JPH0369637B2 - - Google Patents

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JPH0369637B2
JPH0369637B2 JP63042277A JP4227788A JPH0369637B2 JP H0369637 B2 JPH0369637 B2 JP H0369637B2 JP 63042277 A JP63042277 A JP 63042277A JP 4227788 A JP4227788 A JP 4227788A JP H0369637 B2 JPH0369637 B2 JP H0369637B2
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JP
Japan
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welding
laser beam
butt
gap
end faces
Prior art date
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JP63042277A
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JPH01218781A (ja
Inventor
Tsuneo Imatani
Kenji Matsuno
Nobuyuki Sato
Hideo Kurashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
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Toyo Seikan Kaisha Ltd
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Priority to US07/248,061 priority patent/US4883937A/en
Priority to GB8822572A priority patent/GB2210309A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄板溶接部材のレーザビームによる突
合せ溶接方法に関する。
[従来の技術] レーザビームは狭い範囲へのエネルギーの集中
が可能であるので薄板溶接部材の突合せ溶接に好
適に使用できる。しかしながらレーザビームによ
り金属薄板を突合せ溶接する場合、溶接速度を上
げるにつれてレーザビームのエネルギー密度も高
める必要がありそのような高速溶接時には次のよ
うな現象が発生する。すなわち、ハンピングと呼
ばれるこぶ状の突起が溶接ビード表面に沿つて不
連続に現われる。また溶接条件によつては溶接部
の中央部が連続的に盛上り裏面側にアンダーカツ
トを生じる。さらに上記状態が激しくなると穴明
が生じることもある。そしてこのような現象は例
えば厚み0.2mmの表面処理鋼板を溶接速度30m/
min以上で溶接するときに著しく現れる。
上記現象を改善するための技術が特開昭62−
61786に提案されている。特開昭62−61786に提案
された方法によると第7図に示すように溶接部材
はαの角度に傾けられ、上方がdの距離だけ開い
た状態で突合される。溶接部材はC、Dで示す方
向の力で押し付けられ下端が線接触状態となりレ
ーザビームは上部Bの方向から突合せ部に照射さ
れる。上記特開昭62−61786に提案された方法に
は次のような問題があつた。
すなわち、突合せをαの開き角で行う場合、端
面の接触は線状となるので、突合せのくい違いが
起き易く第7図のような突合せ形状を安定して形
成することは困難である。さらに突合せはαの開
き角で行われるため溶接後の突合せ面の形状も平
坦でなく折れ曲がつたいびつな形状となる。
上記特開昭62−61786の欠点を改善するための
技術が本出願人により出願された特願昭62−
244365に提案されている。特願昭62−244365に提
案された方法によると溶接部材の突合せ端面が凹
みを形成するように加工され突合せ状態で隙間が
存在する状態でレーザビームが照射され溶接が行
われる。その隙間は板厚方向に同じ深さで貫通し
たものや全板厚の一部に現れるものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上記特願昭62−244365に提案された方法はハン
ピングや穴明の防止のためには効果があるが、レ
ーザビームが突合せ部の内部に入りにくくエネル
ギーを効率良く溶接部材に伝えにくいという問題
があつた。すなわち隙間が同じ深さで全板厚を貫
通したものではレーザビームのエネルギーのかな
りの部分が隙間を通過してしまう。また全板厚の
一部に隙間の現れるものではレーザビームが溶接
部材に遮られて直接突合せ部内部に到達しにく
い。本発明は上記問題点を解決するためになされ
たものでハンピングや穴明が発生し難くエネルギ
ーの伝達効率が良く、そして平坦な接手部の得ら
れるレーザビームによる突合せ溶接方法を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明に係るレ
ーザビームによる突合せ溶接方法にあつては、薄
板の溶接部材を突合せ、この突合せ端面に沿つて
レーザビームを照射し突合せ溶接を行う方法にお
いて、上記溶接部材の突合せ端面の少くとも一方
に上面側の間〓が下面側の間〓よりも大きい凹み
を設け、且つこの凹みは全板厚にわたり貫通して
おり、上記溶接部材を真直ぐに突合せ、突合せ端
面間に間〓を生じる状態で行うことを特徴とす
る。
[作用] 突合せ部における微少な間隙の存在が溶接に好
ましい効果を生じさせる原因については次のよう
に推測される。すなわち、レーザビームによる溶
接では、キーホールと呼ばれるレーザビームの穴
が形成されていることが知られているが、高速溶
接時にはこのキーホールの伸びる方向が真直ぐ下
方に向かつているのではなく、溶接の下流方向に
向かつて斜めになつており、そのため溶接部が持
ち上がり裏面が切れ込むような現象、あるいはハ
ンピング現象が起きるものと考えられる。そして
このような現象はビードオンプレートと呼ばれ
る、単に平板上にレーザビームを照射したときの
方が顕著に現れるのである。例えば厚み0.2mmの
表面処理鋼板のビードオンプレートではレーザビ
ーム移行速度20m/min以上では上記現象が顕著
に現れる。ビードオンプレートの方が突合せ溶接
よりも溶接部の持ち上がりあるいはハンピング等
の現象が著しく生じるのはキーホールの溶接下流
方向への曲がりが著しいためであり、言い換えれ
ば、突合せ部の隙間がキーホールの曲がりを是正
する効果を有していると考えられるのである。そ
して突合せ部に積極的に微少な間隙を設けること
によりキーホールの方向を下方に向けることが可
能になるものと考えられる。また、レーザビーム
のエネルギーが加えられて発生する金属蒸気は上
記間隙から流れ出て蒸気圧が高くなることがない
ので溶融金属を持ち上げることがない。いずれに
しても、突合せ部に存在する微少な間隙の効果に
より、溶接部の持ち上がりあるいはハンピング等
の殆どない溶接ができることが判明したのであ
る。本願では突合せ部の隙間は上方が深く下方が
浅くなつているので隙間を形成する溶接部材の斜
めになつた端面にレーザビームが直接に照射され
そこでエネルギーが吸収されるためエネルギーの
伝達効率が高く、同じ出力のレーザビームで特願
昭62−244365の方法よりも溶接速度を高めること
ができる。また溶接部材では真直ぐに突合せられ
るので得られる溶接接手部が特開昭62−61786の
方法の場合のようにいびつな形状になることもな
い。さらに、凹みは溶接部材の全板厚にわたり貫
通し、突合せ端面間に間隙を生じる状態で溶接す
るので、キーホール内での蒸気圧を低減させる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の第1の実施例を示す図であ
る。図において1,2は金属薄板の溶接部材であ
り溶接部材1は両端が突出し中間部が後退する湾
状に形成され上方の後退距離d1が下方の後退距離
d2より大きい。そして溶接部材が突合されたとき
d1、d2は突合せ部の上下の隙間となる。溶接部材
1のこのような加工は薄板材の切断具、例えばシ
エアーあるいは打抜きプレスなどの切断工具の形
状を直線より若干変化させることにより得ること
ができる。図に示すように突合された溶接部材
1,2は従来公知の送り装置によつてレーザビー
ムBとの間に相対運動が与えられ、ハンピング等
のない溶接部が得られる。
本発明の第2の実施例を第2図に示す。この実
施例では突合せ部の間隙3,3…は溶接方向に断
続して形成されており、第1の実施例に比べ間隙
の大きさを制御することが容易となる。このよう
に突合されている溶接部材1,2は第1の実施例
と同様にレーザビームBにより溶接される。図に
示すように間隙の上方の隙間d1は下方の隙間d2
り大きい。そしてd2の値は3μm以上25μm以下で
あることが好ましく、より好ましい値は3μm以
上15μm以下である。d2が3μm未満であると突合
せ部下方側へのレーザ光の入り込みが悪くなる。
d2が25μmを越えるとレーザ光が隙間を突き抜け
てエネルギー伝達効率が悪くなり、また両側の溶
融金属が離れて溶け合わないことがある。上方の
隙間の長さl1は下方の隙間の長さl2よりもおおき
いがその差はとくに必要でなく同じ長さであつて
も良い。第1の実施例に比べて、間隙の幅は多少
大きくしても間隙の全体積は小さくできるため、
溶接部の厚みの減少あるいは穴明が生じ難くな
る。このように間隙の幅を大きくすることによ
り、間隙の効果が高まり、より好ましい溶接状態
をうることができる。また、間隙と間隙との間の
実質的に接触している突合せ部の長さは間隙の効
果を溶接部全体に渡つて保つためにはレーザビー
ムの直径の2倍以下であることが好ましく、レー
ザビームの直径以下とするのが特に好ましい。こ
のように間隙と間隙の間に突合わせの接触部があ
るため容易に正確な位置に突合せることができ
る。第2図の溶接部材1の端面の形状は例えば第
3図に示すようにローレツト6で加工することに
より得られる。すなわち溶接部材1は台4と上部
押えローラ5の間をピツカー7,7で押されて移
動しサイドローラ8とローレツト6とで加圧さ
れ、ローレツト6の表面の凹凸が転写される。ロ
ーレツト6は傾けられてばね9により加圧されて
いるので溶接部材1の端面の凹みは第2図に示す
ように上部が深く下部が浅くなる。また加工の他
の方法として、フライス加工や研削加工などの切
削加工により突合せ端面の一部を削つて端面に凹
凸をつけることもできる。以下この実施例の具体
的データを示す。板厚0.21mmの薄板鋼板の端面を
第3図に示す装置を用いて鋸歯状の凹凸を付け
た。その凹みの深さは上部で約0.04mm下部で約
0.01mmで歯のピツチは0.10mmであつた。このよう
にして作られた溶接部材1の端面に、凹凸の形成
されていない溶接部材2の端面を突合わせ、出力
1.8kwのレーザビームを照射しながら溶接速度60
m/minで突合わせ溶接を行つた。得られた溶接
部の断面を第6図に示す。図に示されるように、
溶接部における溶融凝固部11は照射面側の持ち
上がりあるいは裏面側の切れ込みなどの欠陥の全
くない正常な状態である。次に、溶接部材1,2
の端面に凹凸加工せず開き角度αを17°とし、他
の条件を本実施例と同様にして突合わせ溶接を行
つた。すなわち、特開昭62−61786に示される方
法により突合わせ溶接を行つたが、それにより得
られた溶接部の断面を第4図に示す。溶融凝固部
11は上面に凹みができ溶接部材1,2は傾いた
状態で突合されている。更に、溶接部材1,2の
端面に凹凸加工せず真直ぐ突合わせ、他の条件を
本実施例と同様にして突合わせ溶接を行つた。す
なわち、従来の方法により突合わせ溶接を行つた
が、それにより得られた溶接部の断面を第5図に
示す。溶融凝固部11の上部は盛り上がり下部に
は切れ込みが発生している。
本発明に使用される溶接部材としては、鋼板、
ブリキあるいはテインフリーステイール等の表面
処理鋼板、アルミニウムおよびその合金などの金
属薄板が用いられる。また、プラスチツク材へ本
発明を適用することも可能である。適用される溶
接部材の板厚は0.15〜0.4mm程度が好ましいが発
明は特にこれに限定されない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、溶接さ
れる薄板の溶接部材の端面間に上面側の間〓が下
面側の間〓よりも大きい凹みを設けることによ
り、レーザビームの吸収効率を向上させることが
できる。
また、溶接部材は真直ぐに突合されるので、溶
接後の接手部の形状がいびつになることもない。
さらに、凹みは全板厚にわたり貫通し、突合せ
端面間に間〓を生じる状態で溶接することによ
り、キーホール内での蒸気圧を低減させ、レーザ
ビームによる溶接速度を高めてもハンピング等の
溶接不良が発生しにくくなり、良好な溶接が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の第1および第2
の実施例をそれぞれ示す斜視図であり、第3図は
本発明の第2の実施例に用いられる溶接部材の加
工状態を示す正面図、第4図はおよび第5図は比
較例である溶接部の断面拡大図、第6図は本発明
の第2の実施例で得られた溶接部の断面拡大図、
第7図は従来の技術を示す断面図である。 1,2……溶接部材、3……間隙、4……台、
5……押えローラ、6……ローレツト、7……ピ
ツカー、8……サイドローラ、9……ばね、11
……溶融凝固部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 薄板の溶接部材を突合せ、この突合せ端面に
    沿つてレーザビームを照射し突合せ溶接を行う方
    法において、上記溶接部材の突合せ端面の少くと
    も一方に上面側の間〓が下面側の間〓よりも大き
    い凹みを設け、且つこの凹みは全板厚にわたり貫
    通しており、上記溶接部材を真直ぐに突合せ、突
    合せ端面間に間〓を生じる状態で行うことを特徴
    とするレーザビームによる突合せ溶接方法。 2 前記凹みは両端部が突出し、中間部が後退す
    る湾形状とし、前記両端部を溶接部材間で圧接し
    て行う請求項1記載のレーザビームによる突合せ
    溶接方法。 3 前記凹みは突合せ端面の長手方向に繰返し現
    れるようにした請求項1記載のレーザビームによ
    る突合せ方法。
JP63042277A 1987-09-30 1988-02-26 レーザビームによる突合せ溶接方法 Granted JPH01218781A (ja)

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JP63042277A JPH01218781A (ja) 1988-02-26 1988-02-26 レーザビームによる突合せ溶接方法
US07/248,061 US4883937A (en) 1987-09-30 1988-09-23 Butt welding method by means of laser beam
GB8822572A GB2210309A (en) 1987-09-30 1988-09-26 Butt welding method by means of laser beam

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