WO2018169033A1 - 溶接部材及びレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

レーザ溶接方法は、第１ワーク（１２）と第２ワーク（１４）を重ねた積層部（１６）に第１ワーク（１２）側からレーザ光を照射しながら走査して溶接を行う。また、レーザ溶接方法は、少なくとも第１ワーク（１２）を貫通して、第１ワーク（１２）と第２ワーク（１４）とを接合する接合ビード（１８）を形成する接合ビード形成工程と、第１ワーク（１２）を貫通しない非貫通ビード（２０）を、接合ビード（１８）の長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビード（１８）の幅方向に一部が重なるようにずらして形成する非貫通ビード形成工程とを有する。

Description

溶接部材及びレーザ溶接方法

　本発明は、ワーク同士の積層部をレーザ溶接により接合した溶接部材及びレーザ溶接方法に関する。

　例えば、特開２０１２－１３５７９４号公報に開示されるように、ワーク同士を重ね合わせた積層部に対して面直方向からレーザ光を照射することで、該ワーク同士を接合するレーザ溶接方法が知られている。

　上記のレーザ溶接方法では、積層したワーク同士の間に隙間がある場合、その隙間に、レーザ光照射により溶融した材料が流れ込む。この分、溶接ビードの表面が元のワーク表面に対して凹むように陥没して形成される。その結果、溶接断面における最小板厚である有効厚（のど厚）が減少し易くなってしまう。そこで、十分な有効厚を確保するべく、溶接ビード表面の陥没を抑制することが求められる。

　本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ワーク同士の積層部がレーザ溶接により接合されながら、溶接ビード全体の表面の陥没が良好に抑制された溶接部材及びレーザ溶接方法を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明は、第１ワークと第２ワークを重ねた積層部に対し、前記第１ワーク側からレーザ光を照射しながら走査して溶接を行うレーザ溶接方法であって、少なくとも前記第１ワークを貫通して、前記第１ワークと前記第２ワークとを接合する接合ビードを形成する接合ビード形成工程と、前記第１ワークを貫通しない非貫通ビードを、前記接合ビードの長手方向全般にわたって沿うように、且つ前記接合ビードの幅方向に一部が重なるようにずらして形成する非貫通ビード形成工程と、を有することを特徴とする。

　このレーザ溶接方法では、接合ビード形成工程において、溶融した材料が第１ワークと第２ワークとの隙間に流れ込むこと等により、接合ビードの表面が陥没した場合であっても、非貫通ビード形成工程において、前記陥没の深さを小さくすることができる。すなわち、非貫通ビードは、第１ワークを貫通しないため、非貫通ビード形成工程で溶融した材料は、第１ワークと第２ワークの隙間に流れ込むことなく、接合ビードの陥没した表面に供給される。これによって、接合ビードの長手方向全般にわたって、表面の陥没の深さを小さくした溶接部材を得ることができる。

　以上から、このレーザ溶接方法によれば、第１ワーク及び第２ワークの積層部をレーザ溶接により接合しても、接合ビード（溶接ビード）全体の表面の陥没を良好に抑制できる。従って、溶接断面における第１ワークの最小板厚である有効厚（のど厚）が十分に大きい溶接部材を容易に得ることができる。

　上記のレーザ溶接方法において、前記非貫通ビード形成工程では、レーザ光を、前記接合ビード形成工程での走査方向と同じ方向に走査することが好ましい。

　接合ビードは、形成直後は高温であり、周辺温度に達するまで、時間が経過するに連れて温度が低下する。このため、接合ビードの始端部側は、終端部側よりも低温となり易い。

　ところで、接合ビードが高温である場合、低温である場合に比べて、非貫通ビードを形成する際のレーザ光照射により溶融部分が広がり易くなる。従って、接合ビードの表面の陥没をより効果的に抑制するためには、接合ビードの温度が低下するまで待ってから非貫通ビードを形成することが考えられる。しかしながら、この場合、接合ビード形成工程を終えてから、非貫通ビード形成工程を開始するまでの時間が長くなる分、溶接部材の製造効率が低下してしまう。

　そこで、上記の通り、温度が低下し易い接合ビードの始端部側から、終端部側に向かう方向に、非貫通ビードを形成することが好ましい。これによって、接合ビード形成工程の後、速やかに非貫通ビード形成工程を開始しても、接合ビード表面の陥没が大きくなることを回避できる。すなわち、溶接部材の製造効率を低下させることなく、接合ビード全体の表面の陥没をより効果的に抑制することが可能になる。

　上記のレーザ溶接方法において、前記非貫通ビード形成工程では、前記非貫通ビードを、少なくとも前記接合ビードの幅方向端部に重なる第１非貫通ビードと、前記接合ビードと重なる側とは反対側の前記第１非貫通ビードの幅方向端部に重なる第２非貫通ビードとから形成することが好ましい。このように、非貫通ビードの形成範囲を増やすことで、接合ビード全体の表面に供給する溶融材料の量を増やすことができるため、該表面の陥没が一層効果的に抑制された溶接部材を得ることができる。

　上記のレーザ溶接方法において、前記接合ビード形成工程では、前記積層部の積層方向視で略Ｃ字形状となるように前記接合ビードを形成し、前記非貫通ビード形成工程では、前記Ｃ字形状の内側に前記非貫通ビードを形成することが好ましい。Ｃ字形状の内側に非貫通ビードを形成することで、該Ｃ字形状の外側に非貫通ビードを形成する場合に比して、短い長さの非貫通ビードで効率的に接合ビード全体の表面の陥没を抑制することができる。

　上記のレーザ溶接方法において、前記非貫通ビード形成工程では、前記Ｃ字形状の内側全般に前記非貫通ビードを形成することが好ましい。このように非貫通ビードを形成することで、接合ビード全体の表面に十分な量の溶融材料を供給することができる。このため、たとえ、接合ビード形成工程において、表面の陥没の深さが大きい接合ビードが形成された場合であっても、上記のようにして非貫通ビード形成工程を行うことで、前記表面の陥没が効果的に抑制された溶接部材を得ることができる。

　上記のレーザ溶接方法において、塗装処理を施す前の前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記積層部に対して、前記接合ビード形成工程と前記非貫通ビード形成工程とを行うことが好ましい。上記の工程を経て得られる溶接部材は、塗着性に優れ、塗装処理を施して塗膜を形成する場合にも好適に適用することができる。すなわち、上記のように、非貫通ビード形成工程を行うことにより、接合ビード全体の表面の陥没を抑制できるとともに、該表面の外縁部に、塗膜の形成を阻害したり、形成した塗膜に亀裂や剥離を生じさせたりするような角部（いわゆる、ピン角）が形成されることを抑制できる。従って、耐食性や外観意匠性等の種々の特性を向上させるべく、用途に応じた塗装処理を容易且つ良好に施すことが可能な溶接部材を得ることができる。

　また、本発明は、第１ワークと第２ワークを重ねた積層部がレーザ溶接により接合された溶接部材であって、少なくとも前記第１ワークを貫通して、前記第１ワークと前記第２ワークとを接合する接合ビードと、前記第１ワークを貫通しない非貫通ビードと、を備え、前記非貫通ビードは、前記接合ビードの長手方向全般にわたって沿うように、且つ前記接合ビードの幅方向に一部が重なるようにずらして形成されていることを特徴とする。

　この溶接部材は、上記したレーザ溶接方法を適用して得ることができるため、接合ビード全体の表面が陥没することを抑制でき、有効厚を容易に十分な大きさとすることができる。

　上記の溶接部材において、前記非貫通ビードは、少なくとも前記接合ビードの幅方向端部に重なる第１非貫通ビードと、前記接合ビードと重なる側とは反対側の前記第１非貫通ビードの幅方向端部に重なる第２非貫通ビードとを有することが好ましい。このように非貫通ビードの形成範囲を増大させることで、接合ビード全体の表面の陥没を効果的に抑制することができる。

　上記の溶接部材において、前記接合ビードは、前記積層部の積層方向視で略Ｃ字形状となるように形成され、前記非貫通ビードは、前記Ｃ字形状の内側に形成されていることが好ましい。この場合、前記Ｃ字形状の内側に形成された非貫通ビードによって、該Ｃ字形状の外側に形成された非貫通ビードよりも、短い長さで効率的に接合ビード全体の表面の陥没を抑制することができる。

　上記の溶接部材において、前記非貫通ビードは、前記Ｃ字形状の内側全般に形成されていることが好ましい。この場合、非貫通ビードから十分な量の溶融材料が供給されることで、接合ビード全体の表面の陥没を一層効果的に抑制することができる。

　上記の溶接部材において、少なくとも前記接合ビードの前記第１ワーク側の表面を覆う塗膜をさらに有することが好ましい。この溶接部材は、接合ビード全体の表面の陥没が抑制されるとともに、該表面の外縁部に塗膜の形成を阻害したり、形成された塗膜に亀裂や剥離を生じさせたりするような角部が形成されることが抑制されている。このため、第１ワークの接合ビードの表面に対しても耐久性に優れた塗膜を容易に形成することができる。

　本発明では、第１ワークと第２ワークの積層部に、少なくとも第１ワークを貫通して、第１ワークと第２ワークとを接合する接合ビードと、第１ワークを貫通しない非貫通ビードとを設ける。この非貫通ビードは、接合ビードの長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビードの幅方向に一部が重なるようにずらして形成される。このため、接合ビードを形成する際に溶融した材料が第１ワークと第２ワークとの隙間に流れ込み、接合ビードの表面が陥没しても、該陥没した表面に、非貫通ビードを形成する際に溶融した材料を供給することができる。その結果、接合ビードの長手方向全般にわたって表面が陥没することを良好に抑制でき、有効厚（のど厚）が十分に大きい溶接部材を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接部材について、接合ビード及び非貫通ビードのそれぞれの中心線をレーザ光走査方向とともに概略的に示した第１ワーク側の平面図である。 図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線矢視の溶接部材の断面図である。 図３は、接合ビードと、第１非貫通ビードと、第２非貫通ビードとの幅方向の重なりを説明する説明図である。 図４は、接合ビード形成工程のみを行って、図１のＰ１～Ｐ２に相当する部分に形成した接合ビードの断面図である。 図５は、接合ビード形成工程のみを行って、図１のＰ３に相当する部分に形成した接合ビードの断面図である。 図６は、図４の接合ビードと第１非貫通ビードを形成する位置との関係を説明する断面図である。 図７は、第１非貫通ビードを形成する前と形成した後の有効厚の変化、及び第１非貫通ビードと第２非貫通ビードを形成する位置との関係を説明する断面図である。 図８は、第２非貫通ビードを形成する前と形成した後の有効厚の変化を説明する断面図である。 図９Ａは、接合ビード形成工程及び非貫通ビード形成工程におけるレーザ光照射時間とレーザ光走査速度との関係を示すグラフであり、図９Ｂは、レーザ光照射時間とレーザ光照射径との関係を示すグラフである。 図１０Ａ、図１０Ｂのそれぞれは、本発明の他の実施形態に係るレーザ溶接方法におけるレーザ光走査方向を説明する説明図である。

　本発明に係る溶接部材及びレーザ溶接方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

　図１～図３に示すように、本実施形態に係る溶接部材１０は、第１ワーク１２と第２ワーク１４を重ねた積層部１６（図２参照）がレーザ溶接により接合されて構成されたものである。また、図２及び図３に示すように、溶接部材１０は、接合ビード１８と、第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂが連なって形成された非貫通ビード２０と、不図示の塗膜とを備えている。

　なお、図１は、溶接部材１０を、レーザ光の照射面である第１ワーク１２側から視認した平面図である。図１では、接合ビード１８をその幅方向の中心線Ｌｏｃ１で示し、第１非貫通ビード２０ａをその幅方向の中心線Ｌｏｃ２で示し、第２非貫通ビード２０ｂをその幅方向の中心線Ｌｏｃ３で示している。

　また、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線矢視の溶接部材１０の断面図であり、図３は、接合ビード１８と非貫通ビード２０の幅方向の重なりを説明する説明図である。

　第１ワーク１２及び第２ワーク１４のそれぞれは、例えば、金属等のレーザ溶接可能な材料からなる。本実施形態では、第１ワーク１２及び第２ワーク１４が平板状である場合を例に挙げて説明するが、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の形状は特に限定されるものではない。

　接合ビード１８は、レーザ光が、図１の中心線Ｌｏｃ１で示すように、Ｐ１を出発点、Ｐ２を中継点、Ｐ３を終点とする軌跡を描いて走査されることにより溶融凝固した部分である。具体的には、接合ビード１８は、図２に示す通り、少なくとも第１ワーク１２を厚さ方向に貫通し、該接合ビード１８を介して第１ワーク１２と第２ワーク１４とが接合されるように、換言すると、少なくとも第２ワーク１４の表面に接するように形成されている。

　接合ビード１８は、積層部１６の接合部を確認し易くする観点からは、図２に示すように、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の両方を貫通するように形成されることが最も好ましいが、必ずしも第２ワーク１４を貫通していなくてもよい。接合ビード１８は、図５に示すように、第１ワーク１２のみを貫通して、第２ワーク１４の表面に一部溶け込んでいればよい。

　また、接合ビード１８は、例えば、図１に示すように、積層部１６の積層方向視（レーザ光の照射面の平面視）で略Ｃ字形状となるように形成されることが好ましい。なお、接合ビード１８の前記積層方向視の形状は、特に限定されるものではなく、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の形状や、溶接部材１０の用途等に応じて種々の形態を採用することができ、例えば、直線状や、Ｃ字形状以外の湾曲状としてもよい。

　非貫通ビード２０は、第１ワーク１２を厚さ方向に貫通しないように形成される。すなわち、非貫通ビード２０は、第１ワーク１２のみに形成され、第２ワーク１４には到達していない。本実施形態では、非貫通ビード２０は、第１非貫通ビード２０ａと、第２非貫通ビード２０ｂとからなる。

　第１非貫通ビード２０ａは、接合ビード１８の長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして形成されている。具体的には、第１非貫通ビード２０ａは、レーザ光が、図１の中心線Ｌｏｃ２で示すように、Ｐ５を出発点、Ｐ６を終点とする軌跡を描いて走査されることで、接合ビード１８の前記Ｃ字形状の内側に、前記積層方向視で略楕円形状となるように形成されている。

　また、図３に示すように、接合ビード１８の幅Ｌ１と、第１非貫通ビード２０ａの幅Ｌ２と、接合ビード１８の中心線Ｌｏｃ１及び第１非貫通ビード２０ａの中心線Ｌｏｃ２の間隔Ｌ３とは、１／２（Ｌ１＋Ｌ２）＞Ｌ３の関係が成立するように設定されている。このため、第１非貫通ビード２０ａは、前記Ｃ字形状の接合ビード１８の内側において、該接合ビード１８と幅方向にＬ１２だけ重なり合う。

　第２非貫通ビード２０ｂは、第１非貫通ビード２０ａの幅方向に一部が重なるように、該第１非貫通ビード２０ａの幅方向の接合ビード１８側とは反対側にずらして形成されている。具体的には、第２非貫通ビード２０ｂは、レーザ光が、図１の中心線Ｌｏｃ３で示すように、Ｐ７を出発点、Ｐ８を終点とする軌跡を描いて走査されることで、第１非貫通ビード２０ａの前記楕円形状の内側に、前記積層方向視で略楕円形状となるように形成されている。

　また、図３に示すように、第１非貫通ビード２０ａの幅Ｌ２と、第２非貫通ビード２０ｂの幅Ｌ４と、第１非貫通ビード２０ａの中心線Ｌｏｃ２及び第２非貫通ビード２０ｂの中心線Ｌｏｃ３の間隔Ｌ５とは、１／２（Ｌ２＋Ｌ４）＞Ｌ５の関係が成立するように設定されている。このため、第２非貫通ビード２０ｂは、前記楕円形状の第１非貫通ビード２０ａの内側において、該第１非貫通ビード２０ａと幅方向にＬ２４だけ重なり合う。

　塗膜は、少なくとも、接合ビード１８の、第１ワーク１２側の表面を覆うように設けられる。塗膜の材料としては、溶接部材１０の用途に応じた種々のものを採用することができ、例えば、溶接部材１０の耐食（防錆）性や、外観意匠性等を向上させることが可能なものが挙げられる。

　本実施形態に係る溶接部材１０は、基本的には以上のように構成されるものである。次に、図４～図９Ｂをさらに参照して、本実施形態に係るレーザ溶接方法について、溶接部材１０を得るべく、第１ワーク１２と第２ワーク１４の積層部１６にレーザ光を照射して溶接を行う場合を例に挙げて説明する。

　先ず、不図示のレーザ光照射装置を用いて、積層部１６の第１ワーク１２側からレーザ光を照射し、接合ビード１８を形成する接合ビード形成工程を行う。この工程では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、レーザ光の走査速度（溶接速度）及び照射径を、該レーザ光の照射による溶融凝固部が第１ワーク１２及び第２ワーク１４の両方を貫通するエネルギ密度となるように設定する。そして、このレーザ光を図１のＰ１～Ｐ２に対応する部分に照射する。つまり、このレーザ光の照射スポットを図１にＳ１として模式的に示すと、該Ｓ１の中心が中心線Ｌｏｃ１をその矢印方方向に沿って通るようにレーザ光を走査する。

　これによって、図１及び図４に示すように、照射スポットＳ１の照射径Ｌ１ａに対応する幅Ｌ１の接合ビード１８が、第１ワーク１２及び第２ワーク１４の両方を貫通するように、積層方向視（レーザ光照射方向からの平面視）で略Ｃ字形状に形成される。なお、本実施形態では、レーザ光のエネルギ密度が、Ｐ１からＰ２に至るまで一定に維持される。このため、接合ビード１８の深さも、Ｐ１からＰ２に至るまで同一である。

　次に、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、走査速度及び照射径を徐々に大きくしながら、レーザ光を図１のＰ３～Ｐ４に対応する部分に照射する。これによって、積層部１６に照射されるレーザ光のエネルギ密度が徐々に小さくなるため、Ｐ２以降は接合ビード１８の深さ（前記積層方向の長さ）も徐々に小さくなる。そして、Ｐ３に対応する部分において、接合ビード１８は、図５に示すように、第１ワーク１２のみを貫通する深さとなる。すなわち、本実施形態では、図１のＰ１～Ｐ３に対応する部分に接合ビード１８が形成される。

　なお、Ｐ３からＰ４に到達するまでは、レーザ光のエネルギ密度が一層小さくなるため、ビードの形成が第１ワーク１２内に留まる。換言すれば、Ｐ３～Ｐ４に対応する部分には、第１ワーク１２を貫通しない不図示の非貫通ビードが形成される。このように、レーザ光のエネルギ密度を徐々に小さくしながら、積層部１６のＰ２～Ｐ４に相当する部分にレーザ光を照射することで、接合ビード１８の終端部（Ｐ３）側の陥没が拡大することを回避できる。

　上記のようにして接合ビード１８を形成する際、レーザ光照射により溶融した材料が、積層部１６の第１ワーク１２と第２ワーク１４の間に形成された隙間に流れ込む。その結果、図４に示すように、接合ビード１８の表面が、該接合ビード１８を形成する前の第１ワーク１２の表面に対して凹み、例えば、深さＤ１の陥没２２が形成される。この場合、溶接断面における第１ワーク１２の最小板厚である有効厚（のど厚）はＴ１となる。さらに、陥没２２の表面の外縁部には、先端が尖った、いわゆるピン角２４が形成され易い。

　図１のＰ４まで前記レーザ光照射装置のレーザ光照射部を移動させた後、レーザ光の照射を停止した状態で、該レーザ光照射部を図１のＰ５に移動させる。

　次に、非貫通ビード２０を形成する非貫通ビード形成工程を行う。この工程では、先ず、接合ビード１８の長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして第１非貫通ビード２０ａを形成する。具体的には、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、レーザ光の走査速度及び照射径を、該レーザ光の照射による溶融凝固部が第１ワーク１２を貫通しないエネルギ密度となるように設定する。そして、このレーザ光を図１のＰ５～Ｐ６に対応する部分に照射する。つまり、このレーザ光の照射スポットを図１にＳ２として模式的に示すと、該Ｓ２の中心が中心線Ｌｏｃ２を、その矢印方方向に沿って通るようにレーザ光を走査する。

　これによって、図１、図６及び図７に示すように、照射スポットＳ２の照射径Ｌ２ａに対応する幅Ｌ２の第１非貫通ビード２０ａが、第１ワーク１２に対して、積層方向視で略楕円形状に形成される。この際、幅Ｌ１と、幅Ｌ２と、間隔Ｌ３との関係が上記の通り設定されているため、第１非貫通ビード２０ａは、前記Ｃ字形状の接合ビード１８の長手方向全般の内側において、該接合ビード１８と幅方向にＬ１２重なり合うように形成される。また、上記の通り、照射径Ｌ２ａが照射径Ｌ１ａより大きく設定されるため、幅Ｌ２も幅Ｌ１より大きくなる。

　このようにして、第１非貫通ビード２０ａを形成することで、図６に示す第１ワーク１２の一部分１２ａが溶融して、接合ビード１８表面の深さＤ１（図４参照）の陥没２２に供給される。その結果、図７に示すように、幅方向に連続する接合ビード１８及び第１非貫通ビード２０ａの表面に、深さが前記Ｄ１よりも小さいＤ２の陥没２６が形成される。これによって、有効厚を前記Ｔ１よりも大きいＴ２とすることができる。また、第１非貫通ビード２０ａを形成するべく照射したレーザ光の熱等によって、陥没２６の外縁部２６ａを、前記ピン角２４よりも丸みを帯びた形状とすることができる。

　さらに、本実施形態では、図１に示すように、第１非貫通ビード２０ａを形成する際のレーザ光の走査方向（中心線Ｌｏｃ２の矢印方向）を、接合ビード１８を形成する際のレーザ光の走査方向（中心線Ｌｏｃ１の矢印方向）と同じ向き（本実施形態では反時計回り）としている。すなわち、接合ビード１８の形成を開始した始端部Ｐ１側から、該接合ビード１８の形成を終了した終端部Ｐ３側に向かって、第１非貫通ビード２０ａを形成している。

　接合ビード１８は、形成直後は高温であり、周辺温度に達するまで、時間が経過するに連れて温度が低下するため、その終端部Ｐ３側よりも始端部Ｐ１側の方が先に低温となる。このように、温度が低下し易い始端部Ｐ１側から終端部Ｐ３側に向かう方向、つまり、接合ビード１８を形成する際の走査方向と同じ方向にレーザ光を走査して、第１非貫通ビード２０ａを形成することによって、接合ビード形成工程の後、速やかに非貫通ビード形成工程を開始しても、接合ビード１８表面の陥没２２が大きくなることを回避できる。すなわち、溶接部材１０の製造効率を低下させることなく、接合ビード１８全体の表面が陥没することをより効果的に抑制できる。

　さらに、上記の通り、第１非貫通ビード２０ａは、前記Ｃ字形状の接合ビード１８の内側に形成される。これによって、第１非貫通ビード２０ａを前記Ｃ字形状の外側に形成する場合に比して短い長さで、該第１非貫通ビード２０ａを接合ビード１８の長手方向全般にわたって沿わせることができる。このように、第１非貫通ビード２０ａの長さを短くできる分、効率的に接合ビード１８全体の表面の陥没を抑制することが可能になる。

　図１のＰ６まで前記レーザ光照射部を移動させた後、レーザ光の照射を停止した状態で、該レーザ光照射部を図１のＰ７に移動させる。すなわち、レーザ光照射部を、第１非貫通ビード２０ａの幅方向の、接合ビード１８側とは反対側に位置させる。

　次に、第１非貫通ビード２０ａと幅方向が一部重なるように、該幅方向の接合ビード１８側とは反対側にずらして第２非貫通ビード２０ｂを形成する。具体的には、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、レーザ光の走査速度及び照射径を、該レーザ光の照射による溶融凝固部が第１ワーク１２を貫通しないエネルギ密度となるように設定する。なお、本実施形態では、第１非貫通ビード２０ａと同様の条件としたが、特にこれに限定されるものではない。

　そして、このレーザ光を図１のＰ７～Ｐ８に対応する部分に照射する。つまり、このレーザ光の照射スポットを図１にＳ３として模式的に示すと、該Ｓ３の中心が中心線Ｌｏｃ３を、その矢印方向に沿って通るようにレーザ光を走査する。

　これによって、図１、図７及び図８に示すように、照射スポットＳ３の照射径Ｌ４ａに対応する幅Ｌ４の第２非貫通ビード２０ｂが、第１ワーク１２に対して、積層方向視で略楕円形状に形成される。この際、幅Ｌ２と、幅Ｌ４と、間隔Ｌ５との関係が上記の通り設定されているため、第２非貫通ビード２０ｂは、前記楕円形状の第１非貫通ビード２０ａの内側において、該第１非貫通ビード２０ａと幅方向にＬ２４重なり合うように形成される。なお、本実施形態では、上記の通り、照射径Ｌ２ａと照射径Ｌ４ａとが略同じ大きさに設定されているため、幅Ｌ２と幅Ｌ４とは略同じ大きさとなる。

　このようにして、第２非貫通ビード２０ｂを形成することで、図７に示す第１ワーク１２の一部分１２ｂが溶融して、接合ビード１８及び第１非貫通ビード２０ａ表面の深さＤ２の陥没２６に供給される。その結果、図８に示すように、幅方向に連続する接合ビード１８と、第１非貫通ビード２０ａと、第２非貫通ビード２０ｂとの表面に、深さが、前記Ｄ２よりも小さいＤ３の陥没２８が形成される。これによって、有効厚を前記Ｔ２よりも大きいＴ３とすることができる。また、陥没２８の外縁部２８ａを、陥没２６の外縁部２６ａよりもさらに丸みを帯びた形状とすることができる。

　つまり、第１非貫通ビード２０ａに加えて、第２非貫通ビード２０ｂをさらに形成する分、接合ビード１８の陥没した表面に供給される溶融材料の量を増やすことができる。特に、本実施形態では、上記のようにして、第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂを設けることによって、前記Ｃ字形状の接合ビード１８の内側全般に非貫通ビード２０を形成することができる。これによって、前記陥没２２の深さＤ１が大きい場合であっても、その表面に十分な量の溶融材料を供給して、接合ビード１８全体の表面が陥没することを効果的に抑制できる。

　以上から、このレーザ溶接方法によれば、接合ビード１８の長手方向全般にわたって、陥没することが抑制され、溶接断面における有効厚が十分に大きい溶接部材１０を容易に得ることができる。

　次に、上記のようにして得られた溶接部材１０に対して、塗装処理を施すことで、少なくとも接合ビード１８の第１ワーク１２側の表面を覆う塗膜を形成する。塗装処理としては、公知の手段を用いることができ、例えば、溶接部材１０を塗料中に浸漬する浸漬塗装（いわゆる、どぶ付け）や、霧化した塗料を被塗装面に対して噴射するスプレー塗装等が挙げられる。

　上記の通り、溶接部材１０では、陥没２８の外縁部２８ａが丸みを帯びており、塗膜の形成を阻害したり、形成した塗膜に亀裂や剥離を生じさせたりするようなピン角２４が形成されることが回避されている。すなわち、この溶接部材１０は、塗着性に優れ、塗装処理を施して塗膜を形成する場合にも好適に適用することができるため、用途に応じた塗装処理を容易且つ良好に施すことができる。その結果、溶接部材１０の耐食性や外観意匠性等の種々の特性を良好に向上させることが可能である。

　本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

　上記の実施形態に係るレーザ溶接方法では、第１非貫通ビード２０ａを、図１のＰ５側からＰ６側に向かうようにと形成し、第２非貫通ビード２０ｂを、図１のＰ７側からＰ８側に向かうように形成することとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第１非貫通ビード２０ａは、図１のＰ５ａ側からＰ６ａ側に向かうように形成してもよい。また、第２非貫通ビード２０ｂは、図１のＰ７ａ側からＰ８ａ側に向かうように形成してもよい。

　上記のように、第１非貫通ビード２０ａを形成する走査方向が、接合ビード１８を形成する走査方向と同じであれば、上記した理由により、第１非貫通ビード２０ａを形成する際に、接合ビード１８が拡大することを回避できる。同様に、第２非貫通ビード２０ｂを形成する走査方向が、第１非貫通ビード２０ａを形成する走査方向と同じであれば、第２非貫通ビード２０ｂを形成する際に、第１非貫通ビード２０ａが拡大することも回避できる。

　上記の実施形態に係るレーザ溶接方法では、非貫通ビード２０が、それぞれ前記楕円形状からなる第１非貫通ビード２０ａ及び第２非貫通ビード２０ｂからなることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、非貫通ビード２０として、第１非貫通ビード２０ａのみを設けてもよいし、第２非貫通ビード２０ｂの内側にさらに前記楕円形状の不図示の非貫通ビードを１個又は複数個設けてもよい。

　また、非貫通ビード２０の形状も前記楕円形状に限定されるものではない。例えば、非貫通ビード２０は、その幅方向の中心が、図１０Ａ及び図１０Ｂのそれぞれに示す中心線Ｌｏｃ４及び中心線Ｌｏｃ５と一致するように形成されてもよい。

　すなわち、図１０Ａに示すように、非貫通ビード２０を渦巻き状に形成してもよい。この場合、先ず、上記の実施形態と同様にして、Ｐ１～Ｐ３に対応する部分に接合ビード１８を形成した後、レーザ光の走査速度及び照射径を増大させながら、前記レーザ光照射部をＰ４まで移動させる。

　次に、Ｐ４と隣接するＰ５ｂからＰ８ｂに向かって連続的に非貫通ビード２０を形成する非貫通ビード形成工程を行う。具体的には、接合ビード１８の長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして、Ｐ５ｂ～Ｐ６ｂに対応する部分に非貫通ビード２０を形成する。次に、レーザ光の走査速度及び照射径を維持したまま、前記レーザ光照射部をＰ７ｂへと移動させる。そして、上記のようにＰ５ｂ～Ｐ６ｂに対応する部分に先に形成した非貫通ビード２０と幅方向に一部重なるように、Ｐ７ｂ～Ｐ８ｂに対応する部分に非貫通ビード２０をさらに形成する。

　また、図１０Ｂに示すように、接合ビード１８の内側で往復するように非貫通ビード２０を形成してもよい。この場合、先ず、上記の実施形態と同様にして、Ｐ１～Ｐ３に対応する部分に接合ビード１８を形成した後、レーザ光の走査速度及び照射径を増大させながら、前記レーザ光照射部をＰ４まで移動させる。そして、レーザ光の照射を停止した状態で、レーザ光照射部をＰ５ｃに移動させる。

　次に、Ｐ５ｃ～Ｐ８ｃに対応する部分に連続的に非貫通ビード２０を形成する非貫通ビード形成工程を行う。具体的には、接合ビード１８の長手方向全般にわたって沿うように、且つ接合ビード１８の幅方向に一部が重なるようにずらして、Ｐ５ｃ～Ｐ６ｃに対応する部分に非貫通ビード２０を形成する。次に、レーザ光の走査速度及び照射径を維持したまま、前記レーザ光照射部をＰ７ｃへと移動させる。そして、上記のようにＰ５ｃ～Ｐ６ｃに対応する部分に先に形成した非貫通ビード２０と幅方向に一部重なるように、Ｐ７ｃ～Ｐ８ｃに対応する部分に非貫通ビード２０をさらに形成する。

　図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、接合ビード１８及び非貫通ビード２０を形成した場合であっても、上記の実施形態に係るレーザ溶接方法と同様に、非貫通ビード２０を形成する際に溶融した材料を、接合ビード１８の陥没した表面に供給することができる。その結果、接合ビード１８の長手方向全般にわたって表面が陥没することを良好に抑制でき、有効厚が十分に大きい溶接部材１０を得ることができる。

　上記の実施形態に係るレーザ溶接方法では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、レーザ光の走査速度及び照射径の各々を互いに略同じタイミングで変化させて、積層部１６に照射されるレーザ光のエネルギ密度を調整することとした。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、所望のエネルギ密度となるように、レーザ光の走査速度及び照射径の少なくとも一方を種々のタイミングで変化させればよい。

　また、上記の実施形態に係るレーザ溶接方法では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、非貫通ビード２０を形成するべく、Ｐ５～Ｐ６に相当する部分及びＰ７～Ｐ８に相当する部分のそれぞれにレーザ光を照射する間、該レーザ光の走査速度及び照射径をそれぞれ一定の大きさに維持した。また、Ｐ５～Ｐ６に相当する部分に照射するレーザ光と、Ｐ７～Ｐ８に相当する部分に照射するレーザ光とを互いに同じ走査速度及び照射径とした。

　しかしながら、特にこれらに限定されるものではない。第１ワーク１２の非貫通ビード２０を形成する部分に対して照射されるレーザ光は、上記の通り、第１ワーク１２を貫通しない大きさの溶融凝固部位が形成されるようなエネルギ密度に設定されていればよい。従って、この条件を満たす限り、レーザ光の走査速度や照射径の大きさはどのように設定してもよい。また、走査速度や照射径のみならず、レーザ光出力やその他の条件によって、レーザ光のエネルギ密度を調整してもよい。

　上記の実施形態に係るレーザ溶接方法では、得られた溶接部材１０に対して、塗装処理を施すこととしたが、塗装処理は必須の構成要素ではない。すなわち、溶接部材１０は、塗膜を備えていなくてもよい。

Claims (11)

1. 　第１ワーク（１２）と第２ワーク（１４）を重ねた積層部（１６）に対し、前記第１ワーク（１２）側からレーザ光を照射しながら走査して溶接を行うレーザ溶接方法であって、
   　少なくとも前記第１ワーク（１２）を貫通して、前記第１ワーク（１２）と前記第２ワーク（１４）とを接合する接合ビード（１８）を形成する接合ビード形成工程と、
   　前記第１ワーク（１２）を貫通しない非貫通ビード（２０）を、前記接合ビード（１８）の長手方向全般にわたって沿うように、且つ前記接合ビード（１８）の幅方向に一部が重なるようにずらして形成する非貫通ビード形成工程と、
   　を有することを特徴とするレーザ溶接方法。
2. 　請求項１記載のレーザ溶接方法において、
   　前記非貫通ビード形成工程では、レーザ光を、前記接合ビード形成工程での走査方向と同じ方向に走査することを特徴とするレーザ溶接方法。
3. 　請求項１又は２記載のレーザ溶接方法において、
   　前記非貫通ビード形成工程では、前記非貫通ビード（２０）を、少なくとも前記接合ビード（１８）の幅方向端部に重なる第１非貫通ビード（２０ａ）と、前記接合ビード（１８）と重なる側とは反対側の前記第１非貫通ビード（２０ａ）の幅方向端部に重なる第２非貫通ビード（２０ｂ）とから形成することを特徴とするレーザ溶接方法。
4. 　請求項１～３の何れか１項に記載のレーザ溶接方法において、
   　前記接合ビード形成工程では、前記積層部（１６）の積層方向視で略Ｃ字形状となるように前記接合ビード（１８）を形成し、
   　前記非貫通ビード形成工程では、前記Ｃ字形状の内側に前記非貫通ビード（２０）を形成することを特徴とするレーザ溶接方法。
5. 　請求項４記載のレーザ溶接方法において、
   　前記非貫通ビード形成工程では、前記Ｃ字形状の内側全般に前記非貫通ビード（２０）を形成することを特徴とするレーザ溶接方法。
6. 　請求項１～５の何れか１項に記載のレーザ溶接方法において、
   　塗装処理を施す前の前記第１ワーク（１２）及び前記第２ワーク（１４）の前記積層部（１６）に対して、前記接合ビード形成工程及び前記非貫通ビード形成工程を行うことを特徴とするレーザ溶接方法。
7. 　第１ワーク（１２）と第２ワーク（１４）を重ねた積層部（１６）がレーザ溶接により接合された溶接部材（１０）であって、
   　少なくとも前記第１ワーク（１２）を貫通して、前記第１ワーク（１２）と前記第２ワーク（１４）とを接合する接合ビード（１８）と、
   　前記第１ワーク（１２）を貫通しない非貫通ビード（２０）と、を備え、
   　前記非貫通ビード（２０）は、前記接合ビード（１８）の長手方向全般にわたって沿うように、且つ前記接合ビード（１８）の幅方向に一部が重なるようにずらして形成されていることを特徴とする溶接部材（１０）。
8. 　請求項７記載の溶接部材（１０）において、
   　前記非貫通ビード（２０）は、少なくとも前記接合ビード（１８）の幅方向端部に重なる第１非貫通ビード（２０ａ）と、前記接合ビード（１８）と重なる側とは反対側の前記第１非貫通ビード（２０ａ）の幅方向端部に重なる第２非貫通ビード（２０ｂ）とを有することを特徴とする溶接部材（１０）。
9. 　請求項７又は８記載の溶接部材（１０）において、
   　前記接合ビード（１８）は、前記積層部（１６）の積層方向視で略Ｃ字形状となるように形成され、
   　前記非貫通ビード（２０）は、前記Ｃ字形状の内側に形成されていることを特徴とする溶接部材（１０）。
10. 　請求項９記載の溶接部材（１０）において、
    　前記非貫通ビード（２０）は、前記Ｃ字形状の内側全般に形成されていることを特徴とする溶接部材（１０）。
11. 　請求項７～１０の何れか１項に記載の溶接部材（１０）において、
    　少なくとも前記接合ビード（１８）の前記第１ワーク（１２）側の表面を覆う塗膜をさらに有することを特徴とする溶接部材（１０）。

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