JPH10156564A - アルミニウム又はアルミニウム合金材のレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低出力のレーザ装置を使用しても、十分な溶
込みを得ることができ、溶接部の形状が安定して良好で
あって高い継手強度を有するアルミニウム又はアルミニ
ウム合金材のレーザ溶接方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金板か
らなる第１部材１及び第２部材２を準備し、第１部材１
の端面にＬ字状の切欠き５を設ける。そして、切欠き５
が形成された端面を上方に向けて第１部材１を垂直に立
て、この切欠き５に、第２部材２の端部を水平にしてこ
れを嵌合して角形継手を形成する。次に、第１部材１と
第２部材２との間に形成された継手に対して、第１部材
１の端面側からレーザ光６を照射することにより、両者
を溶接接合する。このとき、第１部材の切欠きが設けら
れた部分の肉厚をｄ（ｍｍ）、第２部材の端部の肉厚を
ｔ（ｍｍ）とし、第１部材と第２部材との間に形成され
た開先部から第１部材側の肉厚方向にｅ（ｍｍ）離間し
た位置をレーザ光の狙い位置としたとき、ｄをｔの２５
乃至７５％とし、ｅを０乃至０．５ｄとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は角形継手等の溶接部
をレーザ溶接するアルミニウム又はアルミニウム合金材
のレーザ溶接方法において、特に、溶接部の形状が安定
して良好であると共に、高接合強度が得られるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金材のレーザ溶接方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、輸送機材において、低燃費化及び
高速化が要求されており、より軽量な構造が採用される
ようになっている。そして、これらの構造物の材料とし
て鉄鋼材の代わりに、軽量であるアルミニウム又はアル
ミニウム合金材が使用されるようになっている。以下、
アルミニウム又はアルミニウム合金材を総称して、単に
アルミニウム材という。このようなアルミニウム材に
は、その製造方法の違いから圧延材、押出形材、鋳物材
等があり、種々の溶接構造物にも使用されている。

【０００３】通常、アルミニウム材はアーク溶接を主体
とする溶接により接合されて、溶接構造物に組み込まれ
ている。しかしながら、アルミニウム部材は、溶接熱に
よる変形、歪み及び残留応力が大きいという性質を有し
ており、これらの変形、歪み及び残留応力を補修するた
めのコストが高くなってしまう等の理由から、アルミニ
ウム部材のアーク溶接については、大幅な使用実績を得
ることができなかった。

【０００４】一方、レーザ溶接法は、そのエネルギー密
度が高いことから、高速で、能率が高く、歪みが少ない
溶接方法として鋼材等の溶接方法に広く使用されてきて
いる。また、溶接熱の影響による変形及び歪みが少ない
ので、突合せ溶接又は重ね溶接等の溶接方法を使用し
て、熱影響を受けやすいアルミニウム材をレーザ溶接法
により接合することにより、溶接能率を向上させること
が試みられている。

【０００５】図１４は従来のレーザ溶接方法により溶接
したアルミニウム材の継手を示す断面図である。垂直に
配置されたアルミニウム板３１の端部表面に、水平に配
置されたアルミニウム板３２の端面を当て、これにより
形成された開先部３３の上方からレーザ光を照射するこ
とにより、開先部３３の近傍のアルミニウム板３１及び
３２が溶融して溶融部３４となり、両者が接合される。

【０００６】前述の如く、レーザ溶接法はエネルギー密
度が高く、深溶込みを得ることができる方法として公知
であるため、図１４に示すように継手が形成されたアル
ミニウム材を溶接する場合には、開先部３３をレーザ光
により一気に溶融させて、接合させる方法が適してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム材はその表面の光吸収率が極めて低いという性質
を有しているため、アルミニウム材をレーザ溶接する場
合にレーザ光が反射しやすいという問題点がある。ま
た、アルミニウム材は熱伝導率が高いという性質も有し
ているので、アルミニウム材をレーザ溶接する場合、大
出力のレーザエネルギーが必要となる。従って、図１４
に示すように、アルミニウム板３１及び３２を単純な継
手形状で配置した場合、両者を効率よく溶融させるため
には、大入熱とすると共に、常にレーザ光の狙い位置を
開先部３３に向ける必要がある等、溶接条件を高精度に
設定する必要がある。また、このようなレーザエネルギ
ーを出力することができる装置を準備する必要があるの
で、溶接のためのイニシャルコストが高くなってしま
う。

【０００８】更に、アルミニウム材は、一旦溶融すると
急激に光の吸収率が向上するという性質を有しているた
め、アルミニウム材を溶融させるために加えた多大なレ
ーザエネルギーが過大な金属プラズマを発生し、その圧
力により溶融池に悪影響を与えることがある。

【０００９】このような欠点を解決するために、図１４
に示すアルミニウム板３１の端面にＬ字状の切欠きを設
け、その切欠きにアルミニウム板３２の端部を嵌合して
継手を形成し、アルミニウム板３１の端面側からレーザ
溶接する溶接方法も提案されている。

【００１０】しかしながら、上述の溶接方法によって継
手を溶接しても、切欠きのサイズ及びレーザ狙い位置に
よっては、所望の溶込みを得ることができず、継手強度
が低下することがある。また、アルミニウム材をレーザ
溶接すると、金属蒸気の影響と考えられる不安定なキー
ホールが形成され、これによりポロシティ欠陥が発生し
たり、溶融金属の粘性が低いことにより溶け落ち等の欠
陥が発生しやすくなって、溶接部の形状が不安定とな
る。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、低出力のレーザ装置を使用しても、十分な
溶込みを得ることができ、溶接部の形状が安定して良好
であって高い継手強度を有するアルミニウム又はアルミ
ニウム合金材のレーザ溶接方法を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材のレーザ溶接方法は、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金からなる第１部材及び第２
部材を、第１部材の端面にＬ字状の切欠きを設け、前記
切欠きに、前記第１部材に対して直角となる方向で前記
第２部材の端部を嵌合して配置し、前記第１部材の端面
側から両者をレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、
前記第１部材の切欠きが設けられた部分の肉厚をｄ（ｍ
ｍ）、前記第２部材の端部の肉厚をｔ（ｍｍ）とし、第
１部材と第２部材との間に形成された開先部から前記第
１部材側の肉厚方向にｅ（ｍｍ）離間した位置をレーザ
光の狙い位置としたとき、ｄをｔの２５乃至７５％と
し、ｅを０乃至０．５ｄとしてレーザ溶接することを特
徴とする。

【００１３】本発明においては、第１部材に切欠きを設
けることによりその上端部を薄肉化しているので、開先
部にレーザ光を照射したときに溶融潜熱を小さくするこ
とができ、これにより、レーザ光の熱集中が良好にな
る。従って、レーザエネルギーを小入熱として溶接して
も、十分な溶込みを有する溶融部を得ることができる。
また、小入熱で溶融するので、溶接部の形状等が安定し
て優れたものとなり、第１部材と第２部材とが完全に一
体化する。その結果、本発明方法によってレーザ溶接す
ることにより、更に一層高い強度を有する継手を形成す
ることができる。

【００１４】更にまた、深い溶込みを得る場合、第１部
材にＬ字状の切欠きが設けられているので、粘性が低い
アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯が切欠きの底面
で保持され、溶け落ち欠陥の発生を防止することができ
る。

【００１５】この切欠きのサイズについては、前記ｄが
ｔの２５％未満であると、完全に溶融しても溶接時にお
いて溶接部の溶湯量が少なくなるので、継手部の強度が
不十分となってしまう。一方、ｄがｔの７５％を超える
と、前述の如く、溶接部を溶融させるために必要な熱量
が増加し、低出力で加工する場合に完全な溶融部を得る
ことができない。その結果、溶接部の溶込みが浅くなっ
て、強度が低下する。従って、本発明においては、切欠
きが設けられた部分の肉厚ｄを第２部材端部の肉厚ｔの
２５乃至７５％とする。

【００１６】また、前記ｅが負の値、即ち、レーザ光の
狙い位置を開先部よりも第２部材側とすると、体積的に
溶融潜熱が大きく、溶融熱が不足して十分な溶込みを得
ることができないので、溶融部の強度が低下する。一
方、ｅが０．５ｄを超えると、溶接すべき開先部の位置
から溶接部が離間しすぎるので、両者を溶接接合するこ
とができなくなる。従って、本発明においては、ｅが０
乃至０．５ｄの範囲を満足するようにｅを設定し、開先
部から第１部材側の肉厚方向にｅ（ｍｍ）離間した位置
をレーザ溶接位置とする。

【００１７】また、Ｌ字状の切欠きの隅部底面側に、前
記隅部に沿う形状の溝を形成することが好ましい。深い
溶込みを得る条件でレーザ溶接する場合、第１部材に設
けられたＬ字状の切欠きの隅部底面側に、この隅部に沿
う形状の溝が形成されていると、溶接時に発生してブロ
ーホールの原因となる金属蒸気及び水素等は、この溝を
介して外部に排出される。また、この溝は、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金溶湯を保持することができるの
で、溶け落ちを防止する効果を高めることができる。但
し、浅い溶込みの溶接部を得る場合には、前記溝を形成
する必要はない。

【００１８】更に、前記第２部材の端部の肉厚をｔ（ｍ
ｍ）とし、前記切欠きの底面の幅をｆ（ｍｍ）、前記溝
の幅をｇ（ｍｍ）、前記溝の深さをｈ（ｍｍ）としたと
き、ｇを０．５ｆ以下とし、ｈを０．５ｔ以下とするこ
とが望ましい。

【００１９】このｇ及びｈが０である場合、即ち、溝を
形成しない場合、深い溶込みを得る条件でレーザ溶接す
ると、金属蒸気、水素及びシールドガス等のブローホー
ル並びにポロシティ欠陥の発生源となるガスを外部に排
出することができないので、欠陥の発生量が増加する。
一方、ｇが０．５ｆを超えるか又はｈが０．５ｔを超え
ると、溝による溶湯の保持力が低下するので、溶け落ち
が発生して、アンダフィル又はアンダカットが発生しや
すくなる。従って、切欠きの隅部底面側に溝を形成する
場合、ｇを０．５ｆ以下とすると共に、ｈを０．５ｔ以
下とすることが好ましい。

【００２０】なお、本発明の継手形状において、第１部
材と第２部材とがなす角度は厳密に直角である必要はな
く、実質的に直角であれば、本発明を適用することがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１の実施例に係るアルミニウム又はアルミニウム合金
材のレーザ溶接方法を示す断面図である。先ず、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金板からなる第１部材１及び
第２部材２を準備し、第１部材１の端面にＬ字状の切欠
き５を設ける。そして、切欠き５が形成された端面を上
方に向けて第１部材１を垂直に立て、この切欠き５に、
第２部材２の端部を水平に配置してこれを嵌合して角形
継手を形成する。次に、第１部材１と第２部材２との間
に形成された継手に対して、第１部材１の端面側からレ
ーザ光６を照射することにより、両者を溶接接合する。

【００２２】本実施例においては、第１部材１に切欠き
５が設けられているので、この切欠き５が形成された第
１部材１の端部は肉厚が薄くなっている。従って、開先
部３にレーザ光６を照射したときに溶融潜熱を小さくす
ることができ、これにより、レーザ光６の熱集中が良好
になる。従って、レーザエネルギーを小入熱として溶接
しても、十分な溶込みを有する溶融部を得ることができ
る。また、小入熱で溶融するので、溶接部の形状等が安
定して優れたものとなり、第１部材１と第２部材２とが
完全に一体化して、その結果、継手強度が向上する。

【００２３】また、深い溶込みの溶接部を得る場合、第
１部材１に切欠き５が設けられているので、粘性が低い
アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯が切欠き５の底
面で保持される。従って、溶け落ち欠陥の発生を防止す
ることができる。

【００２４】本発明においては、溶接部の形状及び継手
強度を向上させることができる切欠き５のサイズ及びレ
ーザ狙い位置の範囲を規定している。図２は切欠き５の
サイズを示す模式図である。図２に示すように、第１部
材１の切欠きが設けられた部分１ａの肉厚をｄ（ｍ
ｍ）、前記第２部材の端部の肉厚をｔ（ｍｍ）とする
と、ｄをｔの２５乃至７５％とすることにより、低出力
の加工によって完全な溶融部を得ることができ、継手強
度を向上させることができる。

【００２５】図３はレーザ狙い位置を示す模式図であ
る。図３に示すように、開先部３から第１部材１側の肉
厚方向にｅ（ｍｍ）離間した位置をレーザ光の狙い位置
としたとき、ｅを０乃至０．５ｄとしてレーザ溶接する
ことにより、継手強度を向上させることができる。な
お、図３において、レーザ光６ａはｅが０のとき、即ち
開先部３を狙う場合の狙い位置を示し、レーザ光６ｂは
ｅが０．５ｄの場合の狙い位置を示している。

【００２６】図４は本発明の第２の実施例に係るアルミ
ニウム又はアルミニウム合金材のレーザ溶接方法を示す
断面図である。第２の実施例が第１の実施例と異なる点
は、Ｌ字状の切欠き５の隅部底面側に、隅部に沿う形状
の溝５ａを形成する点のみであるので、図４において図
１と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省
略する。

【００２７】深い溶込みを得る条件でレーザ溶接する場
合、図４に示すように、第１部材１に設けられたＬ字状
の切欠き５の隅部底面側に、この隅部に沿う形状の溝５
ａが形成されていると、溶接時に発生してブローホール
等の原因となる金属蒸気及び水素等が、この溝５ａを介
して外部に排出される。従って、ブローホール及びポロ
シティ等の発生を防止することができ、溶接部の形状を
良好なものにすることができる。また、この溝５ａは、
低粘度であるアルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を
保持することができるので、溶け落ちを防止する効果を
より一層高めることができる。

【００２８】また、本発明においては、更に一層溶接部
の形状を向上させることができる溝５ａのサイズの好ま
しい範囲を規定している。図５は溝５ａのサイズを示す
模式図である。図５に示すように、切欠き５に溝５ａを
形成する場合、切欠きの底面の幅をｆ（ｍｍ）、前記溝
の幅をｇ（ｍｍ）、前記溝の深さをｈ（ｍｍ）としたと
き、ｇを０．５ｆ以下とすると共に、ｈを０．５ｔ以下
とすると、アルミニウム又はアルミニウム合金溶湯を保
持する効果を十分に得ることができ、溶け落ちの発生を
抑制する効果が高くなる。また、溶接欠陥の発生を防止
する効果が更に一層向上する。

【００２９】なお、第２の実施例においては、切欠き５
に溝５ａが形成されているが、この切欠き５のサイズ及
びレーザ光６の狙い位置の好ましい範囲については、第
１の実施例に示す範囲と同様である。

【００３０】図６は第２の実施例方法によってアルミニ
ウム材をレーザ溶接した場合の熱伝導状況を示す模式図
である。図６に示すように、切欠き５が形成された第１
部材１の端部は肉厚が薄くなっているので、開先部３に
レーザ光６を照射したときに溶融潜熱を小さくすること
ができる。従って、レーザ光６の熱集中が良好になり、
レーザエネルギーを小入熱として溶接しても、図１４に
示す従来の溶接方法によって得られた溶融部３４と比較
して、深い溶込みの溶融部４を得ることができる。ま
た、本実施例においては、切欠き５に溝５ａが形成され
ているので、深い溶込みとなった場合においても、優れ
た形状を有する溶接部を得ることができる。

【００３１】なお、本発明において、アルミニウム又は
アルミニウム合金材に適用するレーザ溶接の溶接条件は
特に制限しない。例えば、レーザ溶接においては、通
常、ワイヤ等の添加材を供給する必要はないが、特に、
余盛りが必要である場合には、ワイヤ等の添加材を供給
することができる。また、その添加材は、特に指定がな
い場合はどのような組成のアルミニウム材であってもよ
い。

【００３２】更に、本発明は、主にアルミニウム合金押
出形材同士のレーザ溶接に適用されるが、他の種々の形
態の部材に対しても適用することができる。図７は本発
明を適用することができる継手形状の例を示す斜視図で
ある。図７（ａ）に示すように、例えば、アルミニウム
板材１１及び１２をこれらが直角をなす方向で配置する
ことにより角形継手を形成し、この継手に対して本発明
を適用することができる。また、図７（ｂ）に示すよう
に、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からな
る円筒形材１７と円形状の板材１８とをレーザ溶接によ
り接合する場合においても、本発明を適用することがで
きる。

【００３３】このように、本発明は、例えば、アルミニ
ウム合金部材とアルミニウム板材、アルミニウム合金部
材とアルミニウム鋳物材とのレーザ溶接等にも適用する
ことができる。また、機械加工等によって本発明に規定
する切欠き等を形成する場合、板材同士、鋳物材同士又
は板材と鋳物材との接合にも適用することができる。

【００３４】更にまた、本発明において、レーザ照射条
件は特に限定しない。例えば、レーザ自体の選定におい
て、アルミニウム合金を溶融させるためには、炭酸ガス
レーザの場合には約１ｋＷ以上、ＹＡＧレーザの場合に
は約０．４ｋＷ以上の出力とすることが望ましい。レー
ザ出力及び溶接速度等の溶接条件は、使用するレーザの
種類及び非加工部材によって選定することができる。

【００３５】更にまた、本発明において、溶接姿勢は安
全性を確保することができる姿勢であれば、特に限定さ
れず、上向、下向及び横向のいずれの姿勢で溶接しても
よい。更にまた、シールドガスの流量についても溶接条
件の選定によって異なるので、本発明においては特に限
定しないが、良好な溶接部を得るためには、毎分５乃至
３０リットルの流量とすることが好ましい。

【００３６】

【実施例】以下、本発明に係るアルミニウム又はアルミ
ニウム合金材のレーザ溶接方法の実施例についてその比
較例と比較して具体的に説明する。

【００３７】先ず、レーザ光の狙い位置（開先部からの
距離ｅ）及び切欠き部の肉厚ｄを種々に変化させて、図
７（ｂ）に示す円筒形材１７と円形状の板材１８とを本
発明方法に従ってレーザ溶接することにより密封体を製
造し、この密封体に対してバースト試験を実施すること
により、レーザ光の狙い位置及び切欠き部の肉厚に対す
る継手強度を評価した。但し、レーザ溶接には炭酸ガス
レーザを使用し、出力を２．０乃至４．０ｋＷ、溶接速
度を３３．３（ｍｍ／秒）とした。また、円筒形材１７
及び板材１８はＪＩＳ Ａ５０５２材により作製し、ア
ルゴンガスを毎分２０リットルの流量で流し、下向にレ
ーザ光を照射した。

【００３８】図８は本実施例において使用したバースト
試験方法を示す模式図である。密封体１９はチューブ２
１を介してポンプ２０に接続されており、このポンプ２
０により、密封体１９の内部に水を送出することができ
る。また、密封体の内部には、その内圧を測定すること
ができる圧力計（図示せず）が設置されている。試験時
においては、ポンプ２０から水を密封体１９に充填し、
密封体１９の内圧を徐々に上昇させる。そして、この内
圧が低下したとき、即ち、密封体１９が破裂したときの
圧力（バースト圧）を測定することにより、継手強度を
測定することができる。これらの板材１８の端部の肉厚
ｔに対する円筒形材１７の切欠き部の肉厚ｄの比率を下
記表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】図９は縦軸に試験内圧をとり、横軸に開先
部からレーザ照射位置までの距離ｅをとって、バースト
試験の評価結果を示すグラフ図である。但し、図９にお
いて、レーザ照射位置は開先部よりも円筒形材側の肉厚
方向を＋として示している。また、図９中の数字は表１
に示す実施例及び比較例のＮｏ．と対応しており、力学
的に溶接部がない場合の密封体の内圧計算によって算出
された完全体の限界破壊圧力（バースト圧）をＰ（ｋｇ
／ｃｍ²）として図９中に示す。

【００４１】上記表１及び図９に示すように、切欠き部
の肉厚ｄが板材の端部の肉厚ｔの２５乃至７５％である
実施例Ｎｏ．１乃至３は優れたバースト圧を示した。特
に、開先部からレーザ光照射位置までの距離ｅが０乃至
０．５ｄの範囲であるときに、実施例１乃至３は優れた
バースト圧を示し、完全体のバースト圧Ｐを超える値と
なった。

【００４２】次に、図４に示す第２の実施例に従って、
溝５ａの幅ｇ及び深さｈを種々に変化させて、図７
（ａ）に示す形状の角形継手をレーザ溶接し、これらの
レーザ溶接部に対して、ＪＩＳ Ｚ３１０５に準じて放
射線透過試験を実施すると共に、断面を観察することに
より、溶接部の品質を評価した。但し、レーザ溶接には
炭酸ガスレーザを使用し、出力を２．０乃至４．５ｋ
Ｗ、溶接速度を５０．０（ｍｍ／秒）とした。また、板
材１１及び１２はＪＩＳ Ａ５１８２材により作製し、
アルゴンガスを毎分１５リットルの流量で流し、下向に
レーザ光を照射した。このとき、板厚によって得られる
溶け込み状況は異なるが、同じ板厚条件下において、適
した溶接条件によって溶接した場合、レーザ出力が低い
と部分溶込みとなり、レーザ出力が高いと貫通溶込みと
なった。

【００４３】図１０は部分溶込みを得る条件でレーザ溶
接した場合の溶接部を示す断面図であり、図１１は縦軸
に溝５ａの深さｈをとり、横軸に溝５ａの幅ｇをとっ
て、図１０に示す部分溶け込みの場合の溶接金属２４ａ
の品質評価結果を示すグラフ図である。品質評価方法と
しては、放射線透過試験によって溶接金属２４ａの欠陥
の発生状況を調査すると共に、溶接金属２４ａから採取
した試験片を切断・研磨して、その接合断面を観察する
ことにより溶け込み状況を評価した。なお、図１１にお
いて、放射線透過試験の結果が１〜２級であると共に、
断面の外観が良好であるものを○（良好）とし、放射性
透過試験の結果が３〜４級であるか、又はアンダカット
等の溶接欠陥が発生したものを×（不良）として示す。

【００４４】図１１に示すように、部分溶込みの場合、
溶接金属２４ａがアルミニウム板材１２の溶接裏面まで
到達していないので、溝５ａの有無、溝５ａの深さｈ及
び幅ｇに関係なく、優れた品質の溶接金属を得ることが
できた。

【００４５】図１２は貫通溶込みを得る条件でレーザ溶
接した場合の溶接部を示す断面図であり、図１３は縦軸
に溝５ａの深さｈをとり、横軸に溝５ａの幅ｇをとっ
て、図１２に示す貫通溶込みの場合の溶接金属２４ｂの
品質評価結果を示すグラフ図である。但し、図１３にお
いて、ｆ及びｔは、夫々、図１２に示す切欠き５の底面
の幅ｆ（ｍｍ）及びアルミニウム板材１２の端部の板厚
ｔ（ｍｍ）である。この品質評価方法及び評価基準は、
部分溶込みの場合と同様とした。

【００４６】図１３に示すように、貫通溶込みの場合、
溝５ａの幅ｇが０．５ｆ（ｍｍ）以下であると共に、深
さｈが０．５ｔ（ｍｍ）以下であると、優れた品質の溶
接金属を得ることができた。一方、溝５ａの幅ｇが０．
５ｆ（ｍｍ）を超えるか又は深さｈが０．５ｔ（ｍｍ）
を超えると、溶湯の保持力が不十分となって溶け落ちが
発生し、アンダフィル及びアンダカット等が発生しやす
くなった。また、溶湯を保持することができなくなるの
で、アルミニウム板材１２の溶接裏面側の溶接形状が乱
れて、溶接部の安定性が阻害され、これにより、溶接欠
陥が発生した。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明方法によれ
ば、第１部材にＬ字状の所定のサイズの切欠きを形成
し、この切欠きに第２部材の端部を嵌合して所定の狙い
位置でレーザ溶接するので、低出力のレーザ装置を使用
しても、十分な溶込みを得ることができ、安定して良好
な溶接部形状を得ることができると共に、接合強度を向
上させることができる。更に、Ｌ字状の切欠きの隅部底
面側に溝を形成すると、溶接部形状をより一層向上させ
ることができ、その溝の幅及び深さを規定すると、貫通
溶込みの場合でも、溶接欠陥の発生を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るアルミニウム又は
アルミニウム合金材のレーザ溶接方法を示す断面図であ
る。

【図２】切欠き５のサイズを示す模式図である。

【図３】レーザ狙い位置を示す模式図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るアルミニウム又は
アルミニウム合金材のレーザ溶接方法を示す断面図であ
る。

【図５】溝５ａのサイズを示す模式図である。

【図６】第２の実施例方法によってアルミニウム材をレ
ーザ溶接した場合の熱伝導状況を示す模式図である。

【図７】本発明を適用することができる継手形状の例を
示す斜視図である。

【図８】本実施例において使用したバースト試験方法を
示す模式図である。

【図９】縦軸に試験内圧をとり、横軸に開先部からレー
ザ照射位置までの距離ｅをとって、バースト試験の評価
結果を示すグラフ図である。

【図１０】部分溶込みを得る条件でレーザ溶接した場合
の溶接部を示す断面図である。

【図１１】縦軸に溝５ａの深さｈをとり、横軸に溝５ａ
の幅ｇをとって、図１０に示す部分溶け込みの場合の溶
接金属２４ａの品質評価結果を示すグラフ図である。

【図１２】貫通溶込みを得る条件でレーザ溶接した場合
の溶接部を示す断面図である。

【図１３】縦軸に溝５ａの深さｈをとり、横軸に溝５ａ
の幅ｇをとって、図１２に示す貫通溶込みの場合の溶接
金属２４ｂの品質評価結果を示すグラフ図である。

【図１４】従来のレーザ溶接方法により溶接したアルミ
ニウム材の継手を示す断面図である。

【符号の説明】

１、２；部材 ３、３３；開先部 ４、３４；溶融部 ５；切欠き ５ａ；溝 ６、６ａ、６ｂ；レーザ光 １１、１２、１８；板材 １７；円筒形材 １９；密封体 ２０；ポンプ ２４ａ、２４ｂ；溶接金属 ３１、３２；アルミニウム板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なる第１部材及び第２部材を、第１部材の端面にＬ字状
   の切欠きを設け、前記切欠きに、前記第１部材に対して
   直角となる方向で前記第２部材の端部を嵌合して配置
   し、前記第１部材の端面側から両者をレーザ溶接するレ
   ーザ溶接方法であって、前記第１部材の切欠きが設けら
   れた部分の肉厚をｄ（ｍｍ）、前記第２部材の端部の肉
   厚をｔ（ｍｍ）とし、第１部材と第２部材との間に形成
   された開先部から前記第１部材側の肉厚方向にｅ（ｍ
   ｍ）離間した位置をレーザ光の狙い位置としたとき、ｄ
   をｔの２５乃至７５％とし、ｅを０乃至０．５ｄとして
   レーザ溶接することを特徴とするアルミニウム又はアル
   ミニウム合金材のレーザ溶接方法。
2. 【請求項２】 前記Ｌ字状の切欠きの隅部底面側に、前
   記隅部に沿う形状の溝を形成することを特徴とする請求
   項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のレ
   ーザ溶接方法。
3. 【請求項３】 前記第２部材の端部の肉厚をｔ（ｍｍ）
   とし、前記切欠きの底面の幅をｆ（ｍｍ）、前記溝の幅
   をｇ（ｍｍ）、前記溝の深さをｈ（ｍｍ）としたとき、
   ｇを０．５ｆ以下とし、ｈを０．５ｔ以下とすることを
   特徴とする請求項２に記載のアルミニウム又はアルミニ
   ウム合金材のレーザ溶接方法。