ｍ１、Ｍ２は、例えば同種金属から構成されるが、異種金属から構成されてもよい。
また、溶接する金属板の枚数は、３枚以上でもよい。

レーザ発振器１０１は、レーザ制御部１０４から出力された制御信号に基づくレーザ出力で、レーザビームＬＢを発振する。レーザ発振器１０１から出力されたレーザビームＬＢは、ガルバノスキャナ１０２に入力される。
レーザ発振器１０１及びガルバノスキャナ１０２は、溶接対象物である金属板Ｍ１、Ｍ２にレーザビームＬＢを照射するレーザ照射部を構成する。

ガルバノスキャナ１０２は、レーザ制御部１０４から出力された制御信号に基づいて、溶接対象物である金属板Ｍ１、Ｍ２上を走査しながら、金属板Ｍ１、Ｍ２にレーザビームＬＢを照射する。レーザ制御部１０４から出力された制御信号に基づいて、例えば、ガルバノスキャナ１０２から照射されるレーザビームＬＢのスポット径ｄ_ｓ、走査速度ｖ_ｓ、軌跡、走査開始点等が決定される。

図１に示すように、ガルバノスキャナ１０２から出射されたレーザビームＬＢを積層された金属板Ｍ１、Ｍ２において例えば円形状に走査することによって、ｙｚ平面視円形状の溶融池ＭＰが形成される。
さらに、形成された円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する。

重力センサ１０３は、重力方向すなわち鉛直方向を検出するセンサである。なお、重力センサ１０３は、必須ではない。
レーザ制御部１０４は、レーザビームＬＢの照射条件を制御する。具体的には、レーザ制御部１０４は、レーザ発振器１０１によって発振されるレーザビームＬＢの出力（レーザ出力）Ｐを制御する。また、レーザ制御部１０４は、ガルバノスキャナ１０２から照射されるレーザビームＬＢのスポット径ｄ_ｓ、走査速度ｖ_ｓ、軌跡を制御する。

さらに、レーザ制御部１０４は、重力センサ１０３によって検出された鉛直方向に基づいて、レーザビームＬＢを１周走査させて溶融池ＭＰを拡大する際のレーザビームＬＢの走査開始点を決定する。レーザ制御部１０４における走査開始点の決定方法の詳細については後述する。

なお、図示されていないが、レーザ制御部１０４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、各種制御プログラムやデータ等が格納されたＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部と、を備えている。すなわち、レーザ制御部１０４は、コンピュータとしての機能を有しており、上記制御プログラムに基づいて各種制御処理を行う。

そのため、図１に示すレーザ制御部１０４は、ハードウェア的には、上記ＣＰＵ、記憶部、その他の回路等によって構成でき、ソフトウェア的には、記憶部に格納された各種制御プログラムなどによって実現できる。すなわち、レーザ制御部１０４は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいは両者の組み合わせによって、様々な形態で実現できる。

＜レーザ溶接方法＞
次に、図２から図４を参照して、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法について説明する。図２及び図３は、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する様子を示すｘｚ平面による断面図である。図４は、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法において、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際の走査軌跡を模式的に示すｙｚ平面図である。

まず、図１を参照して説明したように、積層された２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を立てた状態で、ガルバノスキャナ１０２から出射されたレーザビームＬＢを照射する。ここで、図１に示すように、積層された金属板Ｍ１、Ｍ２において、例えばレーザビームＬＢを円形状に走査することによって、ｙｚ平面視円形状の溶融池ＭＰを形成する。

なお、積層された２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を立てた状態は、金属板Ｍ１、Ｍ２の主面が鉛直方向と平行である状態に限定されない。例えば、積層された２枚の金属板Ｍ１、Ｍ２を立てた状態は、金属板Ｍ１、Ｍ２の主面が鉛直方向に対してある程度傾いた状態も含む。

次に、図２及び図３に示すように、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する。
この際、図２及び図３に示すように、溶融池ＭＰが大きくなり、溶融池ＭＰに作用する重力によって、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側の板厚方向の厚さが薄くなる。換言すると、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側に板厚方向のくびれが生じる。また、金属板Ｍ１、Ｍ２の隙間が大きくなる程、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側のくびれが大きくなる。

ここで、図２及び図３に示すように、レーザビームＬＢの照射によって溶融池ＭＰには、例えば溶融池ＭＰを貫通するキーホールＫＨが形成される。上述の通り、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側の板厚方向の厚さが薄くなる。そのため、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度が一定であれば、図２に示す溶融池ＭＰおける鉛直方向下側に形成されたキーホールＫＨに比べ、図３に示す溶融池ＭＰおける鉛直方向上側に形成されたキーホールＫＨは大きくなる。
なお、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度の詳細については、第２の実施形態において説明する。

そのため、図３に示すように、溶融池ＭＰが拡大されてから溶融池ＭＰおける鉛直方向上側にレーザビームＬＢが照射されると、キーホールＫＨが大きくなり過ぎ、穴空き等の溶接不良が発生する虞があった。

そこで、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際、レーザビームＬＢの走査開始点を図４に示す所定の範囲とする。
なお、図４に示す円形状の走査軌跡の半径は、例えば１．０ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以上である。

具体的には、図４において細い双方向矢印で示すように、レーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度として、レーザビームＬＢの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とする。好ましくは、レーザビームＬＢの走査開始点を、図４において太い双方向矢印で示すように、レーザビームＬＢの走査方向に１８０度から２７０度までの範囲とする。

当該構成では、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側にレーザビームＬＢが照射される際、溶融池ＭＰが充分に拡大されておらず、溶融池ＭＰの湯量が少ない。そのため、図２及び図３に示す溶融池ＭＰの鉛直方向上側に生じるくびれが小さく、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側に形成されるキーホールＫＨが大きくなり過ぎず、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。

なお、図４は平面図であるが、理解を容易にするため、溶融池ＭＰがドット表示されている。
また、図４では、レーザビームＬＢを反時計回りに走査しているが、レーザビームＬＢを時計回りに走査してもよい。

ここで、図５は、第１の実施形態の実施例に係るレーザ溶接方法において溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部に形成されたキーホールＫＨを示すマクロ写真である。図６は、第１の実施形態の比較例に係るレーザ溶接方法において溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部に形成されたキーホールＫＨを示すマクロ写真である。

図５に示す実施例では、溶融池ＭＰを拡大する際のレーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度としてレーザビームＬＢの走査方向に２２５度とした。他方、図６に示す比較例では、溶融池ＭＰを拡大する際のレーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度としてレーザビームＬＢの走査方向に４５度とした。

図６に示す比較例におけるキーホールＫＨは、図５に示す実施例におけるキーホールＫＨよりも大きい。
図６に示す比較例では、レーザビームＬＢが溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部（図４における０度）に到達するまでに１周３６０度における３１５度走査される。そのため、溶融池ＭＰが充分に拡大され、溶融池ＭＰの湯量が多くなる。従って、図２及び図３に示す溶融池ＭＰの鉛直方向上側に生じるくびれが大きくなり、キーホールＫＨが大きくなると考えられる。

これに対し、図５に示す実施例では、レーザビームＬＢが溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部（図４における０度）に到達するまでに１周３６０度における１３５度走査される。そのため、溶融池ＭＰが充分に拡大されておらず、溶融池ＭＰの湯量が少ない。従って、図２及び図３に示す溶融池ＭＰの鉛直方向上側に生じるくびれが小さく、キーホールＫＨも小さくなると考えられる。このように、実施例に係るレーザ溶接方法は、比較例に係るレーザ溶接方法に比べ、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。
なお、実施例及び比較例の詳細については後述する。

以上に説明した通り、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際、レーザビームＬＢの走査開始点を所定の範囲とする。具体的には、レーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度として、レーザビームＬＢの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とする。

当該構成では、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側にレーザビームＬＢが照射される際、溶融池ＭＰが充分に拡大されておらず、溶融池ＭＰの湯量が少ない。そのため、図２及び図３に示す溶融池ＭＰの鉛直方向上側に生じるくびれが小さく、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側に形成されるキーホールＫＨが大きくなり過ぎない。従って、本実施形態に係るレーザ溶接方法によって、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。

（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、第２の実施形態に係るレーザ溶接方法について説明する。図７は、第２の実施形態に係るレーザ溶接方法において、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際の走査軌跡を模式的に示すｙｚ平面図である。

なお、図７は平面図であるが、図４と同様に、理解を容易にするため、溶融池ＭＰがドット表示されている。また、図７では、レーザビームＬＢを反時計回りに走査しているが、レーザビームＬＢを時計回りに走査してもよい。

本実施形態に係るレーザ溶接方法では、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度Ｅを、溶融池ＭＰの鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくする。
なお、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、レーザビームＬＢの走査開始点は任意である。

ここで、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度Ｅ［Ｊ／ｍｍ^２］は、レーザ出力Ｐ［Ｗ］、走査速度ｖ_ｓ［ｍｍ／ｓ］、スポット径ｄ_ｓ［ｍｍ］を用いて、次式（１）により表すことができる。
Ｅ＝Ｐ／（ｖ_ｓ×ｄ_ｓ）・・・式（１）

そのため、レーザ出力Ｐを小さくするか、走査速度ｖ_ｓを速くするか、スポット径ｄ_ｓを大きくすることによって、照射エネルギ密度Ｅを小さくする。一例として、溶融池ＭＰの鉛直方向上側におけるレーザビームＬＢの照射エネルギ密度Ｅを、溶融池ＭＰの鉛直方向下側におけるレーザビームＬＢの照射エネルギ密度Ｅの５０％から９０％程度とする。

図７に示す例では、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度を、溶融池ＭＰの鉛直方向真下部（図７における１８０度）において最大値とし、溶融池ＭＰの鉛直方向真上部（図７における０度）において最小値とする。そして、溶融池ＭＰの鉛直方向真下部から鉛直方向真上部に向かって徐々に減少させ、溶融池ＭＰの鉛直方向真上部から鉛直方向真下部に向かって徐々に増加させる。

なお、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度を、溶融池ＭＰの鉛直方向真下部を含む所定の範囲（例えば図７における１３５度から２２５度）において最大値で一定としてもよい。また、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上部を含む所定の範囲（例えば図７における０度から４５度及び３１５度から３６０度）において最小値で一定としてもよい。

以上に説明した通り、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させ、溶融池ＭＰを拡大する際、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度を、溶融池ＭＰの鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくする。そのため、レーザビームＬＢの走査開始点によらず、溶融池ＭＰおける鉛直方向上側に形成されるキーホールＫＨが大きくなり過ぎず、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できる。

その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、本実施形態は、第１の実施形態と組み合わせられる。すなわち、溶融池ＭＰを拡大する際、レーザビームＬＢの走査開始点をレーザビームＬＢの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とした上で、レーザビームＬＢの照射エネルギ密度を、溶融池ＭＰの鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくしてもよい。

以下に、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法について、実施例及び比較例を挙げて詳細に説明する。しかしながら、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法は、以下の実施例のみに限定されない。

＜試験条件＞
まず、実施例及び比較例に係るレーザ溶接方法の試験条件について説明する。
積層された３枚組み鋼板（上板、中板、及び下板）を立てた状態で、上板側からレーザビームＬＢを照射して溶接した。上板、中板、及び下板としては、溶融亜鉛めっき鋼板ＳＣＧＡ４４０を用いた。上板の厚さは１．４ｍｍ、中板の厚さは２．０ｍｍ、下板の厚さは１．８ｍｍであった。

上板と中板との隙間を、中板と下板との隙間と等しくした。実施例及び比較例のそれぞれにおいて、両方の隙間を０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．６ｍｍの３段階に変化させた３枚組み鋼板を用いた。実施例及び比較例における３種類の３枚組み鋼板について、１０００箇所ずつ溶接を行った。

レーザ発振器１０１としては、ＩＰＧ社製２０ｋＷリングレーザ発振器を用いた。また、ガルバノスキャナ１０２としては、安川電機社製３ＤガルバノヘッドユニットＹＤ－３０００ＭＬ（光学倍率７．４倍）を用いた。

レーザビームＬＢの照射条件については、レーザ出力Ｐ＝１５ｋＷ、走査速度ｖ_ｓ＝１０８ｍｍ／ｓ、スポット径ｄ_ｓ＝０．７４ｍｍで一定とした。まず、半径１．５ｍｍ程度の円形状の溶融池ＭＰを形成した後、当該溶融地ＭＰの外周に沿って、半径２．５ｍｍの円形状にレーザビームＬＢを走査させた。
また、レーザビームＬＢの照射部すなわち溶接部には、流速３．０ｍ／ｓの圧縮空気を供給した。

上述の図５及び図６に示すように、実施例と比較例とでは、溶融池ＭＰを拡大する際（円形状の溶融池ＭＰの外周に沿って、レーザビームＬＢを１周走査させる際）のレーザビームＬＢの走査開始点を変更した。実施例では、図５に示すように、レーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度としてレーザビームＬＢの走査方向に２２５度とした。他方、比較例では、図６に示すように、溶融池ＭＰを拡大する際のレーザビームＬＢの走査開始点を、溶融池ＭＰの鉛直方向真上を０度としてレーザビームＬＢの走査方向に４５度とした。

＜試験結果＞
実施例に係るレーザ溶接方法では、３枚組み鋼板の隙間が０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、及び０．６ｍｍのいずれの場合においても、溶接不良は発生しなかった。
比較例に係るレーザ溶接方法でも、３枚組み鋼板の隙間が０．１ｍｍ及び０．３ｍｍの場合には、溶接不良は発生しなかった。他方、比較例にレーザ溶接方法では、３枚組み鋼板の隙間が０．６ｍｍの場合には、１２％の溶接不良が発生した。

これに対し、図５に示す実施例では、レーザビームＬＢが溶融池ＭＰおける鉛直方向真上部（図４における０度）に到達するまでに１周３６０度における１３５度走査される。そのため、溶融池ＭＰが充分に拡大されておらず、溶融池ＭＰの湯量が少ない。従って、図２及び図３に示す溶融池ＭＰの鉛直方向上側に生じるくびれが小さく、キーホールＫＨも小さくなると考えられる。

このように、実施例に係るレーザ溶接方法は、比較例に係るレーザ溶接方法に比べ、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できた。すなわち、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法によって、穴空き等の溶接不良の発生を抑制できることが分かった。
また、第１の実施形態に係るレーザ溶接方法は、金属板同士の隙間が大きくなる程、溶接不良の発生を効果的に抑制できることが分かった。

なお、本開示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。

１０１レーザ発振器
１０２ガルバノスキャナ
１０３重力センサ
１０４レーザ制御部
ＫＨキーホール
ＬＢレーザビーム
Ｍ１、Ｍ２金属板
ＭＰ溶融池

Claims

積層された複数の金属板を立てた状態で、レーザビームを照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記複数の金属板に前記レーザビームを照射し、円形状の溶融池を形成するステップと、
前記溶融池の外周に沿って、前記レーザビームを１周走査させ、前記溶融池を拡大するステップと、を備え、
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの走査開始点を、前記溶融池の鉛直方向真上を０度として、前記レーザビームの走査方向に１３５度から３１５度までの範囲とする、
レーザ溶接方法。
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの走査開始点を、前記レーザビームの走査方向に１８０度から２７０度までの範囲とする、
請求項１に記載のレーザ溶接方法。
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
センサによって鉛直方向を検出し、
前記センサによって検出された鉛直方向に基づいて、前記レーザビームの走査開始点を決定する、
請求項１又は２に記載のレーザ溶接方法。
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくする、
請求項１又は２に記載のレーザ溶接方法。
積層された複数の金属板を立てた状態で、レーザビームを照射して前記複数の金属板を溶接するレーザ溶接方法であって、
前記複数の金属板に前記レーザビームを照射し、円形状の溶融池を形成するステップと、
前記溶融池の外周に沿って、前記レーザビームを１周走査させ、前記溶融池を拡大するステップと、を備え、
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側よりも鉛直方向上側において小さくする、
レーザ溶接方法。
前記溶融池を拡大するステップにおいて、
前記レーザビームの照射エネルギ密度を、前記溶融池の鉛直方向下側から鉛直方向上側に向かって徐々に小さくし、前記溶融池の鉛直方向上側から鉛直方向下側に向かって徐々に大きくする、
請求項５に記載のレーザ溶接方法。