JPH0550278A - レーザによるめつき材料の溶接方法 - Google Patents
レーザによるめつき材料の溶接方法Info
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- JPH0550278A JPH0550278A JP3211173A JP21117391A JPH0550278A JP H0550278 A JPH0550278 A JP H0550278A JP 3211173 A JP3211173 A JP 3211173A JP 21117391 A JP21117391 A JP 21117391A JP H0550278 A JPH0550278 A JP H0550278A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面
にめっきされた材料を、連続発振レーザを用いて良好に
溶接を行う。 【構成】 連続発振レーザに変調を加えることにより、
レーザ光パワーを時間的に制御して間けつレーザ光とす
ると共に、ステップ状に波形が変化するようにし、この
間けつレーザ光を溶接部に集光し、レーザ溶接を行う。
にめっきされた材料を、連続発振レーザを用いて良好に
溶接を行う。 【構成】 連続発振レーザに変調を加えることにより、
レーザ光パワーを時間的に制御して間けつレーザ光とす
ると共に、ステップ状に波形が変化するようにし、この
間けつレーザ光を溶接部に集光し、レーザ溶接を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザによる溶接方法に
関し、特に、連続発振レーザを用いてめっき材料を溶接
する方法に関する。
関し、特に、連続発振レーザを用いてめっき材料を溶接
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、母材の融点よりも低い沸点をもつ
物質（例えば亜鉛）が表面にめっきされた材料をレーザ
溶接する場合、時間に対してレーザ光のパワーが一定で
あるような通常の連続発振レーザを用いると、めっき物
質が蒸発して溶接部を常に覆うことによって、レーザ光
が溶接部に達する前に吸収され、溶接部に届くレーザ光
パワーが不安定になったり、発生した亜鉛蒸気が溶接部
に混入する問題がある。
物質（例えば亜鉛）が表面にめっきされた材料をレーザ
溶接する場合、時間に対してレーザ光のパワーが一定で
あるような通常の連続発振レーザを用いると、めっき物
質が蒸発して溶接部を常に覆うことによって、レーザ光
が溶接部に達する前に吸収され、溶接部に届くレーザ光
パワーが不安定になったり、発生した亜鉛蒸気が溶接部
に混入する問題がある。
【０００３】例えば、図４に示すように、亜鉛めっき鋼
板１，２を重ね合わせて連続的にレーザ溶接する場合、
レーザ光７はレーザ光照射方向Ａの方向で溶接部に集光
され、レーザ光７が亜鉛めっき鋼板１，２に対して相対
的にレーザ光移動方向Ｂへ移動することによって溶接を
行う。この場合、亜鉛めっき鋼板１，２の母材である鉄
の融点が１５３０℃であるのに対して、亜鉛めっき層
３，４，５，６の沸点は９０６℃であるので、溶接する
ために連続発振レーザを照射すると、亜鉛めっき層３か
らの亜鉛蒸気１３の発生によって集光されたレーザ光７
が溶接部の溶融部８に達する前に吸収される。このこと
によって、溶融部８に到達するレーザ光７の出力が不安
定となる。また、亜鉛めっき層４，５から発生した亜鉛
蒸気１４が溶融部８に吹き出すことによって、発生した
亜鉛蒸気１４が溶融部８に混入することから、溶融部８
が固化した後の溶接部９に穴１０や気泡１１が生じてし
まう。
板１，２を重ね合わせて連続的にレーザ溶接する場合、
レーザ光７はレーザ光照射方向Ａの方向で溶接部に集光
され、レーザ光７が亜鉛めっき鋼板１，２に対して相対
的にレーザ光移動方向Ｂへ移動することによって溶接を
行う。この場合、亜鉛めっき鋼板１，２の母材である鉄
の融点が１５３０℃であるのに対して、亜鉛めっき層
３，４，５，６の沸点は９０６℃であるので、溶接する
ために連続発振レーザを照射すると、亜鉛めっき層３か
らの亜鉛蒸気１３の発生によって集光されたレーザ光７
が溶接部の溶融部８に達する前に吸収される。このこと
によって、溶融部８に到達するレーザ光７の出力が不安
定となる。また、亜鉛めっき層４，５から発生した亜鉛
蒸気１４が溶融部８に吹き出すことによって、発生した
亜鉛蒸気１４が溶融部８に混入することから、溶融部８
が固化した後の溶接部９に穴１０や気泡１１が生じてし
まう。
【０００４】１９８８年の国際会議「レーザ・イン・マ
ニュファクチュアリング」の予稿集（ｐｒｏｃ．５ｔｈ
Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇ）第１９５頁から第２０６頁に記載さ
れているように、パルス発振の炭酸ガスレーザを用い
て、図５に示すように、重ね合わせた亜鉛めっき鋼板
１，２の間にすき間１２を設け、このすき間１２を０．
１から０．２ｍｍに保つことによって、亜鉛めっき鋼板
の溶接を行った例が報告されている。パルス発振レーザ
を使用すると、表面の亜鉛めっき層３から発生する亜鉛
蒸気が間欠的に溶融部８の上を覆うために、レーザ光７
の亜鉛蒸気による吸収が少ない。また、亜鉛めっき層
４，５から発生する亜鉛蒸気１４がすき間１２を通りぬ
けることによって、溶融部８への亜鉛蒸気の吹き出しが
少ないために溶接が良好になると考えられる。なお、す
き間１２が０．２ｍｍよりも大きくなると溶接は困難に
なる。
ニュファクチュアリング」の予稿集（ｐｒｏｃ．５ｔｈ
Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇ）第１９５頁から第２０６頁に記載さ
れているように、パルス発振の炭酸ガスレーザを用い
て、図５に示すように、重ね合わせた亜鉛めっき鋼板
１，２の間にすき間１２を設け、このすき間１２を０．
１から０．２ｍｍに保つことによって、亜鉛めっき鋼板
の溶接を行った例が報告されている。パルス発振レーザ
を使用すると、表面の亜鉛めっき層３から発生する亜鉛
蒸気が間欠的に溶融部８の上を覆うために、レーザ光７
の亜鉛蒸気による吸収が少ない。また、亜鉛めっき層
４，５から発生する亜鉛蒸気１４がすき間１２を通りぬ
けることによって、溶融部８への亜鉛蒸気の吹き出しが
少ないために溶接が良好になると考えられる。なお、す
き間１２が０．２ｍｍよりも大きくなると溶接は困難に
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明で明らかな
ように、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料をレーザ溶接する場合、溶接を行う材
料の重ね合わせたすき間を一定に保つことなしに、溶接
を行うことは困難である。一方、重ね合わせのすき間を
上述した範囲内で一定に保つことも容易であるとは言え
ない。
ように、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料をレーザ溶接する場合、溶接を行う材
料の重ね合わせたすき間を一定に保つことなしに、溶接
を行うことは困難である。一方、重ね合わせのすき間を
上述した範囲内で一定に保つことも容易であるとは言え
ない。
【０００６】この発明の目的は上記問題を解決したレー
ザ光による溶接方法を提供することにある。
ザ光による溶接方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は連続発振レーザ
に変調を加えることによって、レーザ光を間欠的に照射
させると共に、ステップ状に変化するように波形制御し
て溶接部に集光し、レーザ溶接を行うものである。
に変調を加えることによって、レーザ光を間欠的に照射
させると共に、ステップ状に変化するように波形制御し
て溶接部に集光し、レーザ溶接を行うものである。
【０００８】なお、波形制御は、間欠レーザ光における
レーザ光のパワーが時間的に低い方から高い方へ変化す
るようにしたり、レーザ光のパワーが時間的に低い方か
ら高い方へ変化し続いてステップ状あるいは所定の傾き
で低下するようになされるのが好ましい。
レーザ光のパワーが時間的に低い方から高い方へ変化す
るようにしたり、レーザ光のパワーが時間的に低い方か
ら高い方へ変化し続いてステップ状あるいは所定の傾き
で低下するようになされるのが好ましい。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図２に示すマイクロコンピュータ１０１において波形制
御信号を発生する。発生する波形制御信号の波形は図１
（ａ）に示す。この波形制御信号を受けて図２のスイッ
チング電源１０２は連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例え
ば日本電気製ＳＬ１１７Ｃなど）の励起用ランプ１０３
に流れる電流に変調を加える。励起用ランプに流れる電
流に変調が加えられたことにより、出力する間欠レーザ
光は図１（ｂ）に示すように時間的に低い方から高い方
へレーザ光のパワーがステップ状に変化するように制御
される。
図２に示すマイクロコンピュータ１０１において波形制
御信号を発生する。発生する波形制御信号の波形は図１
（ａ）に示す。この波形制御信号を受けて図２のスイッ
チング電源１０２は連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例え
ば日本電気製ＳＬ１１７Ｃなど）の励起用ランプ１０３
に流れる電流に変調を加える。励起用ランプに流れる電
流に変調が加えられたことにより、出力する間欠レーザ
光は図１（ｂ）に示すように時間的に低い方から高い方
へレーザ光のパワーがステップ状に変化するように制御
される。
【００１０】図１（ｂ）に示される制御されたレーザ光
パワーの前半部分Ｔ１において、図４に示される表面の
亜鉛めっき層３を除去し、内部の亜鉛めっき層４，５か
ら発生する亜鉛蒸気１４を除去した後、後半部分Ｔ２に
おいてより高いレーザ光パワーを溶融部８に照射して溶
接に必要な溶け込みを得る。間欠レーザ光の間の休止時
間Ｔ３においてはレーザ光７の照射がなく、亜鉛めっき
層３からの亜鉛蒸気１３の発生は抑制され、溶融部上を
亜鉛蒸気は間欠的に覆うことになるので、レーザ光７の
亜鉛蒸気による吸収の影響は少なくなる。
パワーの前半部分Ｔ１において、図４に示される表面の
亜鉛めっき層３を除去し、内部の亜鉛めっき層４，５か
ら発生する亜鉛蒸気１４を除去した後、後半部分Ｔ２に
おいてより高いレーザ光パワーを溶融部８に照射して溶
接に必要な溶け込みを得る。間欠レーザ光の間の休止時
間Ｔ３においてはレーザ光７の照射がなく、亜鉛めっき
層３からの亜鉛蒸気１３の発生は抑制され、溶融部上を
亜鉛蒸気は間欠的に覆うことになるので、レーザ光７の
亜鉛蒸気による吸収の影響は少なくなる。
【００１１】時間Ｔ１，Ｔ２及び、休止時間Ｔ３は任意
に設定可能であるが、（Ｔ１＋Ｔ２）は（Ｔ１＋Ｔ２＋
Ｔ３）に対して通常５０％ないし９０％が適当である。
また、レーザ光パワーＰ１，Ｐ２も任意に設定可能であ
るが、Ｐ２はＰ１に比べて大きい。Ｐ１の大きさは亜鉛
めっき量によって調節する。波形制御された間欠レーザ
光は、従来同様、加工光学系によって溶接部に集光さ
れ、集光点が被溶接物である亜鉛めっき鋼板に対して相
対的に移動することによって溶接を行う。
に設定可能であるが、（Ｔ１＋Ｔ２）は（Ｔ１＋Ｔ２＋
Ｔ３）に対して通常５０％ないし９０％が適当である。
また、レーザ光パワーＰ１，Ｐ２も任意に設定可能であ
るが、Ｐ２はＰ１に比べて大きい。Ｐ１の大きさは亜鉛
めっき量によって調節する。波形制御された間欠レーザ
光は、従来同様、加工光学系によって溶接部に集光さ
れ、集光点が被溶接物である亜鉛めっき鋼板に対して相
対的に移動することによって溶接を行う。
【００１２】このような方法で亜鉛めっき鋼板を溶接す
ると、図５に示す溶接部において重ね合わせた亜鉛めっ
き鋼板のすき間１２が無くても溶接が可能であり、溶接
部における穴や気泡の発生を抑えることができる。
ると、図５に示す溶接部において重ね合わせた亜鉛めっ
き鋼板のすき間１２が無くても溶接が可能であり、溶接
部における穴や気泡の発生を抑えることができる。
【００１３】上記実施例では１つの励起ランプに変調を
加える場合について説明したが、複数のランプに対して
同時に変調を加えて上記のような波形を得ることができ
る。例えば２段、３段、４段、６段カスケード接続した
連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本電気製ＳＬ１
１７−２Ｃ，ＳＬ１１７−３Ｃ，Ｓｌ１１７−４Ｃ，Ｓ
Ｌ１１７−６Ｃなど）に適用すれば、２本、３本、４本
及び６本の励起ランプを同時に変調することにより、２
倍、３倍、４倍、及び６倍のレーザ光出力で上記のよう
な波形を得ることができる。その結果、厚さ０．８ｍｍ
の亜鉛めっき鋼板を２枚重ね合わせて、通常の連続発振
レーザ光を用いた場合、平均レーザ光パワーが１．１ｋ
Ｗでも溶接が不可能であったものが、変調を行って上記
波形を用いることにより、平均レーザ光パワー０．７ｋ
Ｗにおいて０．５ｍ／分以上の溶接速度で溶接すること
ができる。この例では典型的なパワーＰ１は０．７ｋ
Ｗ、パワーＰ２は１．２ｋＷで、時間Ｔ１は８ｍｓ、Ｔ
２は５ｍｓ、Ｔ３は３ｍｓである。
加える場合について説明したが、複数のランプに対して
同時に変調を加えて上記のような波形を得ることができ
る。例えば２段、３段、４段、６段カスケード接続した
連続発振Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（例えば日本電気製ＳＬ１
１７−２Ｃ，ＳＬ１１７−３Ｃ，Ｓｌ１１７−４Ｃ，Ｓ
Ｌ１１７−６Ｃなど）に適用すれば、２本、３本、４本
及び６本の励起ランプを同時に変調することにより、２
倍、３倍、４倍、及び６倍のレーザ光出力で上記のよう
な波形を得ることができる。その結果、厚さ０．８ｍｍ
の亜鉛めっき鋼板を２枚重ね合わせて、通常の連続発振
レーザ光を用いた場合、平均レーザ光パワーが１．１ｋ
Ｗでも溶接が不可能であったものが、変調を行って上記
波形を用いることにより、平均レーザ光パワー０．７ｋ
Ｗにおいて０．５ｍ／分以上の溶接速度で溶接すること
ができる。この例では典型的なパワーＰ１は０．７ｋ
Ｗ、パワーＰ２は１．２ｋＷで、時間Ｔ１は８ｍｓ、Ｔ
２は５ｍｓ、Ｔ３は３ｍｓである。
【００１４】図３に示す実施例では、図１（ｂ）に示す
実施例の波形に加えて、図３（ａ）に示す時間Ｔ４のレ
ーザ光パワーＰ３がＰ２に比べてステップ状に低くなっ
ている波形の部分を付加している。また、図１（ｂ）に
示す波形に加えて、図３（ｂ）に示す時間Ｔ５のテーパ
状に低下する部分２０１を付加することによって、母材
が例えばアルミニウム合金のように凝固割れが発生しや
すい場合に、レーザ溶接後に溶融部をゆっくりと冷却す
ることになるので、溶接部の凝固割れを防ぐことができ
る。
実施例の波形に加えて、図３（ａ）に示す時間Ｔ４のレ
ーザ光パワーＰ３がＰ２に比べてステップ状に低くなっ
ている波形の部分を付加している。また、図１（ｂ）に
示す波形に加えて、図３（ｂ）に示す時間Ｔ５のテーパ
状に低下する部分２０１を付加することによって、母材
が例えばアルミニウム合金のように凝固割れが発生しや
すい場合に、レーザ溶接後に溶融部をゆっくりと冷却す
ることになるので、溶接部の凝固割れを防ぐことができ
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように連続発振
レーザに変調を加え、レーザ光の波形制御を行うことに
よって、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料を、溶接部に重ね合わせの間にすき間
が無くても、レーザ溶接できるという効果を有する。
レーザに変調を加え、レーザ光の波形制御を行うことに
よって、母材の融点よりも低い沸点をもつ物質が表面に
めっきされた材料を、溶接部に重ね合わせの間にすき間
が無くても、レーザ溶接できるという効果を有する。
【図１】本発明によって得られたスイッチング電源の波
形制御信号の時間変化とレーザ光パワーの時間変化を示
した図。
形制御信号の時間変化とレーザ光パワーの時間変化を示
した図。
【図２】本発明の実施例のブロック構成図。
【図３】本発明によって得られたレーザ光パワーの時間
の他の例を示した図。
の他の例を示した図。
【図４】従来の連続発振レーザによる亜鉛めっき鋼板の
溶接を説明するための断面図。
溶接を説明するための断面図。
【図５】従来の炭酸ガスレーザを用いて行われた亜鉛め
っき鋼板の溶接を説明するための断面図。
っき鋼板の溶接を説明するための断面図。
１，２ 亜鉛めっき鋼板 ３，４，５，６ 亜鉛めっき層 ７ レーザ光 ８ 溶融部 ９ 溶接部 １３，１４ 亜鉛蒸気
Claims (3)
- 【請求項１】 めっきされた材料をレーザにより溶接す
る方法において、前記レーザ光を間欠的に照射し、しか
も間欠レーザ光がステップ状に変化するように波形制御
を加えるようにしたことを特徴とするレーザによるめっ
き材料の溶接方法。 - 【請求項２】 前記波形制御は、時間的に低い方から高
い方にレーザ光のパワーが変化する制御であることを特
徴とする請求項１記載のレーザによるめっき材料の溶接
方法。 - 【請求項３】 前記波形制御は、時間的に低い方から高
い方にレーザ光のパワーが変化し続いてステップ状ある
いは所定の傾きでレーザ光のパワーが低下する制御であ
ることを特徴とする請求項１記載のレーザによるめっき
材料の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211173A JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211173A JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550278A true JPH0550278A (ja) | 1993-03-02 |
| JP2699707B2 JP2699707B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=16601621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3211173A Expired - Lifetime JP2699707B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | レーザによるめっき材料の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699707B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094185A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-02 | Nippon Steel Corp | 亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法および装置 |
| JP2007253181A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法 |
| WO2008098680A1 (de) * | 2007-02-13 | 2008-08-21 | Lkt Klebtechnik Gmbh | Verfahren zum fügen beschichteter bauelemente oder drähte mit laserpulsen |
| DE102007058568A1 (de) | 2007-11-29 | 2009-06-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum defektfreien Schweißen metallischer Bauteile mit Elektronen- oder Laserstrahl |
| JP2016522748A (ja) * | 2013-04-12 | 2016-08-04 | タレス | 鉄合金とアルミニウム又はアルミニウム合金との間で永久的結合を確立する方法 |
| CN105980100A (zh) * | 2014-01-31 | 2016-09-28 | 通快激光有限责任公司 | 借助绿光波长的激光脉冲点焊尤其由铜、铜合金、金或首饰材料构成的工件的方法和装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04251684A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-09-08 | Toyota Motor Corp | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP3211173A patent/JP2699707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04251684A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-09-08 | Toyota Motor Corp | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094185A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-02 | Nippon Steel Corp | 亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法および装置 |
| JP4739616B2 (ja) * | 2001-09-25 | 2011-08-03 | 新日本製鐵株式会社 | 亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接方法および装置 |
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| DE102007058568A1 (de) | 2007-11-29 | 2009-06-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum defektfreien Schweißen metallischer Bauteile mit Elektronen- oder Laserstrahl |
| JP2016522748A (ja) * | 2013-04-12 | 2016-08-04 | タレス | 鉄合金とアルミニウム又はアルミニウム合金との間で永久的結合を確立する方法 |
| CN105980100A (zh) * | 2014-01-31 | 2016-09-28 | 通快激光有限责任公司 | 借助绿光波长的激光脉冲点焊尤其由铜、铜合金、金或首饰材料构成的工件的方法和装置 |
| CN105980100B (zh) * | 2014-01-31 | 2018-05-18 | 通快激光有限责任公司 | 借助绿光波长的激光脉冲点焊尤其由铜、铜合金、金或首饰材料构成的工件的方法和装置 |
| US10610962B2 (en) | 2014-01-31 | 2020-04-07 | Trumof Laser Gmbh | Methods and apparatus for spot welding workpieces using laser pulses |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2699707B2 (ja) | 1998-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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