JPH08174246A

JPH08174246A - レーザ溶接方法

Info

Publication number: JPH08174246A
Application number: JP6320347A
Authority: JP
Inventors: Hironori Sakamoto; 元宏規坂; Hiroshi Tarui; 井大志樽; Kimihiro Shibata; 田公博柴; Kenji Suzuki; 木健司鈴
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-09
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JP3230228B2

Abstract

(57)【要約】【目的】厚板と薄板とを突き合わせ、突き合わせ部に
レーザビームを照射して溶融接合した場合に、鋭角的な
段差あるいは断面形状の急激な傾斜をもつ溶接ビードが
形成されず、なだらかな溶接ビードを得ることが可能で
あって、この後にプレス成形を行うテーラードブランキ
ングにも十分適用することが可能である接合ブランキン
グ材を得ることができるレーザ溶接方法を提供する。【構成】厚板１と薄板２とを突き合わせ、突き合わせ
部３にレーザビーム４を照射して溶融接合するに際し、
レーザビーム照射側の段差（ｄ_ｆ）と、厚板１側の板厚
（ｔ_１）と、薄板２側の板厚（ｔ_２）と、平均板厚（ｔ
ａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ_２）／２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３
０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にして突き合わせ
部３にレーザビーム４を照射するレーザ溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板厚の異なる厚板と薄
板とを突き合わせ、突き合わせ部にレーザビームを照射
して溶融接合するレーザ溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ溶接の特徴である入熱量の少なさ
を活かし、それにともなって熱影響部が小さいことを利
用し、金属板を突き合わせて溶接した後でプレス成形を
行ういわゆるテーラードブランキングが自動車の車体を
中心に適用されてきている。

【０００３】そして、最近では、同厚同種の金属板の組
み合わせに加えて、強度および／または板厚の異なる金
属板を組み合わせた突き合わせ溶接が行われてきてい
る。

【０００４】ここで、異なる板厚の金属板を突き合わせ
てレーザ溶接を行う場合、板厚差に起因する段差が必然
的に発生し、溶接後のプレス成形時に金型に対して悪影
響を及ぼすことがわかっており、これまで、鋭角的な段
差および急傾斜の断面形状が生じるのを避けるために、
種々の工夫がなされている。

【０００５】例えば、特開平５−５７４６６号公報に記
載された発明では、レーザビームの照射位置を厚板側に
設定することより、厚板側の角が存続することを避ける
ようにしている。

【０００６】また、特開平５−５７４６７号公報に記載
された発明では、レーザビームを溶接方向に対して直角
方向にウィービングさせることにより、なだらかな段差
を得るようにしている。

【０００７】そのほか、特開平４−３６７３０４号公報
に記載された発明では、上下面における段差の大きさを
規定してレーザ溶接を行うようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ビームの照射位置を厚板側に設定することにより、厚板
側の角部が解け残るのを避けることは可能であるが、段
差の大きさは、突き合わせ時にもともと存在する段差の
大きさに依存するものであり、このため、この方法だけ
ではビードの断面形状が急な傾斜を持つようになる場合
が生じることは避けられなかった。

【０００９】また、レーザビームをウィービングさせる
方法では、溶接ビードの幅を拡大することができるた
め、ビードの断面形状の傾斜を緩和する効果はあるが、
ビード幅の拡大を生じることからこれが溶接後のプレス
成形性を低下させてしまうという欠点があった。

【００１０】さらに、上下面における段差の大きさを規
定する方法では、自動車車体に用いる金属板（ブランク
材）の接合では、溶接部の段差の大きさおよびビードの
傾きの大きさが問題となるため、上下面における段差の
大きさを規定するだけでは不十分であり、上面での段差
量の範囲を規定する必要があり、さらに、レーザ溶接の
際の品質の安定化のためにはある程度の段差は必要であ
り、単に下面段差量より小さいだけでは不十分であると
いう問題があった。

【００１１】したがって、このような問題点ないしは欠
点を解消することが課題であった。

【００１２】

【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あって、板厚の異なる厚板と薄板
とを突き合わせ、突き合わせ部にレーザビームを照射し
て溶融接合した場合に、鋭角的な段差あるいは断面形状
の急激な傾斜をもつ溶接ビードが形成されず、なだらか
な溶接ビードを形成させることが可能であって、この後
にプレス成形を行ういわゆるテーラードブランキングに
も十分に適用することが可能となる溶融接合を行うこと
ができるレーザ溶接方法を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ溶
接方法は、請求項１に記載しているように、板厚の異な
る厚板と薄板とを突き合わせ、突き合わせ部にレーザビ
ームを照射して溶融接合するに際し、レーザビーム照射
側の段差（ｄ_ｆ）と、厚板側の板厚（ｔ_１）と、薄板側
の板厚（ｔ_２）と、平均板厚（ｔａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ
_２）／２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビー
ムを照射するようにしたことを特徴としている。

【００１４】そして、本発明に係わるレーザ溶接方法の
実施態様においては、請求項２に記載しているように、
ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３
０でかつ板厚差（Δｔ＝ｔ_１−ｔ_２）と段差（ｄ_ｆ）と
の関係がΔｔ＜２ｄ_ｆを満足する範囲内となる段差（ｄ
_ｆ）にしてレーザビームを照射するようになすことがで
きる。

【００１５】以下、図面に基づいて本発明に係わるレー
ザ溶接方法を説明する。

【００１６】図１は、本発明に係わるレーザ溶接方法の
実施態様を示すものであり、図２は図１の実施態様によ
る溶接ビードの断面形状を示したものである。

【００１７】板厚の異なる金属板として、厚板１と薄板
２とが突き合わせられた状態において、突き合わせ部３
に向けて、図示しないレーザ発振器より出射されたレー
ザビーム４が照射される。ここで、厚板１の板厚を
ｔ_１，薄板２の板厚をｔ_２，厚板１と薄板２の板厚差を
Δｔ（すなわち、Δｔ＝ｔ_１−ｔ_２），厚板１と薄板２
の平均板厚をｔａｖｅ（すなわち、ｔａｖｅ＝（ｔ
_１＋ｔ_２）／２），レーザビーム照射側の突き合わせ部
３の段差をｄ_ｆとする。

【００１８】溶接後にプレス成形を行うテーラードブラ
ンキングのための前段階でのレーザ溶接では、溶接は少
なくとも薄板２を貫通する条件で行われるのが一般的で
ある。そして、安定な品質で貫通溶接が行われた場合の
レーザビーム照射側のビード幅は、厚板１と薄板２の平
均板厚（ｔａｖｅ）とほぼ等しくなることが発明者ら
の実験研究によって明らかになっている。

【００１９】一方、レーザビーム照射側の段差（ｄ_ｆ）
については、溶接前のセッティングで任意に制御するこ
とが可能である。

【００２０】これらのことから、図２に示す溶接後にお
ける溶接ビード５の断面形状の傾斜角度θは、溶接前に
おける段差（ｄ_ｆ）のセッティングによって制御可能で
ある。

【００２１】溶接ビード５における断面形状の傾斜角度
θは、溶接後のプレス成形に影響を及ぼすことがわかっ
ており、特に、ブランキング材の流入が発生するプレス
型のダイ側に急激な段差がないことが要求されている。

【００２２】その一方で、レーザビーム照射側に段差
（ｄ_ｆ）を設けることにより、厚板１側の材料が突き合
わせ隙間を補填する役割を果たし、突き合わせ隙間の許
容範囲を拡大するというプラスの効果もあることが発明
者らの研究により明らかになっている。

【００２３】本発明においては、溶接後の溶接ビード５
においてレーザビーム照射側のビード幅とほぼ等しい厚
板１と薄板２の平均板厚ｔａｖｅからレーザビーム照
射側の段差（ｄ_ｆ）の範囲を規定し、ビード断面形状の
傾斜角度θを１０度から３０度までの範囲とすることに
より、プレス型に影響を及ぼさない範囲で、突き合わせ
隙間の許容範囲を拡大するような効果を得るものとして
いるのである。

【００２４】すなわち、本発明では、このようなことか
ら、レーザビーム照射側の段差（ｄ_ｆ）と、厚板１側の
板厚（ｔ_１）と、薄板２側の板厚（ｔ_２）と、平均板厚
（ｔａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ_２）／２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にして突き合わせ
部にレーザビームを照射するようにし、これによって、
厚板１と薄板２とを突き合わせてレーザビーム溶接を行
った場合に、溶接継手部分に鋭角的な段差あるいは断面
形状の急激な傾斜をもつ溶接ビード５が形成されないよ
うにし、なだらかな溶接ビード５が形成されるようにし
て、例えば、この後にプレス成形を行ういわゆるテーラ
ードブランキングにおいてもプレス成形型に悪影響を及
ぼすことなく良好なブランキングが行えるようにしてい
る。

【００２５】そして、レーザビーム溶接をより一層安定
して行うことができるようにし、そしてまた、溶接後に
溶接部位の強度をより一層高いものにしてプレス成形後
においても溶接部位の強度を高いものとすることができ
るように、より望ましくは、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦
ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０でかつΔｔ＜２ｄ_ｆを満
足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビーム照
射を行うようにしている。

【００２６】このような本発明に係わるレーザ溶接方法
では、厚板１および薄板２の板厚が０．５〜２．０ｍｍ
のものであると、より一層好適である。つまり、板厚が
あまり大きくなりすぎると、厚板１と薄板２との板厚差
が大きくなりすぎる場合が生じ、鋭角的な段差あるいは
断面形状の急激な傾斜をもつ溶接ビードが形成されるこ
とになり、テーラードブランキングにおいてプレス成形
型に悪影響を及ぼす場合があり得ることとなる。

【００２７】また、組み合わせる板材の板厚差Δｔがｔ
ａｖｅとｔａｎ１０との積よりも小さい場合には、レ
ーザビーム照射側とは反対側を面一に合わせ、結果とし
て段差ｄ_ｆは板厚差Δｔと等しくなるようにすることに
よって同様の効果を得ることができる。

【００２８】

【発明の作用】本発明に係わるレーザ溶接方法は、請求
項１に記載しているように、板厚の異なる厚板と薄板と
を突き合わせ、突き合わせ部にレーザビームを照射して
溶融接合するに際し、レーザビーム照射側の段差
（ｄ_ｆ）と、厚板側の板厚（ｔ_１）と、薄板側の板厚
（ｔ_２）と、平均板厚（ｔａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ_２）／
２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビー
ムを照射するようにしたから、板厚の異なる金属板を突
き合わせ、レーザビームを照射して溶融接合した場合
に、鋭角的な段差あるいは断面形状の急激な傾斜をもつ
溶接ビードが形成されないこととなり、なだらかな溶接
ビードが得られることとなって、例えばこの後にプレス
成形を行ういわゆるテーラードブランキングにおいても
十分適用されうるものとなる。

【００２９】そして、本発明に係わるレーザ溶接方法の
実施態様においては、請求項２に記載しているように、
ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３
０でかつ板厚差（Δｔ＝ｔ_１−ｔ_２）と段差（ｄ_ｆ）と
の関係がΔｔ＜２ｄ_ｆを満足する範囲内となる段差（ｄ
_ｆ）にしてレーザビームを照射することによって、レー
ザ溶接がより一層安定して行われることになると共に、
溶接継手部の強度がより一層向上してこの結果プレス成
形後における溶接部位の強度もより一層向上したものと
なる。

【００３０】

【実施例】実施例図１および図２に示す本発明実施例において、厚板１の
板厚がｔ_１＝１．６ｍｍ，薄板２の板厚がｔ_２＝０．８
ｍｍである板厚の異なる金属板を突き合わせ、この突き
合わせ部３にレーザビーム４を照射して溶融接合を行う
（レーザ出力：３５００Ｗ，溶接速度：３．０ｍ／分）
に際し、段差（ｄ_ｆ）を表１に示す値とすることで、す
なわち、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・
ｔａｎ３０の関係を満足したものとすることで、溶接ビ
ード５における傾斜角度θを同じく表１に示すものとす
ることができ（すなわち、溶接ビード５の断面の傾斜角
度θを１０度から３０度までの範囲内とすることがで
き）、そしてまた、厚板１側の材料が突き合わせ部３の
隙間の補填に好適に作用することとなって、なだらかな
溶接ビード５を得ることが可能であった。

【００３１】

【表１】

【００３２】そして、この溶接後の金属板をプレス成形
したところ、成形型への影響は溶接部を伴なわない金属
板へのプレス成形の場合とほとんど変化がなく、精度の
よいテーラードブランキングが可能であった。

【００３３】比較例図３および図４に示す比較例において、厚板１１の板厚
がｔ_１＝１．６ｍｍ，薄板１２の板厚がｔ_２＝０．８ｍ
ｍである板厚の異なる金属板を突き合わせ、この突き合
わせ部１３にレーザビーム１４を照射して溶融接合を行
う（レーザ出力：３５００Ｗ，溶接速度：３．０ｍ／
分）に際し、段差（ｄ_ｆ）を０．７５ｍｍとしたとこ
ろ、溶接ビード１５の傾斜角度θは３７度となり、溶接
ビード１５の傾斜角度が大きすぎるため、テーラードブ
ランキングにおいて型かじりが発生した。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係わるレーザ溶接方法は、請求
項１に記載しているように、板厚の異なる厚板と薄板と
を突き合わせ、突き合わせ部にレーザビームを照射して
溶融接合するに際し、レーザビーム照射側の段差
（ｄ_ｆ）と、厚板側の板厚（ｔ_１）と、薄板側の板厚
（ｔ_２）と、平均板厚（ｔａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ_２）／
２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビー
ムを照射するようにしたから、板厚の異なる金属板を突
き合わせ、レーザビームを照射して溶融接合した場合
に、鋭角的な段差あるいは断面形状の急激な傾斜をもつ
溶接ビードが形成されるのを防止することが可能であ
り、なだらかな溶接ビードを得ることが可能となって、
例えばこの後にプレス成形を行ういわゆるテーラードブ
ランキングにおいても十分適用することが可能である。

【００３５】そして、本発明に係わるレーザ溶接方法の
実施態様においては、請求項２に記載しているように、
ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３
０でかつ板厚差（Δｔ＝ｔ_１−ｔ_２）と段差（ｄ_ｆ）と
の関係がΔｔ＜２ｄ_ｆを満足する範囲内となる段差（ｄ
_ｆ）にしてレーザビームを照射することによって、レー
ザ溶接をより一層安定して行うことが可能になると共
に、溶接継手部の強度がより一層向上してこの結果プレ
ス成形後における溶接部位の強度もより一層向上させる
ことが可能になるという著しく優れた効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるレーザ溶接方法の基本構
成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例によるレーザ溶接方法による溶
接ビードの断面形状を示す説明図である。

【図３】従来のレーザ溶接方法の基本構成を示す説明図
である。

【図４】従来のレーザ溶接方法による溶接ビードの断面
形状を示す説明図である。

【符号の説明】

１厚板２薄板３突き合わせ部４レーザビーム５溶接ビード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木健司神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚の異なる厚板と薄板とを突き合わ
せ、突き合わせ部にレーザビームを照射して溶融接合す
るに際し、レーザビーム照射側の段差（ｄ_ｆ）と、厚板
側の板厚（ｔ_１）と、薄板側の板厚（ｔ_２）と、平均板
厚（ｔａｖｅ＝（ｔ_１＋ｔ_２）／２）との関係が、ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａｖｅ・ｔａｎ３０を満足する範囲内となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビー
ムを照射することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】ｔａｖｅ・ｔａｎ１０≦ｄ_ｆ≦ｔａ
ｖｅ・ｔａｎ３０でかつ板厚差（Δｔ＝ｔ_１−ｔ_２）と
段差（ｄ_ｆ）との関係がΔｔ＜２ｄ_ｆを満足する範囲内
となる段差（ｄ_ｆ）にしてレーザビームを照射すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。