JPH0480381A

JPH0480381A - レーザ溶接用のアルミニウム系部材

Info

Publication number: JPH0480381A
Application number: JP2191615A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takahashi; 英司高橋; Seiji Sasabe; 誠二笹部; Shuhei Ido; 井土　周平
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-03-13
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0765193B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は各種の産業において使用されているアルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム系部材に
おいて、そのレーザ溶接性を向上させたアルミニウム系
部材に関する。

［従来の技術］レーザはエネルギ密度が極めて高いという特長を有する
。このため、従来から用いられてきたアークを熱源とす
る溶接法に比してレーザ溶接法は、より高能率及び高速
度の溶接が可能である。従って、このレーザ溶接法は鋼
板等の溶接にはかなり使用されるようになった。

しかし、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるア
ルミニウム系部材のようにレーザの反射率が高（、熱伝
導率が高い部材に対するレーザ溶接は困難とされてきた
。

これに対し、アルミニウム系被溶接物の表面に窒化ホウ
素（ＢＮ）（特開平２−１９４２０　）又はグラファイ
ト等のレーザ吸収率が高い材料を塗布したり、シールド
ガス中にＮ２又は０２等のガスを混入させてビーム吸収
率を向上させる方法（特開昭６２−２５４９９２　＞が
提案されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらの方法には以下に示す問題点があ
る。

即ち、アルミニウム系被溶接物の表面に窒化ホウ素又は
グラファイト等のレーザ吸収率が高い材料を塗布する方
法では、レーザ溶接工程の前に被溶接物の表面にこれら
の材料を塗布する工程を設け、レーザ溶接後には残存し
たレーザ吸収材を除去する工程が必要となる。このため
、作業性が阻害される。また、塗布物の膜厚を一定にす
ることが困難であるので、溶接部の溶込み深さが不安定
となりやすく、溶接継手の機械的性能にバラツキが生じ
やすいという欠点を有する。更に、グラファイト等の異
物が溶接金属中に混入し、この異物の混入により溶接継
手の性能が劣化する虞れがある。

また、シールドガスにＮ２又は０゜等のガスを混合させ
る方法においては、これらのＮ２又は０２ガスの存在に
より溶接金属中にブローホール等の欠陥が発生する可能
性がある。また、被溶接物として、鋼材とアルミニウム
系部材とが混在する場合には、シールドガスとして、鋼
材用の純アルゴンガスと、アルミニウム系部材用のアル
ゴンガスにＮ２又は０２ガスを混合した混合ガスとの２
種類のガスを用意する必要がある。このため、実作業時
にはこのシールドガスの切替えが必要となり、作業性が
悪いという欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
レーザ溶接法により溶接する際に、前処理及び後処理が
不要であると共に、シールドガス及び溶接装置として、
専用品では、なく、汎用的なものを使用することができ
るレーザ溶接性が優れたアルミニウム系部材を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係るレーザ溶接性が優れたアルミニウム系部材
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ
ニウム系部材本体の表面に厚さが０．０５乃至０．３０
μｍの亜鉛メッキ層を形成したことを特徴とする。

［作用コ本発明においては、溶接せんとするアルミニウム系部材
本体の表面に０．０５乃至０．３０μｍの厚さの亜鉛メ
ッキ層が形成されている。これにより、レーザビームの
吸収率が高くなり、レーザ溶接が可能となる。

亜鉛メッキ層は、アルミニウム系材料の素材の製造段階
でメッキ処理により形成することができるので、溶接作
業時にはグラファイト等の塗布（前工程）及び除去（後
工程）等の余分な工程が不要である。このため、溶接作
業性が優れている。

また、メッキ処理により亜鉛層を形成するので、その厚
さは均一であり、機械的性能のバラツキが少ない溶接継
手が得られる。更に、異物が溶接金属中に混入すること
もない。更にまた、溶接作業時には、通常の鋼板等をレ
ーザ溶接する場合と同様のシールドガスを使用して同様
の工法で施工することができる。

次に、亜鉛メッキ層の厚さの限定理由について説明する
。

レーザビームの吸収率が高い゛と共に、溶接部に欠陥が
生じないような亜鉛メッキ層の厚さを見い出すべく、亜
鉛メッキ層の厚さを種々変えて実験し、レーザビームの
吸収率及び溶接欠陥の有無と亜鉛メッキ層の厚さとの関
係を調べた。その結果、下記第１表に示すように、レー
ザビームの吸収率は亜鉛メッキ層の厚さが０．０４μｍ
以下の場合は不十分であるが、亜鉛メッキ層の厚さが０
．０５μｍ以上の場合には、通常のグラファイトと同等
以上のレーザ吸収性を有する。

第　　１　　表一方、溶接欠陥については、亜鉛メッキ層の厚さが薄い
方が欠陥が発生しにくい。亜鉛メッキ層の厚さが０．３
０μｍ以下の場合には、このメッキ層を構成する亜鉛は
レーザビームの照射により瞬時に蒸発し、溶接金属中に
は残留しない。このため、溶接継手部の性能には何ら悪
影響を与えない。しかし、亜鉛メッキ層の厚さが０．３
５μｍ以上になると、レーザビームの照射により発生す
る亜鉛蒸気の全量が溶接金属から離脱するということは
できず、溶接金属中に残存する亜鉛蒸気によりブローホ
ール状の欠陥が発生することがある。

このような理由で、亜鉛メッキ層の厚さは０．０５乃至
０．３０μｍにする。

なお、レーザ溶接施工は、ＣＯ２レーザ又はＹＡＧレー
ザ等、種々の方法により実施することができる。このＣ
Ｏ２レーザ又はＹＡＧレーザのいずれの場合も、出力は
ＩＫＷ以上とすることが好ましい。出力がＩＫＷ未満で
は、亜鉛メッキを施しても、アルミニウム系部材本体を
溶融させることが困難である。

［実施例コ次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

実」１例」− 第１図に示すように、アルミニウム系部材本体１として
、厚さが１．２１１１１１のＪ　Ｉ　Ｓ　Ａ３０８３ア
ルミニウム板を用意し、この本体１の表面に厚さが０．
１０μｍの亜鉛メッキ層２を予め形成した。

この一対の本体１をその端面同士を突き合わせて配置し
、ＣＯ２レーザを使用し、３Ｋｗの出力でレーザビーム
３を突き合わせ部に照射して溶接を行った。溶接速度は
１ｍ／分、シールドガスの組成はアルゴン　１００％、
シールドガス流量は３０）７分である。

その結果、第２図に示すように、極めて良好な形状の溶
接接合部４が得られた。

一方、比較のために、表面に亜鉛メッキを施さないアル
ミニウム系部材本体１同士をその端面同士を突き合わせ
て溶接施工した。この本体１は厚さが１．２ｍｍのＪ　
Ｉ　Ｓ　Ａ３０８３アルミニウム板である。

レーザ溶接条件は第１図の場合と同様である。その結果
、第３図に示すように、溶接ビード５が接合面全体に亘
って形成されるということがなく、接合不良であった。

支り旌１厚さが１．０關のＪ　Ｉ　Ｓ　Ａ３０５２アルミニウム
板からなるアルミニウム系部材本体１の表面及び裏面に
夫々０．１５μｍの厚さの亜鉛メッキ層２を形成した。

そして、一方のアルミニウム系部材の表面と他方のアル
ミニウム系部材の裏面とを一部だけ相互に重ね合わせ、
この重ね合わせた部分にレーザビーム３を照射した。使
用したレーザは−ＣＯ２レーザであり、出力は２．５Ｋ
Ｗである。また、溶接速度は１ｍ／分、シールドガスの
組成はアルゴンガス　１００％、シールドガスの流量は
３０ノ／分である。

この条件で溶接した結果、第５図に示すように、極めて
優れた溶接接合部６が得られた。

一方、比較のために、表面にメツ・キを施していないア
ルミニウム系部材本体１をその厚さ方向に一部で重ね合
わせて、第４図と同様の条件でレーザビームを照射した
。本体１は厚さが１．ＯｍｍのＪＩ　Ｓ　Ａ３０５２ア
ルミニウム板である。その結果、第６図に示すように、
ビード７は上層の本体１の表面にのみ形成され、本体１
間の境界にまではビード７が到達していない。従って、
接合できなかった。

更に、比較のために、第７図に示すように、厚さが１．
Ｏｎ＋ｍのＪ　Ｉ　Ｓ　Ａ３０５２アルミニウム系部材
本体１の表面及び裏面に厚さが０．５０μｍの亜鉛メッ
キ層８を形成した１対のアルミニウム系部材をその一部
で相互に重ね合わせ、第４図の場合と同一の溶接条件で
レーザ溶接した。その結果、得られた溶接接合部９はア
ルミニウム系部材の厚さ方向に貫通するものであったが
、その重ね合わせ面の近傍にブローホール１０が存在し
、接合部９に欠陥が認められた。

なお、上記各実施例は、いずれもＣＯ２レーザを使用し
たものであるが、ＹＡＧレーザ等の他のレーザ溶接にお
いても、同様の効果がある。

また、アルミニウム系部材同士の溶接の場合に限らず、
アルミニウム系部材と鋼材等の他の材料との間のレーザ
溶接にも本発明を適用できる。

［発明の効果コ本発明によれば、アルミニウム系部材本体の表面に亜鉛
メッキ層を形成したから、レーザ溶接作業の前又は後に
格別の処理工程を設ける必要がなく、鋼板等の他の材料
の場合と同様の方法でレーザ溶接することができる。即
ち、本発明に係るアルミニウム系部材を使用すれば、汎
用のレーザ装置及び汎用のシールドガスを使用して通常
の溶接条件でアルミニウム系部材同士又はアルミニウム
系部材と他の材料との間の溶接を行うことができる。

また、重ね溶接であっても部材間の溶接部にブローホー
ル等の欠陥が発生しない。

更に、亜鉛メッキ層は、アルミニウム系部材の製造時に
形成されるため、その厚さは極めて高精度且つ均一であ
り、レーザの吸収率の局部的バラツキは極めて少ない。

このため、安定した品質の溶接接合部が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例１を示す側面図、第３図はそ
の比較例を示す側面図、第４図及び第５図は実施例２を
示す側面図、第６図及び第７図はその比較例を示す側面
図である。１；アルミニウム系部材本体、２，８；亜鉛メッキ層、
４．６．９；溶接接合部、５，６；ビード、１０；ブロ
ーホール第図］第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアル
ミニウム系部材本体の表面に厚さが０．０５乃至０．３
０μｍの亜鉛メッキ層を形成したことを特徴とするレー
ザ溶接性が優れたアルミニウム系部材。