WO2015104781A1 - レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 - Google Patents

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WO2015104781A1
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laser
output
laser beam
welding
zinc vapor
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潤司 藤原
康士 向井
篤寛 川本
中川　龍幸
範幸 松岡
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45135—Welding

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser welding method and a laser welding apparatus that perform laser welding by superimposing surface-treated members such as galvanized steel sheets, and in particular, laser welding that is effective in reducing blowholes and pits. About.
  • Galvanized steel sheet is excellent in rust prevention and corrosion resistance. Therefore, in recent years, it is used for automobile parts, building steel members, and the like, and welding is performed on galvanized steel sheets depending on applications.
  • FIGS. 6A to 7B are perspective views for explaining a conventional laser welding method.
  • 6B and 7B are cross-sectional views illustrating a conventional laser welding method corresponding to FIGS. 6A and 7A.
  • the rust-proof steel plate 101 and the rust-proof steel plate 102 are overlapped.
  • the rust-proof steel plate 101 is a steel plate 111 having a galvanized layer 120a formed on the front surface and a galvanized layer 120b formed on the back surface.
  • the rust-proof steel plate 102 is a steel plate 112 having a galvanized layer 120a on the front surface and a galvanized layer 120b on the back surface.
  • the rust-proof steel plate 101 and the rust-proof steel plate 102 are overlapped so that the galvanized layers 120a are aligned.
  • the stacked rust-proof steel plates 101 and 102 are irradiated with laser light 100, and the first laser irradiation is performed.
  • the laser beam 100 is irradiated so that the amount of heat input reaches the galvanized layer 120a on the mating surface of the rust-proof steel plate 101 and the rust-proof steel plate 102 and does not penetrate the rust-proof steel plate 102. To do.
  • the zinc of the galvanized layer 120a is melted and released to the outside by the first laser irradiation. Therefore, the bead 115 formed by the first laser irradiation has a porosity 116 due to evaporation of zinc.
  • the stacked rust-proof steel plates 101 and 102 are irradiated with laser light 100, and the second laser irradiation is performed.
  • the laser beam 100 having a higher energy than the first laser irradiation is irradiated so that the heat input reaches the rust-proof steel plate 102 and the welding is completed. Therefore, the energy of the laser beam by the second laser irradiation may be the same as that of normal laser welding.
  • the locus of the laser beam 100 in the second laser irradiation is the same as the locus of the laser beam 100 in the first laser irradiation.
  • the porosity 116 formed by the first laser irradiation is filled by melting the steel plate 111 by the second laser irradiation.
  • the good bead 125 without the porosity 116 is formed by two times of laser irradiation. This is because the zinc of the galvanized layer 120a has already disappeared by the first laser irradiation, and the porosity 116 is filled without the zinc being evaporated by the second laser irradiation.
  • the conventional laser welding method has the following problems.
  • the first laser irradiation of the conventional laser welding method it reaches the galvanized layer 120a on the mating surface between the rust-proof steel plate 101 and the rust-proof steel plate 102, and the second rust-proof steel plate 102. It is difficult to control the energy of the laser beam to such an extent that it does not penetrate through.
  • the energy of the laser beam is suppressed, and the region irradiated with laser and the region where zinc is vaporized by heat conduction are small. Therefore, zinc vapor cannot be sufficiently discharged by the first laser irradiation. Therefore, even in the second laser irradiation, zinc vapor is further generated due to heat conduction, and porosity is generated.
  • the present disclosure provides a laser welding method and a laser welding apparatus that further reduce pores by sufficiently discharging zinc vapor by the first laser irradiation and performing the main welding by the second laser irradiation.
  • the laser welding method of the present disclosure includes a first step, a second step, and a third step.
  • first step each surface is covered with a first material, and a first work and a second work made of a second material different from the first material are overlapped.
  • second step the first region where the first workpiece and the second workpiece overlap is irradiated with laser light so as to penetrate the first workpiece and the second workpiece.
  • the third step the second region including the first region is irradiated with laser light in a spiral shape.
  • the laser welding apparatus of the present disclosure includes a laser oscillator, a laser head, a robot, and a control device.
  • the laser oscillator outputs laser light.
  • each surface is covered with a first material, made of a second material different from the first material, and laser light is applied to the first work and the second work that are overlapped with each other. Irradiate.
  • the robot is equipped with a laser head.
  • the control device controls the output of the laser oscillator, the operation of the laser head, and the operation of the robot.
  • a laser beam is irradiated so that the 1st area
  • the second region including the first region is irradiated with laser light in a spiral shape.
  • pores can be further reduced by sufficiently discharging zinc vapor by the first laser irradiation and performing the main welding by the second laser irradiation. Not affected by zinc vapor. Therefore, pores generated in the weld bead or the weld bead surface can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the laser welding apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram showing a process of the laser welding method in the first embodiment.
  • FIG. 2B is a graph showing the laser output of the laser welding method in the first embodiment.
  • FIG. 2C is a graph showing a laser output of another laser welding method in the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing a process of a laser welding method in the second embodiment.
  • FIG. 3B is a graph showing the laser output of the laser welding method in the second embodiment.
  • FIG. 3C is a graph showing a laser output of another laser welding method in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the laser welding apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram showing a process of the laser welding method in the first embodiment.
  • FIG. 2B is a graph showing the laser output of the laser welding method in the first embodiment.
  • FIG. 2C is a graph showing a
  • FIG. 4 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the laser irradiation time in the first zinc vapor discharge process in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the number of revolutions of the spiral in the second zinc vapor discharge step in the second embodiment.
  • FIG. 6A is a perspective view for explaining a conventional laser welding method.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a conventional laser welding method.
  • FIG. 7A is a perspective view for explaining a conventional laser welding method.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a conventional laser welding method.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the laser welding apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram showing a process of the laser welding method in the present embodiment.
  • FIG. 2B is a graph showing the laser output of the laser welding method in the present embodiment.
  • FIG. 2C is a graph showing the laser output of another laser welding method in the present embodiment. 2B and 2C, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is the laser output LW.
  • the laser welding apparatus of the present embodiment includes a laser oscillator 1, a robot 2, a controller 3 (control device), a laser irradiation head 7 (laser head), and an optical fiber 8.
  • a laser oscillator 1 As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus of the present embodiment includes a laser oscillator 1, a robot 2, a controller 3 (control device), a laser irradiation head 7 (laser head), and an optical fiber 8.
  • the laser oscillator 1 is connected to the controller 3 and one end of the optical fiber 8, outputs laser light, and causes the laser light to enter the optical fiber 8.
  • the robot 2 is connected to the controller 3 and has a laser irradiation head 7 mounted on the tip.
  • the controller 3 includes a welding condition setting unit 4, an operation control unit 5, and a laser output control unit 6.
  • the welding condition setting unit 4 sets laser welding conditions (laser light output and laser light movement such as welding speed and laser light trajectory).
  • the operation control unit 5 controls the operation of the robot 2 and the laser irradiation head 7 based on a command from the welding condition setting unit 4 and an operation program taught in advance.
  • the laser output control unit 6 controls the output of the laser light oscillated by the laser oscillator 1 based on a command from the welding condition setting unit 4.
  • the laser irradiation head 7 is connected to the other end of the optical fiber 8 and irradiates the workpiece 9 (first workpiece and second workpiece) with the laser beam 10.
  • the laser irradiation head 7 includes, for example, a galvanometer mirror, a collimator lens, and a condenser lens.
  • the optical fiber 8 is connected to the laser oscillator 1 and the laser irradiation head 7 and transmits the laser light output from the laser oscillator 1 to the laser irradiation head 7.
  • the workpiece 9 is formed by superimposing two galvanized steel plates whose surfaces are covered with zinc (first material) and made of iron (second material).
  • the laser beam 10 is oscillated by the laser oscillator 1, transmitted through the optical fiber 8, condensed by the laser irradiation head 7, and irradiated onto the workpiece 9.
  • first step superimpose two galvanized steel sheets in a positional relationship to be welded (first step).
  • the two galvanized steel plates are overlapped by a transport device different from the laser welding device described above or by an operator.
  • work 9 which piled up the two galvanized steel plates which consist of the iron 12 (2nd material) by which the zinc 11 (1st material) was plated on the surface is created.
  • work laser-welded with the laser welding method and laser welding apparatus of this indication is not restricted to a galvanized steel plate.
  • the boiling point of the material (zinc in the galvanized steel sheet) formed on the surface may be lower than the melting point of the main material (iron in the galvanized steel sheet).
  • the method for forming the surface material is not limited to plating, and may be coating or pasting.
  • the laser beam 10 is irradiated near the center of the region where two galvanized steel plates are overlapped and joined by laser welding (second step).
  • the galvanized steel plate on the side irradiated with the laser beam 10 is the upper plate 13, and the other galvanized steel plate is the lower plate 14.
  • the output of the laser beam 10 is an output W1 that penetrates the upper plate 13 and the lower plate 14 at a preset position, and the workpiece 9 is irradiated from the laser irradiation head 7. To do.
  • the robot 2 and the laser irradiation head 7 are not operated, and the laser beam 10 is spotted in a preset region (first region). Irradiated. This process is referred to as a first zinc vapor discharge process.
  • the first zinc vapor discharge process will be described more specifically.
  • the output W1 of the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge process is changed depending on the thicknesses of the upper plate 13 and the lower plate 14. That is, as the upper plate 13 and the lower plate 14 are thicker, the laser beam 10 penetrates the workpiece 9, and thus the output W1 of the laser beam 10 needs to be increased. Further, in the region irradiated with the laser beam 10, the zinc on the upper plate 13 and the lower plate 14 evaporates and the iron is melted. And the heat conduction part 15 is produced in the periphery of the area
  • the “through hole” is not a hollow but a hole filled with a molten metal (iron in a galvanized steel sheet), and the zinc vapor 16 moves through the molten metal and is discharged. .
  • the laser beam 10 is irradiated to a region (second region) to be joined by laser welding with the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step as the center. (Third step).
  • the output of the laser beam 10 is an output W2 that passes through the upper plate 13 and the lower plate 14, and the work 9 is irradiated from the laser irradiation head 7 to a preset region. .
  • the robot 2 and the laser irradiation head 7 are operated to move the laser beam 10 in a spiral shape in the laser welding region.
  • the upper board 13 and the lower board 14 are joined by laser welding. This process is referred to as a main welding process.
  • the output W2 of the laser beam 10 in the main welding process is preferably smaller than the output W1 of the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge process.
  • the heat conducting portion 15 is formed in a wide range by irradiating the laser beam 10 with high output.
  • steam 16 is already generate
  • the main welding process irradiates the laser beam 10 in a wider range than the first zinc vapor discharge process, the irradiation of the laser beam 10 with an output of W1 or higher generates a wider range of zinc vapor 16. , May cause blow holes and pits. Therefore, in the main welding process, it is preferable to irradiate the laser beam 10 with the output W2 smaller than the output W1 so as to suppress the generation of further zinc vapor 16.
  • the laser beam 10 is moved outward from the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step (near the center of the region to be joined by laser welding). I am letting.
  • the present invention is not limited to this, and the laser beam 10 may be moved from the outer periphery of the region to be joined by laser welding toward the inside (the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step). Further, the laser beam 10 may be moved so as to reciprocate between the center and the outer periphery of the region to be joined by laser welding.
  • the laser beam 10 is continuously switched between the first zinc vapor discharge process and the main welding process by switching the output of the laser beam 10 without stopping the output of the laser beam 10. Irradiating. Thereby, laser welding can be performed in a short time.
  • the output of the laser beam 10 may be stopped between the first zinc vapor discharge step and the main welding step.
  • the moving direction (swing direction) of the spiral laser beam 10 can be changed or selected.
  • the irradiation start position of the laser beam 10 in the main welding process can be set freely.
  • the irradiation start position of the laser beam 10 in the main welding process may be 1 mm outside from the center of the region to be joined by laser welding, and the laser beam 10 may be moved toward the outer periphery. Further, the irradiation start position of the laser beam 10 in the main welding process may be the outer periphery of the region to be joined by laser welding, and the movement of the laser beam 10 may be terminated at a position 1 mm outside from the center.
  • FIG. 3A is a diagram showing a process of the laser welding method in the present embodiment.
  • FIG. 3B is a graph showing the laser output of the laser welding method in the present embodiment.
  • FIG. 3C is a graph showing the laser output of another laser welding method in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the laser irradiation time in the first zinc vapor discharge step.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the rotational speed of the spiral in the second zinc vapor discharge process.
  • the laser welding apparatus in the present embodiment is the same as the laser welding apparatus in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the laser welding method in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 3C.
  • the laser welding method of the present embodiment further includes a second zinc vapor discharge step between the first zinc vapor discharge step and the main welding step of the first embodiment. Since the first zinc vapor discharge step and the main welding step are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the region (second region) to be joined by laser welding is irradiated with the laser beam 10 around the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step (fourth region) Step).
  • the output of the laser beam 10 is an output W3 that evaporates zinc on the overlapping surface of the upper plate 13 and the lower plate 14, and the laser irradiation head 7 is placed in a preset region.
  • the workpiece 9 is irradiated from While the laser beam 10 with the output W3 is being irradiated, the robot 2 and the laser irradiation head 7 are operated to move the laser beam 10 in a spiral shape in the laser welding region.
  • zinc on the overlapping surface of the upper plate 13 and the lower plate 14 evaporates, and the zinc vapor 16 is discharged from the through hole formed in the first zinc vapor discharge step.
  • This process is referred to as a second zinc vapor discharge process.
  • the second zinc vapor discharge process will be described more specifically.
  • the output W3 of the laser beam 10 in the second zinc vapor discharge step is preferably smaller than the output W1 of the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step and the output W2 of the laser beam in the main welding step.
  • the second zinc vapor discharge step is a step of evaporating and discharging zinc on the overlapping surface of the upper plate 13 and the lower plate 14 from the through hole formed in the first zinc vapor discharge step. That is, it is sufficient to evaporate the zinc on the overlapping surface of the upper plate 13 and the lower plate 14 by rolling the upper plate 13 with the laser beam 10 instead of melting the iron with the laser beam 10.
  • the zinc of the overlapping surface of the upper plate 13 and the lower plate 14 can be evaporated by heat conduction from the upper plate 13 in the entire region to be laser welded. And the generated zinc vapor
  • steam 16 can be discharged
  • the laser beam is emitted outward from the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge process (near the center of the region to be joined by laser welding).
  • the light 10 is moved.
  • the present invention is not limited to this, and the laser beam 10 may be moved from the outer periphery of the region to be joined by laser welding toward the inside (the position irradiated with the laser beam 10 in the first zinc vapor discharge step). Further, the laser beam 10 may be moved so as to reciprocate between the center and the outer periphery of the region to be joined by laser welding.
  • the first zinc vapor discharge step and the second zinc vapor discharge step are continuously performed by switching the output of the laser beam 10 without stopping the output of the laser beam 10.
  • the laser beam 10 is irradiated. Thereby, laser welding can be performed in a short time.
  • the output of the laser beam 10 may be stopped between the first zinc vapor discharge step and the second zinc vapor discharge step. Thereby, in a 2nd zinc vapor
  • the irradiation start position of the laser beam 10 in the second zinc vapor discharge process can be set freely.
  • the irradiation start position of the laser beam 10 in the second zinc vapor discharge process may be 1 mm outside from the center of the region to be joined by laser welding, and the laser beam 10 may be moved toward the outer periphery. Further, the irradiation start position of the laser beam 10 in the second zinc vapor discharge step may be the outer periphery of the region to be joined by laser welding, and the movement of the laser beam 10 may be terminated at a position 1 mm outside from the center.
  • the output of the laser beam 10 is switched, and a laser beam is continuously performed.
  • the time of laser welding can be shortened even if the irradiation with 10 is performed.
  • the irradiation start position of the laser beam 10 is similarly applied. The degree of freedom increases.
  • switching between the first zinc vapor discharge process to the second zinc vapor discharge process and switching between the second zinc vapor discharge process and the main welding process are performed twice. Is done. In these two switching processes, both of these variations do not stop laser output, both stop laser output, one stops laser output, and the other does not stop laser output. It can apply to the laser welding method of the form.
  • the second zinc vapor discharge step is not always necessary.
  • the zinc vapor 16 can be discharged to some extent only by the first zinc vapor discharge step.
  • the reason is as follows.
  • the output W1 of the laser beam 10 is high in order to penetrate the work 9. This is because the plate thickness of the work 9 is thin, so that the zinc vapor 16 can be sufficiently generated to the vicinity of the outer periphery of the region to be joined by laser welding by heat conduction from the vicinity of the through hole.
  • each of the upper plate 13 and the lower plate 14 is 1.6 mm or more
  • the zinc vapor 16 is close to the outer periphery of the region to be joined by laser welding. Cannot be generated.
  • the second zinc vapor generation step is effective for discharging the zinc vapor 16 when the heat conduction is insufficient.
  • the output of the laser beam 10 in each of the first zinc vapor discharge step, the second zinc vapor discharge step, and the main welding step is determined by the laser output control unit 6 according to an instruction (output control command) from the welding condition setting unit 4. This is performed by controlling the laser oscillator 1.
  • the laser output control unit 6 is preinstalled with a program in which the intensity of the output of the laser beam 10 is patterned, and the laser output is switched by this program.
  • the laser beam 10 output from the laser oscillator 1 is configured to be transmitted to the laser irradiation head 7 through the optical fiber 8.
  • the program installed in the laser output controller 6 is derived from experimental data obtained by performing laser welding according to various plate thicknesses.
  • the movement of the laser beam 10 in each of the first zinc vapor discharge process, the second zinc vapor discharge process, and the main welding process is performed by the operation control unit 5 in accordance with an instruction (position control command) from the welding condition setting unit 4. 2 and the laser irradiation head 7 are controlled.
  • the controller 3 includes the welding condition setting unit 4, the operation control unit 5, and the laser output control unit 6 so that the energy density of the laser beam 10 can be adjusted.
  • FIG. 4 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the laser irradiation time in the first zinc vapor discharge process.
  • two galvanized steel sheets with a basis weight of 45 g / m 2 and a thickness of 1.6 mm are overlapped.
  • the horizontal axis represents the laser irradiation time t (second), and the vertical axis represents the laser output LW (kW).
  • the results of through holes are indicated by ⁇ , ⁇ , and ⁇ .
  • (circle) shows that penetration is appropriate
  • delta) shows that penetration is inadequate
  • x is penetrated. Indicates that it is not.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the relationship between the laser output and the spiral rotation speed in the second zinc vapor discharge step.
  • the construction evaluation shown in FIG. 5 is a case where two galvanized steel sheets having a basis weight of 45 g / m 2 and a plate thickness of 1.6 mm are overlapped as in the first zinc vapor discharging step. Furthermore, the spiral moving speed (welding speed) of the laser beam 10 is 10 m / min.
  • the second zinc vapor discharge step is performed on the work 9 from which a certain amount of zinc has been discharged.
  • the horizontal axis represents the number of revolutions of the spiral (times), and the vertical axis represents the laser output LW (kW).
  • steam 16 is represented by (circle), (triangle
  • (circle) shows that discharge
  • the galvanized steel sheet in which zinc is plated on iron has been described.
  • any steel plate having a metal having a boiling point lower than the melting point of the steel plate is applicable.
  • a steel plate for example, a galvalume steel plate
  • a steel plate for example, gallite
  • zinc containing aluminum and magnesium is plated on iron
  • a laser welding method and a laser welding apparatus capable of suppressing pores generated in a weld bead or a weld bead surface in welding of a steel plate subjected to surface treatment such as a galvanized steel plate. As industrially useful.

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Abstract

レーザ溶接制御方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有する。第１のステップでは、各々の表面が第１の材料（１１）で覆われ、第１の材料（１１）とは異なる第２の材料（１２）からなる、第１のワーク（１３）と第２のワーク（１４）とを重ね合わせる。第２のステップでは、第１のワークと第２のワークとが重なる第１の領域に、第１のワークおよび第２のワークを貫通するように、レーザ光（１０）を照射する。第３のステップでは、第１の領域を含む第２の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射する。

Description

レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
　本開示は、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が行われた部材を重ね合わせてレーザ溶接を行うレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関し、特に、ブローホールの低減やピットの低減に効果を発揮するレーザ溶接に関する。
　亜鉛メッキ鋼板は、防錆や防食性に優れている。そのため、近年、自動車部品や建築用鉄骨部材等に用いられ、用途に応じて、亜鉛メッキ鋼板には溶接が行われている。
　特許文献１に記載された従来のレーザ溶接方法を、図６Ａ～図７Ｂを用いて説明する。図６Ａおよび図７Ａは、従来のレーザ溶接方法を説明する斜視図である。図６Ｂおよび図７Ｂは、図６Ａおよび図７Ａに対応した、従来のレーザ溶接方法を説明する断面図である。
　まず、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、防錆鋼板１０１と防錆鋼板１０２とを重ね合わせる。防錆鋼板１０１は、表面に亜鉛メッキ層１２０ａが、裏面に亜鉛メッキ層１２０ｂが形成された鋼板１１１である。防錆鋼板１０２は、表面に亜鉛メッキ層１２０ａが、裏面に亜鉛メッキ層１２０ｂが形成された鋼板１１２である。亜鉛メッキ層１２０ａ同士を合わせるように、防錆鋼板１０１と防錆鋼板１０２とを重ね合わせる。
　図６Ａおよび図６Ｂに示すように、重ねた防錆鋼板１０１、１０２にレーザ光１００を照射し、１回目のレーザ照射を行う。１回目のレーザ照射では、防錆鋼板１０１および防錆鋼板１０２の合わせ面にある亜鉛メッキ層１２０ａに至り、かつ、防錆鋼板１０２を突き抜けない程度の入熱量となるようにレーザ光１００を照射する。
　１回目のレーザ照射により、亜鉛メッキ層１２０ａの亜鉛は溶融され、外部に放出される。従って、１回目のレーザ照射によって形成されたビード１１５は、亜鉛の蒸発によるポロシティ１１６を有する。
　次に、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、重ねた防錆鋼板１０１、１０２にレーザ光１００を照射し、２回目のレーザ照射を行う。２回目のレーザ照射では、防錆鋼板１０２まで確実に至って溶接が完了する入熱量となるように、１回目のレーザ照射よりも高いエネルギーのレーザ光１００を照射する。従って、２回目のレーザ照射によるレーザ光のエネルギーは、通常のレーザ溶接と同じ程度とすればよい。なお、２回目のレーザ照射におけるレーザ光１００の軌跡は、１回目のレーザ照射におけるレーザ光１００の軌跡と同じである。
　上述のように、２回のレーザ照射を行うことで、１回目のレーザ照射によって形成されたポロシティ１１６は、２回目のレーザ照射による鋼板１１１の溶融によって埋められる。これにより、２回のレーザ照射によって、ポロシティ１１６のない良好なビード１２５が形成される。これは、１回目のレーザ照射により、亜鉛メッキ層１２０ａの亜鉛が既になくなっており、２回目のレーザ照射では亜鉛が蒸発することがなく、ポロシティ１１６が埋められるためである。
特開２００８－１２６２４１号公報
　しかし、従来のレーザ溶接方法は、以下の課題がある。
　従来のレーザ溶接方法の１回目のレーザ照射において、防錆鋼板である防錆鋼板１０１と防錆鋼板１０２との合わせ面にある亜鉛メッキ層１２０ａに至り、かつ、２枚目の防錆鋼板１０２を突き抜けない程度に、レーザ光のエネルギーを制御することは難しい。
　そして、１回目のレーザ照射では、レーザ光のエネルギーが抑制されており、かつ、レーザ照射される領域および熱伝導により亜鉛が気化した領域は小さい。そのため、１回目のレーザ照射では亜鉛蒸気を十分に排出できない。そのため、２回目のレーザ照射でも、更に、熱伝導により亜鉛蒸気が発生し、ポロシティが発生してしまう。
　本開示は、１回目のレーザ照射で十分に亜鉛蒸気を排出し、２回目のレーザ照射で本溶接を行うことにより、気孔をより低減させるレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を提供する。
　上記課題を解決するために、本開示のレーザ溶接方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを有する。第１のステップでは、各々の表面が第１の材料で覆われ、第１の材料とは異なる第２の材料からなる、第１のワークと第２のワークとを重ね合わせる。第２のステップでは、第１のワークと第２のワークとが重なる第１の領域に、第１のワークおよび第２のワークを貫通するように、レーザ光を照射する。第３のステップでは、第１の領域を含む第２の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射する。
　また、本開示のレーザ溶接装置は、レーザ発振器と、レーザ用ヘッドと、ロボットと、制御装置とを有する。レーザ発振器は、レーザ光を出力する。レーザ用ヘッドは、各々の表面が第１の材料で覆われ、第１の材料とは異なる第２の材料からなり、互いに重ね合わされた、第１のワークおよび第２のワークに、レーザ光を照射する。ロボットは、レーザ用ヘッドを搭載している。制御装置は、レーザ発振器の出力と、レーザ用ヘッドの動作と、ロボットの動作とを制御する。さらに、第１のワークと第２のワークとが重なる第１の領域に、第１のワークおよび第２のワークを貫通するように、レーザ光を照射する。さらに、第１の領域を含む第２の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射する。
　以上のように、本開示によれば、１回目のレーザ照射で十分に亜鉛蒸気を排出し、２回目のレーザ照射で本溶接を行うことにより、気孔をより低減させることができ、本溶接時には亜鉛蒸気の影響を受けることがない。よって、溶接ビード内や溶接ビード表面に生じる気孔を抑制することができる。
図１は、実施の形態１におけるレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。 図２Ａは、実施の形態１におけるレーザ溶接方法の工程を示す図である。 図２Ｂは、実施の形態１におけるレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。 図２Ｃは、実施の形態１における別のレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。 図３Ａは、実施の形態２におけるレーザ溶接方法の工程を示す図である。 図３Ｂは、実施の形態２におけるレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。 図３Ｃは、実施の形態２における別のレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。 図４は、実施の形態２における第１の亜鉛蒸気排出工程におけるレーザ出力とレーザ照射時間との関係による効果を示す図である。 図５は、実施の形態２における第２の亜鉛蒸気排出工程におけるレーザ出力とスパイラルの回転数との関係による効果を示す図である。 図６Ａは、従来のレーザ溶接方法を説明する斜視図である。 図６Ｂは、従来のレーザ溶接方法を説明する断面図である。 図７Ａは、従来のレーザ溶接方法を説明する斜視図である。 図７Ｂは、従来のレーザ溶接方法を説明する断面図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図１～図５を用いて説明する。
　（実施の形態１）
　実施の形態１について、図１～図２Ｃを用いて説明する。図１は、本実施の形態のレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。図２Ａは、本実施の形態におけるレーザ溶接方法の工程を示す図である。図２Ｂは、本実施の形態におけるレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。図２Ｃは、本実施の形態における別のレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。なお、図２Ｂおよび図２Ｃでは、横軸は時間ｔであり、縦軸はレーザ出力ＬＷである。
　図１に示すように、本実施の形態のレーザ溶接装置は、レーザ発振器１と、ロボット２と、コントローラ３（制御装置）と、レーザ照射用ヘッド７（レーザ用ヘッド）と、光ファイバ８とを有する。
　レーザ発振器１は、コントローラ３と光ファイバ８の一端とに接続され、レーザ光を出力し、レーザ光を光ファイバ８に入射させる。ロボット２は、コントローラ３に接続され、先端にレーザ照射用ヘッド７を搭載している。コントローラ３は、溶接条件設定部４と、動作制御部５と、レーザ出力制御部６とを有する。溶接条件設定部４は、レーザ溶接の溶接条件（レーザ光の出力、および、溶接速度やレーザ光の軌跡といったレーザ光の動き）を設定する。動作制御部５は、溶接条件設定部４からの指令や、あらかじめ教示された動作プログラムに基づいて、ロボット２やレーザ照射用ヘッド７の動作を制御する。レーザ出力制御部６は、溶接条件設定部４からの指令に基づいて、レーザ発振器１で発振されるレーザ光の出力を制御する。
　レーザ照射用ヘッド７は、光ファイバ８の他端に接続され、レーザ光１０をワーク９（第１のワークおよび第２のワーク）に照射する。レーザ照射用ヘッド７は、例えば、ガルバノミラーやコリメートレンズや集光レンズを有する。光ファイバ８は、レーザ発振器１とレーザ照射用ヘッド７とに接続され、レーザ発振器１で出力されたレーザ光をレーザ照射用ヘッド７に伝送する。ワーク９は、表面が亜鉛（第１の材料）で覆われ、鉄（第２の材料）からなる、２枚の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせたものである。レーザ光１０は、レーザ発振器１で発振され、光ファイバ８を伝送し、レーザ照射用ヘッド７によって集光されてワーク９に照射される。
　次に、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、本実施の形態のレーザ溶接方法について説明する。
　まず、２つの亜鉛メッキ鋼板を溶接したい位置関係で重ね合わせる（第１のステップ）。２枚の亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせは、前述のレーザ溶接装置とは異なる搬送装置、もしくは、作業者によって行う。これにより、表面に亜鉛１１（第１の材料）がメッキされた鉄１２（第２の材料）からなる亜鉛メッキ鋼板を２枚重ね合わせたワーク９が作成される。なお、本開示のレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置でレーザ溶接されるワークは亜鉛メッキ鋼板に限らない。表面に形成されている材料（亜鉛メッキ鋼板における亜鉛）の沸点が、主となる材料（亜鉛メッキ鋼板における鉄）の融点より低いものであればよい。また、表面の材料の形成方法はメッキに限らず、塗布や貼り付けであっても構わない。
　次に、図２Ａの左側に示すように、２枚の亜鉛メッキ鋼板が重なり合っている、レーザ溶接で接合する領域の中心付近にレーザ光１０を照射する（第２のステップ）。レーザ光１０が照射される側の亜鉛メッキ鋼板を上板１３とし、もう１枚の亜鉛メッキ鋼板を下板１４とする。このとき、図２Ｂの左側に示すように、レーザ光１０の出力は、あらかじめ設定した位置において、上板１３と下板１４とを貫通する出力Ｗ１とし、レーザ照射用ヘッド７からワーク９に照射する。また、出力Ｗ１のレーザ光１０をワーク９に照射している間は、ロボット２やレーザ照射用ヘッド７は動作させず、レーザ光１０はあらかじめ設定された領域（第１の領域）にスポットで照射される。この工程を、第１の亜鉛蒸気排出工程とする。
　第１の亜鉛蒸気排出工程について、さらに具体的に説明する。
　第１の亜鉛蒸気排出工程におけるレーザ光１０の出力Ｗ１は、上板１３および下板１４の厚さによって変更される。すなわち、上板１３および下板１４が厚いほど、レーザ光１０がワーク９を貫通するために、レーザ光１０の出力Ｗ１を大きくする必要がある。また、レーザ光１０が照射された領域では、上板１３および下板１４の亜鉛が蒸発するとともに、鉄が溶融される。そして、レーザ光１０が照射された領域の周辺には、熱伝導部１５を生じ、上板１３および下板１４の亜鉛がさらに蒸発、もしくは、溶融される。これは、亜鉛の沸点（９０７℃）が鉄の融点（１５３８℃）よりも低いためである。
　以上のように、ワーク９にレーザ光１０を貫通させることで、図２Ａに示すように、上板１３と下板１４との重ね合わせ面が貫通穴に露出する。そして、上板１３と下板１４との重ね合わせ面から発生する亜鉛蒸気１６の排出経路を上板１３側と下板１４側の両方に作り出すことができる。なお、本開示において、「貫通穴」とは空洞ではなく、溶融した状態の金属（亜鉛メッキ鋼板では鉄）が埋めている穴であり、亜鉛蒸気１６は溶融金属内を移動して排出される。
　次に、図２Ａの右側に示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程においてレーザ光１０を照射した位置を中心とし、レーザ溶接で接合する領域（第２の領域）にレーザ光１０を照射する（第３のステップ）。このとき、図２Ｂの右側に示すように、レーザ光１０の出力は、上板１３と下板１４とを貫通する出力Ｗ２とし、あらかじめ設定した領域にレーザ照射用ヘッド７からワーク９に照射する。また、出力Ｗ２のレーザ光１０を照射している間は、ロボット２やレーザ照射用ヘッド７を動作させ、レーザ光１０をレーザ溶接する領域においてスパイラル状に移動させる。これにより、上板１３と下板１４とがレーザ溶接により接合される。この工程を、本溶接工程とする。
　本溶接工程について、さらに具体的に説明する。
　本溶接工程のレーザ光１０の出力Ｗ２は、第１の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の出力Ｗ１よりも小さいほうが好ましい。亜鉛蒸気排出工程において、高い出力のレーザ光１０を照射することで、熱伝導部１５が広範囲で形成されている。これにより、すでに広範囲で、上板１３と下板１４との重ね合わせ面から亜鉛蒸気１６が発生および排出されている。本溶接工程は、第１の亜鉛蒸気排出工程よりも広い範囲にレーザ光１０を照射するため、出力Ｗ１以上の出力のレーザ光１０を照射すると、さらに広い範囲の亜鉛蒸気１６を発生させてしまい、ブローホールやピットを引き起こす恐れがある。そのため、本溶接工程では、さらなる亜鉛蒸気１６の発生は抑えるように出力Ｗ１より小さい出力Ｗ２のレーザ光１０を照射することが好ましい。
　また、本溶接工程では、図２Ａに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程でレーザ光１０を照射した位置（レーザ溶接で接合する領域の中心付近）から外側に向かってレーザ光１０を移動させている。しかし、これに限らず、レーザ溶接で接合する領域の外周から、内側（第１の亜鉛蒸気排出工程でレーザ光１０を照射した位置）に向かってレーザ光１０を移動させても良い。さらには、レーザ光１０を、レーザ溶接で接合する領域の中心と外周とを往復するように移動させても良い。
　なお、図２Ｂに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程と本溶接工程とを、レーザ光１０の出力を停止することなく、レーザ光１０の出力を切り替えて、連続してレーザ光１０を照射している。これにより、レーザ溶接を短時間で行うことが可能である。しかし、図２Ｃに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程と本溶接工程との間で、レーザ光１０の出力を停止させても良い。これにより、スパイラル状のレーザ光１０の移動方向（旋回方向）の変更や選択を行うことができる。また、本溶接工程のレーザ光１０の照射開始位置も自由に設定できる。すなわち、本溶接工程のレーザ光１０の照射開始位置を、レーザ溶接で接合する領域の中心から１ｍｍ外側とし、外周に向けてレーザ光１０を移動させても良い。また、本溶接工程のレーザ光１０の照射開始位置を、レーザ溶接で接合する領域の外周とし、中心から１ｍｍ外側の位置でレーザ光１０の移動を終了させても良い。
　（実施の形態２）
　実施の形態２について、図３Ａから図５を用いて説明する。図３Ａは、本実施の形態におけるレーザ溶接方法の工程を示す図である。図３Ｂは、本実施の形態におけるレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。図３Ｃは、本実施の形態における別のレーザ溶接方法のレーザ出力を示すグラフである。図４は、第１の亜鉛蒸気排出工程のレーザ出力とレーザ照射時間との関係による効果を示す図である。図５は、第２の亜鉛蒸気排出工程のレーザ出力とスパイラルの回転数との関係による効果を示す図である。
　本実施の形態におけるレーザ溶接装置は、実施の形態１のレーザ溶接装置と同じであるため説明を省略する。
　本実施の形態におけるレーザ溶接方法を、図３Ａ～図３Ｃを用いて説明する。本実施の形態のレーザ溶接方法は、実施の形態１の第１の亜鉛蒸気排出工程と本溶接工程との間にさらに第２の亜鉛蒸気排出工程を有する。第１の亜鉛蒸気排出工程と本溶接工程は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
　図３Ａの真ん中に示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程においてレーザ光１０を照射した位置を中心とし、レーザ溶接で接合する領域（第２の領域）にレーザ光１０を照射する（第４のステップ）。このとき、図３Ｂの真ん中に示すように、レーザ光１０の出力は、上板１３と下板１４との重ね合わせ面の亜鉛が蒸発する出力Ｗ３とし、あらかじめ設定した領域にレーザ照射用ヘッド７からワーク９に照射する。また、出力Ｗ３のレーザ光１０を照射している間は、ロボット２やレーザ照射用ヘッド７を動作させ、レーザ光１０をレーザ溶接する領域においてスパイラル状に移動させる。これにより、上板１３と下板１４との重ね合わせ面の亜鉛が蒸発し、亜鉛蒸気１６が第１の亜鉛蒸気排出工程で形成した貫通穴から排出される。この工程を、第２の亜鉛蒸気排出工程とする。
　第２の亜鉛蒸気排出工程について、さらに具体的に説明する。
　第２の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の出力Ｗ３は、第１の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の出力Ｗ１および本溶接工程のレーザ光の出力Ｗ２よりも小さいほうが好ましい。第２の亜鉛蒸気排出工程は、第１の亜鉛蒸気排出工程で形成した貫通穴から、上板１３と下板１４との重ね合わせ面の亜鉛を蒸発させて排出する工程である。すなわち、レーザ光１０によって鉄を溶融するためではなく、レーザ光１０によって上板１３を炙ることで、上板１３と下板１４との重ね合わせ面の亜鉛を蒸発させれば十分である。これにより、レーザ溶接する領域全体において、上板１３からの熱伝導によって、上板１３と下板１４との重ね合わせ面の亜鉛を蒸発させることができる。そして、発生した亜鉛蒸気１６を、貫通穴を介してワーク９の外部に排出することができる。
　また、第２の亜鉛蒸気排出工程では、図３Ａに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程でレーザ光１０を照射した位置（レーザ溶接で接合する領域の中心付近）から外側に向かってレーザ光１０を移動させている。しかし、これに限らず、レーザ溶接で接合する領域の外周から、内側（第１の亜鉛蒸気排出工程でレーザ光１０を照射した位置）に向かってレーザ光１０を移動させても良い。さらには、レーザ光１０を、レーザ溶接で接合する領域の中心と外周とを往復するように移動させても良い。
　なお、図３Ｂに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程と第２の亜鉛蒸気排出工程とを、レーザ光１０の出力を停止することなく、レーザ光１０の出力を切り替えて、連続してレーザ光１０を照射している。これにより、レーザ溶接を短時間で行うことが可能である。しかし、図３Ｃに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程と第２の亜鉛蒸気排出工程との間で、レーザ光１０の出力を停止させても良い。これにより、第２の亜鉛蒸気排出工程において、スパイラル状のレーザ光１０の移動方向（旋回方向）の変更や選択を行うことができる。また、第２の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の照射開始位置も自由に設定できる。すなわち、第２の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の照射開始位置を、レーザ溶接で接合する領域の中心から１ｍｍ外側とし、外周に向けてレーザ光１０を移動させても良い。また、第２の亜鉛蒸気排出工程のレーザ光１０の照射開始位置を、レーザ溶接で接合する領域の外周とし、中心から１ｍｍ外側の位置でレーザ光１０の移動を終了させても良い。
　なお、図３Ｂに示すように、第２の亜鉛蒸気排出工程と本溶接工程との間において、レーザ光１０の出力を停止することなく、レーザ光１０の出力を切り替えて、連続してレーザ光１０を照射しても、同様に、レーザ溶接の時間を短縮できる。また、図３Ｃに示すように、第１の亜鉛蒸気排出工程と第２の亜鉛蒸気排出工程との間で、レーザ光１０の出力を停止させても、同様に、レーザ光１０の照射開始位置などの自由度が高まる。
　本実施の形態のレーザ溶接方法では、第１の亜鉛蒸気排出工程から第２の亜鉛蒸気排出工程への切り替えと第２の亜鉛蒸気排出工程から本溶接工程への切り替えという２回の工程の切り替えが行われる。これら２回の工程の切り替えにおいて、両方ともレーザ出力を停止しない、両方ともレーザ出力を停止する、どちらか一方はレーザ出力を停止し、他方はレーザ出力を停止しない、という全てのバリエーションが本実施の形態のレーザ溶接方法に適用できる。
　さらに、第２の亜鉛蒸気排出工程の効果について説明する。第２の亜鉛蒸気排出工程は、必ずしも必要ではない。例えば、上板１３と下板１４とのそれぞれの板厚が０．８ｍｍや１．０ｍｍといった、比較的薄い場合、第１の亜鉛蒸気排出工程だけで亜鉛蒸気１６をある程度排出できる。その理由は、以下である。第１の亜鉛蒸気排出工程ではワーク９を貫通させるために、レーザ光１０の出力Ｗ１が高い。ワーク９の板厚が薄いため、貫通穴の近傍からの熱伝導によりレーザ溶接で接合する領域の外周に近いところまで十分に亜鉛蒸気１６を発生させることができるためである。
　それに対し、上板１３と下板１４とのそれぞれの板厚が１．６ｍｍ以上である場合、貫通穴の近傍からの熱伝導では、レーザ溶接で接合する領域の外周に近いところまで亜鉛蒸気１６を発生させることはできない。第２の亜鉛蒸気発生工程は、このように熱伝導が不十分な場合の亜鉛蒸気１６の排出に対して有効である。
　次に、実施の形態１および実施の形態２のレーザ溶接方法を行うためのレーザ溶接装置の駆動、制御について説明する。
　第１の亜鉛蒸気排出工程、第２の亜鉛蒸気排出工程、本溶接工程のそれぞれにおけるレーザ光１０の出力は、溶接条件設定部４からの指示（出力制御命令）により、レーザ出力制御部６がレーザ発振器１を制御することで行われる。なお、レーザ出力制御部６は、レーザ光１０の出力の強弱をパターン化したプログラムを予め搭載しており、このプログラムによりレーザ出力を切り替える。レーザ発振器１から出力されたレーザ光１０は、光ファイバ８を通してレーザ照射用ヘッド７へ伝送されるように構成されている。なお、レーザ出力制御部６に搭載しているプログラムは、さまざまな板厚に応じたレーザ溶接を行った実験データから導き出されている。
　第１の亜鉛蒸気排出工程、第２の亜鉛蒸気排出工程、本溶接工程のそれぞれにおけるレーザ光１０の移動は、溶接条件設定部４からの指示（位置制御命令）により、動作制御部５がロボット２およびレーザ照射用ヘッド７を制御することで行われる。
　実施の形態１および実施の形態２のレーザ溶接方法を行うため、コントローラ３によるレーザ発振器１の出力制御と、コントローラ３によるロボット２やレーザ照射用ヘッド７の位置制御とを同期させる。このように、レーザ光１０のエネルギー密度の強弱調整が行えるように、コントローラ３は溶接条件設定部４や動作制御部５やレーザ出力制御部６で構成されている。
　次に、本実施の形態のレーザ溶接装置によって、本実施の形態のレーザ溶接方法を行うための、溶接条件の一例を以下に説明する。
　図４は、第１の亜鉛蒸気排出工程におけるレーザ出力とレーザ照射時間との関係による効果を示す図である。図４に示す施工評価では、４５ｇ／ｍ２目付け、板厚１．６ｍｍの亜鉛メッキ鋼板を２枚重ね合わせた場合である。
　図４は、横軸がレーザ照射時間ｔ（秒）であり、縦軸がレーザ出力ＬＷ（ｋＷ）である。そして、貫通穴の出来栄えを○と△と×で表している。なお、第１の亜鉛蒸気排出工程を行った後、貫通穴を目視した結果であり、○は貫通が適切であることを示し、△は貫通が不十分であることを示し、×は貫通していないことを示している。
　施工評価の結果から、レーザ光１０によりワーク９を貫通させるためには、レーザ出力は３．０ｋＷ以上が必要であることが示されている。また、レーザ照射時間はレーザ出力が低いほどレーザ照射時間を長くする必要があることが示されている。なお、レーザ出力が低い場合やレーザ照射時間が短い場合は、貫通が不十分または貫通できないことが示されている。
　図５は、第２の亜鉛蒸気排出工程におけるレーザ出力とスパイラルの回転数との関係による効果を示す図である。図５に示す施工評価では、第１の亜鉛蒸気排出工程と同様に、４５ｇ／ｍ２目付け、板厚１．６ｍｍの亜鉛メッキ鋼板を２枚重ね合わせた場合である。さらに、レーザ光１０のスパイラル状の移動速度（溶接速度）は１０ｍ／分である。なお、第１の亜鉛蒸気排出工程が一定量の亜鉛が排出されたワーク９に対して第２の亜鉛蒸気排出工程を行っている。
　図５は、横軸がスパイラルの回転数（回）であり、縦軸がレーザ出力ＬＷ（ｋＷ）である。そして、亜鉛蒸気１６の排出結果を○と△と×で表している。なお、第２の亜鉛蒸気排出工程を行った後、貫通穴を目視した結果であり、○は亜鉛蒸気１６の排出が適切であることを示し、△は炙り効果が不十分であり亜鉛蒸気１６の排出が不十分であることを示し、×は炙り過ぎによって必要以上の亜鉛蒸気１６が発生し、気孔が残ったことを示している。
　施工評価の結果から、亜鉛蒸気１６の排出を最適に行うためには、レーザ出力とスパイラルの回転数とのバランスが必要であることがわかる。すなわち、レーザ出力が高い場合はスパイラルの回転数を少なくする必要があり、逆に、レーザ出力が低い場合はスパイラルの回転数を多くする必要がある。スパイラルの回転数が多いということは、レーザ光１０を照射する距離が長くなることであり、レーザ光１０の移動速度が一定（１０ｍ／分）であるから、レーザ光１０の照射時間が長くなることと同じことである。レーザ出力とスパイラルの回転数とを、亜鉛蒸気１６を排出しやすいように設定することが好ましいが、レーザ出力を高くしてスパイラルの回転数を少なくすることで溶接時間を短くすることができる。
　なお、実施の形態１および実施の形態２では、２枚の亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせによるレーザ溶接について説明した。しかし、３枚以上の亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせによるレーザ溶接にも適用可能である。
　また、実施の形態１および実施の形態２では、鉄に亜鉛をメッキした亜鉛メッキ鋼板について説明した。しかし、鋼板の融点よりも沸点が低い金属が表面に形成された鋼板であれば、適用可能である。例えば、アルミニウムと亜鉛と珪素の合金を鉄にメッキした鋼板（例えばガルバリウム鋼板）、アルミニウムとマグネシウムを含んだ亜鉛を鉄にメッキした鋼板（例えば、ガルタイト）などでも構わない。
　以上のように、本開示によれば、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理が行われた鋼板の溶接において、溶接ビード内や溶接ビード表面に生じる気孔を抑制することができるレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置として産業上有用である。
　１　レーザ発振器
　２　ロボット
　３　コントローラ
　４　溶接条件設定部
　５　動作制御部
　６　レーザ出力制御部
　７　レーザ照射用ヘッド
　８　光ファイバ
　９　ワーク
　１０　レーザ光
　１３　上板
　１４　下板
　１５　熱伝導部
　１６　亜鉛蒸気
　１００　レーザ光
　１０１　防錆鋼板
　１０２　防錆鋼板
　１１１　鋼板
　１１２　鋼板
　１１５　ビード
　１１６　ポロシティ
　１２０ａ　亜鉛メッキ層
　１２０ｂ　亜鉛メッキ層
　１２５　ビード

Claims (12)

  1. 　各々の表面が第１の材料で覆われ、前記第１の材料とは異なる第２の材料からなる、第１のワークと第２のワークとを重ね合わせる第１のステップと、
    　前記第１のワークと前記第２のワークとが重なる第１の領域に、前記第１のワークおよび前記第２のワークを貫通するように、レーザ光を照射する第２のステップと、
    　前記第１の領域を含む第２の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射する第３のステップと、を備えたレーザ溶接方法。
  2. 　レーザ光の出力を停止せずに、前記第２のステップに続いて前記第３のステップを実施する請求項１に記載のレーザ溶接方法。
  3. 　前記第２のステップと前記第３のステップとの間において、レーザ光の出力を一時的に停止する請求項１に記載のレーザ溶接方法。
  4. 　前記第２のステップと前記第３のステップとの間において、前記第１の領域を含む第３の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射する第４のステップをさらに備えた請求項１に記載のレーザ溶接方法。
  5. 　レーザ光の出力を停止せずに、前記第２のステップに続いて前記第４のステップを実施する請求項４に記載のレーザ溶接方法。
  6. 　レーザ光の出力を停止せずに、前記第４のステップに続いて前記第３のステップを実施する請求項４または５に記載のレーザ溶接方法。
  7. 　前記第２のステップと前記第４のステップとの間において、レーザ光の出力を一時的に停止する請求項４に記載のレーザ溶接方法。
  8. 　前記第４のステップと前記第３のステップとの間において、レーザ光の出力を一時的に停止する請求項４または７に記載のレーザ溶接方法。
  9. 　前記第４のステップの前記レーザ光の出力は、前記第２のステップの前記レーザ光の出力よりも小さく、前記第３のステップの前記レーザ光の出力よりも小さい請求項４～８のいずれか１項に記載のレーザ溶接方法。
  10. 　前記第２のステップの前記レーザ光の出力は、前記第３のステップの前記レーザ光の出力よりも大きい請求項１～９のいずれか１項に記載のレーザ溶接方法。
  11. 　レーザ光を出力するレーザ発振器と、
    　各々の表面が第１の材料で覆われ、前記第１の材料とは異なる第２の材料からなり、互いに重ね合わされた、第１のワークおよび第２のワークに、前記レーザ光を照射するためのレーザ用ヘッドと、
    　前記レーザ用ヘッドを搭載したロボットと、
    　前記レーザ発振器の出力と、前記レーザ用ヘッドの動作と、前記ロボットの動作とを制御する制御装置とを備え、
    　前記第１のワークと前記第２のワークとが重なる第１の領域に、前記第１のワークおよび前記第２のワークを貫通するように、レーザ光を照射し、
    　前記第１の領域を含む第２の領域に、スパイラル状にレーザ光を照射するレーザ溶接装置。
  12. 　前記制御装置は、
    　　溶接条件を設定する溶接条件設定部と、
    　　前記溶接条件設定部で設定された溶接条件に基づいてレーザ発振器のレーザ光の出力を制御するレーザ出力制御部と、
    　　前記溶接条件設定部で設定された溶接条件に基づいてレーザ用ヘッドの動作やロボットの動作の制御を行う動作制御部と、を有する請求項１１に記載のレーザ溶接装置。
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