JPH11104867A - アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法Info
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- JPH11104867A JPH11104867A JP9267151A JP26715197A JPH11104867A JP H11104867 A JPH11104867 A JP H11104867A JP 9267151 A JP9267151 A JP 9267151A JP 26715197 A JP26715197 A JP 26715197A JP H11104867 A JPH11104867 A JP H11104867A
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- JP
- Japan
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- welding
- aluminum alloy
- laser beam
- thin plate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 肉厚が相違する２つのアルミニウム合金
部材を高速度で溶接することができると共に、溶接欠陥
の発生を防止することができるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金部材のレーザ溶接方法を提供する。 【解決手】 肉厚が相違する２つのアルミニウム合金部
材３，４の端面同士を突合わせ、この突合わせ部におい
て薄板側に溶加材２を配置し、この溶加材２にレーザ光
１を照射して部材３，４を溶接する。
部材を高速度で溶接することができると共に、溶接欠陥
の発生を防止することができるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金部材のレーザ溶接方法を提供する。 【解決手】 肉厚が相違する２つのアルミニウム合金部
材３，４の端面同士を突合わせ、この突合わせ部におい
て薄板側に溶加材２を配置し、この溶加材２にレーザ光
１を照射して部材３，４を溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、肉厚が相違するア
ルミニウム又はアルミニウム合金部材同士を高速度で溶
接でき、且つ溶接欠陥を抑制することができるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法に関す
る。
ルミニウム又はアルミニウム合金部材同士を高速度で溶
接でき、且つ溶接欠陥を抑制することができるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近時、自動車、鉄道車両及び船舶等の輸
送機においては、燃費の向上及び高速化の要求から、よ
り軽量な構造が採用されるようになった。そして、これ
らの材料として、近年、軽量であることから、鉄鋼に変
えてアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材（以
下、総称してアルミニウム合金部材という）が使用され
るようになってきた。
送機においては、燃費の向上及び高速化の要求から、よ
り軽量な構造が採用されるようになった。そして、これ
らの材料として、近年、軽量であることから、鉄鋼に変
えてアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材（以
下、総称してアルミニウム合金部材という）が使用され
るようになってきた。
【０００３】一方、レーザ溶接は、微小な径を有する集
光ビームを用いて、光エネルギー密度のパワーで高速度
で加工ができることから、このレーザ溶接を使用すれば
低熱影響で高強度の溶接施工が可能となる。このため、
このレーザ溶接方法は、アルミニウム合金部材の溶接方
法として鋭意研究が進められており、実用化もされつつ
ある。
光ビームを用いて、光エネルギー密度のパワーで高速度
で加工ができることから、このレーザ溶接を使用すれば
低熱影響で高強度の溶接施工が可能となる。このため、
このレーザ溶接方法は、アルミニウム合金部材の溶接方
法として鋭意研究が進められており、実用化もされつつ
ある。
【０００４】レーザ溶接を用いた加工方法として、あら
かじめ板厚が異なる部材同士を突合わせ溶接した部材に
塑性加工を施す技術が公知である（例えば、特開平６−
１５５０６４など）。
かじめ板厚が異なる部材同士を突合わせ溶接した部材に
塑性加工を施す技術が公知である（例えば、特開平６−
１５５０６４など）。
【０００５】これらの溶接方法では、厚板側をレーザビ
ームの狙い位置として、十分な溶湯を形成することによ
り、溶接部を接合するという方法である。
ームの狙い位置として、十分な溶湯を形成することによ
り、溶接部を接合するという方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、厚板側を照射
位置とした場合、入熱量は薄板側を照射位置とした場合
よりも多くしないと溶融しない。また、厚板側を狙い位
燈としても、開先の精度か高くなければ、溶湯量が変化
して溶融部分の形成に乱れを生じるため、開先精度を高
めるための加工を施す手間がかかる。
位置とした場合、入熱量は薄板側を照射位置とした場合
よりも多くしないと溶融しない。また、厚板側を狙い位
燈としても、開先の精度か高くなければ、溶湯量が変化
して溶融部分の形成に乱れを生じるため、開先精度を高
めるための加工を施す手間がかかる。
【０００７】一方、薄板側を狙い位置とした場合、入熱
量は少なくなるものの、溶湯の形成量が少なくなり、接
合部の余盛形成が阻害され、継手強度が低下してしま
う。
量は少なくなるものの、溶湯の形成量が少なくなり、接
合部の余盛形成が阻害され、継手強度が低下してしま
う。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、肉厚が相違する２つのアルミニウム合金部
材を高速度で溶接することができると共に、溶接欠陥の
発生を防止することができるアルミニウム又はアルミニ
ウム合金部材のレーザ溶接方法を提供することを目的と
する。
のであって、肉厚が相違する２つのアルミニウム合金部
材を高速度で溶接することができると共に、溶接欠陥の
発生を防止することができるアルミニウム又はアルミニ
ウム合金部材のレーザ溶接方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法は、肉厚
が相違する２つのアルミニウム合金部材の端面同士を突
合わせ、この突合わせ部において薄板側に溶加材を配置
し、この溶加材にレーザ光を照射して溶接することを特
徴とする。
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法は、肉厚
が相違する２つのアルミニウム合金部材の端面同士を突
合わせ、この突合わせ部において薄板側に溶加材を配置
し、この溶加材にレーザ光を照射して溶接することを特
徴とする。
【００１０】本発明に係る他のアルミニウム又はアルミ
ニウム合金部材のレーザ溶接方法は、肉厚が相違する２
つのアルミニウム合金部材の端面同士を突合わせ、この
突合わせ部に溶加材を配置し、この溶加材にレーザ光を
照射して溶接する際に、レーザビームの照射位置を薄板
側とすることを特徴とする。
ニウム合金部材のレーザ溶接方法は、肉厚が相違する２
つのアルミニウム合金部材の端面同士を突合わせ、この
突合わせ部に溶加材を配置し、この溶加材にレーザ光を
照射して溶接する際に、レーザビームの照射位置を薄板
側とすることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１に示すよ
うに、本発明の実施例においては、肉厚が相違する２つ
のアルミニウム合金部材３（厚板）及びアルミニウム合
金部材４（薄板）の端面同士を突合わせ、溶加材２を薄
板側のアルミニウム合金部材４上の突合わせ部に配置す
る。そして、この溶加材２にレーザ光１を照射すると、
図２に示すように、溶加材２が溶融し、レーザ光照射開
始直後に溶加材の溶融開始部５が形成され、溶接が進行
する。なお、符号６は溶加材の溶融前の元の位置を示
す。このように、溶加材２を薄板側に配置してレーザ光
を溶加材に照射して溶接すると、図３に示すように、溶
接後に、溶接欠陥がない溶接金属部７が形成される。即
ち、溶接するに際し、レーザ光１を溶加材２に照射しな
がら、薄板側部材４を狙い位置とすると、薄板側の低入
熱側での溶接条件を維持しつつ、溶加材を添加して溶湯
の形成を促進することができる。
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１に示すよ
うに、本発明の実施例においては、肉厚が相違する２つ
のアルミニウム合金部材３（厚板）及びアルミニウム合
金部材４（薄板）の端面同士を突合わせ、溶加材２を薄
板側のアルミニウム合金部材４上の突合わせ部に配置す
る。そして、この溶加材２にレーザ光１を照射すると、
図２に示すように、溶加材２が溶融し、レーザ光照射開
始直後に溶加材の溶融開始部５が形成され、溶接が進行
する。なお、符号６は溶加材の溶融前の元の位置を示
す。このように、溶加材２を薄板側に配置してレーザ光
を溶加材に照射して溶接すると、図３に示すように、溶
接後に、溶接欠陥がない溶接金属部７が形成される。即
ち、溶接するに際し、レーザ光１を溶加材２に照射しな
がら、薄板側部材４を狙い位置とすると、薄板側の低入
熱側での溶接条件を維持しつつ、溶加材を添加して溶湯
の形成を促進することができる。
【００１２】一方、図４に示すように、厚板側のアルミ
ニウム合金部材３に溶加材２を配置してレーザ光１を照
射した場合、図５に示すように、溶加材２の溶融開始部
５は厚板側に残り、溶湯が過剰気味となり、この溶湯を
保持できなくなり溶湯が薄板側部材４上にも広がってし
まう。このため、安定した溶融部の形成が損なわれ、高
パワー密度によって溶融部に形成されるキーホールの形
状が乱れ、図６に示すように、溶接金属部７には、ポロ
シティ８などの溶融欠陥の発生が著しくなる。
ニウム合金部材３に溶加材２を配置してレーザ光１を照
射した場合、図５に示すように、溶加材２の溶融開始部
５は厚板側に残り、溶湯が過剰気味となり、この溶湯を
保持できなくなり溶湯が薄板側部材４上にも広がってし
まう。このため、安定した溶融部の形成が損なわれ、高
パワー密度によって溶融部に形成されるキーホールの形
状が乱れ、図６に示すように、溶接金属部７には、ポロ
シティ８などの溶融欠陥の発生が著しくなる。
【００１３】これに対し、本発明のように、レーザ光の
照射位置を薄板側とした楊合は、溶湯の形成が適当量と
なるばかりでなく、溶湯が厚板側の端面壁部に表面張力
によって極めて安定的に密着する。このため、溶湯が散
らばることなく溶融部を形成するため、キーホール形状
の乱れによる溶接欠陥の発生は消滅する。
照射位置を薄板側とした楊合は、溶湯の形成が適当量と
なるばかりでなく、溶湯が厚板側の端面壁部に表面張力
によって極めて安定的に密着する。このため、溶湯が散
らばることなく溶融部を形成するため、キーホール形状
の乱れによる溶接欠陥の発生は消滅する。
【００１４】アルミニウム合金材の溶接に適用するレー
ザ溶接の溶接条件は特に制限されない。例えば、レーザ
自体の選定において、アルミニウムを溶融させるために
は、炭酸ガスレーザの場合は約２ｋＷ以上、ＹＡＧレー
ザの場合は約０．８ｋＷ以上の出力が望ましい。レーザ
出力及び溶接速度等の溶接条件は使用するレーザの種
類、被加工部材の厚さ及び形状などに従って選定すれば
よい。
ザ溶接の溶接条件は特に制限されない。例えば、レーザ
自体の選定において、アルミニウムを溶融させるために
は、炭酸ガスレーザの場合は約２ｋＷ以上、ＹＡＧレー
ザの場合は約０．８ｋＷ以上の出力が望ましい。レーザ
出力及び溶接速度等の溶接条件は使用するレーザの種
類、被加工部材の厚さ及び形状などに従って選定すれば
よい。
【００１５】溶加材の添加に際し、その挿入方向は溶接
線方向に対して必ずしも平行である必要はなく、集光し
たレーザ光が溶加材に照射されれば特に挿入方向に制約
はない。
線方向に対して必ずしも平行である必要はなく、集光し
たレーザ光が溶加材に照射されれば特に挿入方向に制約
はない。
【００１６】また、シールドガスの流量については溶接
条件によって異なるため特に定めないが、良好な溶接部
を得るためには毎分５〜３０リットル程度の範囲がよ
い。
条件によって異なるため特に定めないが、良好な溶接部
を得るためには毎分５〜３０リットル程度の範囲がよ
い。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例についてその比較例と
比較して説明する。供拭材はＪＩＳ Ａ５０５２Ｐ−０
であり、その板厚は１ｍｍ及び２ｍｍ、溶加材はＡ５３
５６ＷＹであり、その直径は１．２ｍｍ、シールドガス
の種類はＡｒガスであり、その流量は毎分１５リットル
とした。また、溶接条件は、溶加材のレーザ照射位置に
応じて下記表１に示す条件を採用した。
比較して説明する。供拭材はＪＩＳ Ａ５０５２Ｐ−０
であり、その板厚は１ｍｍ及び２ｍｍ、溶加材はＡ５３
５６ＷＹであり、その直径は１．２ｍｍ、シールドガス
の種類はＡｒガスであり、その流量は毎分１５リットル
とした。また、溶接条件は、溶加材のレーザ照射位置に
応じて下記表１に示す条件を採用した。
【００１８】ポロシティの発生状況は、放射線透過試験
により、径が０．４ｍｍ以上の大きさを有する発生体の
個数を数えた。また、引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０
１５号試験片を用いて、薄板側の母材強度を基準とし
て、その効率を継手強度を母材強度で除した値で示し
た。下記表１は溶接施工条件を示し、下記表２は溶接結
果を示す。
により、径が０．４ｍｍ以上の大きさを有する発生体の
個数を数えた。また、引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２０
１５号試験片を用いて、薄板側の母材強度を基準とし
て、その効率を継手強度を母材強度で除した値で示し
た。下記表１は溶接施工条件を示し、下記表２は溶接結
果を示す。
【００１９】その結果、下記表１に示すように、溶加材
にレーザ光を照射し、その溶加材のレーザ光照射部分を
薄板側に配置して溶接した実施例１及び２の場合は、下
記表２に示すように、高速度溶接の条件で、溶接欠陥
（ポロシティ）がなく、継手効率が１００％であり、母
材で破断する溶接継手を得ることができた。これに対
し、比較例１乃至３の場合は、レーザ光照射部分が厚板
側であるか、又は開先部であるので、ポロシティが生
じ、継手効率も１００％ではなく、溶接金属部で破断が
生じた。
にレーザ光を照射し、その溶加材のレーザ光照射部分を
薄板側に配置して溶接した実施例１及び２の場合は、下
記表２に示すように、高速度溶接の条件で、溶接欠陥
（ポロシティ）がなく、継手効率が１００％であり、母
材で破断する溶接継手を得ることができた。これに対
し、比較例１乃至３の場合は、レーザ光照射部分が厚板
側であるか、又は開先部であるので、ポロシティが生
じ、継手効率も１００％ではなく、溶接金属部で破断が
生じた。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、高速度溶接であるにも拘わらず、レーザ溶接時に溶
接欠陥を防止し、母材側で破断するような継手効率が高
い溶接部を得ることができ、安定したアルミニウム合金
部材の溶接部を得ることができ、高品位な構造物を製作
することができる。
ば、高速度溶接であるにも拘わらず、レーザ溶接時に溶
接欠陥を防止し、母材側で破断するような継手効率が高
い溶接部を得ることができ、安定したアルミニウム合金
部材の溶接部を得ることができ、高品位な構造物を製作
することができる。
【００２３】これにより、アルミニウム合金部材を使用
した構造物にレーザ溶接を施すことによって、構造物全
体の強度及び延性などの機械的性能を向上させることが
可能であり、その適用範囲を広げることができ、アルミ
ニウム合金部材による軽量化のメリットを広範囲に生か
していく上で本発明は多大の貢献をなす。
した構造物にレーザ溶接を施すことによって、構造物全
体の強度及び延性などの機械的性能を向上させることが
可能であり、その適用範囲を広げることができ、アルミ
ニウム合金部材による軽量化のメリットを広範囲に生か
していく上で本発明は多大の貢献をなす。
【図１】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法における
溶接施工前の状況を示す概念図である。
溶接施工前の状況を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法における
レーザ光照射開始直後の溶加材の溶融材の挙動を示す概
念図である。
レーザ光照射開始直後の溶加材の溶融材の挙動を示す概
念図である。
【図３】本発明の実施例に係るレーザ溶接方法における
溶接後の溶接断面形状を示す概念図である。
溶接後の溶接断面形状を示す概念図である。
【図４】比較例に係るレーザ溶接方法における溶接施工
前の状況を示す概念図である。
前の状況を示す概念図である。
【図５】比較例に係るレーザ溶接方法におけるレーザ光
照射開始直後の溶加材の溶融部の挙動を示す概念図であ
る。
照射開始直後の溶加材の溶融部の挙動を示す概念図であ
る。
【図６】比較例に係るレーザ溶接方法における溶接後の
溶接断面形状を示す概念図である。
溶接断面形状を示す概念図である。
１：レーザ光 ２：溶加材（断面） ３：供試材（厚板） ４：供試材（薄板） ５：溶加材の溶融開始部 ６：元の溶加材位置 ７：溶接金属部 ８：ポロシティ
Claims (2)
- 【請求項１】 肉厚が相違する２つのアルミニウム合金
部材の端面同士を突合わせ、この突合わせ部において薄
板側に溶加材を配置し、この溶加材にレーザ光を照射し
て溶接することを特徴とするアルミニウム又はアルミニ
ウム合金部材のレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 肉厚が相違する２つのアルミニウム合金
部材の端面同士を突合わせ、この突合わせ部に溶加材を
配置し、この溶加材にレーザ光を照射して溶接する際
に、レーザビームの照射位置を薄板側とすることを特徴
とするアルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9267151A JPH11104867A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9267151A JPH11104867A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11104867A true JPH11104867A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17440806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9267151A Pending JPH11104867A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11104867A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008246548A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tokyu Car Corp | 金属材の接合方法及びフィラー |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP9267151A patent/JPH11104867A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008246548A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tokyu Car Corp | 金属材の接合方法及びフィラー |
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