JPH01218781A - レーザビームによる突合せ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄板溶接部材のレーリ゛ビームによる突合せ溶
接方法に関Ｊる。

［従来の技術］ レーザビームは狭い範囲への■ネルギーの集中が可能で
あるので諌板溶接部祠の突合せ溶接に好適に使用で゛き
る。しかし４丁がらレーリ゛ビームにＪ、り金屈薄根を
突合せ溶接Ｊる場合、溶接速度を−［（３゛るにつれレ
ーザビーｌ＼のＴネルギー密度も高める必要がありその
ような高速溶接０．１には次のような現象が発生ずる。

すなわら、ハンピングと呼ばれるこぶ状の突起が溶接ビ
ード表面に沿って不連続に現われる。また溶接条イ！１
にＪ：っでは溶接部の中央部が連続的に盛１り裏面側に
アンダーカッ１−を生じる。さらに上記状態が激しり４
すると穴明が生じること−６ある。そしてこのようむ現
象は例えば厚み０．２ｕｍの表面処理鋼板を溶接速度３
０／）　　　　□− ｍ／…１０以上で溶接するとぎに著しく現れる。

上記現象を改善するための技術が特開昭６２−６１７８
６に提案されている。特開昭６２−６１７８６に提案さ
れたブフ法にＪこると第７図に示すように溶接部材はα
の角度に傾けられ、上方がｄの距離だけ聞いた状態Ｃ・
突合される。溶接部材はＣ，Ｄ’ｒ示す方向のノコで押
しイイ【プられ下端が線接触状態となりレーザビームは
上部Ｂの方向から突合せ部に照射される。上記特開昭６
２−６１７８６に提案された方法には次のような問題が
あった。

すなわち、突合せをαの開き角で行う場合、端面の接触
は線状となるので、突合せのくい違いが起ぎ易く第７図
のような突合せ形状を安定して形成することは困難であ
る。ざらに突合Ｌ！、　ｋ；Ｉ：αの聞き角で行われる
ため溶接後の突合１面の形状−し平坦でなく折れ曲がっ
たいびつな形状となる。

上記特開昭６２−６１７８６の欠点を改善するための技
術が本出願人により出願された特願昭６２−２４．４３
６５に提案されている。特願昭６２−２４４３６５に提
案されたｌｊ　Ｆｉｌによると溶接部材の突合Ｕ端面が
凹みを形成ＪるＪ、うに加二１され突合せ状態で隙間が
存７１ツる状態でレーザビームが照射され溶接が行われ
る。イの隙間は板厚方向に同じ深さで貫通したものや全
板厚の一部に現れるものである、。

［発明が解決しＪ：うとする課題］ 上記特願昭６’２−２４．４−３６５に提案され／ｊ万
力法ハンピングや穴明の防止の／、＝めには効果がある
が、レーザビームが突合し１部の内部に入りにくく］−
ネルキーを効率良く溶接部Ｈに伝えにくいという問題が
あった。すなわち隙間が同じ深さで仝板Ｖを貫通したも
のではレーザビーｌ＼の：ｌ−ネルギーのかなりの部分
が隙間を通過しでシＪ：う。また全板厚の一部に隙間の
現れるものではレーク“ビームが溶接部材に遮られて直
接突合１部内部に到達しにくい。本発明は上記問題貞を
解決Ｊるｌこめになされたものでハンピングや穴明が発
作し難く−［ネルキーの伝達効率が良く、そして平坦な
接千部の１５）られるレーザビーｌ＼にＪ、る突合ゼ溶
接方法を提供することを目的とＪ゛る。

［課題を解決するための手段］ 薄板の溶接部材を突合せ、突合ｔ！端面に沿ってレーザ
ビームを照射し突合ゼ溶接を行う方法において、上記溶
接部材の突合せ端面の少くとも一方に上面側の深さが下
面側の深さよりも深い凹みを設け、上記溶接部材を真直
ぐに突合け、突合せ端面間に間隙を生じる状態でレーザ
ビームによる突合せ溶接を行う。

［作用］ 突合せ部における微少な間隙の存在が溶接に好ましい効
果を生じさせる原因については次のように推測される。

１−なわち、レーザビームによる溶接では、キーホール
と呼ばれるレーザビームの穴が形成されていることが知
られているが、高速溶接時にはこのキーホールの伸びる
方向が真直ぐ下方に向かっているのではなく、溶接の下
流方向に向かって斜めになっており、そのために溶接部
が持ち上がり裏面が切れ込むような現象、あるいはハン
ピング現象が起きるものと考えられる。そしてこのよう
な現象はビードオンブレ−１〜と＋ｐｐばれる、単に平
板上にレーザビームを照射したときの方が顕著に現れる
のである。例えば厚み０．２ｍｍの表面処硬鋼板のビー
ドオンブレ−１〜ではレーザビーム移行速庶２Ｑｍ／ｍ
ｉｎ以上では１−記現象が顕著に現れる。ヒートメンプ
レーｌ−のｈが突合せ溶接よりも溶接部の持ら上がりあ
るいはハンピング等の現象が著しり！１−しるのはキー
ホールの溶接下流方向への曲がりが若しいためであり、
菖“い換えれば、突合せ部の隙間がキーボールの曲がり
を是正する効果を有していると考えられるのである。そ
して突合せ部に積極的に微少な間隙を設りることにより
キーホールの方向を下りに向けることが可能になるもの
と考えられる。また、レーザビームのエネルギーが加え
られて発生する金属蒸気は上記間隙から流れ出て蒸気圧
が高くなることがないので溶融金属を持ら上げることが
ない。いずれにして−６、突゛合せ部に存在Ｊ゛る微少
な間隙の効果により、溶接部の持ら−１−がりあるいは
ハンピング等の殆どない溶接ができることが判明しＩＣ
のである。本願では突合せ部の隙間は上方が深く上方が
浅くなっているので隙間を形成する溶接部材の斜めにな
った端面にレーザビームが直接に照射されそこでエネル
−１ご−が吸収されるためエネルギーの伝達効率が高く
、同じ出力のレーザビ−ムで特願昭６２−２’１３６５
の方法よりし溶接速度を高めることができる。また溶接
部材は真直ぐに突合せられるので得られる溶接接手部が
特開昭６２−６１７８６の方法の場合のようにいびつな
形状になることもない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の第１の実施例を示す図である。図において
１．２は金属薄板の溶接部材であり溶接部材１は両端が
突出し中間部が後退１−る流形に形成され上方の後退距
１１１ｄ１が下方の後退距［ｄ　２より大ぎい。そして
溶接部材が突合されたとぎｄ　　、ｄ　　は突合−１部
の土手の隙間となる。

溶接部材１のこのような加工は薄板材の切断具、例えば
シ］−アーあるいは打扱きプレスなどの切断工具の形状
を直線より若干変化させることにＪ二り１ｑることかで
きる。１図に示ずＪ：うに突合された溶接部材１，２は
従来公知の送り装置によりレーザビームＢとの間に相対
運動がｊ５えられ、ハンピング等のない溶接部が得られ
る。。

本発明の第２の実施例を第２図に示す。この実施例では
突合せ部の間隙３，３・・・は溶接方向に断続して形成
されており、第１の実施例に比べ間隙の大きさを制御す
ることが容易となる３、このように突合されている溶接
部材１，２は第１の実施例と同様にレーザビーｌ＼１３
により溶接される。図に示すＪ：うに間隙の上方の隙間
ｄ１は十りの隙間ｄ　より太さい。そしてｄ２の値は３
　ｆ１ｍ以上２５　ＩＩ　ｍ以下であることが好ましく
、Ｊ：り好ましい値は３　Ｉｔ　ｒｎ以上１５μｎ）以
下である。ｄ２が３μｍ未満であると突合せ部下方側へ
のレーザ光の入り込みが悪くなる。ｄ　２が２５μｍを
越えるとレーＩア光が隙間を突さ抜（Ｊてエネルギー伝
達効率が悪くなり、Ｊ：た両側の溶融全屈が部れて溶（
Ｊ合一　　７　　＝ わないことがある。」二ｙ〕の隙間の１（さ１１は下方
の隙間の長さ１２よりもおおきいがその差はとくに必要
でなく同じ長さであっても良い。第１の実施例に比べ−
Ｃ１間隙の幅は多少大さくしてし間隙の全体積は小さく
できるため、溶接部の厚みの減少あるいは穴明が生じテ
１１くなる。このように間隙の幅を大ぎくすることによ
り、間隙の効果が高まり、より好ましい溶接状態をうろ
ことができる。

また、間隙と間隙どの間の実質的に接触している突合せ
部の長さは間隙の効果を溶接部全体に渡って保つために
はレーザビームの直径の２倍以下であることが好ましく
、レーザビームの直径以下とするのが特に好ましい。こ
のように間隙と間隙の間に突合わせの接触部があるため
容易に正（１１［な位置に突合ぜることができる。第２
図の溶接部材１の端面の形状は例えば第３図に示寸にう
にローレット６で加工することにより得られる。ｊなわ
ち溶接部材１は台４と上部押えＩ］−ラ５の間をピッカ
ー７．７で押されて移動しサイドＩ］−ラ８とローレッ
ｈ　６とＣ加圧され、ローレット６０表面の凹凸が転写
される。ローレツ１′・６は傾りられてばね９により加
圧されているので溶接部材１の端面の凹みは第２図に示
Ｊように４部が深く上部が浅くなる。また加工の他の１
ノ法として、フライス加工や研削加工などの切削加工に
より突合Ｕ端面の一部を削って端面に凹凸をつけること
もできる１゜以下この実施例の具体的データを示づ。板
厚０．２１Ｍの薄板鋼板の端面を第３図に示す装置を用
いて鋸歯状の凹凸を（；ｌ　４）た。王の凹みの深さは
上部で約０．０４ｍｕ＋下部で約０．０１ｍで歯のピッ
チは０．１０＋＋ｍであった１、このようにして作られ
た溶接部材１の端面に、凹凸の形成されていない溶接部
材２の端面を突合わｌ↓、出力１．８部ｗのレーザビー
ムを照射しながら溶接速度６０ｍ／ｍｉｎで突合わせ溶
接を行つＩ（。得られＩＣ溶接部の断面を第６図に示−
１１図に示されるにうに、溶接部におりる溶融凝固部１
１は前用面側の持ち上がりあるいは裏面側の切れ込みな
どの欠陥の全くない正常な状態である。次に、溶接部材
１，２の端面に凹凸加工せず聞き角；σαを１７°とし
、他の条件を本実施例と同様にして突合わせ溶接を行っ
た。すなわち、特開昭６２−６１７８６に示される方法
により突合わせ溶接を行ったが、それにより得られた溶
接部の断面を第４図に示す。溶融凝固部１１は上面に凹
みができ溶接部材１，２は如いた状態で突合されている
。更に、溶接部材１．２の端面に凹凸加工せず真直ぐ突
合わせ、他の条件を本実施例と同様にして突合わせ溶接
を行った。すなわち、従来の方法により突合わせ溶接を
行ったが、ぞれにより得られた溶接部の断面を第５図に
示す。溶融凝固部１１の上部は盛り上がり下部には切れ
込みが発生している。

本発明に使用される溶接部材としては、鋼板、ブリキあ
るいはティンフリースディール等の表面処理鋼板、アル
ミニウムおよびその合金などの金属薄板が用いられる。

また、プラスチック材へ本発明を適用することも可能で
ある。適用される溶接部材の板厚は０．１５〜０．４ｍ
ｍ程度が好ましいが発明は特にこれに限定されない。

＝　１１− ［発明の効果１ 以上、説明したように本発明は溶接される薄板の溶接部
材の端面間に上りの隙間が下方の隙間−：り人きい間隙
を設けることによりレーＩｆビームによる溶接速度を高
めてもハンピング等の溶接不良が発生し九いという効果
を得ることができる。

また、溶接部材は真直ぐに突合されるので溶接後接手品
の形状がいびつになることもない、２

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１および第２の実施例
をそれぞれ示−リー斜視図であり、第３図は本発明の第
２の実施例に用いられる溶接部材の加工状態を示す正面
図、第４図はおＪζび第５図は比較例である溶接部の断
面拡大図、第６図は本発明の第２の実施例で得られた溶
接部の断面拡大図、第７図は従来の技術を示す断面図で
ある、。 １．２・・・溶接部材、３・・・間隙、４・・・台、５
・・・押え１］−ラ、６・・・１］−レッ１−１７・・
・ピッカー、８・・・ナイド［７−ラ、９・・・ばね、
１１・・・溶融凝固部、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄板の溶接部材を突合せ、突合せ端面に沿ってレー
   ザビームを照射し突合せ溶接を行う方法において、上記
   溶接部材の突合せ端面の少くとも一方に上面側の深さが
   下面側の深さよりも深い凹みを設け、上記溶接部材を真
   直ぐに突合せ、突合せ端面間に間隙を生じる状態で行う
   レーザビームによる突合せ溶接方法。 ２、前記凹みは両端部が突出し、中間部が後退する湾形
   状とし、前記両端部を溶接部材間で圧接して行う請求項
   １のレーザビームによる突合せ溶接方法。 ３、前記凹みは全板厚にわたり貫通しており、このよう
   な凹みが突合せ端面の長手方向に繰返し現れるようにし
   た請求項１のレーザビームによる突合せ溶接方法。