JPH10263858A - レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法 - Google Patents
レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法Info
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- JPH10263858A JPH10263858A JP9085595A JP8559597A JPH10263858A JP H10263858 A JPH10263858 A JP H10263858A JP 9085595 A JP9085595 A JP 9085595A JP 8559597 A JP8559597 A JP 8559597A JP H10263858 A JPH10263858 A JP H10263858A
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- laser beam
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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】
【課題】 レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重
ね溶接の際、レーザー出力、出力パターンを特定するこ
とにより溶接部の欠陥を低減し健全な溶接を可能とす
る。 【解決手段】 レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板
の重ね溶接において出力を溶接部に連続的に照射しつつ
その出力レベルを貫通溶接が可能な範囲において常時変
化させたレーザービームを使用して溶接を行う。
ね溶接の際、レーザー出力、出力パターンを特定するこ
とにより溶接部の欠陥を低減し健全な溶接を可能とす
る。 【解決手段】 レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板
の重ね溶接において出力を溶接部に連続的に照射しつつ
その出力レベルを貫通溶接が可能な範囲において常時変
化させたレーザービームを使用して溶接を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛めっき鋼板のレ
ーザー重ね溶接方法に関するものである。
ーザー重ね溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄鋼板をレーザー溶接する場合、溶接部
に高い加工精度が要求されるため、突き合わせ溶接より
は重ね溶接が適用される場合が極めて多い。薄鋼板のレ
ーザー溶接は高速、非接触、連続溶接であり、従来多用
されている抵抗溶接より強度、部品の設計裕度において
優れている。しかしめっき鋼板の重ね溶接では重なり部
分のめっき金属が溶接部に欠陥を生じさせることがあ
り、レーザー溶接の際の大きな問題となっている。特に
低融点低沸点の亜鉛がめっき金属の場合には、ブローホ
ール、ピット等亜鉛蒸気に起因する欠陥が数多く発生し
て、溶接部の強度特性を低下させる大きな要因となる。
このため溶接時に発生する亜鉛蒸気を逃がすための方法
が検討されてきた。
に高い加工精度が要求されるため、突き合わせ溶接より
は重ね溶接が適用される場合が極めて多い。薄鋼板のレ
ーザー溶接は高速、非接触、連続溶接であり、従来多用
されている抵抗溶接より強度、部品の設計裕度において
優れている。しかしめっき鋼板の重ね溶接では重なり部
分のめっき金属が溶接部に欠陥を生じさせることがあ
り、レーザー溶接の際の大きな問題となっている。特に
低融点低沸点の亜鉛がめっき金属の場合には、ブローホ
ール、ピット等亜鉛蒸気に起因する欠陥が数多く発生し
て、溶接部の強度特性を低下させる大きな要因となる。
このため溶接時に発生する亜鉛蒸気を逃がすための方法
が検討されてきた。
【０００３】特に鋼板の間に隙間をもうけて亜鉛蒸気を
逃がす方法が極めて有効であると多くの報告がなされ
（例えばＪ．Ｈｅｙｄｅｎ， Ｋ．Ｎｉｌｓｓｏｎら，
Ｐｒｏｃ．６ｔｈ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒ
ｉｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，９３−１０４，
Ｍａｙ， １９８９）、まためっき厚さとその際に必要
な鋼板間隙間の定量化も試みられている（Ｒ．Ａｋｈｔ
ｅｒ ａｎｄ Ｗ．Ｍ．Ｓｔｅｅｎ， Ｊ．Ｌａｓｅｒ
Ａｐｐｒｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．２
１９９１）。
逃がす方法が極めて有効であると多くの報告がなされ
（例えばＪ．Ｈｅｙｄｅｎ， Ｋ．Ｎｉｌｓｓｏｎら，
Ｐｒｏｃ．６ｔｈ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｌａｓｅｒ
ｉｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，９３−１０４，
Ｍａｙ， １９８９）、まためっき厚さとその際に必要
な鋼板間隙間の定量化も試みられている（Ｒ．Ａｋｈｔ
ｅｒ ａｎｄ Ｗ．Ｍ．Ｓｔｅｅｎ， Ｊ．Ｌａｓｅｒ
Ａｐｐｒｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．２
１９９１）。
【０００４】これとは別に鋼板間の隙間を設けることな
しに間欠的にレーザービームを入射しかつ波形制御を行
うことにより亜鉛蒸気の発生を抑制することが提案され
ている。（特開平５−５０２７８号公報）。
しに間欠的にレーザービームを入射しかつ波形制御を行
うことにより亜鉛蒸気の発生を抑制することが提案され
ている。（特開平５−５０２７８号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、生産技術とし
ては鋼板間に意図的に隙間を設けることは工程上、手間
がかかりコスト上昇を招く。また隙間を精度よく管理す
ることも極めて困難で、特に薄鋼板の溶接の場合隙間が
目的値より大きくなると溶接不良が生じ溶接が不可能に
なる。目的値より小さい場合は当然ブローホール、ピッ
ト等の欠陥が発生することになる。
ては鋼板間に意図的に隙間を設けることは工程上、手間
がかかりコスト上昇を招く。また隙間を精度よく管理す
ることも極めて困難で、特に薄鋼板の溶接の場合隙間が
目的値より大きくなると溶接不良が生じ溶接が不可能に
なる。目的値より小さい場合は当然ブローホール、ピッ
ト等の欠陥が発生することになる。
【０００６】特開平５−５０２７８号公報に示されてい
るように、間欠的にレーザービームを入射する方法は亜
鉛蒸気に起因する欠陥の低減には有効ではあるが間欠的
なレーザービームの入射によりスパッタの飛散が多く、
表面性状の悪化・作業性の低下を招くおそれがあり、ま
た間欠レーザービームは連続レーザーと比較して、同一
溶接速度では溶接幅が細くなる傾向があり、その際に重
ね溶接部のせん断強度が低下する欠点がある。
るように、間欠的にレーザービームを入射する方法は亜
鉛蒸気に起因する欠陥の低減には有効ではあるが間欠的
なレーザービームの入射によりスパッタの飛散が多く、
表面性状の悪化・作業性の低下を招くおそれがあり、ま
た間欠レーザービームは連続レーザーと比較して、同一
溶接速度では溶接幅が細くなる傾向があり、その際に重
ね溶接部のせん断強度が低下する欠点がある。
【０００７】本発明はこれらの問題を解決し、亜鉛めっ
き鋼板のレーザー重ね溶接において健全な溶接部を得る
ことが可能な溶接方法を提供することにある。
き鋼板のレーザー重ね溶接において健全な溶接部を得る
ことが可能な溶接方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、レーザービームを用いた亜鉛めっき
鋼板の重ね溶接方法において、レーザービームを連続的
に照射しかつ出力を常時変化させることを特徴とする亜
鉛めっき鋼板の重ね溶接方法である。
するものであって、レーザービームを用いた亜鉛めっき
鋼板の重ね溶接方法において、レーザービームを連続的
に照射しかつ出力を常時変化させることを特徴とする亜
鉛めっき鋼板の重ね溶接方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のレーザー溶接方法は連続
発振のレーザービームを熱源として用い、そのレーザー
ビームを常時照射しつつ、かつ平均出力は貫通溶接が可
能な範囲に収まるようにし、出力が常時変化させるよう
に制御することによって、健全な亜鉛めっき鋼板の重ね
溶接を可能とする。溶接時に発生する亜鉛蒸気は鋼板間
の隙間が全く存在しない場合、レーザー溶接時に生成す
る溶融池、あるいはキーホールから排出されるが、それ
らの排出能力を超えて亜鉛蒸気が発生する場合に、ブロ
ーホールもしくは激しい場合には溶接金属を吹き飛ばす
現象（ピットと称する）が生じる。そのため生成する亜
鉛蒸気量を低減させ、かつ排出能力を高めることが有効
である。
発振のレーザービームを熱源として用い、そのレーザー
ビームを常時照射しつつ、かつ平均出力は貫通溶接が可
能な範囲に収まるようにし、出力が常時変化させるよう
に制御することによって、健全な亜鉛めっき鋼板の重ね
溶接を可能とする。溶接時に発生する亜鉛蒸気は鋼板間
の隙間が全く存在しない場合、レーザー溶接時に生成す
る溶融池、あるいはキーホールから排出されるが、それ
らの排出能力を超えて亜鉛蒸気が発生する場合に、ブロ
ーホールもしくは激しい場合には溶接金属を吹き飛ばす
現象（ピットと称する）が生じる。そのため生成する亜
鉛蒸気量を低減させ、かつ排出能力を高めることが有効
である。
【００１０】本発明では出力の低い部分では亜鉛蒸気の
発生を押さえ、かつ出力を常時変化させることにより、
溶融池およびキーホールの大きさを変動させ、亜鉛蒸気
を強制的に排出させることにより健全な溶接が可能にな
った。なお、出力変化は貫通溶接が可能な平均出力を維
持する範囲で変化させ、最高出力と最低出力がそれぞれ
平均出力の上下２５％以上になり、かつ両者が少なくと
も一秒間に１０回以上繰り返されることが望ましい。ま
た出力０の状態を継続させないことによりスパッタの飛
散を押さえ、かつ溶接幅を強度が十分に得られる領域に
維持することが可能である。
発生を押さえ、かつ出力を常時変化させることにより、
溶融池およびキーホールの大きさを変動させ、亜鉛蒸気
を強制的に排出させることにより健全な溶接が可能にな
った。なお、出力変化は貫通溶接が可能な平均出力を維
持する範囲で変化させ、最高出力と最低出力がそれぞれ
平均出力の上下２５％以上になり、かつ両者が少なくと
も一秒間に１０回以上繰り返されることが望ましい。ま
た出力０の状態を継続させないことによりスパッタの飛
散を押さえ、かつ溶接幅を強度が十分に得られる領域に
維持することが可能である。
【００１１】
【実施例】次に本発明のレーザー溶接方法の具体的な実
施例について詳細に説明する。レーザーとしてフラッシ
ュランプで励起される連続発振ＹＡＧレーザーを使用し
て溶接を行う場合について述べる。通常の連続発振レー
ザー、間欠型のパルス発振レーザーは図５、６に示すよ
うな出力パターンであるが、フラッシュランプへ供給す
る電流を連続的に変化させることにより図７に示すよう
な出力パターンが得られる。この原理を用いて、１．０
ｍｍ厚さの亜鉛めっき鋼板（母材引張強度２８ｋｇｆ／
ｍｍ2 ）の２枚重ね溶接を２ｋＷＹＡＧレーザーで行
う。今回使用するレーザーは出力変化をさせた場合に得
られる最大出力は４ｋＷである。
施例について詳細に説明する。レーザーとしてフラッシ
ュランプで励起される連続発振ＹＡＧレーザーを使用し
て溶接を行う場合について述べる。通常の連続発振レー
ザー、間欠型のパルス発振レーザーは図５、６に示すよ
うな出力パターンであるが、フラッシュランプへ供給す
る電流を連続的に変化させることにより図７に示すよう
な出力パターンが得られる。この原理を用いて、１．０
ｍｍ厚さの亜鉛めっき鋼板（母材引張強度２８ｋｇｆ／
ｍｍ2 ）の２枚重ね溶接を２ｋＷＹＡＧレーザーで行
う。今回使用するレーザーは出力変化をさせた場合に得
られる最大出力は４ｋＷである。
【００１２】表１に種々のレーザー出力パターンで亜鉛
めっき鋼板を重ね溶接を行った場合の結果を示す。ここ
で、欠陥率は溶接長１００ｍｍあたりブローホール、ピ
ットの存在する長さの比で示す。強度はせん断引張試験
結果であり１ｍｍ2 あたりの強度である。比較のため通
常の連続発振とパルス発振で鋼板間ギャップを設けて実
験を行った例も示す。
めっき鋼板を重ね溶接を行った場合の結果を示す。ここ
で、欠陥率は溶接長１００ｍｍあたりブローホール、ピ
ットの存在する長さの比で示す。強度はせん断引張試験
結果であり１ｍｍ2 あたりの強度である。比較のため通
常の連続発振とパルス発振で鋼板間ギャップを設けて実
験を行った例も示す。
【００１３】表１に示すように従来の連続発振、パルス
発振では欠陥が非常に多く観察される。鋼板間ギャップ
を設けると溶接欠陥は皆無になるが、パルス発振の場合
はスパッタの飛散は多く表面性状が悪い。溶接部の引張
強度も鋼板間ギャップの無い場合とパルス発振の場合は
強度は母材以下であり実用上問題がある。
発振では欠陥が非常に多く観察される。鋼板間ギャップ
を設けると溶接欠陥は皆無になるが、パルス発振の場合
はスパッタの飛散は多く表面性状が悪い。溶接部の引張
強度も鋼板間ギャップの無い場合とパルス発振の場合は
強度は母材以下であり実用上問題がある。
【００１４】本発明の出力パターン（図１、２、３、
４）では上記とは全く異なる結果が得られる。特に最高
出力と最低出力が平均出力の上下２５％以上離れ、繰り
返し数が１０回／秒以上で最も欠陥低減効果が大きい。
また引張強度は母材強度を超えて十分な強度を確保して
いる。
４）では上記とは全く異なる結果が得られる。特に最高
出力と最低出力が平均出力の上下２５％以上離れ、繰り
返し数が１０回／秒以上で最も欠陥低減効果が大きい。
また引張強度は母材強度を超えて十分な強度を確保して
いる。
【００１５】
【表１Ａ】
【００１６】
【表１Ｂ】 ※１． 繰り返し数は１秒間に繰り返されるビーム出力パターン数（単位Ｈｚ） ※２． 溶接速度の単位はｍ／分 ※３． 強度は単位面積あたりの強度（ｋｇｆ／ｍ2 ） ※４． 連続発振は図５、パルス発振は図６
【００１７】
【発明の効果】本発明は連続的にレーザービームを照射
しつつかつ出力を常時変化させる方法によって亜鉛めっ
きされた鋼板の重ね溶接を行う場合に鋼板間にギャップ
を設けること無しに欠陥が無く強度の高い健全なレーザ
ー溶接を提供することが可能である。
しつつかつ出力を常時変化させる方法によって亜鉛めっ
きされた鋼板の重ね溶接を行う場合に鋼板間にギャップ
を設けること無しに欠陥が無く強度の高い健全なレーザ
ー溶接を提供することが可能である。
【図１】本発明の出力パターンを示す図である。
【図２】本発明の出力パターンを示す図である。
【図３】本発明の出力パターンを示す図である。
【図４】本発明の出力パターンを示す図である。
【図５】連続発振レーザーの出力パターンを示す図であ
る。
る。
【図６】間欠型のパルス発振レーザーの出力パターンを
示す図である。
示す図である。
【図７】フラッシュランプへ供給する電流を連続的に変
化させて得られる出力パターンを示す図である。
化させて得られる出力パターンを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板
の重ね溶接方法において、レーザービームを時間的に連
続照射しかつ出力を常時変化させることを特徴とする亜
鉛めっき鋼板の重ね溶接方法。 - 【請求項２】 溶接スパッタ飛散防止及び強度確保可能
な溶接幅を得る目的で、出力ゼロの状態が連続的に存在
しないことを特徴とする請求項１記載の亜鉛めっき鋼板
の重ね溶接方法。 - 【請求項３】 溶融池及びキーホールの大きさを変動さ
せ亜鉛蒸気を除去する目的で、最高出力と最低出力が平
均出力の上下２５％以上になり、かつ変動の繰り返し数
が１秒間に１０回以上となるように制御することを特徴
とする請求項１又は２記載の亜鉛めっき鋼板の重ね溶接
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08559597A JP3410626B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08559597A JP3410626B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263858A true JPH10263858A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3410626B2 JP3410626B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=13863186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08559597A Expired - Fee Related JP3410626B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | レーザービームを用いた亜鉛めっき鋼板の重ね溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410626B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008213004A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| US7693696B2 (en) | 2005-06-10 | 2010-04-06 | Chrysler Group Llc | System and methodology for zero-gap welding |
| CN108581197A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-28 | 北京工业大学 | 一种激光能量调制焊接方法 |
| CN108817670A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 北京工业大学 | 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法 |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP08559597A patent/JP3410626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7693696B2 (en) | 2005-06-10 | 2010-04-06 | Chrysler Group Llc | System and methodology for zero-gap welding |
| US8253062B2 (en) | 2005-06-10 | 2012-08-28 | Chrysler Group Llc | System and methodology for zero-gap welding |
| JP2008213004A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| CN108581197A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-28 | 北京工业大学 | 一种激光能量调制焊接方法 |
| CN108581197B (zh) * | 2018-04-17 | 2020-02-18 | 北京工业大学 | 一种激光能量调制焊接方法 |
| CN108817670A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 北京工业大学 | 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法 |
| CN108817670B (zh) * | 2018-06-08 | 2020-02-18 | 北京工业大学 | 一种高功率激光电弧复合焊能量调制焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3410626B2 (ja) | 2003-05-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030212 |
|
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