JPH10137957A - レーザ溶接方法 - Google Patents

レーザ溶接方法

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JPH10137957A
JPH10137957A JP8292714A JP29271496A JPH10137957A JP H10137957 A JPH10137957 A JP H10137957A JP 8292714 A JP8292714 A JP 8292714A JP 29271496 A JP29271496 A JP 29271496A JP H10137957 A JPH10137957 A JP H10137957A
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JP
Japan
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laser beam
welding
laser
welded
thin plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8292714A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetsugu Shintani
英嗣 新谷
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Miyachi Technos Corp
Original Assignee
Miyachi Technos Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被溶接部材が光の反射率の高い材料であって
も、溶接の溶け込み量を十分に確保することができ、効
率よく溶接を行なうこと。 【解決手段】 被溶接部材Wの溶接位置にレーザ光反射
率の低い材料からなる薄板16を載置し、この薄板16
に対してレーザ光を照射して前記被溶接部材Wの溶接を
行なうようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ溶接方法に係
り、特に、レーザ光反射率の高い材料を効率よく溶接す
るためのレーザ溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、被溶接部材にレーザ光を照射
してスポット溶接やシーム溶接等の溶接を行なうレーザ
溶接が行なわれている。
【0003】このような従来のレーザ溶接においては、
レーザ光をレンズで集束させて被溶接部材に照射し、こ
のレーザ光の有する高密度の熱エネルギーにより被溶接
部材を溶融接合することにより溶接を行なうものであ
る。
【0004】このレーザ溶接は、レーザ光を極めて小さ
い範囲に照射して溶接を行なうことが可能であるため、
例えば、ビデオカメラ、カセットテープレコーダ等の電
気機器、電池、コンデンサ等の細かい部分における溶接
に適している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のレ
ーザ溶接においては、被溶接部材がアルミニウム、銅、
金あるいは銀等のレーザ光の反射率の高い材料である場
合に、被溶接部材に照射されたレーザ光が被溶接部材に
より反射されてしまうため、レーザ光の有する熱エネル
ギーが吸収されにくく、溶接の溶け込み量を十分に確保
することができないという問題があり、そのため、適正
な溶接を行なうためには、レーザ光の出力を大きくする
必要があった。
【0006】また、光の反射率の高い被溶接部材に対し
てレーザ光を垂直に照射すると、被溶接部材により反射
されたレーザ光によりレーザ出射ユニット等の光学系を
破損してしまうおそれがあるため、従来、図3に示すよ
うに、被溶接部材Wに対してレーザ光LBを、例えば、
10゜前後傾けて照射し、被溶接部材Wにより反射され
たレーザ光LBによる破損が生じないようにしていた。
しかし、このようにレーザ光LBを傾けて照射すると被
溶接部材Wに対してレーザ光LBのパワー密度が低下し
てしまうため、効率のよい溶接を行なうことができない
という問題を有している。
【0007】本発明は前記した点に鑑みなされたもの
で、被溶接部材が光の反射率の高い材料であっても、溶
接の溶け込み量を十分に確保することができ、効率よく
溶接を行なうことのできるレーザ溶接方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係るレーザ溶接方法は、レ
ーザ発振ユニットから出力されるレーザ光を被溶接部材
の表面に照射して前記被溶接部材の溶接を行なうレーザ
溶接方法において、前記被溶接部材の溶接位置にレーザ
光反射率の低い材料からなる薄板を載置し、この薄板に
対して前記レーザ光を照射するようにしたことを特徴と
する。
【0009】この請求項1に記載の発明によれば、レー
ザ光反射率の低い材料から形成された薄板にレーザ光を
照射して溶接を行なうようにしているので、レーザ光が
薄板に効率よく吸収されることになり、被溶接部材がレ
ーザ光の反射率の高い材料の場合であっても、レーザ光
を反射させることがなく、レーザ光の有する熱エネルギ
ーを効率よく被溶接部材に付与することができ、溶接の
溶け込み量を十分に確保することができる。
【0010】また、薄板によりレーザ光の反射を減少す
ることができるので、反射されたレーザ光により光ファ
イバ等の光学系を破損してしまうおそれがなく、被溶接
部材に対して垂直にレーザ光を照射することができ、こ
れにより、パワー密度を確保した状態でレーザ光を被溶
接部材の薄板に照射することができ、効率のよい溶接を
行なうことができる。
【0011】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
において、前記薄板を鉄系合金材料あるいはリン青銅材
料により形成したことを特徴とする。
【0012】この請求項2に記載の発明によれば、薄板
を鉄系合金材料あるいはリン青銅材料により形成するこ
とにより、レーザ光の反射を減少することができる。
【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2において、前記薄板の厚さ寸法を約5μm以上
でかつ約50μm以下としたことを特徴とする。
【0014】この請求項3に記載の発明によれば、薄板
の厚さ寸法を約5μm以上でかつ約50μm以下として
いるので、溶接の際にこの薄板の材料が被溶接部材に溶
け込む量が少なくて済み、溶接部に悪影響を及ぼすこと
がない。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1お
よび図2を参照して説明する。
【0016】図1は本発明に係るレーザ溶接方法を適用
するレーザ溶接装置の実施の一形態を示したもので、レ
ーザ溶接装置1の内部には、活性媒質としてNd:YA
G結晶からなるYAGロッド2が収容されており、この
YAGロッド2の近傍には、YAGロッド2中の原子を
光励起させるための、例えば、Xeフラッシュランプ等
の励起ランプ3がYAGロッド2と平行に配設されてい
る。なお、励起ランプ3の代わりに半導体レーザを使用
するようにしてもよい。
【0017】YAGロッド2の一端側には、全反射ミラ
ー4がYAGロッド2の端面に対して所定間隔を有する
ように配設されており、YAGロッド2の他端側には、
半透過性の出力ミラー5がYAGロッド2の端面に対し
て所定間隔を有するように配設されている。YAGロッ
ド2の両側であって、YAGロッド2と全反射ミラー4
および出力ミラー5との間には、それぞれシャッタ6
a,6bが配設されている。このシャッタ6a,6b
は、装置を稼働する場合に開かれるものであり、シャッ
タ6a,6bが開いた状態で、励起ランプ3を閃光点灯
させることによりレーザ活性媒質を励起して、反転分布
の光を放出させる。この反転分布の光は、出力ミラー5
と全反射ミラー4とからなる共振器の間で共振し、増幅
して、出力ミラー5からレーザ光LBとして出力され
る。
【0018】また、出力ミラー5の出力側には、出力ミ
ラー5からのレーザ光LBをレンズ系7に向けて反射す
るミラー8が配設されており、このレンズ系7の出力側
には、光ファイバ9の一端部が接続されている。この光
ファイバ9の他端部には、内部に集光レンズ10が収容
された出射ユニット11が接続されており、前記レンズ
系7から光ファイバ9を介して送られて出射ユニット1
1の集光レンズ10により集光されて出力されるレーザ
光LBを被溶接部材Wに照射して被溶接部材Wの溶接を
行なうようになっている。
【0019】さらに、出力ミラー5の出力側近傍には、
パワーモニタ12が配設されており、このパワーモニタ
12により出力されるレーザ光LBのパワーを監視して
いる。
【0020】また、YAGロッド2から出力されるレー
ザ光LBは、波長が1.064μmであり、肉眼により
視認することができないので、可視光をガイド光として
使用し、YAGロッド2から出力されるレーザ光LBと
同軸となるように出力させる。本実施形態においては、
可視光を出力するHe−Neレーザ13を配設し、この
He−Neレーザ13からの赤色の可視光をガイド光と
して使用するようになっている。なお、その他のガイド
光としては、GaAlPAs系半導体レーザからの赤色
光等が用いられる。
【0021】また、YAGロッド2は、高出力レーザを
得たい時に使用されるものであるから、励起ランプ3に
電源14から高電力が入力され、これに伴い、励起ラン
プ3およびYAGロッド2が高温に昇温する。この昇温
を防ぐためにYAGロッド2と励起ランプ3とを冷却す
るためのクーラ15が配設されている。なお、励起ラン
プ3の代わりに半導体レーザを使用する場合は半導体レ
ーザを冷却する。
【0022】なお、前述のレーザ溶接装置1は、出射ユ
ニット11からレーザ光LBを照射して被溶接部材Wの
溶接を行なうものであるが、加工方法によってはレンズ
系7から被溶接部材Wに直接レーザ光LBを照射して被
溶接部材Wの溶接を行なうようにしてもよい。
【0023】次に、前記構成のレーザ溶接装置1を用い
た本発明のレーザ溶接方法について説明する。
【0024】まず、図2に示すように、被溶接部材Wの
所定の溶接位置に、レーザ光反射率の低い材料からなる
薄板16を載置する。この薄板16は、例えば、ステン
レス鋼SUS304等の鉄系合金材料あるいはリン青銅
材料等の光反射率の低い材料から形成されており、その
厚さ寸法は、約50μm以下となるように形成されてい
る。ここで、薄板16の厚さ寸法を約50μm以下とし
たのは、薄板16の厚さ寸法をあまり厚く形成すると、
溶接後にこの薄板16の材料が被溶接部材Wに溶け込む
量が増大して溶接部に悪影響を及ぼすためである。ま
た、薄板16の厚さ寸法を約5μm以上としたのは、薄
板16の厚さ寸法をあまり薄く形成すると、溶接時のレ
ーザ光のエネルギーが被溶接部材Wに達して昇温する前
に薄板16が溶融蒸発してしまい、被溶接部材Wの表面
が露出してレーザ光エネルギーの吸収が再び悪化してし
まうためである。
【0025】この状態で、励起ランプ3を発光させ、Y
AGロッド2内の原子を励起させ、全反射ミラー4と出
力ミラー5との間で共振させて固体レーザ光LBを発振
させる。そして、YAGロッド2から出力されるレーザ
光LBがシャッタ6a,6bを通過して出力ミラー5を
透過し、ミラー8により反射されてレンズ系7に送られ
る。このレンズ系7からのレーザ光LBは、光ファイバ
9を介して出射ユニット11に送られ、集光レンズ10
により集光されて被溶接部材Wに載置された薄板16に
照射されて被溶接部材Wの溶接を行なう。このように溶
接を行なうと、薄板16は蒸発して飛んでしまい被溶接
部材Wに影響を及ぼすことはなく、溶接作業自体も容易
である。
【0026】この場合に、本実施形態においては、レー
ザ光反射率の低い材料から形成された薄板16にレーザ
光LBが照射された場合に、レーザ光LBが薄板16に
効率よく吸収されることになるため、被溶接部材Wがア
ルミニウム、銅、金あるいは銀等のレーザ光反射率の高
い材料の場合であっても、レーザ光LBを反射させるこ
とがなく、レーザ光LBの有するエネルギーを効率よく
被溶接部材Wに付与することができ、溶接の溶け込み量
を十分に確保することができる。
【0027】しかも、本実施形態においては、レーザ光
LBをレーザ光反射率の低い材料から形成された薄板1
6に照射して溶接を行なうものであるため、被溶接部材
Wにより反射されたレーザ光LBにより光ファイバ9等
の光学系を破損してしまうおそれがなく、図2に示すよ
うに、被溶接部材Wに対して垂直にレーザ光LBを照射
することができるものである。これにより、パワー密度
を確保した状態でレーザ光LBを被溶接部材Wの薄板1
6に照射することができ、効率のよい溶接を行なうこと
ができる。
【0028】例えば、同一のレーザ光出力において、従
来のように被溶接部材Wに直接レーザ光LBを照射する
場合と、本実施形態のように被溶接部材Wに載置された
薄板16にレーザ光LBを照射する場合とを比較する
と、例えば、28Jのレーザ光LBをアルミニウム材か
らなる被溶接部材Wに照射した場合、従来のものでは、
被溶接部材Wの溶け込み深さが0.1〜0.2mm程度
であったのに対して、本実施形態のものでは、0.5m
m程度の溶け込みを確保することができるようになり、
本実施形態では従来のものより約3倍程度の溶け込み量
を確保することができることがわかった。
【0029】したがって、本実施形態においては、レー
ザ光反射率の低い材料から形成された薄板16にレーザ
光LBを照射することにより、被溶接部材Wの溶接を行
なうようにしており、被溶接部材Wがレーザ光の反射率
の高い材料の場合であっても、レーザ光LBを薄板16
に効率よく吸収させることができるので、レーザ光LB
の有する熱エネルギーを効率よく被溶接部材Wに付与す
ることができ、溶接の溶け込み量を十分に確保すること
ができる。
【0030】また、薄板16によりレーザ光LBの反射
を低減することができ、そのため、被溶接部材Wに対し
て垂直にレーザ光LBを照射することができるので、パ
ワー密度を確保した状態でレーザ光LBを被溶接部材W
の薄板16に照射することができ、効率のよい溶接を行
なうことができる。その結果、少ない出力でレーザ光L
Bを照射した場合でも、十分な溶け込み量を確保した適
正な溶接を行なうことができる。
【0031】なお、前記実施形態においては、YAGレ
ーザを用いた溶接の場合について説明したが、本発明
は、CO2 レーザ等の各種レーザを用いた溶接に対して
適用することができる。
【0032】また、本発明は前記実施形態のものに限定
されるものではなく、必要に応じて種々変更することが
可能である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るレーザ
溶接方法は、レーザ光反射率の低い材料から形成された
薄板にレーザ光を照射することにより、被溶接部材の溶
接を行なうようにしており、被溶接部材がレーザ光の反
射率の高い材料の場合であっても、レーザ光を薄板に効
率よく吸収させることができるので、レーザ光の有する
熱エネルギーを効率よく被溶接部材に付与することがで
き、溶接の溶け込み量を十分に確保することができる。
【0034】また、薄板によりレーザ光の反射を低減す
ることができ、そのため、被溶接部材に対して垂直にレ
ーザ光を照射することができるので、パワー密度を確保
した状態でレーザ光を被溶接部材の薄板に照射すること
ができ、効率のよい溶接を行なうことができる。その結
果、少ない出力でレーザ光を照射した場合でも、十分な
溶け込み量を確保した適正な溶接を行なうことができる
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るレーザ溶接方法を適用するレー
ザ溶接装置の実施の一形態を示す概略構成図
【図2】 本発明のレーザ溶接方法を示す概略説明図
【図3】 従来のレーザ溶接方法を示す概略説明図
【符号の説明】
W 被溶接部材 LB レーザ光 1 レーザ溶接装置 2 YAGロッド 3 励起ランプ 16 薄板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振ユニットから出力されるレー
    ザ光を被溶接部材の表面に照射して前記被溶接部材の溶
    接を行なうレーザ溶接方法において、前記被溶接部材の
    溶接位置に前記レーザ光反射率の低い材料からなる薄板
    を載置し、この薄板に対して前記レーザ光を照射するよ
    うにしたことを特徴とするレーザ溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記薄板を鉄系合金材料あるいはリン青
    銅材料により形成したことを特徴とする請求項1に記載
    のレーザ溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記薄板の厚さ寸法を約5μm以上でか
    つ約50μm以下としたことを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載のレーザ溶接方法。
JP8292714A 1996-11-05 1996-11-05 レーザ溶接方法 Pending JPH10137957A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323665B2 (en) 2006-04-06 2008-01-29 Sealed Air Corporation (Us) Heating element for high-speed film-sealing apparatus, and method for making same
JP2010000523A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sharp Corp 接合装置

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