TWI451928B - Laser welding method - Google Patents

Description

雷射熔接方法 技術領域

本發明係有關於一種適用於疊合包含高張力鋼板之多數構件並進行雷射熔接之雷射熔接方法。

背景技術

近年，為對應汽車油耗之改善及安全性之提昇等要求，已大量使用高強度之薄鋼板於汽車車體，並須使用雷射熔接以熔接該等鋼板。進而，疊合高強度薄鋼板並加以熔接之方法則需要可獲致穩定之接合部強度之雷射熔接方法。

雷射熔接係以雷射光為熱源，故與TIG熔接或MIG熔接等電弧熔接相較，可確實且容易地控制熱輸入量。因此，藉由熔接速度或雷射光束之照射輸出，甚至遮蔽氣體流量等熔接條件之適當設定，即可減少熱變形。又，雷射熔接可自單側進行熔接，故適用於汽車車體等複雜構件之組裝熔接。

實際上，雷射熔接在汽車製造業或電器製造業其它範疇內，多被採用於薄鋼板經成形加工後之構件之熔接。又，關於此點，則已提案有一種熔接接頭強度優良之搭疊接頭之雷射熔接方法。

舉例言之，專利文獻1中即揭露了藉由利用第2條焊道之熱進行第1條焊道之回火，而加以改善品質，以避免成形時焊道輕易開裂，並提昇成形性之方法。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2009-000721號公報

鋼板之高強度化伴隨了熔接部之強度提昇問題。尤其，抗拉強度為780MPa以上且所含碳量為0.07重量%以上之高張力鋼板之搭疊熔接時，習知技術可能導致熔接部之強度不足。

本發明者等已就可提高熔接部之強度之雷射熔接方法加以鑽研檢討。其結果，發現在形成多數焊道之熔接時，藉由適當形成焊道，並使第1條焊道之平均維克氏硬度低於第2條以後之焊道之平均維克氏硬度，即可製得接頭強度優良之雷射熔接接頭。

本發明之目的即在提高熔接部之強度，並抑制熔接變形。

本發明之雷射熔接方法係於包含所含之碳量為0.07重量%以上之高張力鋼板之多數構件之疊和部上，在多數之熔接位置上，藉遙控雷射熔接形成且接合閉環或閉環狀之第1條焊道、以及前述第1條之焊道之內側之閉環或閉環狀之第2條焊道者；其特徵在於包含以下步驟：於前述多數之熔接位置之全部或一部分，連續形成多數之第1條焊道之步驟；及，對前述業經多數形成之第1條焊道連續形成多數之第2條焊道之步驟；且連續形成多數之前述第1條焊道之步驟、以及連續形成多數之前述第2條焊道之步驟之任一者，均於前述多數之熔接位置中最接近之熔接位置以外形成焊道。

又，本發明之雷射熔接方法之其它特徵在於前述連續形成多數之第2條焊道之步驟中，係對最高溫度為Ms點-50℃以下之第1條焊道形成第2條焊道。

又，本發明之雷射熔接方法之其它特徵在於前述連續形成多數之第2條焊道之步驟中，係形成第2條焊道以使第1條焊道之溫度為400度以上、且Ac1點+50℃以下。

又，本發明之雷射熔接方法之其它特徵在於第1條焊道為圓形，第2條焊道則呈現與第1條焊道同心之圓形；且使自該等焊道之中心連結第1條焊道之終始端之線段、與連結第2條焊道之終始端之線段所形成之角度為10°以上。

依據本發明，可提高熔接部之強度，並抑制熔接變形。

圖式簡單說明

第1圖係說明實施形態之雷射熔接接頭之概況者。

第2A圖係說明實施形態之雷射熔接接頭之他例之概況之立體圖。

第2B圖係第2A圖之I-I線截面圖。

第3A圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3B圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3C圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3D圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3E圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第4A圖係顯示於多數之熔接位置上，形成有由多數條焊道所構成之熔接部之構造構件之一例之立體圖。

第4B圖係顯示於多數之熔接位置上，形成有由多數條焊道所構成之熔接部之構造構件之一例之平面圖。

第5圖係例示藉遙控雷射熔接而於帽狀構件之凸緣部之多數之熔接位置上，形成由多數條焊道所構成之熔接部之步驟者。

第6A圖係顯示雷射之光點位置可高速移動之遙控雷射熔接之系統之概念圖，並顯示聚光光學系統。

第6B圖係顯示雷射之光點位置可高速移動之遙控雷射熔接之系統之概念圖，並顯示雷射光點位置移動之狀態。

第7圖係顯示第1實施例之結果者。

第8A圖係顯示第2實施例之單側帽狀構件之正面圖。

第8B圖係顯示第2實施例之單側帽狀構件之平面圖。

第9圖係顯示第3實施例之單側帽狀構件之正面圖。

第10圖係顯示第4實施例之雙側帽狀構件之正面圖。

用以實施發明之形態

以下，參照附圖說明本發明之較佳實施例。另，以下，僅記為「%」者代表「質量%」。

(第1實施形態)

本實施形態之雷射熔接接頭1係由高張力鋼板10重疊接合多數片而成。一般乃高張力板2~4片程度疊合接合而成者，但高張力板之片數並無特別之限制。第1圖係疊合2片高張力板之例。

高張力鋼板10雖使用碳量為0.07%以上之鋼板，但碳量若在0.07%以上，則淬火性將提高，而將在較大熱輸入範圍內硬化，且熔入後之硬度將提高。其結果，將難以確保接頭強度，尤其是對剝離方向之負載之強度。

本發明乃即便熔接上述之高張力鋼板後亦可製造具備充分強度之熔接接頭之技術，以碳量0.07%以上之高張力鋼板為對象。另，「包含高張力鋼板之多數構件之疊合部」則包含於高張力鋼板之疊合部之更外側疊合軟鋼板，而構成軟鋼板+高張力鋼板+高張力鋼板，或構成軟鋼板+高張力鋼板+高張力鋼板+軟鋼板，而形成疊合部之情形，上述情形亦為本發明之對象。且，包含軟鋼板+高張力鋼板而形成疊合部之情形，該情形亦為本發明之對象。

熔接接頭之熔接部係由多數條焊道所構成。在此，第2條以後之焊道係以第1條焊道11之鋼板表面之止端中在承受負載時承受較大應力側之止端上之任意點作為原點O，且自原點O觀之，而將第1條焊道11之鋼板表面之止端中在承受負載時承受較小應力側之止端且距原點最接近之止端之方向取為正向時，形成於較第1條焊道更偏正向處。

其次，第1條焊道之板厚方向之平均焊道寬設為W，則第2條以後之焊道之接近原點側之止端之位置x將位在0<x≦1.2W之範圍內。第1圖中僅顯示第2條焊道12。

第1條焊道將因形成第2條焊道時之熱而進行回火。熔接部若承受負載，則應力將尤其集中於第1條焊道之熔合線與鋼板之搭疊部交錯之部位附近而容易開裂。

本實施形態之熔接接頭將因第1條焊道之回火而提昇焊道結合部之延展性，亦可緩和承受負載時之疊合部之應力集中，故可提高對承受負載之耐受性。因此，第2條焊道形成於承受負載時承受之應力較第1條焊道為低之側。

x若為0以下，則形成第2條以後之焊道時，第1條焊道之應力負載提高側之止端及該疊合部之溫度將為Ac3點以上，而再度進行淬火，故將不提高接頭強度。x若大於1.2W，則形成第2條以後之焊道時之熱將無法充分傳導至第1條焊道，故無法進行第1條焊道之回火，而無法提昇接頭強度。

依上述位置關係而形成焊道，即可製得第1條焊道之平均維克氏硬度低於第2條以後之焊道之平均維克氏硬度，且接頭強度優良之雷射熔接接頭。

焊道之條數若增為3、4條，並增大接合面積，則可進而亦提高剪切強度。此時，第3條焊道設在與第2條焊道相同之位置或較第2條焊道更偏正側處，第4條焊道則設在與第3條焊道相同之位置或較第3條焊道更偏正側處。

若使第3條、第4條焊道設在與第2條焊道相同之位置，則可進而進行第1條焊道之回火，並提高剝離方向之負載。但，接合面積幾無改變，故將不提高剪切強度。

另，若使第3條焊道設在較第2條焊道更偏正側處，或使第4條焊道設在較第3條焊道更偏正側處，則可實現第1條焊道之回火與接合面積之增加，而提昇剝離方向之強度與剪切方向之強度雙方。

本實施形態之雷射熔接接頭中，焊道為朝板厚方向大致呈直線之形狀。另，在焊道形狀為朝板厚方向大致呈直線之條件下，除平均焊道寬W以外，亦可將鋼板表面上可確認之焊道表面之寬或鋼板之表背面上可確認之焊道表背面之平均寬設為代表之焊道寬。

雷射熔接接頭之熔接線亦可為直線，但設為閉環或閉環狀，即可緩和終始端之應力集中，故藉此可進而提昇接頭強度。第2A、2B圖即顯示終始端重疊之閉環所構成之雷射熔接接頭之概況。

所謂閉環係指圓、楕圓等終始端一致之形狀，局部具有曲率不同之曲線之形狀及三角形、四角形等形狀亦包含在內。

所謂閉環狀係諸如第3A~3E圖所示，具有一個以上之未形成有焊道11(或12)之開口部15，且開口部15之長度總計為焊道11之外接圓相當直徑之3/4以下之形狀。第3A~3E圖即具有開口部15之焊道形狀之例，實線代表焊道11(或12)，虛線代表開口部15。第3A~3E圖所示之焊道形狀屬例示性質，並非用於限定閉環狀之焊道形狀者。

具有開口部之閉環狀之焊道形狀在諸如疊合熔接鍍鋅鋼板時等較具效用。鍍鋅鋼板等之熔接時，鋼板間之鍍膜達到沸點而蒸發，並急劇膨脹體積時，焊道所包圍之領域內若不存在蒸氣或成為氣體之鍍膜之通道，則鋼板間之壓力將昇高，而於熔接時發生熔池飛濺，導致焊道產生瑕疵。將焊道形狀設為具有開口部之閉環狀，即可避免上述之狀況發生。

雷射熔接接頭宜使用板厚在0.5~3.0mm範圍內之高張力鋼板。板厚即便小於0.5mm，亦可獲致熔接部之強度提昇效果，但接頭之強度受板厚所控制，故接頭整體之強度提昇效果較小，構件之適用範圍亦將受限。又，板厚即便超過3.0mm，亦可獲致熔接部之強度提昇效果，但由構件之輕量化之觀點而言，構件之適用範圍亦將受限。

其次，說明本實施形態之雷射熔接方法。用於製造雷射熔接接頭之裝置則可使用與用於製造習知之雷射熔接接頭之裝置相同者。

製造雷射熔接接頭時，藉雷射熔接形成第1條焊道後，在第1條焊道之溫度降至Ms點-50℃(Ms點：麻田散鐵變態開始溫度)以下之前進行待機，然後，開始形成第2條以後之焊道

使第1條焊道之溫度為Ms點-50℃，即可於鋼板中生成一定量以上之麻田散鐵。然後，藉第2條焊道之形成而加熱，即可回火先前之麻田散鐵而予以軟化，以提昇接頭強度。

若在第1條焊道之溫度高於Ms點-50℃時，開始形成第2條以後之焊道，則麻田散鐵之生成將不充分，而使因第2條焊道之形成而回火之麻田散鐵之體積受限，殘存之沃斯田鐵將在第2條焊道形成後之冷卻過程中變態為麻田散鐵而硬化，故回火之效果將不充分。

欲降低焊道之硬度，可降低冷卻速度，並析出變韌鐵及波來鐵等軟質組織，但冷卻速度極高之雷射熔接則難以實現之。

開始形成第2條以後之焊道時之第1條焊道之溫度下限雖未特別加以規定，但宜為Ms點-250℃以上。此因在Ms點-250℃時，一般鋼板將結束麻田散鐵變態之故。等待降至小於Ms點-250℃並無特別之優點，製程時間將增加，生產成本將提高。

焊道之溫度可以在承受負載時位於高應力側之鋼板表面之止端測得之溫度作為代表值。另，溫度可使用輻射溫度計或熱電偶進行測定。又，難以直接測定時，可藉Quickwelder等市售之有限元素解析軟體而推定溫度。進而，Ms點可由鋼板之成分而藉下式加以推定。(%C)等則為以質量%代表各元素於鋼板中之含量之值。

Ms(℃)=550-361×(%C)-39×(%Mn)-35×(%V)

-20×(%Cr)-17(%Ni)-10×(%Cu)

-5×(%Mo+%W)+15×(%Co)+30×(%Al)

又，形成第1條焊道後，第2條以後之焊道將在第1條焊道之再加熱溫度可加熱至400℃以上、且Ac1點+50℃以下之範圍內之條件下形成。焊道之溫度一如上述，可藉熱電偶、輻射溫度計而加以直接測定，且，亦可藉有限元素解析軟體而加以推定。因此，可在目標之溫度範圍內形成第2條以後之焊道。

形成第2條以後之焊道時，若第1條焊道之平均溫度小於400℃，則無法充分回火第1條焊道而予以軟化，故無法獲致充分之接頭強度。第1條焊道之溫度若超過Ac1點+50℃，則第1條焊道中之組織中生成之沃斯田鐵之比例將增加，並於冷卻時再度進行淬火，而發生麻田散鐵變態，且不軟化，故無法獲致充分之接頭強度。更佳之溫度範圍則為400℃以上、且小於Ac1點。

Ac1點可由鋼板之成分而藉下式加以推定。(%C)等則為以質量%代表各元素於鋼板中之含量之值。

Ac1(℃)=723-10.7×(%Mn)-16.9×(%Ni)

+29.1×(%Si)+16.9×(%Cr)+290×(%As)

+6.38×(%W)

進而，製造雷射熔接接頭時，x/W愈小，熔接形成第1條焊道時之熔接速度v1與熔接形成第2條以後之焊道時之熔接速度v2之比v2/v1愈大，而必須抑制對第1條焊道之熱傳導量。x/W愈大，v2/v1愈小，而必須增加對第1條焊道之熱傳導量。

v2/v1若減小，則第1條焊道之最高溫度將超過Ac1點，而再度發生淬火，而使硬度提高，故接頭強度不高。又，v2/v1極小時，熱輸入將過大，而可能發生焊道焊穿。

v2/v1若增大，則第1條焊道之最高溫度將降低，而導致無法藉回火而軟化之傾向，故接頭強度不高。

v2/v1之最佳範圍受x/W之影響，經本發明人檢討之結果，認為若在以下範圍內，即可獲致良好之接頭強度。

1.2/exp(x/W)≦v2/v1≦4/exp(x/W)

雷射之功率密度宜為0.5MW/cm² 以上、且500MW/cm² 以下。功率密度若在0.5MW/cm² 以上、且500MW/cm² 以下，則可在更大之熔接速度範圍內進行焊道之回火。

功率密度若低於0.5MW/cm² ，則雷射光束之移動速度即熔接速度須明顯降低方可實現焊道之回火，在實際生產上較為不利。另，功率密度若高於500MW/cm² ，則為在預定溫度下進行焊道之回火，須將焊道之移動速度極度提高，除設備能力有限以外，亦難以安定獲致回火之效果。

另，雷射光束之功率密度可以雷射光束之輸出除以光束面積而計算，進而，光束面積則可藉光束半徑(自光束中心至強度減少為光束中心之強度之1/e² 之點之距離(半徑))而求出。

焊道形狀為閉環，始端與終端一致時，終端與始端之熱將重疊而加熱過度，可能導致鐵水下淌或飛濺。又，若接近第1條與第2條以後之焊道之終始端位置，則第2條以後之焊道之鐵水之下淌、飛濺可能更嚴重。

一旦發生鐵水之下淌等狀況，將導致接頭強度之降低。因此，為加以抑制，宜錯開第1條與第2條以後之焊道之終始端位置。

舉例言之，第1條焊道為圓形，而第2條焊道呈現與第1條焊道同心之圓形時，宜使連結焊道中心至第1條焊道之終始端之線段與連結焊道中心至第2條以後之焊道之終始端之線段所形成之角度為10°以上而形成焊道。

(第2實施形態)

上述第1實施形態中，已就多數條焊道所構成之熔接部之構造加以說明。第2實施形態中，則作為其應用例而說明於包含所含碳量0.07%以上之高張力鋼板之多數構件之疊合部在多數之熔接位置上，藉遙控雷射熔接且形成接合閉環或閉環狀之第1條焊道、以及前述第1條焊道之內側之閉環或閉環狀之第2條焊道之例。與形成閉環或閉環狀之焊道相較，較大之構造構件為提昇構件彼此之接合強度(剝離強度或剪切強度)，可能如第4A、4B圖所示，於構造構件50之多數之熔接位置上形成多數條焊道所構成之熔接部51。

熔接上述構件時，若採用形成第1條焊道並待機至第1條焊道之溫度降至Ms點-50℃以下後，再形成第2條以後之焊道，然後，形成次一第1條焊道，而依序地逐一固定熔接部位之方法，則總熔接時間將延長，而增加製程時間。

為避免上述狀況，形成多數焊道時，第6A、6B圖所示之聚光光學系統60可使用鏡片61，並利用雷射之光點位置之移動可在極短時間內完成之遙控雷射熔接，而在多數之熔接位置上連續形成第1條焊道，以有效利用第2條焊道形成前之待機時間。另，圖中，標號62代表雷射光束，標號63代表雷射照射可能區域，64代表焊道，65代表高張力鋼板。

然後，對第1條焊道之最高點為Ms點-50℃以下之焊道，若藉遙控雷射熔接形成第2條焊道，將不照射雷射而縮短待機時間，其結果，則可減少總熔接時間。

第2條之熔接順序依熔接變形減少之順序進行熔接即可，順序並無特別之限制。減少熔接變形之熔接順序可採用有限元素法輕易解析而得。

進而，一旦藉上述之方法形成多數之焊道，將於短時間內於多數部位形成第1條焊道，故將產生殘餘應力而開始熔接變形，或可在結束之前固定構件彼此。其結果，可使熔接後之構造構件之變形最少，而提昇形狀精度。

與形成第3條焊道時對第1條焊道形成第2條焊道相同，可對第2條焊道形成第3條焊道。若就第4條以後之焊道亦同，則可縮短總熔接時間，而抑制熔接變形。

第5圖係例示藉遙控雷射熔接而於帽狀構件之凸緣部50a之多數之熔接位置上形成多數條焊道所構成之熔接部之步驟者。首先，依編號順序連續形成閉環或閉環狀之第1條焊道31~36。其次，待第1條焊道之最高點降至Ms點-50℃以下後，於各第1條焊道31~36之內側依編號順序連續形成閉環或閉環狀之第2條焊道41~46。在此，所謂「連續」係指以一連串動作進行「焊道形成→ 朝其它熔接位置移動→ 焊道形成...」之動作，並非意指連續不中斷地照射雷射。反之，朝其它熔接位置移動時，必須停止雷射之照射，以避免朝構件之其餘部位進行熱輸入。

如上而執行連續形成多數之第1條焊道之步驟、以及對業經多數形成之第1條焊道連續形成多數之第2條焊道之步驟時，任一步驟均在最接近之熔接位置以外形成焊道。藉此，即可抑制熔接變形。

在此，所謂「最接近之熔接位置」係指沿行構成構造構件50之鋼板之形狀之距離最為接近之位置。避開最接近之熔接位置係因熔接變形深受熱傳導之影響之故，而避免沿行鋼板之形狀之距離即熱所傳導之距離最接近之位置。諸如第4A、4B圖所示，於熔接位置A形成焊道後，將考量於熔接位置B、C之何者形成焊道。此時，連結A-B、A-C之空間距離(平面觀察時之距離)雖相同，但沿行鋼板之形狀之距離則為A-C間較短，故將避開最接近之熔接位置之C。

另，第5圖之例中，雖已說明於所有熔接位置(6部位)形成第1條焊道，接著於所有熔接位置(6部位)形成第2條焊道之例，但不限於此。舉例言之，亦可為先於3部位形成第1條焊道，接著於前述3部位形成第2條焊道後，再於其餘3部位形成第1條焊道，接著在前述3部位形成第2條焊道之形態。

又，如第5圖所示，直線排列配置多數條焊道所構成之熔接部時，就焊道(之重心)之位置間隔依業經多次熔接之構造構件考量後，熔接構造物可獲致與熔接部位(焊道之個數)成比例之剪切抗拉強度、剝離強度。因此，可為將「可獲致構造物所需之強度之個數」除以「凸緣部之長度」(平均之)後之間隔。但，構件中一部分或局部需要強度之部分則宜縮小熔接部位彼此之間隔。

將熔接部形成如上，即可製造具備良好接頭強度之熔接接頭。

實施例

(第1實施例)

疊合2片板厚1.0mm之鋼板主成分為C:0.12重量%、Si:0.5重量%、Mn:2.0重量%、P:0.01重量%、S:0.003重量%之高張力鋼板，藉雷射熔接加以接合而製成接頭。熔接部之焊道形狀為圓形之閉環，而形成2條熔接焊道。

此時，熔接部之直徑係依位在最外側之第1條焊道之尺寸而定義，即，於業經照射雷射之側之板表面上測定焊道之直徑，而固定為6mm。

連結焊道中心至第1條焊道之終始端之線段與連結第2條焊道之終始端之線段所形成之角度θ為0°或15°。

由鋼板之成分可推定Ms點、Ac1點分別為429℃、716℃。

雷射熔接接頭已製成熔接焊道之寬、焊道位置及熔接時之溫度依表1所示而改變之多數種類。其它熔接條件則將雷射輸出設為3.5kW，並將焦點位置設為上側鋼板之表面，進而將焦點位置之光束光點直徑設為0.5mm而進行熔接。

已測定製成之雷射熔接接頭之十字抗拉強度及第1條焊道之硬度(在熔接部截面上，以自重疊面與熔合線交錯之點熔入0.1mm熔接金屬側之點為基準而朝板厚方向測定5點熔接金屬硬度並加以平均)。

十字抗拉強度之測定方法及接頭形狀係以關於點焊接頭已有規定之JIS Z 3137為準。藉雷射熔接製作十字接頭，並使用預定之拉伸夾具，在固定拉伸速度10mm/min下實施抗拉測試，並將此時之最大負載定義為十字抗拉強度。

第1條焊道之溫度係在鋼板表面上於低應力側之止端附近貼附熱電偶，而加以量測。以該量測溫度作為第1條焊道之代表溫度。

其等之結果顯示於表1。以僅形成1條焊道後(No.5)之十字抗拉強度為基準，將其之1.2倍以上判定為良好，十字抗拉強度之比小於1.2倍時判定為不良。另，表中之底線意指未滿足第1實施形態中已說明之條件。

又，第7圖係顯示x/W與v2/v1對十字抗拉強度比所造成之影響者。第7圖中，○代表本例之結果，×則代表比較例之結果。

v2/v1若在第1實施形態中已說明之範圍內則可獲致良好之十字抗拉強度。v2/v1若過低，則第1條焊道之溫度將過度上昇而不使焊道軟化，或使焊道焊穿。另，v2/v1若過高，則第1條焊道之回火將不充分，而無法提昇十字抗拉強度。

由表1之結果可知，可製得接頭強度優良之雷射熔接接頭。

(第2實施例)

如第8A、8B圖所示，已製成跨接帽狀構件81兩側之凸緣部81a而雷射熔接平板82而成之單側帽狀構件80。單側帽狀構件80之高度為61.2mm，凸緣部81a之外側端部間之距離為102mm，單側帽狀構件80之長度(即凸緣部81a之長度)為600mm。另，已重疊帽狀構件81及平板82之板厚為1.2mm，鋼板之主成分為C:0.12重量%、Si:0.5重量%、Mn:2.0重量%、P:0.01重量%、S:0.003重量%之高張力鋼板，並藉雷射熔接予以接合。

熔接條件係使雷射輸出為4.5kW，並設焦點位置為上側鋼板之表面，進而將焦點位置之光束光點直徑設為0.5mm而進行熔接。如第8B圖所示，係使焊道寬0.5mm、直徑6mm之圓形焊道依1→2→3→4之順序形成，即，於兩側之凸緣部81a中一方自端部依序形成至端部，接著於他方自端部依序形成至端部。第2條焊道則為與第1條焊道呈同心圓之圓形焊道，直徑設為5.5mm，在第1條焊道形成後，與第1條同依1→2→3→4之順序形成焊道。焊道(之重心)之位置間隔為20mm。此時，扭曲角度約為20°，乃對其它構件組裝上述單側帽狀構件80而進行熔接或固定時將成問題之程度。在此，所謂扭曲角度係指自第8A圖所示方向觀察時，連接一方之端部80R之最高高度與他方之端部80L之最低高度之線，以及連接一方之端部80R之最低高度與他方之端部80L之最高高度之線所形成之角度。

相對於此，就同樣之單側帽狀構件80連續形成多數之第1條焊道時，以及連續形成多數第2條焊道時，均於最接近之熔接位置以外形成焊道。此時，已抑制熔接變形，而將扭曲角度控制在小於1°，而改善至對其它構件組裝上述單側帽狀構件80而進行熔接或固定時不致發生問題之精度。

(第3實施例)

如第9圖所示，已製成跨接軟鋼板之帽狀構件91與高張力鋼板之帽狀構件92之兩側之凸緣部91a、92a而雷射熔接高張力鋼板之平板93而成之具有凸緣部之鋼板重疊3片而成之單側帽狀構件90。單側帽狀構件90之高度為66.2mm，凸緣部91a、92a之外側端部間之距離為102mm，單側帽狀構件90之長度(即凸緣部91a、92a之長度)為600mm。軟鋼板板厚為1.2mm，鋼板之主成分為C:0.041重量%、Si:0.007重量%、Mn:0.16重量%、P:0.009重量%、S:0.01重量%，高張力鋼板板厚為1.2mm，鋼板之主成分為C:0.12重量%、Si:0.5重量%、Mn:2.0重量%、P:0.01重量%、S:0.003重量%。

另，所謂軟鋼板係指JIS中稱為SPHC、SPHD、SPHE、SPCC、SPCD、SPCE、SPCCT、SPCEN等規格之鋼板。本案中所謂之軟鋼板，則不限於上述JIS所規定之軟鋼板，凡強度低於碳量為0.07%以上之高張力鋼板之鋼板均屬之。

熔接條件係使雷射輸出為4.5kW，並設焦點位置為上側鋼板之表面，進而將焦點位置之光束光點直徑設為0.5mm而進行熔接。與第2實施例相同，如第8B圖所示，係使焊道寬0.5mm、直徑6mm之圓形焊道依1→2→3→4之順序形成，即，於兩側之凸緣部中一方自端部依序形成至端部，接著於他方自端部依序形成至端部。第2條焊道則為與第1條焊道呈同心圓之圓形焊道，直徑設為5.5mm，在第1條焊道形成後，與第1條同依1→2→3→4之順序形成焊道。焊道(之重心)之位置間隔為20mm。此時，扭曲角度約為18°，乃對其它構件組裝上述單側帽狀構件90而進行熔接或固定時將成問題之程度。另，扭曲角度之定義則如同第2實施例之說明。

相對於此，就同樣之單側帽狀構件90連續形成多數之第1條焊道時，以及連續形成多數之第2條焊道時，均於最接近之熔接位置以外形成焊道。此時，已抑制熔接變形，而將扭曲角度控制在小於1°，而改善至對其它構件組裝上述單側帽狀構件90而進行熔接或固定時不致發生問題之精度。

(第4實施例)

如第10圖所示，已製成跨接軟鋼板之帽狀構件101、104與高張力鋼板之帽狀構件102兩側之凸緣部101a、102a、104a而雷射熔接高張力鋼板之平板103而成之具有凸緣部之鋼板重疊4片而成之雙側帽狀構件100。雙側帽狀構件100之高度為86.2mm，凸緣部101a、102a、104a之外側端部間之距離為102mm，雙側帽狀構件100之長度(即凸緣部101a、102a、104a之長度)為600mm。軟鋼板板厚為1.2mm，鋼板之主成分為C:0.041重量%、Si:0.007重量%、Mn:0.16重量%、P:0.009重量%、S:0.01重量%，高張力鋼板板厚為1.2mm，鋼板之主成分則為C:0.12重量%、Si:0.5重量%、Mn:2.0重量%、P:0.01重量%、S:0.003重量%。

熔接條件係使雷射輸出為5.0kW，並設焦點位置為上側鋼板之表面，進而將焦點位置之光束光點直徑設為0.5mm而進行熔接。與第2實施例相同，如第8B圖所示，係使焊道寬0.5mm、直徑6mm之圓形焊道依1→2→3→4之順序形成，即，於兩側之凸緣部中一方自端部依序形成至端部，接著於他方自端部依序形成至端部。第2條焊道則為與第1條焊道呈同心圓之圓形焊道，直徑設為5.5mm，在第1條焊道形成後，與第1條同依1→2→3→4之順序形成焊道。焊道(之重心)之位置間隔為20mm。此時，扭曲角度約為18°，乃對其它構件組裝上述雙側帽狀構件100而進行熔接或固定時將成問題之程度。另，扭曲角度之定義則如同第2實施例之說明。

相對於此，就同樣之雙側帽狀構件100連續形成多數之第1條焊道時、以及連續形成多數之第2條焊道時，均於最接近之熔接位置以外形成焊道。此時，已抑制熔接變形，而將扭曲角度控制在小於1°，而改善至對其它構件組裝上述雙側帽狀構件100而進行熔接或固定時不致發生問題之精度。

以上，已說明本發明與各種實施形態，但本發明並非僅受限於該等實施形態，而可在本發明範圍內進行變更等。

產業上之可利用性

依據本發明，可製得接頭強度優於以往之雷射熔接接頭，並可應用於汽車用構件等，故在產業上之可利用性極大。

1．．．雷射熔接接頭

10．．．高張力鋼板

11．．．第1條焊道

12．．．第2條焊道

15．．．開口部

31~36．．．第1條焊道

41~46．．．第2條焊道

50．．．構造構件

50a．．．凸緣部

51．．．熔接部

60．．．聚光光學系統

61．．．鏡片

62．．．雷射光束

63．．．雷射照射可能區域

64．．．焊道

65．．．高張力鋼板

80．．．單側帽狀構件

80L、80R．．．端部

81．．．帽狀構件

81a．．．凸緣部

82．．．平板

90．．．單側帽狀構件

91．．．軟鋼板之帽狀構件

91a、92a．．．凸緣部

92．．．高張力鋼板之帽狀構件

93．．．平板

100．．．雙側帽狀構件

101、104．．．軟鋼板之帽狀構件

101a、102a、104a．．．凸緣部

102．．．高張力鋼板之帽狀構件

103．．．平板

A、B、C．．．熔接位置

O．．．原點

W．．．平均焊道寬

x．．．接近原點側之止端位置

第1圖係說明實施形態之雷射熔接接頭之概況者。

第2A圖係說明實施形態之雷射熔接接頭之他例之概況之立體圖。

第2B圖係第2A圖之I-I線截面圖。

第3A圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3B圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3C圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3D圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第3E圖係例示閉環狀之焊道形狀者。

第4A圖係顯示於多數之熔接位置上，形成有由多數條焊道所構成之熔接部之構造構件之一例之立體圖。

第4B圖係顯示於多數之熔接位置上，形成有由多數條焊道所構成之熔接部之構造構件之一例之平面圖。

第5圖係例示藉遙控雷射熔接而於帽狀構件之凸緣部之多數之熔接位置上，形成由多數條焊道所構成之熔接部之步驟者。

第6A圖係顯示雷射之光點位置可高速移動之遙控雷射熔接之系統之概念圖，並顯示聚光光學系統。

第6B圖係顯示雷射之光點位置可高速移動之遙控雷射熔接之系統之概念圖，並顯示雷射光點位置移動之狀態。

第7圖係顯示第1實施例之結果者。

第8A圖係顯示第2實施例之單側帽狀構件之正面圖。

第8B圖係顯示第2實施例之單側帽狀構件之平面圖。

第9圖係顯示第3實施例之單側帽狀構件之正面圖。

第10圖係顯示第4實施例之雙側帽狀構件之正面圖。

31~36．．．第1條焊道

41~46．．．第2條焊道

50a．．．凸緣部

Claims (4)

1. 一種雷射熔接方法，係於包含所含之碳量為0.07重量%以上之高張力鋼板之多數構件之疊合部上，在多數之熔接位置上，藉遙控雷射熔接形成且接合第1條焊道、以及前述第1條焊道之內側的第2條焊道者，該第1條焊道係閉環，或為具有一個以上之未形成有焊道之開口部，且前述開口部之長度總計為焊道之外接圓相當直徑之3/4以下之形狀者；該第2條焊道係閉環，或為具有一個以上之未形成有焊道之開口部，且前述開口部之長度總計為焊道之外接圓相當直徑之3/4以下之形狀者；該方法之特徵在於包含以下步驟：於前述多數之熔接位置之全部或一部分，連續形成多數之第1條焊道之步驟；及對前述業經多數形成之第1條焊道，連續形成多數之第2條焊道之步驟；且連續形成多數之前述第1條焊道之步驟，以及連續形成多數之前述第2條焊道之步驟之任一者，均於前述多數之熔接位置中最接近之熔接位置以外形成焊道。
2. 如申請專利範圍第1項之雷射熔接方法，其中前述連續形成多數之第2條焊道之步驟中，係對最高溫度為Ms點-50℃以下之第1條焊道形成第2條焊道。
3. 如申請專利範圍第2項之雷射熔接方法，其中前述連續形成多數之第2條焊道之步驟中，係形成第2條焊道以使第1條焊道之溫度為400度以上、且Ac1點+50℃以下。
4. 如申請專利範圍第1項之雷射熔接方法，其中第1條焊道為圓形，第2條焊道則呈現與第1條焊道同心之圓形；且使自該等焊道之中心連結第1條焊道之終始端之線段、與連結第2條焊道之終始端之線段所形成之角度為10°以上。