JPH0557467A - 異板厚素材のレーザ溶接方法 - Google Patents
異板厚素材のレーザ溶接方法Info
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- JPH0557467A JPH0557467A JP3252817A JP25281791A JPH0557467A JP H0557467 A JPH0557467 A JP H0557467A JP 3252817 A JP3252817 A JP 3252817A JP 25281791 A JP25281791 A JP 25281791A JP H0557467 A JPH0557467 A JP H0557467A
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- metal plates
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- metal
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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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な方法で薄板の突合せ部および厚板の突
合せ部の双方を十分溶融させ、溶接継手部分での鋭角的
段差部の発生を阻止する。 【構成】 板厚の異なる金属板21、22を突合せ、金
属板21、22の突合せ部23にレーザ光Lを照射して
突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、レーザ光Lの照射位置を、金属板21、22の板厚
の差T1 に応じて突合せ部23から厚板側に移動させ
る。
合せ部の双方を十分溶融させ、溶接継手部分での鋭角的
段差部の発生を阻止する。 【構成】 板厚の異なる金属板21、22を突合せ、金
属板21、22の突合せ部23にレーザ光Lを照射して
突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、レーザ光Lの照射位置を、金属板21、22の板厚
の差T1 に応じて突合せ部23から厚板側に移動させ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、板厚の異なる金属板を
突合せ溶接するレーザ溶接方法に関し、とくに溶接継手
部分での鋭角的段差の発生を阻止することが可能なレー
ザ溶接方法に関する。
突合せ溶接するレーザ溶接方法に関し、とくに溶接継手
部分での鋭角的段差の発生を阻止することが可能なレー
ザ溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】厚さの異なる金属板を溶接した後に、こ
の金属板をプレス成形して成形部材を製造する方法は知
られている。この成形部材の成形方法においては、厚さ
の異なる金属板はレーザ溶接による突合せ溶接によって
接合されている。
の金属板をプレス成形して成形部材を製造する方法は知
られている。この成形部材の成形方法においては、厚さ
の異なる金属板はレーザ溶接による突合せ溶接によって
接合されている。
【0003】図5は、板厚の同じ金属板1、2をレーザ
光Lの照射によって突合せ溶接する状態を示している。
図5に示すように、レーザ光Lの照射位置は金属板1、
2の突合せ部3と一致されている。図5の方法によって
溶接された金属板1、2の溶接ビード4は、図6に示す
ように、表ビードおよび裏ビードのいずれにおいても良
好となっている。
光Lの照射によって突合せ溶接する状態を示している。
図5に示すように、レーザ光Lの照射位置は金属板1、
2の突合せ部3と一致されている。図5の方法によって
溶接された金属板1、2の溶接ビード4は、図6に示す
ように、表ビードおよび裏ビードのいずれにおいても良
好となっている。
【0004】図7は、板厚の異なる金属板5、6をレー
ザ光Lの照射によって突合せ溶接する従来技術を示して
いる。図7に示すように、この場合もレーザ光Lの照射
位置は金属板1、2の突合せ部7と一致されている。図
7の方法によって溶接された金属板5、6の溶接ビード
8は、図8に示すように、薄板側の金属板6の溶融に対
して厚板側の金属板5の溶融が不十分となる。そのた
め、厚板側の金属板5の鋭角的段差5aが生じたままと
なる。溶接継手部分に鋭角的段差5aが生じている状態
では、継手部分の強度が著しく低くなるとともに、溶接
された金属板をプレス素材として使用する場合は鋭角的
段差5aとプレス型とのかじりが発生し、成形性が著し
く低下するという問題があった。
ザ光Lの照射によって突合せ溶接する従来技術を示して
いる。図7に示すように、この場合もレーザ光Lの照射
位置は金属板1、2の突合せ部7と一致されている。図
7の方法によって溶接された金属板5、6の溶接ビード
8は、図8に示すように、薄板側の金属板6の溶融に対
して厚板側の金属板5の溶融が不十分となる。そのた
め、厚板側の金属板5の鋭角的段差5aが生じたままと
なる。溶接継手部分に鋭角的段差5aが生じている状態
では、継手部分の強度が著しく低くなるとともに、溶接
された金属板をプレス素材として使用する場合は鋭角的
段差5aとプレス型とのかじりが発生し、成形性が著し
く低下するという問題があった。
【0005】上述の問題を解決するための技術の一つと
して、特開昭62−144888号公報が知られてい
る。この溶接方法は、突合せされた金属板の板厚差を検
知し、この板厚差に基づいてレーザ光の集光レンズを光
軸に対して傾かせることにより、厚板側へのレーザ光の
照射エネルギーを大きくするようにしている。
して、特開昭62−144888号公報が知られてい
る。この溶接方法は、突合せされた金属板の板厚差を検
知し、この板厚差に基づいてレーザ光の集光レンズを光
軸に対して傾かせることにより、厚板側へのレーザ光の
照射エネルギーを大きくするようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報のような溶接方法の場合は、自動車のボデーに用いら
れる薄板鋼板への突合せ溶接への適用は難しいという問
題があった。つまり、自動車のボデーは軽量化の観点か
ら薄板鋼板が多用されており、薄板鋼板の場合は厚板側
と薄板側へレーザ光を照射する際のエネルギー密度分布
の制御が非常に難しく、厚板側と薄板側とを適度の割合
で溶融させることができない。しかも、金属板の板厚差
に基づいてレーザ光の照射角を制御することは、制御機
構が著しく複雑になるという問題がある。
報のような溶接方法の場合は、自動車のボデーに用いら
れる薄板鋼板への突合せ溶接への適用は難しいという問
題があった。つまり、自動車のボデーは軽量化の観点か
ら薄板鋼板が多用されており、薄板鋼板の場合は厚板側
と薄板側へレーザ光を照射する際のエネルギー密度分布
の制御が非常に難しく、厚板側と薄板側とを適度の割合
で溶融させることができない。しかも、金属板の板厚差
に基づいてレーザ光の照射角を制御することは、制御機
構が著しく複雑になるという問題がある。
【0007】本発明は、上記の問題に着目し、簡単な方
法で薄板の突合せ部および厚板の突合せ部の双方を十分
に溶融でき、溶接継手部分での鋭角的段差部の発生を阻
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。
法で薄板の突合せ部および厚板の突合せ部の双方を十分
に溶融でき、溶接継手部分での鋭角的段差部の発生を阻
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。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係る異板厚素材のレーザ溶接方法は、板厚の異なる金属
板を突合せ、該金属板の突合せ部にレーザ光を照射して
突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、前記レーザ光の照射位置を、前記金属板の板厚の差
に応じて前記突合せ部から厚板側に移動させる方法から
成る。
係る異板厚素材のレーザ溶接方法は、板厚の異なる金属
板を突合せ、該金属板の突合せ部にレーザ光を照射して
突合せ溶接を行なう異板厚素材のレーザ溶接方法におい
て、前記レーザ光の照射位置を、前記金属板の板厚の差
に応じて前記突合せ部から厚板側に移動させる方法から
成る。
【0009】
【作用】このように構成された異板厚素材のレーザ溶接
方法においては、金属板の厚板の差が異なる場合は、レ
ーザ光の照射位置が厚板側に適度な距離だけ移動され
る。そのため、薄板側よりも厚板側のレーザ光の照射エ
ネルギーを高めることができ、厚板側と薄板側の金属板
を共に十分に溶融させることが可能となる。したがっ
て、厚板側の金属板の接合部には溶接前の鋭角的段差は
なくなり、突合せ部分の接合強度が高められる。
方法においては、金属板の厚板の差が異なる場合は、レ
ーザ光の照射位置が厚板側に適度な距離だけ移動され
る。そのため、薄板側よりも厚板側のレーザ光の照射エ
ネルギーを高めることができ、厚板側と薄板側の金属板
を共に十分に溶融させることが可能となる。したがっ
て、厚板側の金属板の接合部には溶接前の鋭角的段差は
なくなり、突合せ部分の接合強度が高められる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係る異板厚素材のレーザ溶
接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
接方法の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
【0011】図1ないし図4は、本発明の一実施例を示
している。図1において、11はレーザ光を集光させる
集光レンズを示している。集光レンズ11の下方には、
たとえば自動車のボデー外板として用いられる金属板2
1、22が配置されている。金属板21と金属板22と
は突合せ状態で配置されている。一方の金属板21は板
厚1.4mmの薄板鋼板から構成されており、他方の金
属板22は板厚0.7mmの薄板鋼板から構成されてい
る。
している。図1において、11はレーザ光を集光させる
集光レンズを示している。集光レンズ11の下方には、
たとえば自動車のボデー外板として用いられる金属板2
1、22が配置されている。金属板21と金属板22と
は突合せ状態で配置されている。一方の金属板21は板
厚1.4mmの薄板鋼板から構成されており、他方の金
属板22は板厚0.7mmの薄板鋼板から構成されてい
る。
【0012】上述のように、一方の金属板21は他方の
金属板22よりも板厚が大であり、板厚が薄い金属板2
2の端面は、金属板21の板厚方向の中央部に突合わさ
れている。図1では、金属板21、22の下面側が同一
レベルに設定され、上面側にのみ板厚の差T1 だけ段差
が生じている。レーザ光Lの焦点Fは、たとえば板厚が
厚い金属板21の上面21aに位置するように調整され
ている。
金属板22よりも板厚が大であり、板厚が薄い金属板2
2の端面は、金属板21の板厚方向の中央部に突合わさ
れている。図1では、金属板21、22の下面側が同一
レベルに設定され、上面側にのみ板厚の差T1 だけ段差
が生じている。レーザ光Lの焦点Fは、たとえば板厚が
厚い金属板21の上面21aに位置するように調整され
ている。
【0013】レーザ光Lの焦点Fは、金属板21、22
の板厚の差T1 に応じて突合せ部(溶接線)23から板
厚の厚い金属板21方向に移動されるようになってい
る。突合せ部23からレーザ光Lの焦点Fまでの距離S
は、溶接速度、レーザ出力等、他の溶接条件も加味され
て設定される。レーザ溶接装置(図示略)に、上述した
金属板21、21の板厚、溶接速度、レーザ出力等の溶
接条件を入力することにより、突合せ部23から焦点F
までの距離Sを、自動設定することは可能である。ま
た、金属板21、22の板厚の差を自動的に検知し、こ
れに基づいて距離Sの設定を自動的に行なうことも、技
術的に可能である。
の板厚の差T1 に応じて突合せ部(溶接線)23から板
厚の厚い金属板21方向に移動されるようになってい
る。突合せ部23からレーザ光Lの焦点Fまでの距離S
は、溶接速度、レーザ出力等、他の溶接条件も加味され
て設定される。レーザ溶接装置(図示略)に、上述した
金属板21、21の板厚、溶接速度、レーザ出力等の溶
接条件を入力することにより、突合せ部23から焦点F
までの距離Sを、自動設定することは可能である。ま
た、金属板21、22の板厚の差を自動的に検知し、こ
れに基づいて距離Sの設定を自動的に行なうことも、技
術的に可能である。
【0014】つぎに、異板厚素材のレーザ溶接方法にお
ける作用について説明する。図1に示すように、金属板
21、22が所定の位置にセットされると、図示されな
いレーザ発振機からレーザ光Lが照射され、レーザ光L
は集光レンズ11を通過して金属板21、22との突合
せ部分に照射される。本実施例では、金属板21の板厚
が1.4mmに設定され金属板22の板厚が0.7mm
に設定されているので、レーザ光Lの焦点Fは、突合せ
部23から板厚の厚い金属板21側に0.2mm移動さ
れる。
ける作用について説明する。図1に示すように、金属板
21、22が所定の位置にセットされると、図示されな
いレーザ発振機からレーザ光Lが照射され、レーザ光L
は集光レンズ11を通過して金属板21、22との突合
せ部分に照射される。本実施例では、金属板21の板厚
が1.4mmに設定され金属板22の板厚が0.7mm
に設定されているので、レーザ光Lの焦点Fは、突合せ
部23から板厚の厚い金属板21側に0.2mm移動さ
れる。
【0015】レーザ光Lの焦点Fが板厚の厚い金属板2
1側に移動させた状態で集光レンズ11を収納するトー
チ(図示略)の移動することにより、厚板側の金属板2
1は、薄板側の金属板22よりもレーザ光Lの照射エネ
ルギーを多く受けることが可能となる。そのため、両金
属板21、22の突合せ部分を十分に溶融させることが
でき、厚板側の金属板21の鋭角的段差も完全に溶融さ
れる。
1側に移動させた状態で集光レンズ11を収納するトー
チ(図示略)の移動することにより、厚板側の金属板2
1は、薄板側の金属板22よりもレーザ光Lの照射エネ
ルギーを多く受けることが可能となる。そのため、両金
属板21、22の突合せ部分を十分に溶融させることが
でき、厚板側の金属板21の鋭角的段差も完全に溶融さ
れる。
【0016】図2は、図1に示す方法により溶接された
金属板21、21の溶接ビード25を示している。図2
に示すように、溶接ビード25の上面は板厚の厚い金属
板21から板厚の薄い金属板22に向かって滑らかに変
化しており、鋭角的段差部は見受けられない。また、厚
板側の金属板21の突合せ部分が十分に溶融されるの
で、金属板21と金属板22との接合面積を十分に確保
することができ、溶接継手部の接合強度が高められる。
金属板21、21の溶接ビード25を示している。図2
に示すように、溶接ビード25の上面は板厚の厚い金属
板21から板厚の薄い金属板22に向かって滑らかに変
化しており、鋭角的段差部は見受けられない。また、厚
板側の金属板21の突合せ部分が十分に溶融されるの
で、金属板21と金属板22との接合面積を十分に確保
することができ、溶接継手部の接合強度が高められる。
【0017】図3は、図1の溶接方法におけるレーザ光
Lの焦点Fの突合せ部23からのずれ量と溶接品質との
関係を示している。図3に示すように、レーザ光Lの焦
点Fが薄板方向に0.1mmずれた場合は、板厚の薄い
金属板22の突合せ部分が過度に溶融され、いわゆる溶
け落ちが多発する。レーザ光Lの焦点Fが突合せ部2
3、すなわち溶接線上に設定された場合は、厚板側の金
属板21の鋭角的段差を十分に溶融することができず、
鋭角的段差の発生を完全に解消することができない。
Lの焦点Fの突合せ部23からのずれ量と溶接品質との
関係を示している。図3に示すように、レーザ光Lの焦
点Fが薄板方向に0.1mmずれた場合は、板厚の薄い
金属板22の突合せ部分が過度に溶融され、いわゆる溶
け落ちが多発する。レーザ光Lの焦点Fが突合せ部2
3、すなわち溶接線上に設定された場合は、厚板側の金
属板21の鋭角的段差を十分に溶融することができず、
鋭角的段差の発生を完全に解消することができない。
【0018】レーザ光Lの焦点Fを板厚の厚い方向にず
らし、突合わせ部23からレーザ光の焦点Fまでの距離
Sを0.1〜0.4mmに設定した場合は、図2に示す
ように鋭角的段差のない溶接ビードが得られ、この範囲
での溶接品質はすべて合格であった。本実施例では、レ
ーザ光Lの焦点Fと突合せ部23との間の距離Sを中間
値である0.2mmに設定することで、溶接品質をより
確実なものとしている。
らし、突合わせ部23からレーザ光の焦点Fまでの距離
Sを0.1〜0.4mmに設定した場合は、図2に示す
ように鋭角的段差のない溶接ビードが得られ、この範囲
での溶接品質はすべて合格であった。本実施例では、レ
ーザ光Lの焦点Fと突合せ部23との間の距離Sを中間
値である0.2mmに設定することで、溶接品質をより
確実なものとしている。
【0019】レーザ光Lの焦点Fを必要以上に板厚側に
移動させた場合、たとえば図3に示す0.5mmに設定
した場合は、薄板側の金属板22の突合せ部を十分に溶
融することが困難となり、良好な裏ビードを形成するこ
とができなくなる。したがって、レーザ光Lの焦点Fと
金属板21、22との突合せ部23との間の距離は、両
金属板21、22の突合せ部分が十分に溶融される値に
設定することが要求される。
移動させた場合、たとえば図3に示す0.5mmに設定
した場合は、薄板側の金属板22の突合せ部を十分に溶
融することが困難となり、良好な裏ビードを形成するこ
とができなくなる。したがって、レーザ光Lの焦点Fと
金属板21、22との突合せ部23との間の距離は、両
金属板21、22の突合せ部分が十分に溶融される値に
設定することが要求される。
【0020】図4は、金属板21と金属板22との突合
せ位置を変えた場合を示している。図4に示すように、
板厚の薄い金属板22は、板厚の厚い金属板21の板厚
方向中間部に突合わされている。この場合も、板厚の差
(T2 +T3 )に応じてレーザ光Lの焦点Fを厚板側に
移動させることにより、図1と同様な効果が得られる。
せ位置を変えた場合を示している。図4に示すように、
板厚の薄い金属板22は、板厚の厚い金属板21の板厚
方向中間部に突合わされている。この場合も、板厚の差
(T2 +T3 )に応じてレーザ光Lの焦点Fを厚板側に
移動させることにより、図1と同様な効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ光の照射位置
を、金属板の板厚の差に応じて突合せ部から厚板側に移
動させるようにしたので、薄板側よりも厚板側の突合せ
部にレーザ光の照射エネルギーを多く与えることが可能
となり、厚板側と薄板側の突合せ部を共に十分に溶融さ
せることができる。したがって、厚板側の金属板の鋭角
的段差の発生が確実に防止され、かつ突合せ部分の接合
強度を高めることができる。その結果、突合せ溶接され
た金属板をプレス素材として使用する場合の成形性を高
めることができる。
を、金属板の板厚の差に応じて突合せ部から厚板側に移
動させるようにしたので、薄板側よりも厚板側の突合せ
部にレーザ光の照射エネルギーを多く与えることが可能
となり、厚板側と薄板側の突合せ部を共に十分に溶融さ
せることができる。したがって、厚板側の金属板の鋭角
的段差の発生が確実に防止され、かつ突合せ部分の接合
強度を高めることができる。その結果、突合せ溶接され
た金属板をプレス素材として使用する場合の成形性を高
めることができる。
【図1】本発明の異板厚素材のレーザ溶接方法による薄
板鋼板のレーザ溶接状態を示す断面図である。
板鋼板のレーザ溶接状態を示す断面図である。
【図2】図1の溶接方法によって形成された溶接ビード
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
【図3】図1の溶接方法におけるレーザ光の厚板側への
ずれ量と溶接品質との関係を示す特性図である。
ずれ量と溶接品質との関係を示す特性図である。
【図4】図1の溶接方法の変形例を示す断面図である。
【図5】従来における板厚が同じ金属板の突合せ溶接状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図6】図5の溶接方法によって形成された溶接ビード
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
【図7】従来における板厚が異なる金属板の突合せ溶接
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
【図8】図7の溶接方法によって形成された溶接ビード
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
11 集光レンズ 21 板厚の厚い金属板 22 板厚の薄い金属板 23 突合せ部 L レーザ光 F レーザ光の焦点 S 突合せ部からレーザ光の焦点までの距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 幸一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 板厚の異なる金属板を突合せ、該金属板
の突合せ部にレーザ光を照射して突合せ溶接を行なう異
板厚素材のレーザ溶接方法において、前記レーザ光の照
射位置を、前記金属板の板厚の差に応じて前記突合せ部
から厚板側に移動させることを特徴とする異板厚素材の
レーザ溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252817A JPH0557467A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
| US07/939,467 US5250783A (en) | 1991-09-05 | 1992-09-02 | Method of laser-welding metal sheets having different thickness |
| EP92308014A EP0531139B1 (en) | 1991-09-05 | 1992-09-03 | Method of laser-welding metal sheets having different thicknesses |
| DE69203810T DE69203810T2 (de) | 1991-09-05 | 1992-09-03 | Laserschweissverfahren von unterschiedlich dicken Blechen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252817A JPH0557467A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557467A true JPH0557467A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17242623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3252817A Pending JPH0557467A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異板厚素材のレーザ溶接方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5250783A (ja) |
| EP (1) | EP0531139B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0557467A (ja) |
| DE (1) | DE69203810T2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007283338A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Nippon Steel Corp | 金属薄板のレーザー突き合せ溶接方法およびその溶接製品 |
| JP2009516326A (ja) * | 2005-09-29 | 2009-04-16 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 溶接したスリーブを電極に備えた点火プラグ |
| KR101449118B1 (ko) * | 2012-08-31 | 2014-10-10 | 주식회사 포스코 | 레이저 용접방법 및 이를 이용한 레이저 용접 부재 |
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