JP5191117B2 - レーザ溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、亜鉛めっき鋼板などの被溶接部材を重ね合せて、レーザにより溶接するレーザ溶接方法に関する。

亜鉛めっき鋼板を２枚重ねた状態でレーザ溶接すると、鋼板間に急速に発生する亜鉛蒸気が溶融金属を吹き飛ばすためにスパッタが激しく発生し、また溶接ビードにピット、ブローホールが発生して良好な溶接ビードを得ることができないことから、鋼板間に適当な隙間を形成した状態でレーザ溶接することが知られている。このような隙間を形成する方法としては、溶接ビードと平行になる位置にレーザによりフォーミングビードを形成して一方の鋼板を反らせ、鋼板間に隙間を形成した後に、レーザにて溶接ビードを形成するレーザ溶接方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１１５４５６号公報

しかし、特許文献１に開示されたレーザ溶接方法においては、溶接ビードと平行になる位置にフォーミングビードを形成するため、フォーミングビードを挟んで溶接ビードと反対側にクランプ位置を設ける必要があることから、クランプ位置が制限されてしまい、レーザ溶接の対象となるワークの形状によってはクランプ位置が設けられず、レーザ溶接を行うことができないという問題がある。また、溶接ビードと平行になる位置にのみフォーミングビードを形成するため、十分な隙間を形成することができない場合があるという問題もある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重ね合せた被溶接部材間に必要な隙間を確実に形成することができるレーザ溶接方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく本発明は、重ね合せた亜鉛メッキ鋼板をレーザで溶接する際に、レーザでフォーミングビードを形成して一方の部材を反らせ、前記亜鉛メッキ鋼板間に隙間を形成した後に、レーザで溶接ビードを形成して溶接する方法において、前記溶接ビードの形成は前記フォーミングビードの形成とは別工程で行い、前記フォーミングビードの形状はフォーミングビードが形成される亜鉛メッキ鋼板の端部と平行な直線部とこの直線部から前記被溶接部材の端部方向に伸びる直線部とからなる形状、または両端が前記亜鉛メッキ鋼板の端部方向に曲がった円弧形状であり、この形状のフォーミングビードと前記亜鉛メッキ鋼板の端部との間で前記溶接ビードの少なくとも大部分が囲まれるようにした。

本発明によれば、クランプ位置が限定的でないため、レーザ溶接の対象となるワークの形状が限定されない。また、非直線状のフォーミングビードにより部材間に必要な隙間を確実に形成することができる。またクランプ位置が限定されず、部材間に必要な隙間を確保できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るレーザ溶接方法の概要説明図、図２はフォーミングビードと溶接ビードの位置関係についての実施例を示す平面図である。

本発明に係るレーザ溶接方法は、図１（ａ）に示すように、先ず重ね合せた被溶接部材１，２をクランプ冶具３，４でクランプ状態にし、溶接位置（溶接ビード）とクランプ位置を考慮してレーザ５を上側の被溶接部材１に照射し、フォーミングビード６を上側の被溶接部材１のみに形成する。なお、フォーミングビード６とは、上側の被溶接部材１を熱変形させるためのビードである。

クランプ冶具３，４によるクランプ位置としては、図１（ｃ）に示すように、被溶接部材１の端部（エッジ）１ａと溶接ビード７との位置関係から決定され、第１に溶接位置（溶接ビード７）と略平行な位置８が望ましいが、溶接位置（溶接ビード７）と略同一方向にある位置９，１０などでもよい。クランプ位置８の代わりに、クランプ位置９，１０で被溶接部材１，２をクランプすることもできる。

フォーミングビード６が上側の被溶接部材１に形成されると、レーザ５の照射による熱収縮により被溶接部材１の端部１ａが反り上がり、被溶接部材２との間に隙間１１が形成される。ここで、フォーミングビード６は、図１（ｃ）に示すように、溶接位置（溶接ビード７）を挟んで被溶接部材１の端部１ａの反対側であって、クランプ位置８，９，１０と溶接位置（溶接ビード７）の間で溶接位置（溶接ビード７）を囲むよう非直線状に形成される。

次いで、図１（ｂ）に示すように、溶接位置にレーザ５を照射して溶接ビード７を被溶接部材１，２に形成する。この時、被溶接部材１，２が亜鉛めっき鋼板であれば、隙間１１から被溶接部材１，２間で発生した亜鉛蒸気が逃げるので、溶接ビード７にピットやブローホールなどが発生することなく良好な溶接品質を得ることができる。

フォーミングビード６と溶接ビード７との位置関係を示す各種の実施例を、図２に示す。図２（ａ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと非平行な２本の直線部６ｂ，６ｃからなるフォーミングビード６で、被溶接部材１の端部１ａと共に溶接ビード７を囲む場合である。図２（ｂ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと非平行な２本の直線部６ｂ，６ｃからなるフォーミングビード６で、端部１ａと反対側に臨む部分の溶接ビード７を囲む場合である。図２（ｃ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと非平行な２本の直線部６ｂ，６ｃからなるフォーミングビード６で、端部１ａと反対側に臨む部分の溶接ビード７の大部分を囲む場合である。

図２（ｄ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと非平行で溶接ビード７と交差する２本の直線部６ｂ，６ｃからなるフォーミングビード６で、端部１ａと共に溶接ビード７の大部分を囲む場合である。図２（ｅ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと非平行な１本の直線部６ｂからなるフォーミングビード６で、溶接ビード７を囲む場合である。図２（ｆ）は溶接ビード７と平行な直線部６ａと、直線部６ａと直交する２本の直線部６ｂ，６ｃからなるフォーミングビード６で、端部１ａと共に溶接ビード７を囲む場合である。

図２（ｇ）は略円弧状なフォーミングビード６で、端部１ａと共に溶接ビード７を囲む場合である。図２（ｈ）は溶接ビード７と非平行であって交差する２本の直線部６ｄ，６ｅからなるフォーミングビード６で、端部１ａと反対側に臨む部分の溶接ビード７を囲む場合である。

フォーミングビード６は、従来技術のような単なる直線状の場合に比べて、図２に示すように、複数の直線部６ａ〜６ｅ又は曲線部で非直線状に形成した場合の方が、被溶接部材１，２間に必要とされる隙間１１を確実に形成することができる。その理由は、複数の直線部６ａ〜６ｅからなるフォーミングビード６の場合には、各直線部６ａ〜６ｅの影響範囲が溶接位置（溶接ビード７）周辺で重なるため、被溶接部材１の変形量をより稼ぐことができるからである。

なお、フォーミングビード６と溶接ビード７との位置関係は、上述の実施例（図２（ａ）〜（ｈ））に限定されず、フォーミングビード６を上側の被溶接部材１に形成した時に、被溶接部材１，２間に必要とされる隙間１１が形成されればよい。

本発明に係るレーザ溶接方法は、レーザ溶接の対象となる部材（ワーク）の形状に影響を受けずに、部材間に必要とされる隙間を確実に形成することができるので、レーザ溶接の適用範囲の拡大に寄与する。

本発明に係るレーザ溶接方法の概要説明図で、（ａ）はフォーミングビードを形成した状態の断面図、（ｂ）は溶接ビードを形成した状態の断面図、（ｃ）はフォーミングビードと溶接ビードとクランプ位置との位置関係を示す平面図 フォーミングビードと溶接ビードの位置関係についての実施例（（ａ）〜（ｉ））を示す平面図

符号の説明

１，２…被溶接部材、１ａ…端部、３，４…クランプ冶具、５…レーザ、６…フォーミングビード、７…溶接ビード、８，９，１０…クランプ位置、１１…隙間。

Claims (1)

1. 重ね合せた亜鉛メッキ鋼板をレーザで溶接する際に、レーザでフォーミングビードを形成して一方の部材を反らせ、前記亜鉛メッキ鋼板間に隙間を形成した後に、レーザで溶接ビードを形成して溶接する方法において、前記溶接ビードの形成は前記フォーミングビードの形成とは別工程で行い、前記フォーミングビードの形状はフォーミングビードが形成される亜鉛メッキ鋼板の端部と平行な直線部とこの直線部から前記被溶接部材の端部方向に伸びる直線部とからなる形状、または両端が前記亜鉛メッキ鋼板の端部方向に曲がった円弧形状であり、この形状のフォーミングビードと前記亜鉛メッキ鋼板の端部との間で前記溶接ビードの少なくとも大部分が囲まれることを特徴とするレーザ溶接方法。」
   
   

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