JPH11300485A - アルミニウム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方法 - Google Patents
アルミニウム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方法Info
- Publication number
- JPH11300485A JPH11300485A JP10106682A JP10668298A JPH11300485A JP H11300485 A JPH11300485 A JP H11300485A JP 10106682 A JP10106682 A JP 10106682A JP 10668298 A JP10668298 A JP 10668298A JP H11300485 A JPH11300485 A JP H11300485A
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- JP
- Japan
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- aluminum alloy
- welding
- filler metal
- welded
- laser welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接欠陥が防止され、継手性能が高いアルミ
ニウム合金溶加材を使用した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】 アルミニウム合金材同士をレーザ溶接に
て接合するに際し、少なくとも溶接前の被溶接材３に対
してアルミニウム合金溶加材１の先端部を接触させ、こ
の溶加材と被溶接材との間に下記数式にて表される加重
ｐ以上の加重４を印加する。 ｐ（ｇｆ）＝１０００×溶加材の直径（ｍｍ）×溶加材
の直径（ｍｍ）
ニウム合金溶加材を使用した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】 アルミニウム合金材同士をレーザ溶接に
て接合するに際し、少なくとも溶接前の被溶接材３に対
してアルミニウム合金溶加材１の先端部を接触させ、こ
の溶加材と被溶接材との間に下記数式にて表される加重
ｐ以上の加重４を印加する。 ｐ（ｇｆ）＝１０００×溶加材の直径（ｍｍ）×溶加材
の直径（ｍｍ）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
材のレーザ溶接において、溶加材を添加して高品質な溶
接部を得るアルミニウム合金溶加材を使用したアルミニ
ウム合金材のレーザ溶接方法に関する。
材のレーザ溶接において、溶加材を添加して高品質な溶
接部を得るアルミニウム合金溶加材を使用したアルミニ
ウム合金材のレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、自動車、鉄道車両及び船舶の輸送
機等においては、燃費の向上及び高速化の要求から、よ
り軽量な構造が採用されるようになり、鋼材の代わり
に、軽量な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きた。
機等においては、燃費の向上及び高速化の要求から、よ
り軽量な構造が採用されるようになり、鋼材の代わり
に、軽量な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きた。
【０００３】一方、レーザ溶接は、微小な径を有した集
光ビームを使用して、光エネルギー密度のパワーで高速
度で加工できることから、低熱影響で高強度な溶接施工
が可能となり、アルミニウム合金部材の溶接方法として
鋭意研究が進められており、実用化もなされつつある。
光ビームを使用して、光エネルギー密度のパワーで高速
度で加工できることから、低熱影響で高強度な溶接施工
が可能となり、アルミニウム合金部材の溶接方法として
鋭意研究が進められており、実用化もなされつつある。
【０００４】レーザ溶接は、基本的にはフィラーワイヤ
等の溶加材を添加することなく溶接が可能であるが、余
盛形成による継手強度の向上と、溶接金属部の金属組織
の改良等を目的として溶加材を添加する場合もある。溶
加材はＭＩＧ及びＴＩＧ等の溶融溶接で使用されるワイ
ヤ等が使用されつつある。
等の溶加材を添加することなく溶接が可能であるが、余
盛形成による継手強度の向上と、溶接金属部の金属組織
の改良等を目的として溶加材を添加する場合もある。溶
加材はＭＩＧ及びＴＩＧ等の溶融溶接で使用されるワイ
ヤ等が使用されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の溶加材
をレーザ溶接で使用する場合、溶接部に溶加材が入らな
かったり、溶接欠陥が発生したりすることがあり、これ
により継手性能に致命的な影響を与える虞があった。
をレーザ溶接で使用する場合、溶接部に溶加材が入らな
かったり、溶接欠陥が発生したりすることがあり、これ
により継手性能に致命的な影響を与える虞があった。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接欠陥が防止され、継手性能が高いアル
ミニウム合金溶加材を使用した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。
のであって、溶接欠陥が防止され、継手性能が高いアル
ミニウム合金溶加材を使用した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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶
接方法は、アルミニウム合金材同士をレーザ溶接にて接
合するに際し、少なくとも溶接前の被溶接材に対してア
ルミニウム合金溶加材の先端部を接触させ、この溶加材
と被溶接材との間に下記数式１にて示される荷重ｐ以上
の荷重を印加することを特徴とする。
ム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶
接方法は、アルミニウム合金材同士をレーザ溶接にて接
合するに際し、少なくとも溶接前の被溶接材に対してア
ルミニウム合金溶加材の先端部を接触させ、この溶加材
と被溶接材との間に下記数式１にて示される荷重ｐ以上
の荷重を印加することを特徴とする。
【０００８】
【数１】ｐ（ｇｆ）＝１０００×溶加材の直径（ｍｍ）
×溶加材の直径（ｍｍ）
×溶加材の直径（ｍｍ）
【０００９】
【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
実施例方法を示す図である。被溶接材３に対し、ノズル
２から溶加材１を供給する。そして、溶加材１の先端を
被溶接材３の接合部に接触させる。このときの溶加材１
の先端部と被溶接材３との間に印加される荷重４は前記
数式１にて表される荷重ｐ以上の荷重である。この荷重
は少なくとも溶接前の被溶接材に対して印加することが
必要であるが、溶接中にも荷重を印加してもよい。ま
た、レーザ光を照射しない場合においてその溶接すべき
順路で常に荷重が付加された状態を維持しても良い。
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
実施例方法を示す図である。被溶接材３に対し、ノズル
２から溶加材１を供給する。そして、溶加材１の先端を
被溶接材３の接合部に接触させる。このときの溶加材１
の先端部と被溶接材３との間に印加される荷重４は前記
数式１にて表される荷重ｐ以上の荷重である。この荷重
は少なくとも溶接前の被溶接材に対して印加することが
必要であるが、溶接中にも荷重を印加してもよい。ま
た、レーザ光を照射しない場合においてその溶接すべき
順路で常に荷重が付加された状態を維持しても良い。
【００１０】本発明者等は、溶加材と被溶接材の位置関
係に注目した結果、適正な位置関係を見いだした。即
ち、被溶接材に対してある荷重をかけた状態となるよう
にワイヤと被溶接材の位置を合わせることにより、被溶
接材のレーザを照射した箇所に形成される溶融池に、ワ
イヤを確実に埋め込むことができる。レーザ溶接の場
合、高エネルギー密度で微小スポットの熱源であるた
め、溶融池がアーク溶接のものと比べて小さい。このた
め、もし荷重がかけていない場合は、溶融池からワイヤ
送給がずれたり、溶滴となったワイヤが溶融池に滴状に
落ちるため、溶湯が跳ね上がり多大なスパッタが発生し
て、溶融金属に溶接欠陥を生じて継手強度に致命的な悪
影響を及ぼすおそれがある。
係に注目した結果、適正な位置関係を見いだした。即
ち、被溶接材に対してある荷重をかけた状態となるよう
にワイヤと被溶接材の位置を合わせることにより、被溶
接材のレーザを照射した箇所に形成される溶融池に、ワ
イヤを確実に埋め込むことができる。レーザ溶接の場
合、高エネルギー密度で微小スポットの熱源であるた
め、溶融池がアーク溶接のものと比べて小さい。このた
め、もし荷重がかけていない場合は、溶融池からワイヤ
送給がずれたり、溶滴となったワイヤが溶融池に滴状に
落ちるため、溶湯が跳ね上がり多大なスパッタが発生し
て、溶融金属に溶接欠陥を生じて継手強度に致命的な悪
影響を及ぼすおそれがある。
【００１１】ワイヤは材料に接触していさえすれば、ぶ
れる問題はなく、一方で荷重がワイヤ直径の２乗に比例
する強度以下であれば、ワイヤが座屈して安定な送給が
阻害されるという問題は生じない。実験的な結果から推
測した場合、上記範囲はいずれも良好な溶接部を形成で
きるが、更に荷重がワイヤ直径の２乗に対して２００倍
のｇｆ以上で同じく８００倍以下のｇｆの範囲であるの
が望ましい。
れる問題はなく、一方で荷重がワイヤ直径の２乗に比例
する強度以下であれば、ワイヤが座屈して安定な送給が
阻害されるという問題は生じない。実験的な結果から推
測した場合、上記範囲はいずれも良好な溶接部を形成で
きるが、更に荷重がワイヤ直径の２乗に対して２００倍
のｇｆ以上で同じく８００倍以下のｇｆの範囲であるの
が望ましい。
【００１２】アルミニウム材の溶接に適用するレーザ溶
接の溶接条件は特に制限されない。例えば、レーザ自体
の選定において、アルミニウム材を溶融させるために
は、炭酸ガスレーザの場合は概ね２ｋＷ以上、ＹＡＧレ
ーザの場合は概ね０．８ｋＷ以上の出力が望ましい。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、被加工部材の厚さ及び形状等に従って選定すれば
よい。
接の溶接条件は特に制限されない。例えば、レーザ自体
の選定において、アルミニウム材を溶融させるために
は、炭酸ガスレーザの場合は概ね２ｋＷ以上、ＹＡＧレ
ーザの場合は概ね０．８ｋＷ以上の出力が望ましい。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、被加工部材の厚さ及び形状等に従って選定すれば
よい。
【００１３】溶加材の添加に際し、集光したレーザ光が
溶加材に照射されていれば、溶加材の送給方向や送給角
度に特に制限はない。また、シールドガスの流量につい
ては溶接条件によって異なるため特に定めないが、良好
な溶接部を得るためには毎分５〜３０リットル程度の範
囲がよい。
溶加材に照射されていれば、溶加材の送給方向や送給角
度に特に制限はない。また、シールドガスの流量につい
ては溶接条件によって異なるため特に定めないが、良好
な溶接部を得るためには毎分５〜３０リットル程度の範
囲がよい。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の特許請求の範囲に入る実施例
についてその範囲から外れる比較例と比較して示す。溶
接条件としては、供試材：ＪＩＳ Ａ５０５２Ｐ−０、
板厚：２ｍｍ、溶加材：ＭＩＧ溶接用ワイヤＡ５３５６
ＷＹ １．０、１．２、１．６ｍｍφ、シールドガスの
種類およびその流量：Ａｒガス、毎分１５リットルとし
た。また、溶接条件は、レーザ出力：４ｋＷ、溶接速
度：３ｍ／分、ワイヤ送給速度は径１．０ｍｍ：３ｍ／
ｍｉｎ、１．２ｍ：２ｍ／ｍｉｎとした。図１に示すよ
うに、溶加材１の送給方向は溶接方向に対して、進行方
向から挿入し、送給角度は１０度とした。
についてその範囲から外れる比較例と比較して示す。溶
接条件としては、供試材：ＪＩＳ Ａ５０５２Ｐ−０、
板厚：２ｍｍ、溶加材：ＭＩＧ溶接用ワイヤＡ５３５６
ＷＹ １．０、１．２、１．６ｍｍφ、シールドガスの
種類およびその流量：Ａｒガス、毎分１５リットルとし
た。また、溶接条件は、レーザ出力：４ｋＷ、溶接速
度：３ｍ／分、ワイヤ送給速度は径１．０ｍｍ：３ｍ／
ｍｉｎ、１．２ｍ：２ｍ／ｍｉｎとした。図１に示すよ
うに、溶加材１の送給方向は溶接方向に対して、進行方
向から挿入し、送給角度は１０度とした。
【００１５】ワイヤと被溶接材との間の荷重はワイヤ送
給のためのノズルに荷重センサーを取り付け、レーザ光
を照射する前に、予め溶接する順路に沿って荷重を測定
しつづけ、その時の荷重をほぼ一定となるようにした。
給のためのノズルに荷重センサーを取り付け、レーザ光
を照射する前に、予め溶接する順路に沿って荷重を測定
しつづけ、その時の荷重をほぼ一定となるようにした。
【００１６】ポロシティの発生状況は、照射線透過試験
により、ビード１０ｍｍ当たりの溶接金属部に生じた径
が０．４ｍｍ以上の大きさを有する発生体の個数を数え
た。また、引張試験はＪＩＳ Ｚ ＺＺ０１ ５号試験
片を用いて継手強度を測定し、その強度と母材の強度と
の比を継手性能として算出した。
により、ビード１０ｍｍ当たりの溶接金属部に生じた径
が０．４ｍｍ以上の大きさを有する発生体の個数を数え
た。また、引張試験はＪＩＳ Ｚ ＺＺ０１ ５号試験
片を用いて継手強度を測定し、その強度と母材の強度と
の比を継手性能として算出した。
【００１７】その結果、下記表１に示すように、溶加材
の位置を被溶接材に対して、請求項に示す荷重の範囲と
することで、溶接欠陥がない良好な継手を得られること
がわかった。
の位置を被溶接材に対して、請求項に示す荷重の範囲と
することで、溶接欠陥がない良好な継手を得られること
がわかった。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レーザ溶接により安定したアルミニウム合金部材の溶接
部を得ることができ、高品位な構造物を製作することが
できる。これにより、アルミニウム材を用いた構造物に
レーザ溶接を適用することが可能となり、構造物全体の
強度及び延性等の機械的性能を向上させることができ、
その適用範囲を広げ、アルミニウム部材による軽量化の
メリットを広範囲に生かしていくことができ、本発明は
この種の技術分野に多大の寄与をなす。
レーザ溶接により安定したアルミニウム合金部材の溶接
部を得ることができ、高品位な構造物を製作することが
できる。これにより、アルミニウム材を用いた構造物に
レーザ溶接を適用することが可能となり、構造物全体の
強度及び延性等の機械的性能を向上させることができ、
その適用範囲を広げ、アルミニウム部材による軽量化の
メリットを広範囲に生かしていくことができ、本発明は
この種の技術分野に多大の寄与をなす。
【図１】本発明の実施例に係る溶接施工前の状況を示す
模式図である。
模式図である。
１：溶接用ワイヤ ２：ノズル ３：被溶接材 ４：荷重
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウム合金材同士をレーザ溶接に
て接合するに際し、少なくとも溶接前の被溶接材に対し
てアルミニウム合金溶加材の先端部を接触させ、この溶
加材と被溶接材との間に ｐ（ｇｆ）＝１０００×溶加材の直径（ｍｍ）×溶加材
の直径（ｍｍ） 以上の荷重を印加することを特徴とするアルミニウム合
金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106682A JPH11300485A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アルミニウム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106682A JPH11300485A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アルミニウム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11300485A true JPH11300485A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14439847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10106682A Pending JPH11300485A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アルミニウム合金溶加材を使用したアルミニウム合金材のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11300485A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125672A3 (de) * | 2000-02-16 | 2002-09-11 | Anders, Michael, Dr.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstückteilen mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls |
| EP1800789A1 (de) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren unf Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei Werkstücken mittels Energiestrahl und als Tastelement verwendetem Zusatzwerkstoff zur Nahtführung |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10106682A patent/JPH11300485A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1125672A3 (de) * | 2000-02-16 | 2002-09-11 | Anders, Michael, Dr.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstückteilen mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls |
| US6596962B2 (en) | 2000-02-16 | 2003-07-22 | Michael Anders | Process and device for joining of workpiece parts by means of an energy beam, in particular by means of a laser beam |
| EP1800789A1 (de) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren unf Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei Werkstücken mittels Energiestrahl und als Tastelement verwendetem Zusatzwerkstoff zur Nahtführung |
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