WO2017047050A1 - 金属部材の溶接構造および溶接方法 - Google Patents
金属部材の溶接構造および溶接方法 Download PDFInfo
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Definitions
- FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 12A.
- the first member 21 made of ferritic stainless steel or low carbon steel and the second member 22 made of martensitic stainless steel or high carbon steel are overlapped, and the surface of the first member 21 is irradiated with laser light.
- 3A to 3C show a case where the solidified portions 4 having a shallow depth and the solidified portions 5 having a deep depth are alternately arranged and the number thereof is the same. Since the tensile stress is evenly distributed throughout the weld, it is most preferable because the resistance to fracture is improved and stabilized without stress concentration.
- the solidified portion 4 of the alloy having a shallow depth has a short heating time because the scanning speed of the laser beam 6a is high, and the temperature at the time of melting is low. Therefore, when the laser beam 6a moves and separates from the melting part, it quickly solidifies, so that the melting time is short and the intermetallic compound is not formed. As a result, an ordinary alloy (having many lattice defects) is formed, and lattice displacement easily occurs with respect to tensile stress. Therefore, stress can be relieved and welding becomes high in strength.
- the solidified portion 4 having a shallow depth has an effect of maintaining the bonding strength when there is almost no gap 9 as described above if there is only one. However, it is preferable to have two or more solidified portions 4 having a shallow depth because stress is not concentrated in one place but dispersed. In that case, it is preferable that there are two or more solidified portions 5 having a deep depth for the same reason when there is a gap 9. As an example, in the case where there are six deep solidified portions 5 in the center and two solid solidified portions 4 at both ends, there are no gaps 9 in FIG. 2B, and there are gaps 9 in FIG. 2C. Respectively. Further, FIG. 2A shows a laser beam irradiation pattern viewed from the upper surface at that time. In FIG. 2B and FIG. 2C, the solidified portion 4 having a shallow depth is present at both ends, but the position may be any position, and may be three or more.
- the position of the solidified portion 4 having a shallow depth has been described only for the three arrangements of the outermost and innermost, the outermost and the fourth from the outer, the fourth from the outer and the innermost. The same effect can be obtained even if it is arranged in a place.
- the laser beam 6a having a low output is irradiated to a plurality of sections in the cross section in the laser scanning direction to form the solidified portion 4 having a shallow depth.
- the laser beam 6b with high output is irradiated to a plurality of different sections to form the solidified portion 5 having a deep depth.
- the bonding area between the nickel-plated copper terminal 1 and the aluminum bus bar 2 is increased, and the shape thereof is uneven, so that the anchor effect works and the tensile stress in any direction
- the bonding strength can be improved and stabilized.
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Abstract
Description
図1A~図3Cは、本発明の実施の形態1における、セルのニッケルめっきの銅端子とアルミニウムバスバーの溶接構造を説明する図である。図1Aは、アルミニウムバスバー側から見た上面図ある。図1Bと図1Cは、図1AのA-A’の断面図である。図2A~図3Cも同様である。
実施例1について説明する。図1Bにおいて、めっき厚6μmニッケルめっきを施した厚み2mmの銅端子1の上に厚み1mmのアルミニウムバスバー2を重ねた。アルミニウムバスバー2の上方から下方に向けて押し当てるジグ(図示せず)により、隙間9がなるべく開かないように配置した。アルミニウムバスバー2の表面から深度が浅い凝固部4を形成するための軌道7(図1A)に沿ってファイバーレーザから発振した出力800Wのレーザ光6aを500mm/sの速度で10mmの距離を照射しながら走査した。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道7と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道8の配置以外は実施例1と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道7と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道8の配置以外は実施例1と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4の深度と深度が深い凝固部5の深度との比率と、接合強度の関係を調べた。
深度が浅い凝固部4のみを形成する以外は実施例1と同様に溶接を行った。
深度が深い凝固部5のみを形成する以外は実施例1と同様に溶接を行った。上記同様に、レーザの軌道を図6A、接合部の断面図を図6B、図6Cに示す。
図7Aは、実施の形態2でのレーザの操作方向を示す平面図である。図7Bは、実施の形態2における、セルのニッケルめっきの銅端子1とアルミニウムバスバー2の溶接構造を説明する断面図である。図7Bと図7Cは、図7AのB-B’の断面図である。図7Cは、隙間9が0.1mm時の接合部の断面である。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道10と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道11以外は実施例1と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道10と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道11の配置以外は実施例5と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道10と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道11の配置以外は実施例6と同様に溶接を行った。
実施の形態3では、実施の形態1と異なり、レーザの出力を変化させず、操作速度を変える。図1Aで、軌道7でのレーザの操作速度は速く、軌道8でのレーザの操作速度は遅くする。レーザの操作以外、実施の形態1と同様であり、同じ図で説明する。
実施例8は、実施例7と異なり、レーザの操作方向が異なる。図1Aに示すようにレーザを操作させる。その他、実施例7と同様である。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道7と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道8の配置以外は実施例8と同様に溶接を行った。実施例9のレーザ操作方向を図2Aに示す。接合部の断面図を図2Bに示す。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道7と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道8の配置以外は実施例8と同様に溶接を行った。
実施の形態4は、実施の形態3と異なり、レーザの操作方向が異なる。その他説明しない事項は実施の形態2と同様である。そのため、実施の形態2の図を用いて説明する。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道の以外は実施の形態2と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道10と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道11の配置以外は実施例11と同様に溶接を行った。
深度が浅い凝固部4を形成するレーザ光6aの軌道10と、深度が深い凝固部5を形成するレーザ光6bの軌道11の配置以外は実施例12と同様に溶接を行った。
実施の形態5におけるレーザ照射パターンを図10Aの平面図に示す。図10B、図10Cは、図10Aのレーザの走査方向に平行方向のC-C’における断面図である。
2 アルミニウムバスバー
3 アルミニウムの凝固部
4 凝固部
5 凝固部
6a,6b レーザ光
7,8,10,11,12,13 軌道
9 隙間
17,18 区間
21 第1部材
22 第2部材
23 低硬度層
24 高硬度層
25 第1層
26 第2層
Claims (12)
- 第1部材と、
前記第1部材と積層された第2部材と、の金属部材の溶接構造であり、
前記第1部材の表面から内部に延出された第1凝固部と、
前記第1部材と前記第2部材とに亘って溶融した第2凝固部と、
前記第1部材と前記第2部材とに亘って溶融した第3凝固部と、を含み、
前記第3凝固部は前記第2凝固部より、前記第2部材の非積層面側に近く位置する、
金属部材の溶接構造。 - 前記第3凝固部は、複数ある、
請求項1に記載の金属部材の溶接構造。 - 前記第2凝固部は、複数あり、
前記複数の第3凝固部と前記複数の第2凝固部とは、交互に位置する、
請求項2記載の金属部材の溶接構造。 - 前記第3凝固部の積層面方向の長さは、
前記第2凝固部の積層面方向の長さの1.5倍以上である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の金属部材の溶接構造。 - 前記第2凝固部と前記第3凝固部とは溶接で形成され、
前記溶接の進行方向に垂直な断面に対して、前記第2凝固部と前記第3凝固部が交互に形成されている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の金属部材の溶接構造。 - 前記第1部材は、アルミニウムであり、
前記第2部材は、銅である、
請求項1~5のいずれか1項に記載の金属部材の溶接構造。 - レーザ光を直線状に走査する第1の走査条件と、
前記第1の走査条件により走査するレーザ光の軌道とは別の軌道を、前記第1のレーザ光より出力が低いレーザ光を直線状に走査する第2の走査条件と、の少なくともそれぞれ1回ずつは走査する、
金属部材の溶接方法。 - 直径が異なる同心円状にレーザ光を走査して、レーザ光を円状に走査する第1の走査条件と、
前記第1のレーザ光の軌道とは異なり且つ前記第1のレーザ光より出力が低いレーザ光を円状に走査する第2の走査条件との、少なくともそれぞれ1回ずつは走査する、
金属部材の溶接方法。 - 前記第1の走査条件と前記第2の走査条件を交互に走査する、
請求項7または8に記載の金属部材の溶接方法。 - レーザ光を直線状に走査する第3の走査条件と、
前記第3の走査条件により走査するレーザ光の軌道とは別の軌道を、前記第3のレーザ光より速度の速いレーザ光を直線状に走査する第4の走査条件との、少なくともそれぞれ1回ずつは走査する、
金属部材の溶接方法。 - 直径が異なる同心円状にレーザ光を走査して、レーザ光を円状に走査する第3の走査条件と、前記第3のレーザ光の軌道とは異なり且つ前記第3のレーザ光より速度の速いレーザ光を円状に走査する第4の走査条件との、少なくともそれぞれ1回ずつは走査する、
金属部材の溶接方法。 - 前記第3の走査条件と前記第4の走査条件を交互に走査する、
請求項10または11に記載の金属部材の溶接方法。
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