レーザ溶接方法
【課題】低融点金属メッキが形成された複数の金属板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず溶接品質に優れ且つ安定した溶接を効率良く行えるレーザ溶接方法。
【解決手段】複数の鋼板１６，１７を重ね合わせ部２５において、第１工程において溶接対象部１４の全域を予熱可能な「×」型溶接パターン１８となるようにレーザ溶接して溶接対象部１４の全域の亜鉛メッキを蒸発除去する。次に第２工程において「×」型溶接パターン１８により溶接対象部１４の全域が予熱された状態で、「×」型溶接パターン１８の外側端部を通過する「○」型溶接パターン１９となるようにレーザ溶接し、溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。
【解決手段】複数の鋼板１６，１７を重ね合わせ部２５において、第１工程において溶接対象部１４の全域を予熱可能な「×」型溶接パターン１８となるようにレーザ溶接して溶接対象部１４の全域の亜鉛メッキを蒸発除去する。次に第２工程において「×」型溶接パターン１８により溶接対象部１４の全域が予熱された状態で、「×」型溶接パターン１８の外側端部を通過する「○」型溶接パターン１９となるようにレーザ溶接し、溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法に関し、特に、重ね合わせ部の溶接対象部に種々の形状のレーザ溶接パターンで溶接する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、金属板の重ね合わせ部に細いビームスポットの高エネルギー密度の熱源を照射して複数の金属板をスポット状に溶接することができる。従来から車体接合などに多用されるスポット溶接と比較すると、レーザ溶接は非接触溶接であるため、スポット溶接のようにスポットガンや治具とワークとの干渉を回避する干渉回避動作を必要としないので、高効率な溶接方法である。
【０００３】
しかし、複数の亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して溶接したとき、重ね合わせ部に隙間がない場合、亜鉛の融点が鉄の融点よりも低く凝固が遅れるため、鋼板溶融直前又は溶融中に溶接対象部で亜鉛が蒸発して、溶接対象部内でその亜鉛蒸気が圧力によって周りの溶融金属を吹き飛ばす爆飛現象（吹き上げ現象）が発生して穴あき等の欠陥部位が形成される。また、その亜鉛蒸気が溶融部に取り残されて気泡（ブローホールやピット）となり、溶接強度の低下を招くことになる。一方、鋼板間の隙間が大きい場合、溶け落ち（エッジ切れ）が発生して、鋼板の溶接対象部が十分に接合されず溶接強度が低下する。
【０００４】
上述の問題点を解決すべく、特許文献１には、予めシリーズ溶接及びレーザ光照射による前工程とレーザ溶接による本溶接工程とを備えたレーザ溶接方法が開示されている。このレーザ溶接方法では、シリーズ溶接工程において亜鉛メッキ鋼板の接合領域の片側から抵抗スポット溶接電極を押し当てて亜鉛を蒸発除去して亜鉛除去領域が形成される。次に、レーザ光照射工程においてその亜鉛除去領域にレーザ光をインフォーカス又はデフォーカス状態で照射して亜鉛除去領域に残留した亜鉛及びその周囲の亜鉛を除去して亜鉛除去領域を広げる。そして、本溶接工程において亜鉛除去領域にレーザ光をジャストフォーカス状態で照射して複数の亜鉛メッキ鋼板を溶融接合する。
【特許文献１】特開２００６−１１０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のレーザ溶接方法は、抵抗スポット溶接によるシリーズ溶接とレーザ溶接の組み合わせにより亜鉛メッキ鋼板が溶接されるので、工程が複雑であり且つ前加工の工程が必要となるため非効率な溶接方法である。また、亜鉛除去領域の形成が前加工の加工効率に依存する形となるので、この前加工の精度がレーザ溶接の溶接品質に大きな影響を与えることになり、レーザ溶接のメリットを低減させる虞がある。
本発明の目的は、低融点金属メッキが形成された複数の金属板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して、金属板の重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず、溶接品質に優れ且つ安定した溶接を効率良く行えるレーザ溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のレーザ溶接方法は、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法において、金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第１工程と、次に溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第２工程とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このレーザ溶接方法では、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、第１工程において、金属板の重ね合わせ部の溶接対象部の外周よりも内側の領域内にレーザ光が照射されて第１溶接パターンが形成される。次に第２工程において、第１溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で、溶接対象部の外周部に沿ってレーザ光が照射されて環状の第２溶接パターンが形成されるので、第１溶接パターン溶接時に低融点金属メッキを蒸発させ、第２溶接パターン加工時の溶融金属量を増加させることができる。
【０００８】
請求項２のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなることを特徴としている。
【０００９】
請求項３のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなることを特徴としている。
【００１０】
請求項４のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなることを特徴としている。
請求項５のレーザ溶接方法は、請求項１〜４の発明の何れかにおいて、低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、第１工程において金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接し、次に第２工程において溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接するので、低融点金属メッキを除去する為の前加工工程を必要とせず、金属板の重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず溶接品質の安定した良好な溶接を効率良く行うレーザ溶接を実現することができる。
【００１２】
即ち、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ溶接するので、溶接対象部の全域の低融点金属メッキを蒸発除去できる。また、第１溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で、溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ溶接するので、第２溶接パターン溶接時に溶融金属量が増加して重ね合わせ部の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。また、重ね合わせ部に隙間がない場合に発生する低融点金属メッキの爆飛による溶接対象部の欠陥部位へ溶融金属を供給でき、内部欠陥の発生を低減できると共に、溶接不良を確実に防止することできる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなるので、複数の直線状溶接パターンにより溶接対象部の全域をほぼ均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。また、複数の直線状溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で円環状溶接パターンの溶接が行われるので、溶接時の溶融金属量が増加して重ね合わせ部の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。また、重ね合わせ部に隙間がない場合、低融点金属メッキの爆飛による欠陥部位へ溶融金属を供給でき、溶接強度の高い接合部を形成することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなるので、溶接対象部の全域を均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。その他、請求項１と同様の効果を奏する。
【００１５】
請求項４の発明によれば、第１溶接パターンが第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなるので、溶接対象部の全域をほぼ均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。その他、請求項１と同様の効果を奏する。
【００１６】
請求項５の発明によれば、低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であるので、溶接品質に優れ且つ防錆効果の高い亜鉛メッキ鋼板の溶接部を形成することができる。その他、請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施例は、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法に、本発明を適用した場合の一例である。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、レーザ溶接装置１は、レーザ発振器２と、スキャナ加工ヘッド３と、これらを制御する制御装置４とを備えている。
レーザ発振器２は、制御装置４から指示された出力制御指令に基づいて種々のエネルギー密度のレーザ光ＬＡを出力する。レーザ発振器２から出力されたレーザ光ＬＡは、伝送ファイバー５を介してスキャナ加工ヘッド３に伝送される。このとき、スキャナ加工ヘッド３には、レーザ発振器２及び伝送ファイバー５に依存した広がり角をもったレーザ光ＬＡが伝送される。
【００１９】
スキャナ加工ヘッド３は、制御装置４からのレーザ光位置制御指令により、レーザ発振器２から出力されたレーザ光ＬＡの焦点を調整して、金属板の重ね合わせ部２５において溶接対象部１４にレーザ光ＬＡを照射して局所的に溶接部を形成する。ここで、レーザ光ＬＡとしては、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどがあり、ＹＡＧレーザの方がＣＯ２レーザよりも金属に対する光エネルギーの吸収性が優れている。
【００２０】
スキャナ加工ヘッド３のケーシング６内には、可動式のコリメートレンズ７、固定ミラー８、可動ミラー９、集光レンズ１０及びカバースライド１１などが配設されている。コリメートレンズ７は、集光レンズ１０によりレーザ光ＬＡを集光させるためにレーザ光ＬＡを平行光にするレンズであり、アクチュエータ（図示略）により、ケーシング６内を上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。
【００２１】
可動ミラー９は、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に傾動可能に設けられている。Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３は、サーボモータ等で構成されている。コリメートレンズ７に伝送されたレーザ光ＬＡは、固定ミラー８によって可動ミラー９側へ反射され、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によりミラー角度が変化する可動ミラー９より反射されて集光レンズ１０で集光される。そのため、集光されたレーザ光ＬＡを、複数の金属板の重ね合わせ部２５の溶接対象部１４に対し可動ミラー９の角度変化により高速で移動させながら照射してレーザ溶接部を形成することが可能となる。
【００２２】
図１に示すように、集光レンズ１０からレーザ光ＬＡが最も集光する位置までの距離であるＺ軸方向の焦点距離ＦＬは、コリメートレンズ７の上下方向の移動及び集光レンズ１０によって調整される。レーザスポット径の外径が最も小さい部分が高エネルギー密度の熱源部分となり、そこから離れるにつれてレーザ光ＬＡのエネルギー密度は低くなる。なお、スキャナ加工ヘッド３は、必要に応じてロボットアーム（図示略）に取り付けて使用することが可能である。
【００２３】
制御装置４によるレーザ発振器２の出力制御は、スキャナ加工ヘッド３の位置制御命令と同期させてレーザ光ＬＡのエネルギー密度の強弱調整が行われるように構成されている。低密度エネルギーのレーザ光ＬＡと高密度エネルギーのレーザ光ＬＡの切換は、制御装置４からレーザ発振器２に対し電気信号が送信されることにより行われる。
【００２４】
次に、上述のレーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法について説明する。
金属板として、鉄の融点よりも低い低融点金属の亜鉛メッキ１５が形成された鋼板１６，１７を採用する。この亜鉛メッキ１５が形成された鋼板１６，１７は、防錆性能を有し、自動車の車体など種々の分野で使用されている。なお、亜鉛の融点は４１９．５℃、沸点は９３０℃である。鉄の融点は１５３５℃、沸点は２７５０℃である。
【００２５】
図１、図２に示すように、亜鉛メッキ１５が形成された上側鋼板１６と下側鋼板１７とを重ね合わせたものをロボット（図示略）でハンドリングし、レーザ溶接装置１の照射範囲Ａに配置する。例えば、照射範囲Ａは、直径３００ｍｍとし、レーザスポット外径は、０．６ｍｍとする。なお、スキャナ加工ヘッド３自体の位置は固定しておく。次に、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の溶接対象部１４にレーザ光ＬＡを照射して複数の亜鉛メッキ鋼板をスポット状に溶接する。
【００２６】
第１工程において、外形がほぼ円形の溶接対象部１４の外周よりも内側の領域内においてスポット溶接の直径となる部分に焦点を合わせ、上側鋼板１６の上面に鉄の融点（１５３５℃）以上の高エネルギー密度のレーザ光ＬＡが照射される。そして、そのレーザ光ＬＡがスポット溶接の直径となる部分に沿って可動ミラー９の角度変化により高速で移動照射され、このレーザ溶接により、スポット溶接の直径となる部分に溶接対象部１４の中心で交差する複数の直線状溶接パターン（第１溶接パターン）、例えば、図３に示す「×」型の溶接パターン１８が形成されるとともに、「×」型の溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の外周側に向けて広がり溶接対象部１４の全域がほぼ加熱される。
【００２７】
レーザ溶接時において、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合、鋼板溶融直前又は溶融中に、亜鉛の融点が鉄の融点よりも低く凝固が遅れるため、溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５が蒸発し、この亜鉛蒸気が、溶接対象部１４内で気泡（ブローホールやピット）として残存し、又は圧力によって周りの溶融金属を吹き飛ばして爆飛する。この爆飛により溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５が外部へ除去される。溶接対象部１４内には爆飛による穴あき等の欠陥部位が形成される。他方、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合、レーザ溶接時に蒸発した亜鉛メッキ１５が溶接対象部１４から外周側へ離散して除去される。
【００２８】
次に、第２工程において、溶接対象部１４の外周部に焦点を合わせ，上側鋼板Ｗ１の上面に高エネルギー密度のレーザ光ＬＡが照射される。そして、そのレーザ光ＬＡが溶接対象部１４の外周部に沿って可動ミラー９の角度変化により高速で移動照射され、このレーザ溶接により、前記の複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する環状の溶接パターン（第２溶接パターン）、例えば、図３に示すように、前記の「×」型の溶接パターンの外側端部を通過する「○」型の円環状溶接パターン１９が形成される。その結果、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に局所的に「×」型の周囲に「○」型が形成された溶接パターンの溶接部が形成される。
【００２９】
レーザ溶接時において、溶接対象部１４の全域が予熱された状態でレーザ溶接が行われることで溶融金属量が増加し、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合に発生した溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５の爆飛による溶接対象部１４の欠陥部位へ溶融金属が供給される。また、溶接対象部１４に残存していた気泡が再加熱されることで蒸発して離散する。
【００３０】
一方、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合、溶接対象部１４の全域が予熱された状態でレーザ溶接が行われるので溶融金属量が増加し、安定した状態でレーザ溶接による溶接接合が行われることになる。
【００３１】
次に、上述した実施例のレーザ溶接方法によりレーザ溶接された種々の溶接パターンの接合部の効果検証試験について図４に基づいて説明する。
［ワーク材料］
金属板として、厚み１．４ｍｍの４４０系亜鉛メッキ鋼板を準備した。
［溶接方法］
上述のレーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法に基づいて、複数の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせ、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部１４に鉄の融点以上のエネルギー密度のレーザ光ＬＡを照射して複数の亜鉛メッキ鋼板をスポット状に溶融接合した。
【００３２】
［溶接パターン］
「×」型溶接パターンを溶接後、この「×」型溶接パターンの外側端部を通過する「○」型の円環状溶接パターン（２５．７ｍｍ溶接）の接合部を溶接した。比較例の溶接パターンとして、直線型溶接パターン（２０ｍｍ溶接）、Ｃ字型溶接パターン（２０ｍｍ溶接）の接合部を夫々を溶接した。
【００３３】
［接合強度の試験及び評価］
各種形状の溶接パターンの接合部の引張り剪断強度を測定した。図４に示すように、鋼板の重ね合わせ部に亜鉛蒸気を溶接対象部から逃がすだけの隙間がある場合（０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ）、全ての溶接パターンの接合部が高い剪断強度を示した。一方、鋼板の重ね合わせ部に隙間がない場合（０．０ｍｍ）や隙間が大きい場合（０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ）、実施例の溶接パターンの接合部のみが高い剪断強度を示した。一方、直線型やＣ字型溶接パターンの接合部は、鋼板の重ね合わせ部の隙間が大きくなるほど剪断強度が低くなる。特に、重ね合わせ部の隙間の大きさが０．５ｍｍ以上の場合、エッジ切れや鋼板の溶接対象部が十分に溶接されておらず溶接不良が発生していると考えられる。
【００３４】
この検証試験結果から、実施例の溶接パターンを溶接することにより、２つの効果を確認できた。１つ目の効果は、×型溶接により、溶接対象部１４に対し予熱効果及び亜鉛メッキ除去効果が得られ、予熱状態での○型溶接により溶融金属量が増加して、×型溶接時に発生した溶接対象部の亜鉛メッキの爆飛による穴あき等の欠陥部位へ溶融金属が供給され、鋼板の重ね合わせ部に隙間がない場合でも高い溶接強度を有する溶接部が形成されることが確認できた。また、２つ目の効果としては、×型溶接での予熱効果により○型溶接時の溶融金属量が増加して鋼板の重ね合わせ部の隙間が大きい場合でもロバストな溶接が可能となり、高い接合強度を有する接合部が形成されることが確認できた。更に、×型溶接での予熱効果により○型溶接時のスパッタの発生が低減する効果も確認できた。
【００３５】
以上説明した実施例のレーザ溶接方法の作用効果について説明する。
第１工程において、溶接対象部１４の全域を予熱可能な「×」型溶接パターン１８となるようにレーザ溶接するので、溶接対象部１４の全域の亜鉛メッキ１５を蒸発除去できる。また、第２工程において、「×」型溶接パターン１８により溶接対象部１４の全域が予熱された状態で、「×」型溶接パターン１８の外側端部を通過する「○」型溶接パターン１９となるようにレーザ溶接するので、溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。
【００３６】
また、鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合に発生する亜鉛メッキ１５の爆飛による溶接対象部１４の穴あき等の欠陥部位へ溶融金属を供給でき、内部欠陥の発生を低減できると共に、溶接不良を確実に防止することができる。その結果、鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間の大きさにかかわらず、溶接品質に優れ且つ安定したレーザ溶接を効率良く行うことができる。
【００３７】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１〕溶接パターンは実施例で示した形状に限定されるものではなく、種々の形状の溶接パターンを適用可能であり、特に、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の中心から外周へ放射状に広がる溶接パターンが有効である。
【００３８】
例えば、図５に示すように、「◎」型溶接パターン２０でもよい。即ち、第１溶接パターン溶接時の予熱が第１溶接パターンの領域と第２溶接パターンの領域に均等に伝わるようにする為、第１溶接パターンが溶接対象部１４の中心を中心とし且つ溶接対象部１４の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターン２１からなり、第２溶接パターンが円環状の溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターン１９とする。この溶接パターンにより、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の全域に広がる予熱効果と、亜鉛メッキ蒸発除去効果が得られ、第２溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して、鋼板１６，１７の溶接対象部１４の隙間に対しロバストな溶接部を形成することができる。
【００３９】
この場合、溶接対象部１４において、第１溶接パターンの半径をｘＲとし、第２溶接パターンの半径をＲとした場合、第２溶接パターンの半径Ｒに対し、第１溶接パターンの半径を約０．７０７Ｒとすることで溶接対象部１４の１／２の面積を囲繞する第１溶接パターンにより、第１溶接パターンの領域と第２溶接パターンの領域とが均等に予熱されると考えられる
【００４０】
２〕また、図６に示すように、「渦巻き」型溶接パターン２４でもよい。即ち、第１溶接パターンが第２溶接パターン２３に渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターン２２となる形状としてもよい。この溶接パターンにより、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の全域に広がる予熱効果と、亜鉛メッキ蒸発除去効果が得られ、第２溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加する。
【００４１】
３〕実施例では、低融点金属メッキを亜鉛メッキ１５としたが、その他、亜鉛合金メッキ、沸点１０９℃のマグネシウム合金メッキ、アルミニウム合金メッキ等でもよい。母材の融点よりも低い融点の低融点金属メッキであれば、本発明の適用が可能である。
【００４２】
４〕実施例では、亜鉛メッキ１５が形成された上側鋼板１６と下側鋼板１７の溶接対象部１４をレーザ溶接したが、亜鉛メッキ１５が形成されていない上側鋼板と、亜鉛メッキが形成された下側鋼板１７の溶接対象部１４をレーザ溶接してもよい。また、下側鋼板は、複数枚であってもよく、それらは亜鉛メッキが形成されたものでも、形成されていないものでもよい。
【００４３】
５〕本発明のレーザ溶接方法は、自動車、鉄道車両、航空機などの生産ラインに適用可能であり、その適用分野や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
６〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態が実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】レーザ溶接装置の概要とスキャナ加工ヘッドの概要を示す図である。
【図２】亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部の拡大斜視図である。
【図３】第１溶接パターンと第２溶接パターンの拡大図である。
【図４】接合部の引張り剪断強度を示すデータである。
【図５】変更形態に係る溶接パターンを示す図である。
【図６】変更形態に係る溶接パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＬＡ レーザ光
１４ 溶接対象部
１５ 亜鉛メッキ
１６、１７ 鋼板
１８、２１、２２ 第１溶接パターン
１９、２３ 第２溶接パターン
２５ 重ね合わせ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法に関し、特に、重ね合わせ部の溶接対象部に種々の形状のレーザ溶接パターンで溶接する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、金属板の重ね合わせ部に細いビームスポットの高エネルギー密度の熱源を照射して複数の金属板をスポット状に溶接することができる。従来から車体接合などに多用されるスポット溶接と比較すると、レーザ溶接は非接触溶接であるため、スポット溶接のようにスポットガンや治具とワークとの干渉を回避する干渉回避動作を必要としないので、高効率な溶接方法である。
【０００３】
しかし、複数の亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して溶接したとき、重ね合わせ部に隙間がない場合、亜鉛の融点が鉄の融点よりも低く凝固が遅れるため、鋼板溶融直前又は溶融中に溶接対象部で亜鉛が蒸発して、溶接対象部内でその亜鉛蒸気が圧力によって周りの溶融金属を吹き飛ばす爆飛現象（吹き上げ現象）が発生して穴あき等の欠陥部位が形成される。また、その亜鉛蒸気が溶融部に取り残されて気泡（ブローホールやピット）となり、溶接強度の低下を招くことになる。一方、鋼板間の隙間が大きい場合、溶け落ち（エッジ切れ）が発生して、鋼板の溶接対象部が十分に接合されず溶接強度が低下する。
【０００４】
上述の問題点を解決すべく、特許文献１には、予めシリーズ溶接及びレーザ光照射による前工程とレーザ溶接による本溶接工程とを備えたレーザ溶接方法が開示されている。このレーザ溶接方法では、シリーズ溶接工程において亜鉛メッキ鋼板の接合領域の片側から抵抗スポット溶接電極を押し当てて亜鉛を蒸発除去して亜鉛除去領域が形成される。次に、レーザ光照射工程においてその亜鉛除去領域にレーザ光をインフォーカス又はデフォーカス状態で照射して亜鉛除去領域に残留した亜鉛及びその周囲の亜鉛を除去して亜鉛除去領域を広げる。そして、本溶接工程において亜鉛除去領域にレーザ光をジャストフォーカス状態で照射して複数の亜鉛メッキ鋼板を溶融接合する。
【特許文献１】特開２００６−１１０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のレーザ溶接方法は、抵抗スポット溶接によるシリーズ溶接とレーザ溶接の組み合わせにより亜鉛メッキ鋼板が溶接されるので、工程が複雑であり且つ前加工の工程が必要となるため非効率な溶接方法である。また、亜鉛除去領域の形成が前加工の加工効率に依存する形となるので、この前加工の精度がレーザ溶接の溶接品質に大きな影響を与えることになり、レーザ溶接のメリットを低減させる虞がある。
本発明の目的は、低融点金属メッキが形成された複数の金属板の重ね合わせ部の溶接対象部にレーザ光を照射して、金属板の重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず、溶接品質に優れ且つ安定した溶接を効率良く行えるレーザ溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のレーザ溶接方法は、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法において、金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第１工程と、次に溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第２工程とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このレーザ溶接方法では、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、第１工程において、金属板の重ね合わせ部の溶接対象部の外周よりも内側の領域内にレーザ光が照射されて第１溶接パターンが形成される。次に第２工程において、第１溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で、溶接対象部の外周部に沿ってレーザ光が照射されて環状の第２溶接パターンが形成されるので、第１溶接パターン溶接時に低融点金属メッキを蒸発させ、第２溶接パターン加工時の溶融金属量を増加させることができる。
【０００８】
請求項２のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなることを特徴としている。
【０００９】
請求項３のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなることを特徴としている。
【００１０】
請求項４のレーザ溶接方法は、請求項１の発明において、第１溶接パターンが第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなることを特徴としている。
請求項５のレーザ溶接方法は、請求項１〜４の発明の何れかにおいて、低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、第１工程において金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接し、次に第２工程において溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接するので、低融点金属メッキを除去する為の前加工工程を必要とせず、金属板の重ね合わせ部の隙間の大きさにかかわらず溶接品質の安定した良好な溶接を効率良く行うレーザ溶接を実現することができる。
【００１２】
即ち、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ溶接するので、溶接対象部の全域の低融点金属メッキを蒸発除去できる。また、第１溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で、溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ溶接するので、第２溶接パターン溶接時に溶融金属量が増加して重ね合わせ部の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。また、重ね合わせ部に隙間がない場合に発生する低融点金属メッキの爆飛による溶接対象部の欠陥部位へ溶融金属を供給でき、内部欠陥の発生を低減できると共に、溶接不良を確実に防止することできる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなるので、複数の直線状溶接パターンにより溶接対象部の全域をほぼ均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。また、複数の直線状溶接パターンにより溶接対象部の全域が予熱された状態で円環状溶接パターンの溶接が行われるので、溶接時の溶融金属量が増加して重ね合わせ部の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。また、重ね合わせ部に隙間がない場合、低融点金属メッキの爆飛による欠陥部位へ溶融金属を供給でき、溶接強度の高い接合部を形成することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなるので、溶接対象部の全域を均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。その他、請求項１と同様の効果を奏する。
【００１５】
請求項４の発明によれば、第１溶接パターンが第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなるので、溶接対象部の全域をほぼ均等に予熱できると共に、溶接対象部の低融点金属メッキを確実に蒸発除去できる。その他、請求項１と同様の効果を奏する。
【００１６】
請求項５の発明によれば、低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であるので、溶接品質に優れ且つ防錆効果の高い亜鉛メッキ鋼板の溶接部を形成することができる。その他、請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施例は、低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法に、本発明を適用した場合の一例である。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、レーザ溶接装置１は、レーザ発振器２と、スキャナ加工ヘッド３と、これらを制御する制御装置４とを備えている。
レーザ発振器２は、制御装置４から指示された出力制御指令に基づいて種々のエネルギー密度のレーザ光ＬＡを出力する。レーザ発振器２から出力されたレーザ光ＬＡは、伝送ファイバー５を介してスキャナ加工ヘッド３に伝送される。このとき、スキャナ加工ヘッド３には、レーザ発振器２及び伝送ファイバー５に依存した広がり角をもったレーザ光ＬＡが伝送される。
【００１９】
スキャナ加工ヘッド３は、制御装置４からのレーザ光位置制御指令により、レーザ発振器２から出力されたレーザ光ＬＡの焦点を調整して、金属板の重ね合わせ部２５において溶接対象部１４にレーザ光ＬＡを照射して局所的に溶接部を形成する。ここで、レーザ光ＬＡとしては、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどがあり、ＹＡＧレーザの方がＣＯ２レーザよりも金属に対する光エネルギーの吸収性が優れている。
【００２０】
スキャナ加工ヘッド３のケーシング６内には、可動式のコリメートレンズ７、固定ミラー８、可動ミラー９、集光レンズ１０及びカバースライド１１などが配設されている。コリメートレンズ７は、集光レンズ１０によりレーザ光ＬＡを集光させるためにレーザ光ＬＡを平行光にするレンズであり、アクチュエータ（図示略）により、ケーシング６内を上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。
【００２１】
可動ミラー９は、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に傾動可能に設けられている。Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３は、サーボモータ等で構成されている。コリメートレンズ７に伝送されたレーザ光ＬＡは、固定ミラー８によって可動ミラー９側へ反射され、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によりミラー角度が変化する可動ミラー９より反射されて集光レンズ１０で集光される。そのため、集光されたレーザ光ＬＡを、複数の金属板の重ね合わせ部２５の溶接対象部１４に対し可動ミラー９の角度変化により高速で移動させながら照射してレーザ溶接部を形成することが可能となる。
【００２２】
図１に示すように、集光レンズ１０からレーザ光ＬＡが最も集光する位置までの距離であるＺ軸方向の焦点距離ＦＬは、コリメートレンズ７の上下方向の移動及び集光レンズ１０によって調整される。レーザスポット径の外径が最も小さい部分が高エネルギー密度の熱源部分となり、そこから離れるにつれてレーザ光ＬＡのエネルギー密度は低くなる。なお、スキャナ加工ヘッド３は、必要に応じてロボットアーム（図示略）に取り付けて使用することが可能である。
【００２３】
制御装置４によるレーザ発振器２の出力制御は、スキャナ加工ヘッド３の位置制御命令と同期させてレーザ光ＬＡのエネルギー密度の強弱調整が行われるように構成されている。低密度エネルギーのレーザ光ＬＡと高密度エネルギーのレーザ光ＬＡの切換は、制御装置４からレーザ発振器２に対し電気信号が送信されることにより行われる。
【００２４】
次に、上述のレーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法について説明する。
金属板として、鉄の融点よりも低い低融点金属の亜鉛メッキ１５が形成された鋼板１６，１７を採用する。この亜鉛メッキ１５が形成された鋼板１６，１７は、防錆性能を有し、自動車の車体など種々の分野で使用されている。なお、亜鉛の融点は４１９．５℃、沸点は９３０℃である。鉄の融点は１５３５℃、沸点は２７５０℃である。
【００２５】
図１、図２に示すように、亜鉛メッキ１５が形成された上側鋼板１６と下側鋼板１７とを重ね合わせたものをロボット（図示略）でハンドリングし、レーザ溶接装置１の照射範囲Ａに配置する。例えば、照射範囲Ａは、直径３００ｍｍとし、レーザスポット外径は、０．６ｍｍとする。なお、スキャナ加工ヘッド３自体の位置は固定しておく。次に、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の溶接対象部１４にレーザ光ＬＡを照射して複数の亜鉛メッキ鋼板をスポット状に溶接する。
【００２６】
第１工程において、外形がほぼ円形の溶接対象部１４の外周よりも内側の領域内においてスポット溶接の直径となる部分に焦点を合わせ、上側鋼板１６の上面に鉄の融点（１５３５℃）以上の高エネルギー密度のレーザ光ＬＡが照射される。そして、そのレーザ光ＬＡがスポット溶接の直径となる部分に沿って可動ミラー９の角度変化により高速で移動照射され、このレーザ溶接により、スポット溶接の直径となる部分に溶接対象部１４の中心で交差する複数の直線状溶接パターン（第１溶接パターン）、例えば、図３に示す「×」型の溶接パターン１８が形成されるとともに、「×」型の溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の外周側に向けて広がり溶接対象部１４の全域がほぼ加熱される。
【００２７】
レーザ溶接時において、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合、鋼板溶融直前又は溶融中に、亜鉛の融点が鉄の融点よりも低く凝固が遅れるため、溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５が蒸発し、この亜鉛蒸気が、溶接対象部１４内で気泡（ブローホールやピット）として残存し、又は圧力によって周りの溶融金属を吹き飛ばして爆飛する。この爆飛により溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５が外部へ除去される。溶接対象部１４内には爆飛による穴あき等の欠陥部位が形成される。他方、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合、レーザ溶接時に蒸発した亜鉛メッキ１５が溶接対象部１４から外周側へ離散して除去される。
【００２８】
次に、第２工程において、溶接対象部１４の外周部に焦点を合わせ，上側鋼板Ｗ１の上面に高エネルギー密度のレーザ光ＬＡが照射される。そして、そのレーザ光ＬＡが溶接対象部１４の外周部に沿って可動ミラー９の角度変化により高速で移動照射され、このレーザ溶接により、前記の複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する環状の溶接パターン（第２溶接パターン）、例えば、図３に示すように、前記の「×」型の溶接パターンの外側端部を通過する「○」型の円環状溶接パターン１９が形成される。その結果、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に局所的に「×」型の周囲に「○」型が形成された溶接パターンの溶接部が形成される。
【００２９】
レーザ溶接時において、溶接対象部１４の全域が予熱された状態でレーザ溶接が行われることで溶融金属量が増加し、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合に発生した溶接対象部１４の亜鉛メッキ１５の爆飛による溶接対象部１４の欠陥部位へ溶融金属が供給される。また、溶接対象部１４に残存していた気泡が再加熱されることで蒸発して離散する。
【００３０】
一方、上側鋼板１６と下側鋼板１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合、溶接対象部１４の全域が予熱された状態でレーザ溶接が行われるので溶融金属量が増加し、安定した状態でレーザ溶接による溶接接合が行われることになる。
【００３１】
次に、上述した実施例のレーザ溶接方法によりレーザ溶接された種々の溶接パターンの接合部の効果検証試験について図４に基づいて説明する。
［ワーク材料］
金属板として、厚み１．４ｍｍの４４０系亜鉛メッキ鋼板を準備した。
［溶接方法］
上述のレーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法に基づいて、複数の亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせ、亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部１４に鉄の融点以上のエネルギー密度のレーザ光ＬＡを照射して複数の亜鉛メッキ鋼板をスポット状に溶融接合した。
【００３２】
［溶接パターン］
「×」型溶接パターンを溶接後、この「×」型溶接パターンの外側端部を通過する「○」型の円環状溶接パターン（２５．７ｍｍ溶接）の接合部を溶接した。比較例の溶接パターンとして、直線型溶接パターン（２０ｍｍ溶接）、Ｃ字型溶接パターン（２０ｍｍ溶接）の接合部を夫々を溶接した。
【００３３】
［接合強度の試験及び評価］
各種形状の溶接パターンの接合部の引張り剪断強度を測定した。図４に示すように、鋼板の重ね合わせ部に亜鉛蒸気を溶接対象部から逃がすだけの隙間がある場合（０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ）、全ての溶接パターンの接合部が高い剪断強度を示した。一方、鋼板の重ね合わせ部に隙間がない場合（０．０ｍｍ）や隙間が大きい場合（０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ）、実施例の溶接パターンの接合部のみが高い剪断強度を示した。一方、直線型やＣ字型溶接パターンの接合部は、鋼板の重ね合わせ部の隙間が大きくなるほど剪断強度が低くなる。特に、重ね合わせ部の隙間の大きさが０．５ｍｍ以上の場合、エッジ切れや鋼板の溶接対象部が十分に溶接されておらず溶接不良が発生していると考えられる。
【００３４】
この検証試験結果から、実施例の溶接パターンを溶接することにより、２つの効果を確認できた。１つ目の効果は、×型溶接により、溶接対象部１４に対し予熱効果及び亜鉛メッキ除去効果が得られ、予熱状態での○型溶接により溶融金属量が増加して、×型溶接時に発生した溶接対象部の亜鉛メッキの爆飛による穴あき等の欠陥部位へ溶融金属が供給され、鋼板の重ね合わせ部に隙間がない場合でも高い溶接強度を有する溶接部が形成されることが確認できた。また、２つ目の効果としては、×型溶接での予熱効果により○型溶接時の溶融金属量が増加して鋼板の重ね合わせ部の隙間が大きい場合でもロバストな溶接が可能となり、高い接合強度を有する接合部が形成されることが確認できた。更に、×型溶接での予熱効果により○型溶接時のスパッタの発生が低減する効果も確認できた。
【００３５】
以上説明した実施例のレーザ溶接方法の作用効果について説明する。
第１工程において、溶接対象部１４の全域を予熱可能な「×」型溶接パターン１８となるようにレーザ溶接するので、溶接対象部１４の全域の亜鉛メッキ１５を蒸発除去できる。また、第２工程において、「×」型溶接パターン１８により溶接対象部１４の全域が予熱された状態で、「×」型溶接パターン１８の外側端部を通過する「○」型溶接パターン１９となるようにレーザ溶接するので、溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間が大きい場合でも安定して溶接接合を行うことができる。
【００３６】
また、鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５に隙間がない場合に発生する亜鉛メッキ１５の爆飛による溶接対象部１４の穴あき等の欠陥部位へ溶融金属を供給でき、内部欠陥の発生を低減できると共に、溶接不良を確実に防止することができる。その結果、鋼板１６，１７の重ね合わせ部２５の隙間の大きさにかかわらず、溶接品質に優れ且つ安定したレーザ溶接を効率良く行うことができる。
【００３７】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１〕溶接パターンは実施例で示した形状に限定されるものではなく、種々の形状の溶接パターンを適用可能であり、特に、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の中心から外周へ放射状に広がる溶接パターンが有効である。
【００３８】
例えば、図５に示すように、「◎」型溶接パターン２０でもよい。即ち、第１溶接パターン溶接時の予熱が第１溶接パターンの領域と第２溶接パターンの領域に均等に伝わるようにする為、第１溶接パターンが溶接対象部１４の中心を中心とし且つ溶接対象部１４の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターン２１からなり、第２溶接パターンが円環状の溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターン１９とする。この溶接パターンにより、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の全域に広がる予熱効果と、亜鉛メッキ蒸発除去効果が得られ、第２溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加して、鋼板１６，１７の溶接対象部１４の隙間に対しロバストな溶接部を形成することができる。
【００３９】
この場合、溶接対象部１４において、第１溶接パターンの半径をｘＲとし、第２溶接パターンの半径をＲとした場合、第２溶接パターンの半径Ｒに対し、第１溶接パターンの半径を約０．７０７Ｒとすることで溶接対象部１４の１／２の面積を囲繞する第１溶接パターンにより、第１溶接パターンの領域と第２溶接パターンの領域とが均等に予熱されると考えられる
【００４０】
２〕また、図６に示すように、「渦巻き」型溶接パターン２４でもよい。即ち、第１溶接パターンが第２溶接パターン２３に渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターン２２となる形状としてもよい。この溶接パターンにより、第１溶接パターン溶接時の熱が溶接対象部１４の全域に広がる予熱効果と、亜鉛メッキ蒸発除去効果が得られ、第２溶接パターン溶接時の溶融金属量が増加する。
【００４１】
３〕実施例では、低融点金属メッキを亜鉛メッキ１５としたが、その他、亜鉛合金メッキ、沸点１０９℃のマグネシウム合金メッキ、アルミニウム合金メッキ等でもよい。母材の融点よりも低い融点の低融点金属メッキであれば、本発明の適用が可能である。
【００４２】
４〕実施例では、亜鉛メッキ１５が形成された上側鋼板１６と下側鋼板１７の溶接対象部１４をレーザ溶接したが、亜鉛メッキ１５が形成されていない上側鋼板と、亜鉛メッキが形成された下側鋼板１７の溶接対象部１４をレーザ溶接してもよい。また、下側鋼板は、複数枚であってもよく、それらは亜鉛メッキが形成されたものでも、形成されていないものでもよい。
【００４３】
５〕本発明のレーザ溶接方法は、自動車、鉄道車両、航空機などの生産ラインに適用可能であり、その適用分野や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
６〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態が実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】レーザ溶接装置の概要とスキャナ加工ヘッドの概要を示す図である。
【図２】亜鉛メッキ鋼板の重ね合わせ部の溶接対象部の拡大斜視図である。
【図３】第１溶接パターンと第２溶接パターンの拡大図である。
【図４】接合部の引張り剪断強度を示すデータである。
【図５】変更形態に係る溶接パターンを示す図である。
【図６】変更形態に係る溶接パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＬＡ レーザ光
１４ 溶接対象部
１５ 亜鉛メッキ
１６、１７ 鋼板
１８、２１、２２ 第１溶接パターン
１９、２３ 第２溶接パターン
２５ 重ね合わせ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法において、
前記金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第１工程と、
次に溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第２工程とを備えたことを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、前記第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記第１溶接パターンが前記第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項５】
前記低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のレーザ溶接方法。
【請求項１】
低融点金属メッキが形成された金属板を含む複数の金属板を重ね、金属板の重ね合わせ部にレーザ光を照射して複数の金属板をスポット状に溶接するレーザ溶接方法において、
前記金属板の外形がほぼ円形の溶接対象部の外周よりも内側の領域内に、溶接対象部の全域を予熱可能な第１溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第１工程と、
次に溶接対象部の外周部に沿った環状の第２溶接パターンとなるようにレーザ光を照射して溶接する第２工程とを備えたことを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記第１溶接パターンが溶接対象部の中心で交差する複数の直線状溶接パターンからなり、前記第２溶接パターンが複数の直線状溶接パターンの外側端部を通過する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記第１溶接パターンが溶接対象部の中心を中心とし且つ溶接対象部の面積の約１／２の面積を囲繞する円環状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
前記第１溶接パターンが前記第２溶接パターンに渦巻き状に連なる渦巻き状溶接パターンからなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接方法。
【請求項５】
前記低融点金属メッキが形成された金属板が、亜鉛メッキを形成した鋼板であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のレーザ溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１４８７８１（Ｐ２００９−１４８７８１Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７２２０（Ｐ２００７−３２７２２０）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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