JPH067978A - 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 - Google Patents
亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法Info
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- JPH067978A JPH067978A JP4132084A JP13208492A JPH067978A JP H067978 A JPH067978 A JP H067978A JP 4132084 A JP4132084 A JP 4132084A JP 13208492 A JP13208492 A JP 13208492A JP H067978 A JPH067978 A JP H067978A
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- 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
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- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
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- Laminated Bodies (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 亜鉛メッキ鋼板の重ねレーザ溶接において溶
接ビードのブローホールを防ぎ、良好なビードを得る。 【構成】 亜鉛メッキ鋼板１と２の間に薄い有機物のイ
ンサート材１１を挾んで重ねレーザ溶接する。
接ビードのブローホールを防ぎ、良好なビードを得る。 【構成】 亜鉛メッキ鋼板１と２の間に薄い有機物のイ
ンサート材１１を挾んで重ねレーザ溶接する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛メッキ鋼板同士、
あるいは亜鉛メッキ鋼板と他の金属とを重ね溶接するレ
ーザ溶接法に関する。
あるいは亜鉛メッキ鋼板と他の金属とを重ね溶接するレ
ーザ溶接法に関する。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接は抵抗溶接法
によるのが一般的である。例えば特公昭５４−２６２１
３号公報に示すように、上下に配置された電極ローラに
それぞれワイヤ電極を巻き掛け、そのワイヤ電極間に亜
鉛メッキ鋼板の重ね部を通すことにより重ね部をシーム
抵抗溶接することができる。しかしながら、シーム抵抗
溶接法では電極ローラ等を被溶接材の両側に配置しなけ
ればならないので構造的に複雑になり、また一般的に溶
接部が直線でかつ平坦なものに限られる。したがって、
片面溶接や曲線・曲面の溶接には適していない。
によるのが一般的である。例えば特公昭５４−２６２１
３号公報に示すように、上下に配置された電極ローラに
それぞれワイヤ電極を巻き掛け、そのワイヤ電極間に亜
鉛メッキ鋼板の重ね部を通すことにより重ね部をシーム
抵抗溶接することができる。しかしながら、シーム抵抗
溶接法では電極ローラ等を被溶接材の両側に配置しなけ
ればならないので構造的に複雑になり、また一般的に溶
接部が直線でかつ平坦なものに限られる。したがって、
片面溶接や曲線・曲面の溶接には適していない。
【０００３】一方、アーク溶接法によると、アーク熱に
よりメッキ層から多量の亜鉛蒸気が発生し、これが溶融
金属内に閉じ込められたりして、ビードにポロシティや
表面クレータ等の気孔（以下、これらの気孔をブローホ
ールという）を多数発生させビードの荒れがひどくなる
ことが知られている。
よりメッキ層から多量の亜鉛蒸気が発生し、これが溶融
金属内に閉じ込められたりして、ビードにポロシティや
表面クレータ等の気孔（以下、これらの気孔をブローホ
ールという）を多数発生させビードの荒れがひどくなる
ことが知られている。
【０００４】また、レーザ溶接法の場合でもこの現象を
減らすことは困難である。ビードの荒れの現象を図で説
明すると、図７に示すように、レーザ溶接ではレーザビ
ーム１０によるキーホール溶接であるが、溶接時に、亜
鉛メッキ鋼板１，２の重ね部にあるメッキ層３，４から
低融点・低沸点の亜鉛が激しく蒸発するため、この亜鉛
蒸気５により溶融池６の溶けた鋼を吹き飛ばしたり、溶
鋼中に亜鉛蒸気が侵入したりして、ビード７に多数のブ
ローホール８を発生させることになる。したがって、レ
ーザ溶接法でも亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接はビードの欠
陥が多く、一般には適用できないものとされている。
減らすことは困難である。ビードの荒れの現象を図で説
明すると、図７に示すように、レーザ溶接ではレーザビ
ーム１０によるキーホール溶接であるが、溶接時に、亜
鉛メッキ鋼板１，２の重ね部にあるメッキ層３，４から
低融点・低沸点の亜鉛が激しく蒸発するため、この亜鉛
蒸気５により溶融池６の溶けた鋼を吹き飛ばしたり、溶
鋼中に亜鉛蒸気が侵入したりして、ビード７に多数のブ
ローホール８を発生させることになる。したがって、レ
ーザ溶接法でも亜鉛メッキ鋼板の重ね溶接はビードの欠
陥が多く、一般には適用できないものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
溶接法は溶融池を小さくできるのでブローホールの発生
を抑制するためには有効な溶接法であると考えられるこ
と、直線、曲線に関係なく溶接線形状を自由にでき、溶
接の制御性や操作性が優れていることなどから、亜鉛メ
ッキ鋼板の重ね溶接には最も適しているものと思われ
る。特に曲線・曲面溶接が多く、亜鉛メッキ鋼板を多量
に使用する自動車産業界ではその実用化に向けて期待が
大きい。
溶接法は溶融池を小さくできるのでブローホールの発生
を抑制するためには有効な溶接法であると考えられるこ
と、直線、曲線に関係なく溶接線形状を自由にでき、溶
接の制御性や操作性が優れていることなどから、亜鉛メ
ッキ鋼板の重ね溶接には最も適しているものと思われ
る。特に曲線・曲面溶接が多く、亜鉛メッキ鋼板を多量
に使用する自動車産業界ではその実用化に向けて期待が
大きい。
【０００６】本発明は、このような要望に応えるべく開
発したものであり、レーザ溶接法による亜鉛メッキ鋼板
の重ね溶接において、上記のようなブローホールの発生
をできるだけ防止し、良好なビードを得ることを目的と
するものである。
発したものであり、レーザ溶接法による亜鉛メッキ鋼板
の重ね溶接において、上記のようなブローホールの発生
をできるだけ防止し、良好なビードを得ることを目的と
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第一に、亜鉛
メッキ鋼板同士または亜鉛メッキ鋼板と他の金属との間
に有機物の薄いインサート材を挾んでその重ね部をレー
ザ溶接するものである。ここで、亜鉛メッキ鋼板には、
電気メッキによるもの及び溶融メッキによるものを含む
ものである。また、有機物製インサート材には高分子系
及びセルロース系のものを含むものである。第二に、対
象とする鋼板は薄鋼板であって、亜鉛メッキ量を１０ｇ
／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 とする。第三に、インサート材
の厚さを１０μｍ〜２００μｍとする。第四に、インサ
ート材の片面または両面を接着する。第五に、インサー
ト材そのものを樹脂コーティングで形成する。第六に、
亜鉛メッキ鋼板が２枚の鋼板の間に樹脂を挾んで一体構
成された制振鋼板を含むものとする。
メッキ鋼板同士または亜鉛メッキ鋼板と他の金属との間
に有機物の薄いインサート材を挾んでその重ね部をレー
ザ溶接するものである。ここで、亜鉛メッキ鋼板には、
電気メッキによるもの及び溶融メッキによるものを含む
ものである。また、有機物製インサート材には高分子系
及びセルロース系のものを含むものである。第二に、対
象とする鋼板は薄鋼板であって、亜鉛メッキ量を１０ｇ
／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 とする。第三に、インサート材
の厚さを１０μｍ〜２００μｍとする。第四に、インサ
ート材の片面または両面を接着する。第五に、インサー
ト材そのものを樹脂コーティングで形成する。第六に、
亜鉛メッキ鋼板が２枚の鋼板の間に樹脂を挾んで一体構
成された制振鋼板を含むものとする。
【０００８】
【作用】本発明によりビードのブローホール発生が防止
されるメカニズムについて説明する。インサート材を構
成する有機物は亜鉛の融点４２０℃，沸点９０５℃に対
し融点、沸点が低いため、図１（ａ）に示すように、レ
ーザビーム１０がインサート材１１に到達する過程で、
まずインサート材１１の樹脂が溶融し、メッキ層３，４
の亜鉛よりも低温で気化する。これに引き続いて亜鉛が
気化する際、その樹脂中の炭素の一部が図１（ｂ）に矢
印ａで示すように溶融池内に入り、一方樹脂の気化によ
りできた隙間にメッキ層３，４からの亜鉛蒸気の一部が
矢印ｂのように入るため（この作用を「隙間の効果」と
呼ぶ）、溶融池内に入る亜鉛蒸気が減少する。またこの
ように炭素を少量含有した溶鋼は粘性が低下するため、
亜鉛蒸気が表面から抜けやすく、溶鋼中に閉じ込められ
ることが少ないものと考えられる。ビード７の断面を観
察すると、図２に示すように継手金属の組成中に炭素１
２が固溶した状態になっていることが認められ、上記隙
間の効果と溶鋼の粘性低下の作用によりブローホールを
減少させるものと推定される。
されるメカニズムについて説明する。インサート材を構
成する有機物は亜鉛の融点４２０℃，沸点９０５℃に対
し融点、沸点が低いため、図１（ａ）に示すように、レ
ーザビーム１０がインサート材１１に到達する過程で、
まずインサート材１１の樹脂が溶融し、メッキ層３，４
の亜鉛よりも低温で気化する。これに引き続いて亜鉛が
気化する際、その樹脂中の炭素の一部が図１（ｂ）に矢
印ａで示すように溶融池内に入り、一方樹脂の気化によ
りできた隙間にメッキ層３，４からの亜鉛蒸気の一部が
矢印ｂのように入るため（この作用を「隙間の効果」と
呼ぶ）、溶融池内に入る亜鉛蒸気が減少する。またこの
ように炭素を少量含有した溶鋼は粘性が低下するため、
亜鉛蒸気が表面から抜けやすく、溶鋼中に閉じ込められ
ることが少ないものと考えられる。ビード７の断面を観
察すると、図２に示すように継手金属の組成中に炭素１
２が固溶した状態になっていることが認められ、上記隙
間の効果と溶鋼の粘性低下の作用によりブローホールを
減少させるものと推定される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （１）亜鉛メッキ量について まず、本発明において、亜鉛メッキ量は亜鉛蒸発量に直
接影響を及ぼすものであるから、亜鉛メッキ量とブロー
ホール個数の関係について調べた。図３は横軸に亜鉛メ
ッキ量（ｇ／ｍ2 ）を、縦軸にブローホール個数（個／
ｍ）をとって示した実験結果である。実験は下記の条件
で行った。 レーザ条件：ＣＯ2 レーザ、出力３ｋｗ（一定）、連続
発振、シールドガス無し 材料：両面亜鉛メッキ鋼板（鋼板板厚０．２mm，０．８
mm，３．２mm） インサート材（セロハンテープ、テープ厚１５０μｍ） 溶接速度：１ｍ／min 〜１０ｍ／min
接影響を及ぼすものであるから、亜鉛メッキ量とブロー
ホール個数の関係について調べた。図３は横軸に亜鉛メ
ッキ量（ｇ／ｍ2 ）を、縦軸にブローホール個数（個／
ｍ）をとって示した実験結果である。実験は下記の条件
で行った。 レーザ条件：ＣＯ2 レーザ、出力３ｋｗ（一定）、連続
発振、シールドガス無し 材料：両面亜鉛メッキ鋼板（鋼板板厚０．２mm，０．８
mm，３．２mm） インサート材（セロハンテープ、テープ厚１５０μｍ） 溶接速度：１ｍ／min 〜１０ｍ／min
【００１０】鋼板板厚ｔ＝０．２mmの場合（図３（ａ）
参照）、亜鉛メッキ量や溶接速度が大となってもブロー
ホール数はおおむね少なく抑えられている。鋼板の板厚
が厚くなるにつれて（図３（ｂ）、（ｃ）参照）、溶鋼
量は多くなるので、ブローホール数も多くなる。したが
って、ブローホール数を減少させるためには亜鉛メッキ
量を少なくするか、溶接速度を遅くする必要がある。実
用上差し支えない程度のブローホール数を最大限ｎ＝３
０個／ｍとすれば、薄鋼板（４．５mm厚以下）に対する
通常の溶接速度（３ｍ／min 以下）では亜鉛メッキ量の
上限を１２０ｇ／ｍ2 としてよいであろう。
参照）、亜鉛メッキ量や溶接速度が大となってもブロー
ホール数はおおむね少なく抑えられている。鋼板の板厚
が厚くなるにつれて（図３（ｂ）、（ｃ）参照）、溶鋼
量は多くなるので、ブローホール数も多くなる。したが
って、ブローホール数を減少させるためには亜鉛メッキ
量を少なくするか、溶接速度を遅くする必要がある。実
用上差し支えない程度のブローホール数を最大限ｎ＝３
０個／ｍとすれば、薄鋼板（４．５mm厚以下）に対する
通常の溶接速度（３ｍ／min 以下）では亜鉛メッキ量の
上限を１２０ｇ／ｍ2 としてよいであろう。
【００１１】（２）インサートの厚さについて 次に、有機物インサートの厚さ（μｍ）とブローホール
個数（個／ｍ）の関係について調べた。図４に実験結果
を示す。実験は、上記材料と同様に鋼板板厚０．２mm，
０．８mm，３．２mmについて、レーザ出力３ｋｗ，亜鉛
メッキ量４０ｇ／ｍ2 と一定にして行った。インサート
材にはセロハンテープを使用した。
個数（個／ｍ）の関係について調べた。図４に実験結果
を示す。実験は、上記材料と同様に鋼板板厚０．２mm，
０．８mm，３．２mmについて、レーザ出力３ｋｗ，亜鉛
メッキ量４０ｇ／ｍ2 と一定にして行った。インサート
材にはセロハンテープを使用した。
【００１２】図４の結果から、まず有機物インサートの
厚さがあまり薄いと、亜鉛蒸発量に比べて樹脂蒸発量が
少ないため前記隙間の効果が十分に発揮されない。この
ため、インサート材厚は１０μｍ以上必要である。ま
た、インサート材厚がある程度厚くなると、ブローホー
ル数が溶接速度の増加とともに急増する傾向にある。こ
れは、溶接速度が速くなれば樹脂蒸気が溶鋼中を抜け出
る速度よりも溶鋼の冷却速度が速いためである。さら
に、鋼板板厚の増加にともない一層樹脂蒸気の脱出が困
難になり、ブローホール数が急増する。また、従来のよ
うにインサート材無しの場合、ブローホールが多発す
る。ブローホール数を上記と同じ基準ｎ＝３０個／ｍと
すれば、インサート材厚の上限は２００μｍでよい。
厚さがあまり薄いと、亜鉛蒸発量に比べて樹脂蒸発量が
少ないため前記隙間の効果が十分に発揮されない。この
ため、インサート材厚は１０μｍ以上必要である。ま
た、インサート材厚がある程度厚くなると、ブローホー
ル数が溶接速度の増加とともに急増する傾向にある。こ
れは、溶接速度が速くなれば樹脂蒸気が溶鋼中を抜け出
る速度よりも溶鋼の冷却速度が速いためである。さら
に、鋼板板厚の増加にともない一層樹脂蒸気の脱出が困
難になり、ブローホール数が急増する。また、従来のよ
うにインサート材無しの場合、ブローホールが多発す
る。ブローホール数を上記と同じ基準ｎ＝３０個／ｍと
すれば、インサート材厚の上限は２００μｍでよい。
【００１３】図５は以上の結果を溶接速度ｖ＝７ｍ／mi
n ，鋼板板厚ｔ＝０．８mmのものについて整理したもの
であり、横軸に亜鉛メッキ量、縦軸にブローホール数を
とり、インサート材厚ごとの変化を示すグラフである。
ｎ＝３０個／ｍ以下の場合、亜鉛メッキ量１２０ｇ／ｍ
2 以下、インサート材厚２００μｍ以下が適当である。
また、ｎ＝３０個／ｍ以下の条件で、亜鉛メッキ量とイ
ンサート材厚の使用可能範囲を示すと、図６の斜線で示
すように矩形の範囲となる。なお、亜鉛メッキ鋼板とし
ての実用上の要求から亜鉛メッキ量の下限を１０ｇ／ｍ
2 としたものである。
n ，鋼板板厚ｔ＝０．８mmのものについて整理したもの
であり、横軸に亜鉛メッキ量、縦軸にブローホール数を
とり、インサート材厚ごとの変化を示すグラフである。
ｎ＝３０個／ｍ以下の場合、亜鉛メッキ量１２０ｇ／ｍ
2 以下、インサート材厚２００μｍ以下が適当である。
また、ｎ＝３０個／ｍ以下の条件で、亜鉛メッキ量とイ
ンサート材厚の使用可能範囲を示すと、図６の斜線で示
すように矩形の範囲となる。なお、亜鉛メッキ鋼板とし
ての実用上の要求から亜鉛メッキ量の下限を１０ｇ／ｍ
2 としたものである。
【００１４】また、インサート材の取り付けに際して
は、片面または両面を接着するか、もしくは樹脂コーテ
ィングで形成するとよい。また、本発明はいわゆる制振
鋼板（２枚の鋼板の間に合成樹脂を挾んで複合化したも
の）にも適用することができる。
は、片面または両面を接着するか、もしくは樹脂コーテ
ィングで形成するとよい。また、本発明はいわゆる制振
鋼板（２枚の鋼板の間に合成樹脂を挾んで複合化したも
の）にも適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、亜鉛メッ
キ鋼板と亜鉛メッキ鋼板の間、あるいは亜鉛メッキ鋼板
と普通鋼板との間に、有機物の薄いインサート材を挾ん
でレーザ溶接するものであるから、溶接時、亜鉛より低
融点・低沸点の樹脂が最初に蒸発することにより、その
樹脂蒸気によりできた隙間に亜鉛蒸気が入り、亜鉛蒸気
の溶鋼中に入る量を実質的に減らすとともに、溶鋼中に
固溶した樹脂の炭素で溶鋼の粘性を減少させる結果亜鉛
蒸気の排出を良好にするため、ブローホールの発生がほ
とんどない良好なビードが得られる。
キ鋼板と亜鉛メッキ鋼板の間、あるいは亜鉛メッキ鋼板
と普通鋼板との間に、有機物の薄いインサート材を挾ん
でレーザ溶接するものであるから、溶接時、亜鉛より低
融点・低沸点の樹脂が最初に蒸発することにより、その
樹脂蒸気によりできた隙間に亜鉛蒸気が入り、亜鉛蒸気
の溶鋼中に入る量を実質的に減らすとともに、溶鋼中に
固溶した樹脂の炭素で溶鋼の粘性を減少させる結果亜鉛
蒸気の排出を良好にするため、ブローホールの発生がほ
とんどない良好なビードが得られる。
【図１】本発明によりブローホールの発生が防止される
メカニズムの説明図である。
メカニズムの説明図である。
【図２】本実施例におけるビードの断面図である。
【図３】亜鉛メッキ量とブローホール数の実験結果を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】インサート材厚とブローホール数の実験結果を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】亜鉛メッキ量とブローホール数とインサート材
厚の関係を示すグラフである。
厚の関係を示すグラフである。
【図６】ブローホール数ｎ≦３０の条件で亜鉛メッキ量
とインサート材厚の使用可能範囲を示す図である。
とインサート材厚の使用可能範囲を示す図である。
【図７】従来のレーザ溶接法によるブローホール発生状
況を示す説明図である。
況を示す説明図である。
１，２ 亜鉛メッキ鋼板 ３，４ メッキ層 ７ ビード １０ レーザビーム １１ インサート材
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ溶接法による亜鉛メッキ鋼板同士
または亜鉛メッキ鋼板と他の金属との重ね溶接におい
て、 重ね部に有機物の薄いインサート材を介在させてレーザ
溶接をすることを特徴とする亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶
接方法。 - 【請求項２】 対象とする鋼板を薄鋼板とし、亜鉛メッ
キ量を１０ｇ／ｍ2〜１２０ｇ／ｍ2 としたことを特徴
とする請求項１記載の亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方
法。 - 【請求項３】 前記インサート材の厚さを１０μｍ〜２
００μｍとしたことを特徴とする請求項１記載の亜鉛メ
ッキ鋼板のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 前記インサート材の片面または両面を接
着してなることを特徴とする請求項１記載の亜鉛メッキ
鋼板のレーザ溶接方法。 - 【請求項５】 前記インサート材を前記重ね部にコーテ
ィングで形成したことを特徴とする請求項１記載の亜鉛
メッキ鋼板のレーザ溶接方法。 - 【請求項６】 ２枚の亜鉛メッキ鋼板の間に樹脂を挾ん
で形成される制振鋼板を含むことを特徴とする請求項１
記載の亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132084A JP2743708B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132084A JP2743708B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH067978A true JPH067978A (ja) | 1994-01-18 |
| JP2743708B2 JP2743708B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15073129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4132084A Expired - Fee Related JP2743708B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 亜鉛メッキ鋼板のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743708B2 (ja) |
Cited By (5)
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| WO2007094442A1 (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いたハイブリッド溶接方法 |
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| US11376691B2 (en) | 2016-03-30 | 2022-07-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Joint structure |
Families Citing this family (1)
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- 1992-05-25 JP JP4132084A patent/JP2743708B2/ja not_active Expired - Fee Related
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