JPH0673755B2 - 低蒸発温度材料を被覆した被保護薄板のレーザ溶接方法 - Google Patents
低蒸発温度材料を被覆した被保護薄板のレーザ溶接方法Info
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- JPH0673755B2 JPH0673755B2 JP60204550A JP20455085A JPH0673755B2 JP H0673755 B2 JPH0673755 B2 JP H0673755B2 JP 60204550 A JP60204550 A JP 60204550A JP 20455085 A JP20455085 A JP 20455085A JP H0673755 B2 JPH0673755 B2 JP H0673755B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の背景] 本発明は、薄板、特に低蒸発温度材料を被覆して保護さ
れる鋼板のレーザ溶接方法に関する。
れる鋼板のレーザ溶接方法に関する。
現在まで、レーザ加工機は、平薄板または延伸薄板の切
断線に沿っての切断ばかりでなく、薄板のスポット溶接
やシーム溶接への応用が知られている。
断線に沿っての切断ばかりでなく、薄板のスポット溶接
やシーム溶接への応用が知られている。
一般の実施例では、レーザ溶接用の2枚の鋼板は、グリ
ップによって全溶接面に沿って可能な限り堅固に互いを
接触させて保持され、まず第一に鋼板間の熱伝導を確実
にされる。次に、鋼板をレーザビームにさらし、溶接領
域の金属をレーザビームで溶解して溶接する。
ップによって全溶接面に沿って可能な限り堅固に互いを
接触させて保持され、まず第一に鋼板間の熱伝導を確実
にされる。次に、鋼板をレーザビームにさらし、溶接領
域の金属をレーザビームで溶解して溶接する。
前記方法は、裸鋼板、すなわち外部反応物質に対する保
護被覆材料を有さない鋼板の溶接に特に効果的であるこ
とが証明されているが、低蒸発温度材料を被覆して外部
反応物質に対して保護されている薄板を溶接する場合に
は適当でないことが分っている。
護被覆材料を有さない鋼板の溶接に特に効果的であるこ
とが証明されているが、低蒸発温度材料を被覆して外部
反応物質に対して保護されている薄板を溶接する場合に
は適当でないことが分っている。
ここで、「低蒸発温度材料」とは、融解温度および蒸発
温度が鉄よりも極めて低い亜鉛などの材料を意味する。
温度が鉄よりも極めて低い亜鉛などの材料を意味する。
裸鋼板の溶接に使用する技術と同じ技術を使用して、類
似材料で保護した2枚の金属板を溶接すると、溶接結果
は、常に不均一でクレータや欠陥が多く、溶接の損傷の
有無にかかわらず、これらを取り除くために高価な仕上
げ切削が必要となり、特に、亜鉛メッキ板の使用が一般
的である自動車産業でしばしば見られるように、溶接が
可視部分に及ぶ場合、前記高価な仕上げが必要となる。
似材料で保護した2枚の金属板を溶接すると、溶接結果
は、常に不均一でクレータや欠陥が多く、溶接の損傷の
有無にかかわらず、これらを取り除くために高価な仕上
げ切削が必要となり、特に、亜鉛メッキ板の使用が一般
的である自動車産業でしばしば見られるように、溶接が
可視部分に及ぶ場合、前記高価な仕上げが必要となる。
[発明の概要] 本発明の目的は、保護薄板のレーザ溶接方法を提供する
ことであり、該方法は、基本的にクレータなどの不完全
性の無い溶接を提供するものである。
ことであり、該方法は、基本的にクレータなどの不完全
性の無い溶接を提供するものである。
本目的を実現するために、本発明は、低蒸発温度材料を
被覆して保護した薄板のレーザ溶接方法に関し、この方
法において、少なくとも一方が保護された少なくとも2
枚の薄板を重ねて溶接領域に位置させ、少なくとも1層
の保護材料が溶接領域内の薄板間に来るようにし、前記
溶接領域にレーザ溶接機から放射されるレーザビームを
移動させる前に、前記溶接領域の前記保護層の外部との
連絡を基本的に保証するようにして、前記2枚の薄板を
互いにクランプする。
被覆して保護した薄板のレーザ溶接方法に関し、この方
法において、少なくとも一方が保護された少なくとも2
枚の薄板を重ねて溶接領域に位置させ、少なくとも1層
の保護材料が溶接領域内の薄板間に来るようにし、前記
溶接領域にレーザ溶接機から放射されるレーザビームを
移動させる前に、前記溶接領域の前記保護層の外部との
連絡を基本的に保証するようにして、前記2枚の薄板を
互いにクランプする。
驚くべきことに、2枚の保護薄板間の熱伝導を最適にす
るために該2枚の保護薄板を堅固にクランプすればする
ほど、形成されるクレータの数が多くなり、溶接結果の
品質が悪くなることが発見された。また、クレータ数、
および溶接結果品質ともに、クランプ圧力を減らしても
向上しなかった。溶接品質は、薄板上の溶接領域の位置
と、薄板のクランプ方法と、薄板の形状とによって、溶
接領域内の薄板間の保護層の外部連絡を基本的に保証し
た場合にのみ向上した。
るために該2枚の保護薄板を堅固にクランプすればする
ほど、形成されるクレータの数が多くなり、溶接結果の
品質が悪くなることが発見された。また、クレータ数、
および溶接結果品質ともに、クランプ圧力を減らしても
向上しなかった。溶接品質は、薄板上の溶接領域の位置
と、薄板のクランプ方法と、薄板の形状とによって、溶
接領域内の薄板間の保護層の外部連絡を基本的に保証し
た場合にのみ向上した。
この驚くべき発見に基づき、溶接領域に形成されるクレ
ータは、当初考えられていたように保護金属板の固有の
性質に起因するのではなく、金属板間の保護材料が、板
上の融解金属を通して気体状に沸騰し、微少爆発を形成
することに起因するので、結果として形成されるクレー
タは、前記気体を板上の融解金属中を通さずに、外部に
吹き出させることによってのみ除去されるとの結論とな
った。
ータは、当初考えられていたように保護金属板の固有の
性質に起因するのではなく、金属板間の保護材料が、板
上の融解金属を通して気体状に沸騰し、微少爆発を形成
することに起因するので、結果として形成されるクレー
タは、前記気体を板上の融解金属中を通さずに、外部に
吹き出させることによってのみ除去されるとの結論とな
った。
[実施例の説明] 添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。全図面
において、1および2は、2枚の金属板である。第1の
金属板は、第2の金属板の頂部に配置してあり、それぞ
れの金属板は、金属層3および亜鉛などの低蒸発温度材
料の保護層4からなる。
において、1および2は、2枚の金属板である。第1の
金属板は、第2の金属板の頂部に配置してあり、それぞ
れの金属板は、金属層3および亜鉛などの低蒸発温度材
料の保護層4からなる。
添付図面において、金属板1および2は、別個の板とし
て示されているが、云うまでもなく、1枚板をU字状に
曲折させて形成することもできる。さらに、添付図面で
は、金属板1および2のそれぞれに単一の保護層4が設
けられているが、実際において一般的であるように、金
属板1および2のそれぞれの両側に保護層4を設けるこ
ともできる。また、添付図面のすべてにおいて、一つの
保護層4、すなわち金属板2の保護層4が金属板1と2
との間に位置しているが、両方の金属板1および2の保
護層4を対向させて両金属板間に置くこともできる。
て示されているが、云うまでもなく、1枚板をU字状に
曲折させて形成することもできる。さらに、添付図面で
は、金属板1および2のそれぞれに単一の保護層4が設
けられているが、実際において一般的であるように、金
属板1および2のそれぞれの両側に保護層4を設けるこ
ともできる。また、添付図面のすべてにおいて、一つの
保護層4、すなわち金属板2の保護層4が金属板1と2
との間に位置しているが、両方の金属板1および2の保
護層4を対向させて両金属板間に置くこともできる。
全図面において、5はレーザ溶接機の出力ヘッド、6お
よび7は金属板1および2を共にクランプするめのグリ
ップ8のクランプジョー部である。
よび7は金属板1および2を共にクランプするめのグリ
ップ8のクランプジョー部である。
第1図の参考例が示すように、金属板1は、湾曲部9と
そこに融和した平坦部10とからなり、平坦部10は層4で
保護された金属板2の上面に溶接される。前記溶接機上
の金属板を溶接するためには、金属板2に金属板1の平
坦部10を接触させて配置し、湾曲部9から所定の距離を
置いた位置にある単体のグリップ8でクランプする。次
に、グリップ8と湾曲部9との間隙に金属板1の自由表
面に対向させて溶接機のヘッド5を配置し、湾曲部9に
融和する平坦部10の端部にできるだけ接近して、平坦部
10上の溶接領域11を溶接する。同様に、溶接領域11の側
端は、金属板2の保護層4と金属板1の湾曲部9との間
の空隙12を通って基本的に外部と連絡する。
そこに融和した平坦部10とからなり、平坦部10は層4で
保護された金属板2の上面に溶接される。前記溶接機上
の金属板を溶接するためには、金属板2に金属板1の平
坦部10を接触させて配置し、湾曲部9から所定の距離を
置いた位置にある単体のグリップ8でクランプする。次
に、グリップ8と湾曲部9との間隙に金属板1の自由表
面に対向させて溶接機のヘッド5を配置し、湾曲部9に
融和する平坦部10の端部にできるだけ接近して、平坦部
10上の溶接領域11を溶接する。同様に、溶接領域11の側
端は、金属板2の保護層4と金属板1の湾曲部9との間
の空隙12を通って基本的に外部と連絡する。
溶接機を始動すると、ヘッド5から放射されるレーザビ
ームが放つ熱は、領域11内に位置する金属板1および2
上の金属をほぼ瞬時に溶解し、同時に領域11内および周
囲に位置する金属板2の層4の一部を構成する材料を蒸
発させる。蒸発する層4の材料が発生する気体に対して
金属板1および2上の融解金属の抵抗は低いが、前記気
体は空隙12からなるレーザ抵抗通路を通って真直ぐに吹
き出される。
ームが放つ熱は、領域11内に位置する金属板1および2
上の金属をほぼ瞬時に溶解し、同時に領域11内および周
囲に位置する金属板2の層4の一部を構成する材料を蒸
発させる。蒸発する層4の材料が発生する気体に対して
金属板1および2上の融解金属の抵抗は低いが、前記気
体は空隙12からなるレーザ抵抗通路を通って真直ぐに吹
き出される。
これによる主要な結果は、溶接の仕上げが本質的に不完
全性の無いものとなり、特に、蒸発する保護層4によっ
て発生され、領域11内および金属板1および2の外表面
上にクレータを形成してきた気体が、該金属板上の融解
金属を通して吹き出されることである。
全性の無いものとなり、特に、蒸発する保護層4によっ
て発生され、領域11内および金属板1および2の外表面
上にクレータを形成してきた気体が、該金属板上の融解
金属を通して吹き出されることである。
第2図の参考例において、平坦金属板1の一端が金属板
2の上に溶接される。溶接の前に、溶接領域11に該金属
板1の自由端をわずかに曲げて、金属板2から離れて湾
曲するリップ13を形成し、空隙12を形成して層4の蒸発
によって発生する気体が逃げられるようにする。この場
合、グリップ8は、リップ13に対して溶接領域11の反対
側に配置し、第1図を参照して説明した状況と同じ状況
を基本的に再現する。
2の上に溶接される。溶接の前に、溶接領域11に該金属
板1の自由端をわずかに曲げて、金属板2から離れて湾
曲するリップ13を形成し、空隙12を形成して層4の蒸発
によって発生する気体が逃げられるようにする。この場
合、グリップ8は、リップ13に対して溶接領域11の反対
側に配置し、第1図を参照して説明した状況と同じ状況
を基本的に再現する。
第1図および第2図の参考例において、金属板1および
2は片側だけ、つまり、溶接領域11の片側だけがクラン
プされる。しかし、第3図の参考例においては、必要に
応じて片側または両側をクランプする。
2は片側だけ、つまり、溶接領域11の片側だけがクラン
プされる。しかし、第3図の参考例においては、必要に
応じて片側または両側をクランプする。
第3図は、2枚の平坦金属板1および2のレーザ溶接を
示し、該2枚の金属板は、溶接領域11の片側において、
単一のグリップ8(第3図に実線で示す)によってクラ
ンプすることもでき、該グリップ8と該グリップ8に対
して溶接領域11の反対側にある第2のグリップ8(点線
で示す)とによってクランプすることもできる。
示し、該2枚の金属板は、溶接領域11の片側において、
単一のグリップ8(第3図に実線で示す)によってクラ
ンプすることもでき、該グリップ8と該グリップ8に対
して溶接領域11の反対側にある第2のグリップ8(点線
で示す)とによってクランプすることもできる。
第3図の参考例の場合、第2のグリップ8の使用は、金
属板1および2の間にあって外部と連絡し、全溶接領域
11にわたつて延びる通路14によって可能となる。通路14
は明らかに比較的浅い(金属板1および2について約0.
1mm)ものであるが、層4の蒸発によって発生される気
体を吹き出させるに十分なものであり、金属板1を(あ
るいは金属板2、または両方共に)折り曲げることによ
って形成する。
属板1および2の間にあって外部と連絡し、全溶接領域
11にわたつて延びる通路14によって可能となる。通路14
は明らかに比較的浅い(金属板1および2について約0.
1mm)ものであるが、層4の蒸発によって発生される気
体を吹き出させるに十分なものであり、金属板1を(あ
るいは金属板2、または両方共に)折り曲げることによ
って形成する。
第4図の参考例は、基本的に第3図の参考例と類似して
いるが、層4の蒸発によって発生する気体を排出するた
めの前記通路は、多くの分離した通路に分解され、金属
板1(あるいは金属板2、または両方共に)の内側表面
上に節状部分15を形成する。
いるが、層4の蒸発によって発生する気体を排出するた
めの前記通路は、多くの分離した通路に分解され、金属
板1(あるいは金属板2、または両方共に)の内側表面
上に節状部分15を形成する。
第5図および第6図の実施例は、2枚の金属板の少なく
とも一方の側端に沿ったレーザ溶接を示す。図示の例に
おいて、金属板1は、その一側端に沿って金属板2に溶
接される。
とも一方の側端に沿ったレーザ溶接を示す。図示の例に
おいて、金属板1は、その一側端に沿って金属板2に溶
接される。
第5図および第6図の実施例において、金属板1および
2は、多数の領域11において溶接され、該領域から層4
の蒸発によって発生される気体を排出するための通路14
は、溶接領域11に沿って金属板1および2の間に挿入さ
れるスペーサ16によって形成される。第6図に詳細を示
すように、スペーサ16は、側端18に沿った平坦片17の形
状をなし、溶接領域11に調和するように配置した凹部19
を形成する。第5図に示すように、スペーサ16は、金属
板1の側端に当該スペーサ16の側端18が一致し、かつ凹
部19が溶接領域11に一致するように金属板1と金属板2
との間に配置される。同様に、それぞれの凹部19は、前
記蒸発気体を吹き出すための個々の通路を形成する。
2は、多数の領域11において溶接され、該領域から層4
の蒸発によって発生される気体を排出するための通路14
は、溶接領域11に沿って金属板1および2の間に挿入さ
れるスペーサ16によって形成される。第6図に詳細を示
すように、スペーサ16は、側端18に沿った平坦片17の形
状をなし、溶接領域11に調和するように配置した凹部19
を形成する。第5図に示すように、スペーサ16は、金属
板1の側端に当該スペーサ16の側端18が一致し、かつ凹
部19が溶接領域11に一致するように金属板1と金属板2
との間に配置される。同様に、それぞれの凹部19は、前
記蒸発気体を吹き出すための個々の通路を形成する。
図示していない変更形態において、凹部19は、スペーサ
16の片面または両面に形成する。好ましくは交差する節
状部に置換えることができる。
16の片面または両面に形成する。好ましくは交差する節
状部に置換えることができる。
第7図の例は、2枚の金属板1および2のレーザ溶接を
示し、金属板2は、金属板1の側端の周囲にU字形を形
成して折り曲げられた側部20を呈する。図示の例におい
て、金属板1は、第1図のような平坦部10とそこに融和
する湾曲部9とを構成するように折り曲げられる。前記
平坦部10は、金属板2の湾曲部20の内部に、介在スペー
サ21と共に挿入される。該スペーサ21は、基本的にU字
断面を有し、平坦部10の自由側端に取り付けられる。
示し、金属板2は、金属板1の側端の周囲にU字形を形
成して折り曲げられた側部20を呈する。図示の例におい
て、金属板1は、第1図のような平坦部10とそこに融和
する湾曲部9とを構成するように折り曲げられる。前記
平坦部10は、金属板2の湾曲部20の内部に、介在スペー
サ21と共に挿入される。該スペーサ21は、基本的にU字
断面を有し、平坦部10の自由側端に取り付けられる。
第7図の例において、金属板1および2は、スペーサ21
の上にクランプジョー部6および7を配置してグリップ
8でクランプし、金属板1上の湾曲部9とグリップ8と
の間にヘッド5を位置させて溶接する。
の上にクランプジョー部6および7を配置してグリップ
8でクランプし、金属板1上の湾曲部9とグリップ8と
の間にヘッド5を位置させて溶接する。
明らかなように、第7図に関連して説明した溶接技術
は、その変更形態として互いに重ねて配置される3枚の
金属板を溶接するためにも使用できる。
は、その変更形態として互いに重ねて配置される3枚の
金属板を溶接するためにも使用できる。
添付図面を参照して説明した例は、レーザ溶接機上で、
低蒸発温度材料を使用して保護した2〜3枚、またはそ
れ以上の金属板を溶接するための可能な技術である。
低蒸発温度材料を使用して保護した2〜3枚、またはそ
れ以上の金属板を溶接するための可能な技術である。
以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、第1の金属板1又は第2の金属板2の少
なくとも一方の金属板の表面に低蒸発温度材料の保護層
4を被覆してなり、かつ上記保護層4を間にして両金属
板1,2を重ね合わせて一方の金属板の側端付近をレーザ
溶接する方法にして、金属板1,2の側端付近のレーザ溶
接時における前記保護層4の蒸発気体を外部に導く通路
として凹部19を形成したスペーサ16を前記両金属板1,2
の間に挿入し、前記両金属板1,2をグリップ8によりク
ランプして前記スペーサ16の凹部19に対応した部分で両
金属板1,2をレーザ溶接するレーザ溶接方法である。
るに本発明は、第1の金属板1又は第2の金属板2の少
なくとも一方の金属板の表面に低蒸発温度材料の保護層
4を被覆してなり、かつ上記保護層4を間にして両金属
板1,2を重ね合わせて一方の金属板の側端付近をレーザ
溶接する方法にして、金属板1,2の側端付近のレーザ溶
接時における前記保護層4の蒸発気体を外部に導く通路
として凹部19を形成したスペーサ16を前記両金属板1,2
の間に挿入し、前記両金属板1,2をグリップ8によりク
ランプして前記スペーサ16の凹部19に対応した部分で両
金属板1,2をレーザ溶接するレーザ溶接方法である。
上記構成より明らかなように、本発明においては、第
1、第2の金属板1,2の重ね合せ部分の間に、蒸発気体
を外部に導く通路として凹部19を形成したスペーサ16を
挿入し、上記凹部19に対応した部分で両金属1,2をレー
ザ溶接するものであるから、両金属板1,2をグリップ8
によって強固にクランプし密着した場合であっても、通
路が確保できるものである。
1、第2の金属板1,2の重ね合せ部分の間に、蒸発気体
を外部に導く通路として凹部19を形成したスペーサ16を
挿入し、上記凹部19に対応した部分で両金属1,2をレー
ザ溶接するものであるから、両金属板1,2をグリップ8
によって強固にクランプし密着した場合であっても、通
路が確保できるものである。
したがって、両金属板1,2の重ね合せ部分をレーザ溶接
するときに発生する保護層4の蒸発気体を凹部19から外
部へ確実に導き排出することができるものである。よっ
て、良好なレーザ溶接を行なうことができるものであ
る。
するときに発生する保護層4の蒸発気体を凹部19から外
部へ確実に導き排出することができるものである。よっ
て、良好なレーザ溶接を行なうことができるものであ
る。
第1図は、保護薄板を溶接するための本発明に基づく参
考例を示す図、 第2図は、第1図に示す技術の変更形態を示す図、 第3図および第4図は、本発明に基づく溶接技術の別の
二つの参考例を示す図、 第5図は、本発明に基づく実施例を示す図、 第6図は、第5図の詳細平面図、および 第7図は、保護薄板を溶接するための本発明に基づくさ
らに別の実施例を示す図である。 1,2……金属板、11……溶接領域 8……支持手段、12……空隙
考例を示す図、 第2図は、第1図に示す技術の変更形態を示す図、 第3図および第4図は、本発明に基づく溶接技術の別の
二つの参考例を示す図、 第5図は、本発明に基づく実施例を示す図、 第6図は、第5図の詳細平面図、および 第7図は、保護薄板を溶接するための本発明に基づくさ
らに別の実施例を示す図である。 1,2……金属板、11……溶接領域 8……支持手段、12……空隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランコ サルトリーオ イタリア国 トリノ 10129 コルソ モ ンテウエツチオ48 (72)発明者 マイキ カンテロ イタリア国 トリノ 10011 アリーエ ヴイア カヴール 1 (72)発明者 クリエルモ ギリンゲツロ イタリア国 トリノ 10010 クインチネ ツト ヴイア ノヴエムブレ 27 (56)参考文献 特開 昭56−62688(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】第1の金属板(1)又は第2の金属板
(2)の少なくとも一方の金属板の表面に低蒸発温度材
料の保護層(4)を被覆してなり、かつ上記保護層
(4)を間にして両金属板(1,2)を重ね合わせて一方
の金属板の側端付近をレーザ溶接する方法にして、金属
板(1,2)の側端付近のレーザ溶接時における前記保護
層(4)の蒸発気体を外部に導く通路として凹部(19)
を形成したスペーサ(16)を前記両金属板(1,2)の間
に挿入し、前記両金属板(1,2)をグリップ(8)によ
りクランプして前記スペーサ(16)の凹部(19)に対応
した部分で両金属板(1,2)をレーザ溶接することを特
徴とする低蒸発温度材料を被覆した被保護薄板のレーザ
溶接方法。
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