JPH0550274A - プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法 - Google Patents

プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法

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JPH0550274A
JPH0550274A JP3235739A JP23573991A JPH0550274A JP H0550274 A JPH0550274 A JP H0550274A JP 3235739 A JP3235739 A JP 3235739A JP 23573991 A JP23573991 A JP 23573991A JP H0550274 A JPH0550274 A JP H0550274A
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welding
steel plate
butt
weld bead
filler wire
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JP3235739A
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Fumiaki Natsumi
文章 夏見
Toshiyuki Takasago
俊之 高砂
Takao Iwai
孝雄 岩井
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィラーワイヤを用いるプレス成形用鋼板の
突合せレーザ溶接において、鋼板の曲げおよび曲げ戻し
成形時における溶接ビードの割れを防止する。 【構成】 一方の鋼板11の端部と他方の鋼板12の端
部とを突合せ、この突合せ部分に生じる隙間Sにフィラ
ーワイヤを送給しつつ、突合せ部分をレーザ光Lの照射
によって突合せ溶接を行なうレーザ溶接方法において、
突合せ溶接によって生じる溶接ビード14の鋼板11、
12表面からの盛り上がり高さHが鋼板11、12の板
厚Tの0.2倍以下となる溶接条件で溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形に用いられ
る鋼板のレーザ溶接方法に関し、とくに鋼板の曲げおよ
び曲げ戻し成形時における溶接部の割れの発生を防止す
るようにしたレーザ溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車工場ではプレス成形用素材
として、薄板鋼板をレーザ光により突合せ溶接した結合
素材が多く用いられている。通常、レーザ溶接における
突合せ間隙の許容量は板厚の15〜20%程度といわれ
ており、溶接線が長い場合は突合せ間隙を許容値内に維
持することは困難となる。そこで、突合せ間隙にフィラ
ーワイヤを送給し、このフィラーワイヤと被溶接材とに
レーザ光を照射して溶接する技術が開発されている。こ
れに関連する先行技術として、たとえば特公昭63−3
2554号公報が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィラ
ーワイヤを用いた薄板鋼板のレーザ溶接においては、溶
接ビードが鋼板表面から大きく盛り上がるため、プレス
成形時の曲げおよび曲げ戻し成形によって溶接ビードが
割れやすいという問題があった。
【0004】図5は、曲げおよび曲げ戻し成形による溶
接ビードの割れ発生を示している。図5において、薄板
鋼板1と薄板鋼板2とがフィラーワイヤを用いてレーザ
溶接によって突合せ溶接されている。突合せ溶接された
薄板鋼板1、2が絞り加工において、曲げおよび曲げ戻
し成形を受けた場合、溶接ビード3に割れ3aが発生す
る。
【0005】溶接ビードの盛り上がりに起因するプレス
成形時の溶接ビード割れを防止するためには、溶接ビー
ドの盛り上がり部分を切除すればよいが、溶接ビードを
一定の高さに維持しながら切除することはコスト的にも
技術的にも困難が伴なう。
【0006】本発明は、上記の問題に着目し、フィラー
ワイヤを用いるプレス成形用鋼板の突合せレーザ溶接に
おいて、鋼板の曲げおよび曲げ戻し成形時における溶接
ビードの割れを防止することが可能なレーザ溶接方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係るプレス成形用鋼板のレーザ溶接方法は、一方の鋼板
の端部と他方の鋼板の端部とを突合せ、該突合せ部分に
生じる隙間にフィラーワイヤを送給しつつ、該突合せ部
分をレーザ光の照射によって突合せ溶接を行なうレーザ
溶接方法において、前記突合せ溶接によって生じる溶接
ビードの前記鋼板表面からの盛り上がり高さが前記鋼板
の板厚の0.2倍以下となる条件で溶接する方法から成
る。
【0008】
【作用】このように構成されたプレス成形用鋼板のレー
ザ溶接方法においては、溶接ビードの鋼板表面からの高
さが鋼板の板厚の0.2倍以下となる条件でレーザ溶接
が行なわれる。そのため、鋼板の曲げおよび曲げ戻し成
形時には、従来よりも溶接ビードの曲げ半径を小さくす
ることができ、溶接ビード外周部の塑性変形量を小さく
することが可能となり、溶接ビードの割れ発生が防止さ
れる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係るプレス成形用鋼板のレ
ーザ溶接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明
する。
【0010】図1ないし図4は、本発明の一実施例を示
しており、とくに自動車のボデーに用いられる薄板鋼板
に適用した例を示している。図2は、本発明を実施する
ためのレーザ溶接装置の概要を示している。図2におい
て、11は鋼板としての薄板鋼板を示しており、12は
鋼板としての薄板鋼板を示している。薄板鋼板11のシ
ェア切断された端面と、薄板鋼板12のシェア切断され
た端面とは、突合せされている。薄板鋼板11の端面と
薄板鋼板12の端面との間には、突合せ隙間Sが生じて
いる。
【0011】薄板鋼板11と薄板鋼板12との突合せ部
分の直上には集光レンズ21を有するトーチ(図示略)
が位置している。図示されないレーザ発振器から出力さ
れたレーザ光Lは、集光レンズ21によって収束され、
その焦点は突合せ部分にくるように調整されている。溶
接時には、薄板鋼板11と薄板鋼板12との間の突合せ
隙間Sには、フィラーワイヤ13が自動送給されるよう
になっている。集光レンズ21を有するトーチ(図示
略)フィラーワイヤ13を送給する送給装置(図示略)
とは、溶接方向に一体で移動するようになっている。
【0012】つぎに、プレス成形用鋼板のレーザ溶接方
法の具体例を説明する。図2に示すように、薄板鋼板1
1と薄板鋼板12が所定の位置にセットされると、レー
ザ発振器からレーザ光Lが出力され、レーザ光Lは集光
レンズ21を通過して薄板鋼板11、12との突合せ部
分に照射される。これと同時に、レーザ光Lの照射部分
にフィラーワイヤ13が自動送給される。この状態で集
光レンズ21を有するトーチと送給装置との溶接進行方
向への移動が開始される。レーザ光Lの照射が開始され
ると、薄板鋼板11、12の突合せ部分の加熱溶融が行
なわれるとともに、フィラーワイヤ13の加熱、溶融が
行なわれる。
【0013】溶接時には、フィラーワイヤ13の溶融に
よる溶融金属は、薄板鋼板11、12の間の突合せ隙間
Sに流入し、突合せ隙間Sはその溶融金属で満たされ
る。そして、フィラーワイヤ13の溶融による余剰の溶
融金属は薄板鋼板11、12の表面から盛り上がること
になる。フィラーワイヤを用いた突合せレーザ溶接で
は、溶接ビードが大きく盛り上がるため、プレス成形時
の曲げおよび曲げ戻し成形によって溶接ビードが割れや
すいという問題があるが、本発明においては、溶接ビー
ド14の鋼板表面からの高さHが鋼板の板厚Tの0.2
倍以下となる条件で溶接をすることにより、プレス成形
時の溶接ビード割れを防止している。
【0014】図1は、本発明によるレーザ溶接方法を用
いた場合の溶接ビード断面を示している。図1に示す薄
板鋼板11、12は、板厚Tが共に1.0mmである。
溶接ビード14の薄板鋼板11、12の表面からの高さ
Hは、0.2mm以下となっている。すなわち、溶接ビ
ード14の盛り上がり高さHは、板厚Tの20%以下
(H<0.2T)となっている。
【0015】図3は、溶接ビード14の盛り上がり高さ
Hと、曲げ成形による溶接ビード14の割れの発生率と
の関係を示している。薄板鋼板11、12の板厚Tが
1.0mmの場合、図3に示すように、盛り上がり高さ
Hが0.2mmでは、曲げ割れ発生率が極めて低く、盛
り上がり高さHが0.3mmを超えると、曲げ割れ発生
率が急激に増加することがわかる。
【0016】図4は、フィラーワイヤ13の供給量と、
溶接ビード14の盛り上がり不良発生率(H<0.2T
でなくなる比率)との関係を示している。図4の特性
A、B、Cは、フィラーワイヤ13の供給量を一定に
し、薄板鋼板11、12の突合せ隙間Sを3段階に変化
させ実験した場合の盛り上がり不良発生率を示してい
る。このうち特性Aは、突合せ隙間Sを0mmとした場
合であり、特性Bは、突合せ隙間Sを0.1mmとした
場合である。特性Cは、突合せ隙間Sを0.2mmとし
た場合を示している。
【0017】図4に示すように、フィラーワイヤ供給量
が0.2mm3 /mmまでは、突合せ隙間Sの大小にか
かわらず溶接ビード14の盛り上がり不良発生は皆無で
あり、薄板鋼板11、12のプレス成形に問題は生じな
い。なお、ここでいうフィラーワイヤ供給量は、溶接長
1mm当りの供給量である。フィラーワイヤ供給量が
0.3mm3 /mmを超えると、突合せ隙間Sの変化に
かかわらず、そのすべてに溶接ビード14の盛り上がり
不良発生が生じた。とくに、フィラーワイヤ供給量が
0.3mm3 /mmの場合では、突合せ隙間Sが小さい
ほど盛り上がり不良発生率が大になることが判明した。
【0018】このように、フィラーワイヤ13を用いた
プレス成形用鋼板の突合せレーザ溶接では、溶接ビード
14の盛り上がり高さHが板厚Tの0.2倍以下となる
溶接条件で突合せ溶接を行なうことにより、薄板鋼板1
1、12の曲げ成形時における溶接ビード14外周部の
塑性変形量を小さくすることが可能となる。これによ
り、その後、薄板鋼板11、12の曲げ戻し成形によっ
て先に曲げ成形された溶接ビード14部分に引張力が作
用しても、溶接ビード14の外周部の強度が大に保た
れ、溶接ビード14の割れ発生が防止される。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプレ
ス成形用鋼板のレーザ溶接方法によるときは、溶接ビー
ドの鋼板表面からの盛り上がり高さが鋼板の板厚の0.
2倍以下となる溶接条件でフィラーワイヤを用いた突合
せレーザ溶接をするようにしたので、鋼板の曲げおよび
曲げ戻し成形時における溶接ビードの割れを防止するこ
とができる。したがって、結合素材としてのプレス成形
用鋼板の品質を高めることができ、結合素材のプレス成
形への適用を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプレス成形用鋼板のレーザ溶接方
法により突合せ溶接された薄板鋼板の溶接部の拡大断面
図である。
【図2】本発明を実施するために用いられるレーザ溶接
装置の概略構成図である。
【図3】溶接ビードの盛り上がり高さと曲げ割れ発生率
との関係を示す特性図である。
【図4】フィラーワイヤの供給量と溶接ビードの盛り上
がり不良発生率との関係を示した特性図である。
【図5】プレス成形による溶接ビードの割れ発生の状態
を示す斜視図である。
【符号の説明】
11、12 鋼板 13 フィラーワイヤ 14 溶接ビード 21 集光レンズ L レーザ光 S 突合せ隙間 H 溶接ビードの盛り上がり高さ T 鋼板の板厚

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の鋼板の端部と他方の鋼板の端部と
    を突合せ、該突合せ部分に生じる隙間にフィラーワイヤ
    を送給しつつ、該突合せ部分をレーザ光の照射によって
    突合せ溶接を行なうレーザ溶接方法において、前記突合
    せ溶接によって生じる溶接ビードの前記鋼板表面からの
    盛り上がり高さが前記鋼板の板厚の0.2倍以下となる
    溶接条件で溶接することを特徴とするプレス成形用鋼板
    のレーザ溶接方法。
JP3235739A 1991-08-23 1991-08-23 自動車ボディ外板用プレス成形用鋼板のレーザ溶接方法 Expired - Lifetime JP2861527B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103008895A (zh) * 2012-12-15 2013-04-03 华中科技大学 一种面向厚板的窄间隙多道激光焊接方法
CN117662581A (zh) * 2023-09-19 2024-03-08 江苏育材堂车身技术有限公司 热冲压成形构件及激光拼焊预镀层钢板

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CN103008895B (zh) * 2012-12-15 2015-04-15 华中科技大学 一种面向厚板的窄间隙多道激光焊接方法
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