JPH01122684A

JPH01122684A - レーザ溶接方法、及びレーザ溶接装置

Info

Publication number: JPH01122684A
Application number: JP62279322A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mera; 和夫米良; Masayoshi Hashiura; 橋浦　雅義
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1989-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕本発明は、レーザ光を用いて重ね合わせ溶接を行う方法
、及びその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の重ね合わせスポット溶接においては、−殻内に被
加工物を重ねて、単にレーザ光を照射するというもので
、熱影部が大きく、溶は込み深さが小さい。さらに板厚
が大きくなれば、照射レーザ出力も大きくする必要があ
った。この為、特開５８−９７４８９号に記載のように
、溶接前にレーザ光で１枚目の被加工物に小穴を開け、
次にレーザ光を照射し溶接するという手段が発明された
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の公知技術（特開５８−９７４８９号）は、第１回
目のレーザ光照射で、１枚目被加工物に貫通穴を開け、
第２回目のレーザ光照射で重ね合わせ溶接を行なうもの
であるが、溶接前に１枚目の被加工物に貫通穴を開ける
ため、第２回目のレーザ光が照射されても、１枚目の被
加工物の溶融部は少なく、２枚目の被加工物との溶は込
みが小さくなる。このため溶接強度が不充分となる。又
、第１回目のレーザ光による小穴加工の際、アシストガ
スとして酸素を使用するため、小穴部には酸化層が発生
する。この酸化層は、第２回目のレーザ光照射による溶
接において、溶接欠陥を生じさせる要因となる。

本発明の目的は、板厚の大きい被加工物でも低出力で重
ね合わせ溶接が可能で、しかも、酸化物の巻き込みを生
じる虞れの無いレーザ溶接方法、及びレーザ溶接装置を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、第１回目のレーザ光照射による穴加工にお
いて、１枚目の被加工物に貫通穴を開けるのではなく、
照射レーザ光を制御することにより、板厚の約２分の工
程度の深さまで微小径の穴を開け、第２回目のレーザ光
照射による溶接の際の溶融部を残すことにより達成され
る。又、第１回目のレーザ光照射による微小穴加工の際
に生じた酸化層は、本格的な最終工程の溶接前に、不活
性ガスをアシストガスとして高速で前記微小穴に噴出し
なからレーザ光を照射させて除去することにより、次の
工程（最終工程）のレーザ光照射による溶接の際の溶接
欠陥発生を防止することができる。このように、（ａ）
微小穴加工、（ｂ）酸化層除去、（ｃ）溶接、と、３段
階に分けて、レーザ光照射、アシストガス制御を行なえ
るようにすることにより達成される。

本発明の方法は、上記（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
の３行程を、この順序に遂行するものである。

また、本発明の装置は上記（ａ）　、　（ｂ）　、　（
ｃ）の３行程を遂行するに必要な酸素ガス供給と、不活
性ガス高圧送給と、不活性ガス低圧送給とを、レーザ照
射に合わせて実施できるように構成したものである。

〔作用〕

本発明の方法によれば、第１回目のレーザ光照射による
１枚目被加工物の微小穴開けにおいて、溶接用溶融部を
残すことにより、１枚目と２枚目との接合溶融部が大き
くなり、溶接強度が大きくなる。又、第１回目のレーザ
光照射により生じた微小穴部酸化層は、高速不活性ガス
を噴出させ、レーザ光を照射することにより、レーザ光
で溶融した酸化層を不活性ガスで吹き飛ばして除去する
。

これにより、次のレーザ光照射による溶接においては、
酸化層がないため、高品質な溶接が可能となる。

また、本発明の装置によれば、上記３段階の各工程に必
要な機器を過不足なく配置して、自動制御手段を設けで
あるので前記の発明方法を容易に、かつ確実に、しかも
自動的に行うことが出来る。

〔実施例〕

本発明の装置を用いて本発明の方法を実施した１例を、
第１図及び第２図を参照しつつ説明する。

第１図は本発明装置の光路・配管・制御系統図である。

この実施例の装置は、レーザ発振器１から照射されるレ
ーザ光２をペンドミラー３等により、加工ヘッド部まで
伝送し、集光レンズ４で集光後、被加工物に照射、加工
するシステムを示す。

レーザ加工用アシストガスは、不活性ガス５（例えば窒
素、アルゴン等）、酸素ガス６を使用する。

前記不活性ガス５は、ガス圧力５ｋｇ／ｃｎＹ以上の高
圧力を有し、その系統は、電磁弁８を介して加工ノズル
７へ流れ、高速ガス流１５を発生させる高速流系統１１
と、高圧力を減圧弁１４により低圧力へ低下させ、電磁
弁９を介して加工ノズル７へ流れ、低速ガス流１６を発
生させる低速流系統１．２とに分れる。又、前記酸素ガ
ス６は、ガス圧力４ｋｇ／ｃｎｔ以上を有し、その系統
は、電磁弁１０を介して加工ノズル７へ流れ、高速ガス
流１７を発生させる酸素ガス流系統となっている。

上記レーザ光２を発生させるレーザ発振器１とアシスト
ガスの３系統のガス流の○Ｎ−ＯＦ　Ｆを制御する電磁
弁８〜１０は、制御盤１８により、動作時間を制御され
ている。

次に本実施例における一連の動作を第２図で説明する。

本図は、照射レーザ光出力とアシストガスどの時間的タ
イミングを示したものと、各時点における加工部の状態
を示したものである。動作工程は大別して■微小穴加工
工程　■酸化層除去工程　■溶接工程からなる。

■微小穴加工工程は、加工点（レーザ光２の焦点）に被
加工物１９．２０を重ね合わせて設置した後、電磁弁１
ｏを開は酸素ガスを加工ノズルから噴出させ、次にレー
ザ光を照射させ、１枚目の被加工物１９に、その板厚の
約２分の１の深さまで微小穴を開ける。この時、被加工
物の材質、板厚により、パルスレーザ■の条件（出力、
照射時間等）を決め、加工を行なう必要がある。

■酸化層除去工程は、前述の工程■終了時、酸素ガス停
止と同時に、電磁弁８を開け、不活性ガス高速流１５を
加工ノズル７から噴出させ、次にレーザ光を照射させて
、前記小穴の内面の酸化層２１を溶融、飛散させる。

■溶接工程は、工程■終了時、不活性ガス高速流を停止
すると同時に、電磁弁９を開け、不活性ガス低速流１６
を加工ノズル７から噴出させ、次にレーザ光を照射させ
、２枚重ねの被加工物１９゜２０を溶接する。以上の一
連の動作は、あらかじめ、制御盤１８に条件を設定、入
力することにより、自動的に動作するものである。

〔発明の効果〕

本発明方法を適用してレーザ溶接を行うと、第１工程で
微小径の穴を設けるため第３工程の最終溶接において周
囲への熱影響を軽減して健全な溶接金属が得られ、高強
度の溶接部が形成される。

しかも、第２工程で酸化被膜の除去を行うので溶接金属
内に酸化物が巻き込まれる虞れが無く、溶接欠陥が防止
される。また、従来例に比して同一レーザ出力によって
板厚１．５倍の被溶接物の溶接が可能となる。

本発明の装置は、上記の発明方法の実施に必要かつ充分
な機器が合理的に設置されているので、前記発明方法を
容易にかつ確実に実施して、その効果を充分に発揮せし
めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ溶接装置の１実施例を示し
、光路・配管・制御系統図である。第２図は本発明に係るレーザ溶接方法の１実施例におけ
るタイミング図表である。１・・・レーザ発振器、２・・・レーザ光、３・・・ベ
ントミラー、４・・・集光レンズ、５・・・不活性ガス
、６・・・酸素ガス、７・・・加工ノズル、８〜１０電
磁弁、１１・・・不活性ガス高速流系統、１２・・・不
活性ガス低速流系統、１３・・・酸素ガス系統、１４・
・・減圧弁、１５・・・不活性ガス高速流、１６・・・
不活性ガス低速流、１７・・・酸素ガス高速流、１８・
・・制御盤、］９゜２０・・・被溶接物、２１・・・酸
化層。

Claims

【特許請求の範囲】１、１枚の板状の被溶接物を相手側被溶接物に重ね合わ
せ、該１枚の板状被溶接物にレーザ光を照射して双方の
被溶接物を溶接する方法において、（ａ）第１回目の照射工程により、前記１枚の板状被溶
接物に、その板厚の途中まで微小径の穴を加工し、（ｂ）第２回目の照射工程により、前記微小径の穴の内
側面の酸化被膜を除去し、（ｃ）第３回目の照射工程により、前記双方の被溶接物
を溶融させて溶接することを特徴とするレーザ溶接方法
。２、前記第２回目の照射工程において、前記微小径の穴
にレーザ光を照射するとともに、不活性ガスを吹きつけ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のレ
ーザ溶接方法。３、１枚の板状の被溶接物を相手側被溶接物に重ね合わ
せ、該１枚の板状被溶接物にレーザ光を照射して双方の
被溶接物を溶接する装置において、（ａ）レーザ照射部位にガスを吹きつける為のノズルと
、（ｂ）上記ノズルに酸素を送給する手段と、（ｃ）上記
ノズルに不活性ガスを送給する手段と、（ｄ）上記不活
性ガスの送給圧力を調節する手段と、（ｅ）上記酸素の送給・送給停止、及び上記不活性ガス
の送給・送給停止、並びに上記不活性ガスの圧力を制御
する自動制御手段と、を設けたことを特徴とするレーザ溶接装置。４、前記の自動制御手段はレーザ光の出力モードを制御
する機能を兼ねたものであつて、（イ）パルス状のレーザ出力を発生させつつ酸素を送給
する第１工程状態と、（ロ）パルス状のレーザ出力を発生させつつ、比較的高
圧の不活性ガスを送給する第２工程状態と、（ハ）連続的にレーザ出力を発生させつつ比較的低圧の
不活性ガスを送給する第３工程状態とを、上記第１〜第
３の工程順に自動的に進行せとめるように構成されてい
ることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載のレ
ーザ溶接装置。