JPH06285658A - 金属材料の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置 - Google Patents
金属材料の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置Info
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- JPH06285658A JPH06285658A JP5075993A JP7599393A JPH06285658A JP H06285658 A JPH06285658 A JP H06285658A JP 5075993 A JP5075993 A JP 5075993A JP 7599393 A JP7599393 A JP 7599393A JP H06285658 A JPH06285658 A JP H06285658A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属材料の重ね合わせ溶接時において溶接品
質の良否を直接リアルタイムで判定することが可能であ
り、局部加熱不足等による溶接不良の発生を未然に防止
しないしは最小限に抑えることができるようにする。 【構成】 重ね合わせ状態とした金属材料２，３の重ね
合わせ部分をレーザビーム４により局部加熱して重ね合
わせ溶接するにあたり、レーザビーム４の入射側から遠
い側の金属材料３中に含まれる元素のうちのある元素が
他の金属材料２中に含まれる当該元素よりも相対的に多
くなる状態として、局部加熱部位で発生する溶接プラズ
マ６に含まれる少なくとも当該元素による波長の強度を
測定しつつ重ね合わせ溶接する金属材料の重ね合わせ溶
接方法、および重ね合わせ状態とした金属材料２，３の
重ね合わせ部分を局部加熱して溶融する局部加熱源とし
てのレーザビーム５と、局部加熱部位で発生する溶接プ
ラズマ６に含まれる少なくとも１つの波長の強度を測定
するプラズマセンサ７，８をそなえた金属材料の重ね合
わせ溶接装置。
質の良否を直接リアルタイムで判定することが可能であ
り、局部加熱不足等による溶接不良の発生を未然に防止
しないしは最小限に抑えることができるようにする。 【構成】 重ね合わせ状態とした金属材料２，３の重ね
合わせ部分をレーザビーム４により局部加熱して重ね合
わせ溶接するにあたり、レーザビーム４の入射側から遠
い側の金属材料３中に含まれる元素のうちのある元素が
他の金属材料２中に含まれる当該元素よりも相対的に多
くなる状態として、局部加熱部位で発生する溶接プラズ
マ６に含まれる少なくとも当該元素による波長の強度を
測定しつつ重ね合わせ溶接する金属材料の重ね合わせ溶
接方法、および重ね合わせ状態とした金属材料２，３の
重ね合わせ部分を局部加熱して溶融する局部加熱源とし
てのレーザビーム５と、局部加熱部位で発生する溶接プ
ラズマ６に含まれる少なくとも１つの波長の強度を測定
するプラズマセンサ７，８をそなえた金属材料の重ね合
わせ溶接装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、重ね合わせ状態とした
金属材料を重ね合わせ溶接するのに利用される金属材料
の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置に関す
るものである。
金属材料を重ね合わせ溶接するのに利用される金属材料
の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】重ね合わせ状態とした金属材料に対して
重ね合わせ溶接を行う場合には、高エネルギ密度ビーム
等の局部加熱源が、前記局部加熱源が入射する側、すな
わち、局部加熱源が供給される側の金属材料を貫通し、
この金属材料に重ね合わせた金属材料を溶融すること
が、良好な溶接が行われるのに必要最低限の条件であ
る。
重ね合わせ溶接を行う場合には、高エネルギ密度ビーム
等の局部加熱源が、前記局部加熱源が入射する側、すな
わち、局部加熱源が供給される側の金属材料を貫通し、
この金属材料に重ね合わせた金属材料を溶融すること
が、良好な溶接が行われるのに必要最低限の条件であ
る。
【０００３】一般に、重ね合わせた状態にある金属材料
を全て貫通する溶接の場合、局部加熱源から最も遠い金
属材料が貫通溶接されているか否かを外部より目視ある
いはそれに準ずる方法にて検査することにより、溶接の
良否の判断が行われていた。
を全て貫通する溶接の場合、局部加熱源から最も遠い金
属材料が貫通溶接されているか否かを外部より目視ある
いはそれに準ずる方法にて検査することにより、溶接の
良否の判断が行われていた。
【０００４】そして、溶融部の最深部が、接合する金属
材料中に存在するような場合には、溶融深さを目視等に
より外部より判定することができないため、接合の有無
ないしは良否を調査する手段として、超音波探傷，Ｘ線
透過撮影等が溶接装置と組み合わされて用いられてい
た。
材料中に存在するような場合には、溶融深さを目視等に
より外部より判定することができないため、接合の有無
ないしは良否を調査する手段として、超音波探傷，Ｘ線
透過撮影等が溶接装置と組み合わされて用いられてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、いずれも、溶接後の形状を検査す
る方法であるため、原理的に、加工中オンラインでそし
てリアルタイムでのモニタリングは不可能であった。ま
た、加工時間に比べて相対的に長い検査時間を必要とす
るため、全数検査には不適当であり、全数検査をするた
めには多くの検査装置を持たねばならないという問題点
があった。
うな従来の方法では、いずれも、溶接後の形状を検査す
る方法であるため、原理的に、加工中オンラインでそし
てリアルタイムでのモニタリングは不可能であった。ま
た、加工時間に比べて相対的に長い検査時間を必要とす
るため、全数検査には不適当であり、全数検査をするた
めには多くの検査装置を持たねばならないという問題点
があった。
【０００６】そして、局部加熱源の強度や溶接速度など
溶接ビードの深さに影響を及ぼすさまざまな因子に左右
される溶接品質の良否を直接判定するためには、溶接現
象そのもののモニタリングが不可欠であり、さらには、
その情報をレーザ加工機等の局部加熱加工機にフィード
バックし、溶接状態をコントロールするシステムを持つ
ことが望まれているという課題があった。
溶接ビードの深さに影響を及ぼすさまざまな因子に左右
される溶接品質の良否を直接判定するためには、溶接現
象そのもののモニタリングが不可欠であり、さらには、
その情報をレーザ加工機等の局部加熱加工機にフィード
バックし、溶接状態をコントロールするシステムを持つ
ことが望まれているという課題があった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたもので、複数の金属材料を高エネルギ密
度ビーム等の局部加熱源を用いて行う重ね合わせ溶接に
おいて、局部加熱源の強度や溶接速度などのさまざまな
因子に左右される溶接品質の良否を直接判定することが
可能であり、溶接品質の良否をオンラインでそしてリア
ルタイムで知ることが可能であって、溶接部位の全数検
査が可能であり、溶接不良の発生を未然に防止しないし
は最小限に抑えることが可能である金属材料の重ね合わ
せ溶接方法および重ね合わせ溶接装置を提供することを
目的としている。
がみてなされたもので、複数の金属材料を高エネルギ密
度ビーム等の局部加熱源を用いて行う重ね合わせ溶接に
おいて、局部加熱源の強度や溶接速度などのさまざまな
因子に左右される溶接品質の良否を直接判定することが
可能であり、溶接品質の良否をオンラインでそしてリア
ルタイムで知ることが可能であって、溶接部位の全数検
査が可能であり、溶接不良の発生を未然に防止しないし
は最小限に抑えることが可能である金属材料の重ね合わ
せ溶接方法および重ね合わせ溶接装置を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる金属材料
の重ね合わせ溶接方法は、重ね合わせ状態とした金属材
料の重ね合わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接する
にあたり、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含ま
れる少なくとも１つの波長の強度を測定しつつ重ね合わ
せ溶接する構成とすることによって前述した従来の課題
を解決するための手段としたことを特徴としており、本
発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接方法の実施態様
においては、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合わ
せ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接するにあたり、局
部加熱源の入射側から最も遠い側の金属材料中に含まれ
る元素のうちのある元素が他の金属材料中に含まれる当
該元素よりも相対的に多くなる状態として、局部加熱部
位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも当該元
素による波長の強度を測定しつつ重ね合わせ溶接する構
成とすることができ、同じく実施態様において、重ね合
わせ状態とした金属材料の重ね合わせ部分を局部加熱し
て重ね合わせ溶接するにあたり、局部加熱源の入射側か
ら最も遠い側の金属材料の裏面に、溶接に供する金属材
料中に全くないしは少量しか含まれない元素を有する状
態として、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含ま
れる少なくとも当該元素による波長の強度を測定しつつ
重ね合わせ溶接する構成とすることができ、同じく実施
態様において、溶接プラズマに含まれる特定元素の波長
の強度変化を局部加熱源にフイードバックし、局部加熱
源の加熱強度，走査速度など溶接ビードの深さに影響を
及ぼす因子を制御する構成とすることができる。
の重ね合わせ溶接方法は、重ね合わせ状態とした金属材
料の重ね合わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接する
にあたり、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含ま
れる少なくとも１つの波長の強度を測定しつつ重ね合わ
せ溶接する構成とすることによって前述した従来の課題
を解決するための手段としたことを特徴としており、本
発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接方法の実施態様
においては、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合わ
せ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接するにあたり、局
部加熱源の入射側から最も遠い側の金属材料中に含まれ
る元素のうちのある元素が他の金属材料中に含まれる当
該元素よりも相対的に多くなる状態として、局部加熱部
位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも当該元
素による波長の強度を測定しつつ重ね合わせ溶接する構
成とすることができ、同じく実施態様において、重ね合
わせ状態とした金属材料の重ね合わせ部分を局部加熱し
て重ね合わせ溶接するにあたり、局部加熱源の入射側か
ら最も遠い側の金属材料の裏面に、溶接に供する金属材
料中に全くないしは少量しか含まれない元素を有する状
態として、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含ま
れる少なくとも当該元素による波長の強度を測定しつつ
重ね合わせ溶接する構成とすることができ、同じく実施
態様において、溶接プラズマに含まれる特定元素の波長
の強度変化を局部加熱源にフイードバックし、局部加熱
源の加熱強度，走査速度など溶接ビードの深さに影響を
及ぼす因子を制御する構成とすることができる。
【０００９】また、本発明に係わる金属材料の重ね合わ
せ溶接装置は、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して溶融する局部加熱源と、局部加
熱部位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも１
つの波長の強度を測定するプラズマセンサをそなえた構
成とすることによって前述した従来の課題を解決するた
めの手段としたことを特徴としており、本発明に係わる
金属材料の重ね合わせ溶接装置の一実施態様において
は、プラズマセンサにより検知された溶接プラズマに含
まれる特定元素の波長の強度変化を局部加熱源にフィー
ドバックして前記局部加熱源の加熱強度，走査速度など
溶接ビードの深さに影響を及ぼす因子を制御する制御手
段をそなえた構成とすることができる。
せ溶接装置は、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して溶融する局部加熱源と、局部加
熱部位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも１
つの波長の強度を測定するプラズマセンサをそなえた構
成とすることによって前述した従来の課題を解決するた
めの手段としたことを特徴としており、本発明に係わる
金属材料の重ね合わせ溶接装置の一実施態様において
は、プラズマセンサにより検知された溶接プラズマに含
まれる特定元素の波長の強度変化を局部加熱源にフィー
ドバックして前記局部加熱源の加熱強度，走査速度など
溶接ビードの深さに影響を及ぼす因子を制御する制御手
段をそなえた構成とすることができる。
【００１０】
【発明の作用】本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶
接方法および重ね合わせ溶接装置は、上述した構成を有
するものであるから、重ね合わせ状態とした金属材料を
高エネルギ密度ビーム等の局部加熱源を用いて重ね合わ
せ溶接を行う場合に、局部加熱源の強度や溶接速度など
溶接ビードの深さに影響を及ぼすさまざまな因子に左右
される溶接品質の良否が直接判定されるようになり、溶
接品質の良否がオンラインでそしてリアルタイムで検知
されるようになって、溶接部位の全数検査が容易になさ
れることとなって、溶接不良の発生が未然に防止されな
いしは最小限に抑えられるものとなり、高品質の溶接品
質が得られることとなる。
接方法および重ね合わせ溶接装置は、上述した構成を有
するものであるから、重ね合わせ状態とした金属材料を
高エネルギ密度ビーム等の局部加熱源を用いて重ね合わ
せ溶接を行う場合に、局部加熱源の強度や溶接速度など
溶接ビードの深さに影響を及ぼすさまざまな因子に左右
される溶接品質の良否が直接判定されるようになり、溶
接品質の良否がオンラインでそしてリアルタイムで検知
されるようになって、溶接部位の全数検査が容易になさ
れることとなって、溶接不良の発生が未然に防止されな
いしは最小限に抑えられるものとなり、高品質の溶接品
質が得られることとなる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明に係わる金属材料の重ね合わ
せ溶接方法の実施に使用される重ね合わせ溶接装置の一
実施例による基本構成を示すものであって、ここに示す
金属材料の重ね合わせ溶接装置１は、重ね合わせ状態に
ある上側の金属材料（ここでは、Ｍｇ含有量が比較的多
い５０００系アルミニウム合金）２と下側の金属材料
（ここでは、Ｚｎ含有量が比較的多い７０００系アルミ
ニウム合金）３との重ね合わせ部分に局部加熱源として
のレーザビーム４を照射するレーザ加工機の加工ヘッド
５と、前記レーザビーム４による局部加熱部位で発生す
る溶接プラズマ６に含まれる各元素の波長のうちとくに
Ｍｇの波長の強度を測定するマグネシウム用プラズマセ
ンサ７と、前記溶接プラズマ６に含まれる各元素の波長
のうちとくにＺｎの波長の強度を測定する亜鉛用プラズ
マセンサ８と、前記マグネシウム用プラズマセンサ７お
よび亜鉛用プラズマセンサ８より出力される強度データ
を解析するデータ解析部９と、前記データ解析部９での
データ解析結果にもとづいてレーザ加工機の加工ヘッド
５等を制御する加工機制御部１１をそなえている。
せ溶接方法の実施に使用される重ね合わせ溶接装置の一
実施例による基本構成を示すものであって、ここに示す
金属材料の重ね合わせ溶接装置１は、重ね合わせ状態に
ある上側の金属材料（ここでは、Ｍｇ含有量が比較的多
い５０００系アルミニウム合金）２と下側の金属材料
（ここでは、Ｚｎ含有量が比較的多い７０００系アルミ
ニウム合金）３との重ね合わせ部分に局部加熱源として
のレーザビーム４を照射するレーザ加工機の加工ヘッド
５と、前記レーザビーム４による局部加熱部位で発生す
る溶接プラズマ６に含まれる各元素の波長のうちとくに
Ｍｇの波長の強度を測定するマグネシウム用プラズマセ
ンサ７と、前記溶接プラズマ６に含まれる各元素の波長
のうちとくにＺｎの波長の強度を測定する亜鉛用プラズ
マセンサ８と、前記マグネシウム用プラズマセンサ７お
よび亜鉛用プラズマセンサ８より出力される強度データ
を解析するデータ解析部９と、前記データ解析部９での
データ解析結果にもとづいてレーザ加工機の加工ヘッド
５等を制御する加工機制御部１１をそなえている。
【００１２】次表１においては、上側の金属材料２であ
る５０００系アルミニウム合金と、下側の金属材料３で
ある７０００系アルミニウム合金の化学組成、とくにマ
グネシウムと亜鉛の含有量を示す。
る５０００系アルミニウム合金と、下側の金属材料３で
ある７０００系アルミニウム合金の化学組成、とくにマ
グネシウムと亜鉛の含有量を示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】次に、このような構造を有する金属材料の
重ね合わせ溶接装置１を用いて、重ね合わせ状態にある
金属材料２，３に対して重ね合わせ溶接を行って溶接ビ
ード１３を介して接合する場合には、図示しないレーザ
発振器よりレーザビームを発生させ、適宜のビーム伝送
光学系により伝送したレーザビーム４を加工ヘッド５か
ら出射する。
重ね合わせ溶接装置１を用いて、重ね合わせ状態にある
金属材料２，３に対して重ね合わせ溶接を行って溶接ビ
ード１３を介して接合する場合には、図示しないレーザ
発振器よりレーザビームを発生させ、適宜のビーム伝送
光学系により伝送したレーザビーム４を加工ヘッド５か
ら出射する。
【００１５】このレーザビーム４は重ね合わせ状態にあ
る金属材料２，３のうちの上側の金属材料２の表面を照
射しつつ所定の速度で移動し、両プラズマセンサ７，８
は加工部位で発生する溶接プラズマ６との相対的位置関
係を一定に保った状態でプラズマ光を検知する。
る金属材料２，３のうちの上側の金属材料２の表面を照
射しつつ所定の速度で移動し、両プラズマセンサ７，８
は加工部位で発生する溶接プラズマ６との相対的位置関
係を一定に保った状態でプラズマ光を検知する。
【００１６】本実施例における溶接プラズマ６中に含ま
れる各元素の波長は、アルミニウムに起因するものが主
であるが、そのほかに添加元素に起因する波長が含まれ
ている。この中で、マグネシウム用プラズマセンサ７は
マグネシウムの波長を選択的に検知し、また、亜鉛用プ
ラズマセンサ８は亜鉛の波長を選択的に検知して、それ
ぞれの強度を測定する。そして、測定された信号はデー
タ解析部９に送られ、各々の波長の時間的な強度変化が
連続的に記録される。
れる各元素の波長は、アルミニウムに起因するものが主
であるが、そのほかに添加元素に起因する波長が含まれ
ている。この中で、マグネシウム用プラズマセンサ７は
マグネシウムの波長を選択的に検知し、また、亜鉛用プ
ラズマセンサ８は亜鉛の波長を選択的に検知して、それ
ぞれの強度を測定する。そして、測定された信号はデー
タ解析部９に送られ、各々の波長の時間的な強度変化が
連続的に記録される。
【００１７】図２は、レーザビーム４の出力が不足する
ことが原因で溶け込みが下側の金属材料３に到達せず、
溶接不良となった場合のレーザビーム照射部における溶
接ビード１３の断面構造および溶接プラズマ６に含まれ
る波長の分布を示したものである。図２（Ｂ）に示すよ
うに、溶け込みが不足している場合、観察される亜鉛の
波長の強度がマグネシウムに比べて相対的に低くなって
いる。
ことが原因で溶け込みが下側の金属材料３に到達せず、
溶接不良となった場合のレーザビーム照射部における溶
接ビード１３の断面構造および溶接プラズマ６に含まれ
る波長の分布を示したものである。図２（Ｂ）に示すよ
うに、溶け込みが不足している場合、観察される亜鉛の
波長の強度がマグネシウムに比べて相対的に低くなって
いる。
【００１８】また、図３は、良好な溶接が行われた場合
のレーザビーム照射部における溶接ビード１３の断面構
造および溶接プラズマ６に含まれる波長の分布を示した
ものである。図３（Ｂ）に示すように、上側の金属材料
２である５０００系アルミニウム合金に多く含まれてい
るマグネシウムのピークとともに下側の金属材料３であ
る７０００系アルミニウム合金に多く含まれている亜鉛
のピークが観察される。
のレーザビーム照射部における溶接ビード１３の断面構
造および溶接プラズマ６に含まれる波長の分布を示した
ものである。図３（Ｂ）に示すように、上側の金属材料
２である５０００系アルミニウム合金に多く含まれてい
るマグネシウムのピークとともに下側の金属材料３であ
る７０００系アルミニウム合金に多く含まれている亜鉛
のピークが観察される。
【００１９】ところで、重ね合わせ溶接の場合、一般
に、重ね合わせ部位における接合深さが、浅いほうの金
属材料の板厚以上であることが必要である。そして、マ
グネシウムと亜鉛のプラズマ強度の相対比は、それぞれ
の金属材料２，３が溶融する体積とそれぞれの金属材料
２，３の含有率にほぼ比例している。
に、重ね合わせ部位における接合深さが、浅いほうの金
属材料の板厚以上であることが必要である。そして、マ
グネシウムと亜鉛のプラズマ強度の相対比は、それぞれ
の金属材料２，３が溶融する体積とそれぞれの金属材料
２，３の含有率にほぼ比例している。
【００２０】また、プラズマ強度の比から溶接の良，不
良を判断するためには、良好な溶接が行われたときのプ
ラズマ強度を基準として、どの程度強度が低下したとき
に不良と判断するかを明らかにしておく必要がある。
良を判断するためには、良好な溶接が行われたときのプ
ラズマ強度を基準として、どの程度強度が低下したとき
に不良と判断するかを明らかにしておく必要がある。
【００２１】溶接ビード１３の形状（アスペクトレシ
オ）は、金属材料の材質や加工条件によって異なるた
め、接合幅とそれぞれの金属材料の溶融体積との関係は
一様には決まらない。例えば、本実施例においては、亜
鉛のプラズマ強度が４０％低下した状態で接合幅が板厚
より小さくなったため、この値を溶接不良の判断基準と
した。この値は、用いる材料，レーザ光品質，レーザ光
出力，溶接速度等によって変化するものであって、個々
の実施例において求める必要がある。
オ）は、金属材料の材質や加工条件によって異なるた
め、接合幅とそれぞれの金属材料の溶融体積との関係は
一様には決まらない。例えば、本実施例においては、亜
鉛のプラズマ強度が４０％低下した状態で接合幅が板厚
より小さくなったため、この値を溶接不良の判断基準と
した。この値は、用いる材料，レーザ光品質，レーザ光
出力，溶接速度等によって変化するものであって、個々
の実施例において求める必要がある。
【００２２】このように、加工中の溶接プラズマ６に含
まれる波長とその強度の変化を測定することにより、溶
け込みが上側の金属材料２を貫通して下側の金属材料３
に到達しているか否か、あるいは下側の金属材料３の溶
け込みが十分であるか否かの判定が溶接の進行と同時に
可能である。
まれる波長とその強度の変化を測定することにより、溶
け込みが上側の金属材料２を貫通して下側の金属材料３
に到達しているか否か、あるいは下側の金属材料３の溶
け込みが十分であるか否かの判定が溶接の進行と同時に
可能である。
【００２３】図４および図５には他の実施例を示す。
【００２４】図４および図５において、上側の金属材料
２は冷間圧延鋼板であり、下側の金属材料３は表面に亜
鉛めっき被膜３ａを有する亜鉛めっき鋼板である。
２は冷間圧延鋼板であり、下側の金属材料３は表面に亜
鉛めっき被膜３ａを有する亜鉛めっき鋼板である。
【００２５】そこで、レーザビーム４の出力不足等の理
由で図４（Ａ）に示すように溶け込みが不十分な場合、
図４（Ｂ）に示すように亜鉛のプラズマが観察されな
い。一方、図５（Ａ）に示すように溶け込みが十分であ
って良好な溶接が行われた場合は、図５（Ｂ）に示すよ
うに亜鉛めっき鋼板の表面に有する亜鉛の波長が観察さ
れる。
由で図４（Ａ）に示すように溶け込みが不十分な場合、
図４（Ｂ）に示すように亜鉛のプラズマが観察されな
い。一方、図５（Ａ）に示すように溶け込みが十分であ
って良好な溶接が行われた場合は、図５（Ｂ）に示すよ
うに亜鉛めっき鋼板の表面に有する亜鉛の波長が観察さ
れる。
【００２６】このとき、冷間圧延鋼板および亜鉛めっき
鋼板の鋼板自体に含有されている亜鉛の量は０．０１％
以下であり、この程度の含有量であれば、めっきされた
亜鉛に起因するプラズマの観察に悪影響を及ぼすことは
ない。
鋼板の鋼板自体に含有されている亜鉛の量は０．０１％
以下であり、この程度の含有量であれば、めっきされた
亜鉛に起因するプラズマの観察に悪影響を及ぼすことは
ない。
【００２７】本実施例の様に、溶接に供する金属材料の
組成が同じか極めて近いものであっても、照射ビームか
ら最も遠い側の材料の裏面にめっき，溶射，塗布などの
方法で、金属材料２，３中に含まれないかあるいは極く
少量しか含まれない元素を有するものとすることによ
り、良好な溶接が行われているか否かの判断が即座に可
能である。
組成が同じか極めて近いものであっても、照射ビームか
ら最も遠い側の材料の裏面にめっき，溶射，塗布などの
方法で、金属材料２，３中に含まれないかあるいは極く
少量しか含まれない元素を有するものとすることによ
り、良好な溶接が行われているか否かの判断が即座に可
能である。
【００２８】このように、重ね合わせ溶接装置に、溶接
プラズマに含まれる波長の強度を測定する機能を備える
ことにより、溶接の良否がオンラインでそしてリアルタ
イムで検出することが可能となり、さらには、この情報
を加工機にフィードバックし、レーザ出力，溶接速度な
どの溶け込み深さに影響を及ぼす因子を制御することに
より、安定な加工を実現することが可能となる。
プラズマに含まれる波長の強度を測定する機能を備える
ことにより、溶接の良否がオンラインでそしてリアルタ
イムで検出することが可能となり、さらには、この情報
を加工機にフィードバックし、レーザ出力，溶接速度な
どの溶け込み深さに影響を及ぼす因子を制御することに
より、安定な加工を実現することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る重ね合わせ溶接方法では、重ね合わせ状態とした金属
材料の重ね合わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接す
るにあたり、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含
まれる少なくとも１つの波長の強度を測定しつつ重ね合
わせ溶接することとしたから、重ね合わせ状態とした金
属材料を高エネルギ密度ビーム等の局部加熱源を用いて
重ね合わせ溶接を行う場合に、局部加熱源の強度や溶接
速度などのさまざまな因子に左右される溶接品質の良否
を直接判定することが可能であり、溶接品質の良否をオ
ンラインでそしてリアルタイムで知ることが可能であっ
て、溶接部位の全数検査が可能であり、溶接不良の発生
を未然に防止しないしは最小限に抑えることが可能であ
って安定した重ね合わせ溶接接合を得ることが可能にな
っているという著しく優れた効果がもたらされることと
なり、また、本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接
装置は、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合わせ部
分を局部加熱して溶融する局部加熱源と、局部加熱部位
で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも１つの波
長の強度を測定するプラズマセンサをそなえた構成とし
たから、本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接方法
の実施に有効なものであるという著しく優れた効果がも
たらされる。
る重ね合わせ溶接方法では、重ね合わせ状態とした金属
材料の重ね合わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接す
るにあたり、局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含
まれる少なくとも１つの波長の強度を測定しつつ重ね合
わせ溶接することとしたから、重ね合わせ状態とした金
属材料を高エネルギ密度ビーム等の局部加熱源を用いて
重ね合わせ溶接を行う場合に、局部加熱源の強度や溶接
速度などのさまざまな因子に左右される溶接品質の良否
を直接判定することが可能であり、溶接品質の良否をオ
ンラインでそしてリアルタイムで知ることが可能であっ
て、溶接部位の全数検査が可能であり、溶接不良の発生
を未然に防止しないしは最小限に抑えることが可能であ
って安定した重ね合わせ溶接接合を得ることが可能にな
っているという著しく優れた効果がもたらされることと
なり、また、本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接
装置は、重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合わせ部
分を局部加熱して溶融する局部加熱源と、局部加熱部位
で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも１つの波
長の強度を測定するプラズマセンサをそなえた構成とし
たから、本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接方法
の実施に有効なものであるという著しく優れた効果がも
たらされる。
【図１】本発明に係わる金属材料の重ね合わせ溶接方法
および重ね合わせ溶接装置の一実施例を示す要部斜面説
明図である。
および重ね合わせ溶接装置の一実施例を示す要部斜面説
明図である。
【図２】本発明の一実施例においてレーザビームの出力
が不足することによって溶け込みが不十分となっている
溶接ビード部分の断面説明図（図２の（Ａ））およびＭ
ｇ，Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図２の（Ｂ））
である。
が不足することによって溶け込みが不十分となっている
溶接ビード部分の断面説明図（図２の（Ａ））およびＭ
ｇ，Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図２の（Ｂ））
である。
【図３】本発明の一実施例において、レーザビームの出
力が適切であることによって溶け込みが十分となってい
る溶接ビード部分の断面説明図（図３の（Ａ））および
Ｍｇ，Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図３の
（Ｂ））である。
力が適切であることによって溶け込みが十分となってい
る溶接ビード部分の断面説明図（図３の（Ａ））および
Ｍｇ，Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図３の
（Ｂ））である。
【図４】本発明の他の実施例においてレーザビームの出
力が不足することによって溶け込みが不十分となってい
る溶接ビード部分の断面説明図（図４の（Ａ））および
Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図４の（Ｂ））であ
る。
力が不足することによって溶け込みが不十分となってい
る溶接ビード部分の断面説明図（図４の（Ａ））および
Ｚｎのプラズマ強度を示すグラフ（図４の（Ｂ））であ
る。
【図５】本発明の他の実施例において、レーザビームの
出力が適切であることによって溶け込みが十分となって
いる溶接ビード部分の断面説明図（図５の（Ａ））およ
びＺｎのプラズマ強度を示すグラフ（図５の（Ｂ））で
ある。
出力が適切であることによって溶け込みが十分となって
いる溶接ビード部分の断面説明図（図５の（Ａ））およ
びＺｎのプラズマ強度を示すグラフ（図５の（Ｂ））で
ある。
１ 金属材料の重ね合わせ溶接装置 ２ 上側の金属材料 ３ 下側の金属材料 ４ レーザビーム（局部加熱源） ５ レーザ加工機の加工ヘッド ６ 溶接プラズマ ７ マグネシウム用プラズマセンサ ８ 亜鉛用プラズマセンサ ９ データ解析部 １１ 加工機制御部（制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 15/02 Ａ 7425−4Ｅ
Claims (6)
- 【請求項１】 重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接するにあたり、
局部加熱部位で発生する溶接プラズマに含まれる少なく
とも１つの波長の強度を測定しつつ重ね合わせ溶接する
ことを特徴とする金属材料の重ね合わせ溶接方法。 - 【請求項２】 重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接するにあたり、
局部加熱源の入射側から最も遠い側の金属材料中に含ま
れる元素のうちのある元素が他の金属材料中に含まれる
当該元素よりも相対的に多くなる状態として、局部加熱
部位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも当該
元素による波長の強度を測定しつつ重ね合わせ溶接する
請求項１に記載の金属材料の重ね合わせ溶接方法。 - 【請求項３】 重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して重ね合わせ溶接するにあたり、
局部加熱源の入射側から最も遠い側の金属材料の裏面
に、溶接に供する金属材料中に全くないしは少量しか含
まれない元素を有する状態として、局部加熱部位で発生
する溶接プラズマに含まれる少なくとも当該元素による
波長の強度を測定しつつ重ね合わせ溶接する請求項１ま
たは２に記載の金属材料の重ね合わせ溶接方法。 - 【請求項４】 溶接プラズマに含まれる特定元素の波長
の強度変化を局部加熱源にフイードバックし、局部加熱
源の加熱強度，走査速度など溶接ビードの深さに影響を
及ぼす因子を制御する請求項１ないし３のいずれかに記
載の金属材料の重ね合わせ溶接方法。 - 【請求項５】 重ね合わせ状態とした金属材料の重ね合
わせ部分を局部加熱して溶融する局部加熱源と、局部加
熱部位で発生する溶接プラズマに含まれる少なくとも１
つの波長の強度を測定するプラズマセンサをそなえたこ
とを特徴とする金属材料の重ね合わせ溶接装置。 - 【請求項６】 プラズマセンサにより検知された溶接プ
ラズマに含まれる特定元素の波長の強度変化を局部加熱
源にフィードバックして前記局部加熱源の加熱強度，走
査速度など溶接ビードの深さに影響を及ぼす因子を制御
する制御手段をそなえた請求項５に記載の金属材料の重
ね合わせ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075993A JPH06285658A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 金属材料の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075993A JPH06285658A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 金属材料の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285658A true JPH06285658A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13592320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5075993A Pending JPH06285658A (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 金属材料の重ね合わせ溶接方法および重ね合わせ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06285658A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000218384A (ja) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ溶接検査装置 |
| JP2003340585A (ja) * | 2002-05-27 | 2003-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ溶接のモニタリング方法 |
| JP2004058141A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザによる重ね合わせスポット溶接方法及び溶接装置 |
| JP2004066269A (ja) * | 2002-08-02 | 2004-03-04 | Toyota Motor Corp | レーザ溶接の貫通検知方法及び装置 |
| JP2018079502A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 日産自動車株式会社 | 溶接品質判定方法 |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP5075993A patent/JPH06285658A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000218384A (ja) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ溶接検査装置 |
| JP2003340585A (ja) * | 2002-05-27 | 2003-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ溶接のモニタリング方法 |
| JP2004058141A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザによる重ね合わせスポット溶接方法及び溶接装置 |
| JP2004066269A (ja) * | 2002-08-02 | 2004-03-04 | Toyota Motor Corp | レーザ溶接の貫通検知方法及び装置 |
| JP2018079502A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 日産自動車株式会社 | 溶接品質判定方法 |
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