JPH0550277A - 異板厚素材のレーザ溶接方法 - Google Patents
異板厚素材のレーザ溶接方法Info
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- JPH0550277A JPH0550277A JP3235738A JP23573891A JPH0550277A JP H0550277 A JPH0550277 A JP H0550277A JP 3235738 A JP3235738 A JP 3235738A JP 23573891 A JP23573891 A JP 23573891A JP H0550277 A JPH0550277 A JP H0550277A
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- Japan
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- welding
- metal plate
- laser beam
- laser
- butt
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 板厚の異なる金属板をレーザ溶接によって突
合せ溶接する際に、溶接継手部分での鋭角的段差部の発
生を阻止する。 【構成】 板厚の異なる金属板２１、２２を突合せ、金
属板２１、２２の突合せ部分にレーザ光Ｌを照射して突
合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、レーザ光Ｌを溶接方向に対して直角方向に往復動さ
せながら照射しつつ突合せ溶接を行なうことにより、突
合せ部分を広い範囲で溶融し、鋭角的段差部の発生を防
止する。
合せ溶接する際に、溶接継手部分での鋭角的段差部の発
生を阻止する。 【構成】 板厚の異なる金属板２１、２２を突合せ、金
属板２１、２２の突合せ部分にレーザ光Ｌを照射して突
合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、レーザ光Ｌを溶接方向に対して直角方向に往復動さ
せながら照射しつつ突合せ溶接を行なうことにより、突
合せ部分を広い範囲で溶融し、鋭角的段差部の発生を防
止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板厚の異なる金属板を
突合せ溶接するレーザ溶接方法に関し、とくに溶接継手
部分での鋭角的段差の発生を阻止することが可能なレー
ザ溶接方法に関する。
突合せ溶接するレーザ溶接方法に関し、とくに溶接継手
部分での鋭角的段差の発生を阻止することが可能なレー
ザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】厚さの異なる金属板を溶接した後に、こ
の金属板をプレス成形して成形部材を製造する方法は、
たとえば特開昭６３−１６８２８６号公報に開示されて
いる。この成形部材の成形方法においては、厚さの異な
る金属板はレーザ溶接による突合せ溶接によって接合さ
れている。
の金属板をプレス成形して成形部材を製造する方法は、
たとえば特開昭６３−１６８２８６号公報に開示されて
いる。この成形部材の成形方法においては、厚さの異な
る金属板はレーザ溶接による突合せ溶接によって接合さ
れている。
【０００３】図１２ないし図１４は、上記公報記載のレ
ーザ溶接によって接合された板厚の異なる金属板の接合
部分を示している。図１２では、一方の金属板１と他方
の金属板２の上面側が同一レベルにセットされ、両者の
突合せ部分にレーザ光３が直上から照射される。両金属
板１、２の突合せ部分は、レーザ光３によって溶融さ
れ、突合せ溶接される。
ーザ溶接によって接合された板厚の異なる金属板の接合
部分を示している。図１２では、一方の金属板１と他方
の金属板２の上面側が同一レベルにセットされ、両者の
突合せ部分にレーザ光３が直上から照射される。両金属
板１、２の突合せ部分は、レーザ光３によって溶融さ
れ、突合せ溶接される。
【０００４】図１３では、一方の金属板４と他方の金属
板５の下面側が同一レベルにセットされ、両者の突合せ
部分にレーザ光６が斜め上方から照射される。これによ
って、両金属板４、５の突合せ部分はレーザ光６によっ
て溶融され、突合せ溶接される。図１４では、同様に板
厚の厚い金属板７の板厚方向中央部に板厚の薄い金属板
８が突き合わされており、両者の突合せ部分にレーザ光
９が斜め上方から照射される。両金属板７、８の突合せ
部分はレーザ光９によって溶融され、突合せ溶接され
る。
板５の下面側が同一レベルにセットされ、両者の突合せ
部分にレーザ光６が斜め上方から照射される。これによ
って、両金属板４、５の突合せ部分はレーザ光６によっ
て溶融され、突合せ溶接される。図１４では、同様に板
厚の厚い金属板７の板厚方向中央部に板厚の薄い金属板
８が突き合わされており、両者の突合せ部分にレーザ光
９が斜め上方から照射される。両金属板７、８の突合せ
部分はレーザ光９によって溶融され、突合せ溶接され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
ないし図１４に示すレーザ溶接による溶接継手部分に
は、いずれも鋭角的段差部１ａ、４ａ、７ａが生じる。
このような鋭角的段差部を有する金属板をプレス成形し
た場合は、鋭角的段差部がプレス型にくい込むことによ
ってプレス型にかじりが生じ、プレス型が損傷するとい
う問題がある。
ないし図１４に示すレーザ溶接による溶接継手部分に
は、いずれも鋭角的段差部１ａ、４ａ、７ａが生じる。
このような鋭角的段差部を有する金属板をプレス成形し
た場合は、鋭角的段差部がプレス型にくい込むことによ
ってプレス型にかじりが生じ、プレス型が損傷するとい
う問題がある。
【０００６】鋭角的段差部によるプレス型の損傷を解消
するためには、板厚の厚い金属板側の切断縁を薄板側の
金属板の板厚に合わせて面取り加工すればよいが、この
場合、新たに加工工程が増加し、コスト的に問題とな
る。また、軽量化が要求される自動車の外板には薄板鋼
板が多く用いられるので、グラインダ等で鋭角的段差部
の面取り加工を行なう場合は、薄板側の金属板まで削り
取られるおそれがあり、肉厚の低下によるレーザ溶接部
の強度低下を招く。このように、鋭角的段差部を切除す
ることは、コスト的および技術的に困難が伴なう。
するためには、板厚の厚い金属板側の切断縁を薄板側の
金属板の板厚に合わせて面取り加工すればよいが、この
場合、新たに加工工程が増加し、コスト的に問題とな
る。また、軽量化が要求される自動車の外板には薄板鋼
板が多く用いられるので、グラインダ等で鋭角的段差部
の面取り加工を行なう場合は、薄板側の金属板まで削り
取られるおそれがあり、肉厚の低下によるレーザ溶接部
の強度低下を招く。このように、鋭角的段差部を切除す
ることは、コスト的および技術的に困難が伴なう。
【０００７】本発明は、上記の問題に着目し、板厚の異
なる金属板を突合せ溶接する際に、溶接継手部分での鋭
角的段差部の発生を阻止することが可能なレーザ溶接方
法を提供することを目的とする。
なる金属板を突合せ溶接する際に、溶接継手部分での鋭
角的段差部の発生を阻止することが可能なレーザ溶接方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係る異板厚素材のレーザ溶接方法は、板厚の異なる金属
板を突合せ、該金属板の突合せ部分にレーザ光を照射し
て突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法にお
いて、前記レーザ光を溶接方向に対して直角方向に往復
動させながら照射しつつ突合せ溶接を行なう方法からな
る。
係る異板厚素材のレーザ溶接方法は、板厚の異なる金属
板を突合せ、該金属板の突合せ部分にレーザ光を照射し
て突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法にお
いて、前記レーザ光を溶接方向に対して直角方向に往復
動させながら照射しつつ突合せ溶接を行なう方法からな
る。
【０００９】
【作用】このように構成された異板厚素材のレーザ溶接
方法においては、溶接時にはレーザ光が溶接方向に対し
て直角方向に往復動されるので、突合せ部分を広く溶融
させることができる。そのため、鋭角的段差部を溶融さ
せることが可能になるとともに、溶接時にはレーザ光に
よって溶融された溶融金属が厚板側から薄板側にかけて
滑らかに流動するので、突合せ部分においては鋭角的段
差部のような断面形状の急変部が生じなくなる。したが
って、溶接継手部をグラインダ等によって面取り加工し
なくても、プレス成形時におけるプレス型と金属板との
かじりは確実に防止される。
方法においては、溶接時にはレーザ光が溶接方向に対し
て直角方向に往復動されるので、突合せ部分を広く溶融
させることができる。そのため、鋭角的段差部を溶融さ
せることが可能になるとともに、溶接時にはレーザ光に
よって溶融された溶融金属が厚板側から薄板側にかけて
滑らかに流動するので、突合せ部分においては鋭角的段
差部のような断面形状の急変部が生じなくなる。したが
って、溶接継手部をグラインダ等によって面取り加工し
なくても、プレス成形時におけるプレス型と金属板との
かじりは確実に防止される。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明に係る異板厚素材のレーザ溶
接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
【００１１】図１ないし図１１は、本発明の一実施例を
示している。まず、本発明を実施するためのレーザ溶接
装置の概要を図２を参照して説明する。図２において、
１１はレーザ光Ｌを集光させる集光レンズを示してい
る。集光レンズ１１の下方には、たとえば自動車のボデ
ー外板として用いられる金属板２１、２２が配置されて
いる。金属板２１と金属板２２とは突合せ状態で配置さ
れている。図１および図２において、一方の金属板２１
は板厚１．４ｍｍの薄板鋼板から構成されており、他方
の金属板２２は板厚０．８ｍｍの薄板鋼板から構成され
ている。
示している。まず、本発明を実施するためのレーザ溶接
装置の概要を図２を参照して説明する。図２において、
１１はレーザ光Ｌを集光させる集光レンズを示してい
る。集光レンズ１１の下方には、たとえば自動車のボデ
ー外板として用いられる金属板２１、２２が配置されて
いる。金属板２１と金属板２２とは突合せ状態で配置さ
れている。図１および図２において、一方の金属板２１
は板厚１．４ｍｍの薄板鋼板から構成されており、他方
の金属板２２は板厚０．８ｍｍの薄板鋼板から構成され
ている。
【００１２】上述のように、一方の金属板２１は他方の
金属板２２よりも板厚が大であり、板厚が薄い金属板２
２の端面は、金属板２１の板厚方向の中央部に突合わさ
れている。レーザ光Ｌの焦点Ｆは、たとえば板厚が薄い
金属板２２の上面２２ａに位置するように調整されてい
る。
金属板２２よりも板厚が大であり、板厚が薄い金属板２
２の端面は、金属板２１の板厚方向の中央部に突合わさ
れている。レーザ光Ｌの焦点Ｆは、たとえば板厚が薄い
金属板２２の上面２２ａに位置するように調整されてい
る。
【００１３】図２に示すように、集光レンズ１１の外周
部は、レンズマウント１２によって保持されている。レ
ンズマウント１２には、軸方向に往復動可能なカムシャ
フト１３が連結されている。カムシャフト１３の端部に
は、偏心カム１４が回転可能に嵌合されている。偏心カ
ム１４は、モータ１５の出力軸に取付けられており、モ
ータ１５を起動させることにより、偏心カム１４が回転
し、カムシャフト１３が軸方向に往復動するようになっ
ている。これによって、集光レンズ１１が往復動し、レ
ーザ光Ｌの焦点Ｆが溶接方向に対して直角方向に往復動
（ウィービング）するようになっている。
部は、レンズマウント１２によって保持されている。レ
ンズマウント１２には、軸方向に往復動可能なカムシャ
フト１３が連結されている。カムシャフト１３の端部に
は、偏心カム１４が回転可能に嵌合されている。偏心カ
ム１４は、モータ１５の出力軸に取付けられており、モ
ータ１５を起動させることにより、偏心カム１４が回転
し、カムシャフト１３が軸方向に往復動するようになっ
ている。これによって、集光レンズ１１が往復動し、レ
ーザ光Ｌの焦点Ｆが溶接方向に対して直角方向に往復動
（ウィービング）するようになっている。
【００１４】モータ１５は、回転数が自在にコントロー
ルできる可変速モータから構成されている。このモータ
１５の回転数を可変することにより、レーザ光Ｌの焦点
Ｆのウィービング回数（ウィービング周波数）が可変さ
れる。また、レーザ光Ｌの焦点Ｆの往復動幅（ウィービ
ング幅）は、偏心度の異なる偏心カム１４の交換によっ
て可変することが可能となっている。
ルできる可変速モータから構成されている。このモータ
１５の回転数を可変することにより、レーザ光Ｌの焦点
Ｆのウィービング回数（ウィービング周波数）が可変さ
れる。また、レーザ光Ｌの焦点Ｆの往復動幅（ウィービ
ング幅）は、偏心度の異なる偏心カム１４の交換によっ
て可変することが可能となっている。
【００１５】つぎに、異板厚素材のレーザ溶接方法の具
体例について説明する。図２に示すように、金属板２
１、２２が所定の位置にセットされると、図示されない
レーザ発振機からレーザ光Ｌが照射され、レーザ光Ｌは
集光レンズ１１を通過して金属板２１、２２との突合せ
部分に照射される。これと同時に、集光レンズ１１はモ
ータ１５の回転によって往復動される。レーザ光Ｌが照
射されると、金属板２１、２２の突合せ部分が加熱、溶
融される。ここで、レーザ光の焦点Ｆは、集光レンズ１
１の往復動に伴って溶接方向と直角方向に往復動される
ので、突合せ部分を従来よりも広い範囲で溶融させるこ
とが可能となる。
体例について説明する。図２に示すように、金属板２
１、２２が所定の位置にセットされると、図示されない
レーザ発振機からレーザ光Ｌが照射され、レーザ光Ｌは
集光レンズ１１を通過して金属板２１、２２との突合せ
部分に照射される。これと同時に、集光レンズ１１はモ
ータ１５の回転によって往復動される。レーザ光Ｌが照
射されると、金属板２１、２２の突合せ部分が加熱、溶
融される。ここで、レーザ光の焦点Ｆは、集光レンズ１
１の往復動に伴って溶接方向と直角方向に往復動される
ので、突合せ部分を従来よりも広い範囲で溶融させるこ
とが可能となる。
【００１６】溶接時には、レーザ光Ｌの焦点Ｆの往復動
によって板厚の厚い金属板２１の鋭角的段差部２１ａを
溶融させることが可能となり、かつ突合せ部分の溶融量
が大となる。したがって、レーザ光Ｌが照射される金属
板２１、２２の表面側の鋭角的段差部２１ａだけでな
く、裏側の鋭角的段差部２１ｂも多量の溶融に伴なう熱
量によって溶融される。また、溶接時にはレーザ光Ｌに
よって溶融された溶融金属が厚板側から薄板側にかけて
広い範囲で滑らかに流動するので、突合せ部分である溶
接継手部分には鋭角的段差部２１ａ、２１ｂのような形
面形状の急変部も生じなくなる。
によって板厚の厚い金属板２１の鋭角的段差部２１ａを
溶融させることが可能となり、かつ突合せ部分の溶融量
が大となる。したがって、レーザ光Ｌが照射される金属
板２１、２２の表面側の鋭角的段差部２１ａだけでな
く、裏側の鋭角的段差部２１ｂも多量の溶融に伴なう熱
量によって溶融される。また、溶接時にはレーザ光Ｌに
よって溶融された溶融金属が厚板側から薄板側にかけて
広い範囲で滑らかに流動するので、突合せ部分である溶
接継手部分には鋭角的段差部２１ａ、２１ｂのような形
面形状の急変部も生じなくなる。
【００１７】したがって、溶接後の面取り加工を行なわ
なくとも、金属板２１、２２のプレス成形時のプレス型
のかじりはなくなり、プレス型の耐久性が高められる。
また、レーザ光Ｌのウィービングにより、金属板２１と
金属板２２との接合面積が大となり、両者の接合強度を
高めることが可能となる。
なくとも、金属板２１、２２のプレス成形時のプレス型
のかじりはなくなり、プレス型の耐久性が高められる。
また、レーザ光Ｌのウィービングにより、金属板２１と
金属板２２との接合面積が大となり、両者の接合強度を
高めることが可能となる。
【００１８】図３は、レーザ光Ｌの焦点Ｆのウィービン
グ幅と溶接ビード幅との関係の一例を示している。図３
に示すように、レーザ光Ｌのウィービング幅を大きくす
ることにより、広い溶接ビード幅が得られることがわか
る。したがって、溶接ビード幅はウィービング幅を可変
設定することに、容易に調整することができる。
グ幅と溶接ビード幅との関係の一例を示している。図３
に示すように、レーザ光Ｌのウィービング幅を大きくす
ることにより、広い溶接ビード幅が得られることがわか
る。したがって、溶接ビード幅はウィービング幅を可変
設定することに、容易に調整することができる。
【００１９】図４は、板厚差が０．６ｍｍある金属板２
１と金属板２２との突合せ溶接を、レーザ出力３．５Ｋ
Ｗ、ウィービング周波数３０ＨＺ、ウィービング幅０．
５ｍｍ、溶接速度４ｍ／ｍｉｎの条件で行なった際の溶
接部の断面を示している。図４に示すように、溶接ビー
ド２３は板厚方向の中央部分がビード幅が狭くなってお
り、接合部の表面部分におけるビード幅は広くなってい
る。また、溶接ビード２３の上面（表ビート面）２３ａ
および下面（裏ビード面）２３ｂは、板厚の厚い金属板
２１から板厚の薄い金属板２２に向って滑らかに変化し
ており、鋭角的段差部は見受けられない。
１と金属板２２との突合せ溶接を、レーザ出力３．５Ｋ
Ｗ、ウィービング周波数３０ＨＺ、ウィービング幅０．
５ｍｍ、溶接速度４ｍ／ｍｉｎの条件で行なった際の溶
接部の断面を示している。図４に示すように、溶接ビー
ド２３は板厚方向の中央部分がビード幅が狭くなってお
り、接合部の表面部分におけるビード幅は広くなってい
る。また、溶接ビード２３の上面（表ビート面）２３ａ
および下面（裏ビード面）２３ｂは、板厚の厚い金属板
２１から板厚の薄い金属板２２に向って滑らかに変化し
ており、鋭角的段差部は見受けられない。
【００２０】図５は、板厚差が０．８ｍｍある金属板２
１と金属板２２との突合せ溶接部分の断面を示してい
る。図に示すように、溶接ビード２３の上面２３ａおよ
び下面２３ｂは、図４と同様に板厚の厚い金属板２１か
ら板厚の薄い金属板２２に向って滑らかに変化してお
り、鋭角的段差部は見受けられない。
１と金属板２２との突合せ溶接部分の断面を示してい
る。図に示すように、溶接ビード２３の上面２３ａおよ
び下面２３ｂは、図４と同様に板厚の厚い金属板２１か
ら板厚の薄い金属板２２に向って滑らかに変化してお
り、鋭角的段差部は見受けられない。
【００２１】図４および図５では、板厚が薄い金属板２
２の端面が板厚が厚い金属板２１の板厚方向の中央部に
突合わされている例を示したが、図６は、金属板２１と
金属板２１の下面が同一レベルにセットされた状態で突
合せ溶接を行なった場合の溶接断面を示している。図６
に示すように、この場合は、金属板２１の上面と金属板
２２の上面との段差が図４、５よりも大になるが、溶接
ビード２３の上面は板厚の厚い金属板２１から板厚の薄
い金属板２２に向って広い範囲で滑らかに変化してお
り、鋭角的段差部は見受けられない。
２の端面が板厚が厚い金属板２１の板厚方向の中央部に
突合わされている例を示したが、図６は、金属板２１と
金属板２１の下面が同一レベルにセットされた状態で突
合せ溶接を行なった場合の溶接断面を示している。図６
に示すように、この場合は、金属板２１の上面と金属板
２２の上面との段差が図４、５よりも大になるが、溶接
ビード２３の上面は板厚の厚い金属板２１から板厚の薄
い金属板２２に向って広い範囲で滑らかに変化してお
り、鋭角的段差部は見受けられない。
【００２２】図７は、レーザ光Ｌの焦点Ｆをウィービン
グさせた場合と、させない場合との比較を示している。
この場合の溶接条件は、金属板２１の板厚１．４ｍｍ、
金属板２２の板厚０．８ｍｍ、レーザ出力３．５ＫＷ、
ウィービング周波数６０ＨＺとした。図７（ａ）に示す
ように、ウィービングをさせない場合は、溶接ビード幅
が狭く板厚の厚い金属板２１の鋭角的段差部２１ａは完
全に溶融されていない。したがって、この条件で溶接さ
れた金属板２１、２２をプレス成形した場合は、プレス
型にかじりが生じるおそれがある。
グさせた場合と、させない場合との比較を示している。
この場合の溶接条件は、金属板２１の板厚１．４ｍｍ、
金属板２２の板厚０．８ｍｍ、レーザ出力３．５ＫＷ、
ウィービング周波数６０ＨＺとした。図７（ａ）に示す
ように、ウィービングをさせない場合は、溶接ビード幅
が狭く板厚の厚い金属板２１の鋭角的段差部２１ａは完
全に溶融されていない。したがって、この条件で溶接さ
れた金属板２１、２２をプレス成形した場合は、プレス
型にかじりが生じるおそれがある。
【００２３】図７（ｂ）は、レーザ光Ｌの焦点Ｆをウィ
ービングさせ、そのウィービング幅を０．５ｍｍに設定
した場合の断面を示している。図７（ｂ）に示すよう
に、溶接ビード２３の上面側のビード幅はＷ1 となって
いる。この場合は、溶接ビード２３の上面は板厚の厚い
金属板２１から板厚の薄い金属板２２に向って比較的滑
らかに変化している。溶接ビード２３の下面側のビード
幅Ｗ2 は、上面側のビード幅Ｗ1 よりも小さくなってい
るが、同様に溶接ビード２３の下面は板厚の厚い金属板
２１から板厚の薄い金属板２２に向って比較的滑らかに
変化している。
ービングさせ、そのウィービング幅を０．５ｍｍに設定
した場合の断面を示している。図７（ｂ）に示すよう
に、溶接ビード２３の上面側のビード幅はＷ1 となって
いる。この場合は、溶接ビード２３の上面は板厚の厚い
金属板２１から板厚の薄い金属板２２に向って比較的滑
らかに変化している。溶接ビード２３の下面側のビード
幅Ｗ2 は、上面側のビード幅Ｗ1 よりも小さくなってい
るが、同様に溶接ビード２３の下面は板厚の厚い金属板
２１から板厚の薄い金属板２２に向って比較的滑らかに
変化している。
【００２４】図７（ｃ）は、レーザ光Ｌの焦点Ｆをウィ
ービングさせ、そのウィービング幅を１．０ｍｍに設定
した場合の断面を示している。図（ｃ）に示すように、
溶接ビードは広くなるが裏ビードが十分に形成されてい
ない。これは、ウィービング幅を１．０ｍｍと大にした
場合はレーザ出力に対して実溶接速度が速くなりすぎる
ため、板厚の厚い金属板２１を十分に溶融させるだけの
エネルギを照射することができなくなるからである。実
験によれば図７（ｃ）において、レーザ出力を３．５Ｋ
Ｗから５ＫＷに上昇させても、裏ビードを十分に形成す
ることはできなかった。したがって、ウィービングによ
るレーザ溶接では、とくに実溶接速度を考慮する必要が
ある。
ービングさせ、そのウィービング幅を１．０ｍｍに設定
した場合の断面を示している。図（ｃ）に示すように、
溶接ビードは広くなるが裏ビードが十分に形成されてい
ない。これは、ウィービング幅を１．０ｍｍと大にした
場合はレーザ出力に対して実溶接速度が速くなりすぎる
ため、板厚の厚い金属板２１を十分に溶融させるだけの
エネルギを照射することができなくなるからである。実
験によれば図７（ｃ）において、レーザ出力を３．５Ｋ
Ｗから５ＫＷに上昇させても、裏ビードを十分に形成す
ることはできなかった。したがって、ウィービングによ
るレーザ溶接では、とくに実溶接速度を考慮する必要が
ある。
【００２５】図８は、ウィービング周波数と溶接ビード
幅との関係を示している。この場合の溶接条件は、突合
せ溶接される金属板の板厚がそれぞれ１．４ｍｍ、０．
８ｍｍであり、ウィービング幅は０．５ｍｍ、レーザ出
力は３．５ＫＷ、溶接速度は４ｍ／ｍｉｎであった。図
８に示すように、ウィービング周波数を高めることによ
り、溶接ビード幅を広くすることがわかる。また、ウィ
ービング周波数と溶接ビード幅とを図８の特性に合わせ
て設定し、この条件でレーザ出力を高めることにより、
図９に示すように裏ビード幅を広くすることが可能とな
る。
幅との関係を示している。この場合の溶接条件は、突合
せ溶接される金属板の板厚がそれぞれ１．４ｍｍ、０．
８ｍｍであり、ウィービング幅は０．５ｍｍ、レーザ出
力は３．５ＫＷ、溶接速度は４ｍ／ｍｉｎであった。図
８に示すように、ウィービング周波数を高めることによ
り、溶接ビード幅を広くすることがわかる。また、ウィ
ービング周波数と溶接ビード幅とを図８の特性に合わせ
て設定し、この条件でレーザ出力を高めることにより、
図９に示すように裏ビード幅を広くすることが可能とな
る。
【００２６】図１０は、レーザ光Ｌの焦点Ｆをウィービ
ングさせて突合せ溶接を行なう際のウィービング周波数
と実溶接速度との関係を示している。図１１は、ウィー
ビングをさせた場合のレーザ光Ｌの焦点Ｆの軌跡を示し
ている。図１１に示すように、焦点Ｆの軌跡は正弦波状
となっており、実溶接速度Ｓはつぎの数式で表される。
ングさせて突合せ溶接を行なう際のウィービング周波数
と実溶接速度との関係を示している。図１１は、ウィー
ビングをさせた場合のレーザ光Ｌの焦点Ｆの軌跡を示し
ている。図１１に示すように、焦点Ｆの軌跡は正弦波状
となっており、実溶接速度Ｓはつぎの数式で表される。
【００２７】
【数１】
【００２８】ここで、Ｖｙ＝ａω ｃｏｓ ωｔであ
り、ｃｏｓ ωｔ＝１のとき実溶接速度Ｓは最大とな
る。なお、図１１のベクトル図の溶接方向に沿う速度Ｖ
ｘは、具体的にはレーザ光Ｌを照射するトーチの移動速
度Ｖであり、数式１ではＶｘ＝Ｖとした。このように、
トーチの移動速度Ｖが一定であっても、ウィービング周
波数を可変することによって実溶接速度Ｓが異なる。図
１１の２ａは、レーザ光Ｌの焦点Ｆのウィービング幅を
示しており、図１０に示すようにウィービング幅を可変
させることにより、実溶接速度Ｓが異なることもわか
る。
り、ｃｏｓ ωｔ＝１のとき実溶接速度Ｓは最大とな
る。なお、図１１のベクトル図の溶接方向に沿う速度Ｖ
ｘは、具体的にはレーザ光Ｌを照射するトーチの移動速
度Ｖであり、数式１ではＶｘ＝Ｖとした。このように、
トーチの移動速度Ｖが一定であっても、ウィービング周
波数を可変することによって実溶接速度Ｓが異なる。図
１１の２ａは、レーザ光Ｌの焦点Ｆのウィービング幅を
示しており、図１０に示すようにウィービング幅を可変
させることにより、実溶接速度Ｓが異なることもわか
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、板厚の異なる金属板の
突合せ部分に、レーザ光を溶接方向に対して直角方向に
往復動させながら照射し、突合せ溶接を行なうようにし
たので、突合せ部分を広い範囲で溶融させることができ
るとともに突合せ部分の溶融量を大とすることができ、
溶接継手部分およびその近傍に鋭角的段差部が発生する
のを阻止することができる。したがって、レーザ光によ
って突合せ溶接された溶接継手部をグラインダ等によっ
て面取り加工しなくとも、プレス成形時におけるプレス
型と金属板とのかじりを防止することができ、プレス型
の耐久性を高めることができる。
突合せ部分に、レーザ光を溶接方向に対して直角方向に
往復動させながら照射し、突合せ溶接を行なうようにし
たので、突合せ部分を広い範囲で溶融させることができ
るとともに突合せ部分の溶融量を大とすることができ、
溶接継手部分およびその近傍に鋭角的段差部が発生する
のを阻止することができる。したがって、レーザ光によ
って突合せ溶接された溶接継手部をグラインダ等によっ
て面取り加工しなくとも、プレス成形時におけるプレス
型と金属板とのかじりを防止することができ、プレス型
の耐久性を高めることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る異板厚素材のレーザ溶
接方法における溶接作業を示す断面図である。
接方法における溶接作業を示す断面図である。
【図２】本発明を実施するために用いられるレーザ溶接
装置の要部断面図である。
装置の要部断面図である。
【図３】図１の溶接方法におけるウィービング幅と溶接
ビード幅との関係を示す特性図である。
ビード幅との関係を示す特性図である。
【図４】図１の溶接方法によって溶接された金属板の突
合せ溶接部の一例を示す拡大断面図である。
合せ溶接部の一例を示す拡大断面図である。
【図５】図１の溶接方法によって溶接された金属板の突
合せ溶接部の別の例を示す拡大断面図である。
合せ溶接部の別の例を示す拡大断面図である。
【図６】図１の溶接方法によって溶接された金属板の突
合せ溶接部のさらに別の例を示す拡大断面図である。
合せ溶接部のさらに別の例を示す拡大断面図である。
【図７】図１の溶接方法によって溶接された金属板の突
合せ溶接部と従来の溶接方法によって溶接された金属板
の突合せ溶接部との比較を示す断面図である。
合せ溶接部と従来の溶接方法によって溶接された金属板
の突合せ溶接部との比較を示す断面図である。
【図８】本発明におけるウィービング周波数と溶接ビー
ド幅との関係を示す特性図である。
ド幅との関係を示す特性図である。
【図９】本発明におけるレーザ出力と裏ビード幅との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図１０】本発明におけるウィービング周波数と実溶接
速度との関係を示す特性図である。
速度との関係を示す特性図である。
【図１１】本発明におけるウィービング時のレーザ光の
軌跡を示す図である。
軌跡を示す図である。
【図１２】従来のレーザ溶接方法によって突合せ溶接さ
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部の一例を示す断
面図である。
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部の一例を示す断
面図である。
【図１３】従来のレーザ溶接方法によって突合せ溶接さ
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部の別の例を示す
断面図である。
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部の別の例を示す
断面図である。
【図１４】従来のレーザ溶接方法によって突合せ溶接さ
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部のさらに別の例
を示す断面図である。
れた板厚の異なる金属板の突合せ溶接部のさらに別の例
を示す断面図である。
１１ 集光レンズ １４ 偏心カム １５ モータ ２１、２２ 金属板 ２１ａ、２１ｂ 鋭角的段差部 ２３ 溶接ビード Ｌ レーザ光 Ｆ レーザ光の焦点 Ｓ 実溶接速度
Claims (1)
- 【請求項１】 板厚の異なる金属板を突合せ、該金属板
の突合せ部分にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なう
異板厚素材のレーザ溶接方法において、前記レーザ光を
溶接方向に対して直角方向に往復動させながら照射しつ
つ突合せ溶接を行なうことを特徴とする異板厚素材のレ
ーザ溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235738A JPH0550277A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
| EP92307277A EP0529856B1 (en) | 1991-08-23 | 1992-08-10 | Method of laser-welding metal sheets having different thicknesses |
| DE69203306T DE69203306T2 (de) | 1991-08-23 | 1992-08-10 | Verfahren zum Laserschweissen von Metallblechen unterschiedlicher Dicke. |
| US07/929,595 US5245156A (en) | 1991-08-23 | 1992-08-17 | Method of laser-welding metal sheets having different thicknesses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235738A JPH0550277A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550277A true JPH0550277A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16990492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3235738A Pending JPH0550277A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5245156A (ja) |
| EP (1) | EP0529856B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0550277A (ja) |
| DE (1) | DE69203306T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011125928A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Sung Woo Hitech Co Ltd | 鋼板のレーザ溶接方法 |
| WO2021066192A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | 日本製鉄株式会社 | 溶接継手、及び自動車部品 |
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| US5603853A (en) * | 1995-02-28 | 1997-02-18 | The Twentyfirst Century Corporation | Method of high energy density radiation beam lap welding |
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| US5595670A (en) * | 1995-04-17 | 1997-01-21 | The Twentyfirst Century Corporation | Method of high speed high power welding |
| US5674420A (en) * | 1995-06-12 | 1997-10-07 | Worthington Industries Incorporated | Clamping device for welding machine |
| DE59609967D1 (de) † | 1995-11-04 | 2003-01-23 | Volkswagen Ag | Strahlschweissverfahren mit Kantenverrundung |
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| JPS6489246A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Sony Corp | Fixing method for color sorting mechanism of color cathode-ray tube |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP3235738A patent/JPH0550277A/ja active Pending
-
1992
- 1992-08-10 DE DE69203306T patent/DE69203306T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-10 EP EP92307277A patent/EP0529856B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-17 US US07/929,595 patent/US5245156A/en not_active Expired - Fee Related
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| CN114423558A (zh) * | 2019-10-04 | 2022-04-29 | 日本制铁株式会社 | 焊接接头及汽车部件 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0529856A3 (en) | 1993-04-21 |
| EP0529856B1 (en) | 1995-07-05 |
| US5245156A (en) | 1993-09-14 |
| EP0529856A2 (en) | 1993-03-03 |
| DE69203306D1 (de) | 1995-08-10 |
| DE69203306T2 (de) | 1995-11-09 |
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