JPH11170075A - Pulse laser welding method of aluminum alloy material - Google Patents

Pulse laser welding method of aluminum alloy material

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JPH11170075A
JPH11170075A JP9336201A JP33620197A JPH11170075A JP H11170075 A JPH11170075 A JP H11170075A JP 9336201 A JP9336201 A JP 9336201A JP 33620197 A JP33620197 A JP 33620197A JP H11170075 A JPH11170075 A JP H11170075A
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JP
Japan
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pulse
aluminum alloy
welding
alloy material
waveform
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Application number
JP9336201A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Matsumoto
松本  剛
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接欠陥を発生することなく、高速度でアル
ミニウム合金材を溶接することができるアルミニウム合
金材のパルスレーザ溶接方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金材をパルスレーザで溶
接する方法において、1パルスのパルス幅Wが15ms
以上である。また、1パルスの出力波形は、ピーク値が
徐々に低くなるパルス幅Wsの初期部分と、それに続く
ピーク値が一定の後期部分とからなる。初期部分の幅W
sは1パルス幅Wの20%以上100%未満である。ま
た、アルミニウム合金材の溶融部のラップ率が面積率で
50%以上100%未満であることが好ましい。
(57) [Problem] To provide a pulse laser welding method of an aluminum alloy material capable of welding an aluminum alloy material at a high speed without generating welding defects. SOLUTION: In a method of welding an aluminum alloy material by a pulse laser, a pulse width W of one pulse is 15 ms.
That is all. Further, the output waveform of one pulse includes an initial portion of the pulse width Ws in which the peak value gradually decreases and a subsequent portion in which the subsequent peak value is constant. Initial part width W
s is 20% or more and less than 100% of one pulse width W. Further, it is preferable that the lap ratio of the molten portion of the aluminum alloy material is 50% or more and less than 100% in area ratio.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金材(以下、単にアルミニウム合金材と
いう場合はアルミニウムを含む)同士を高速度で溶接す
ることができると共に、溶接欠陥を防止することができ
るアルミニウム合金材のパルスレーザ溶接方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of welding aluminum or aluminum alloy materials (hereinafter, simply referred to as aluminum alloy material including aluminum) at a high speed and preventing welding defects. The present invention relates to a pulse laser welding method for an aluminum alloy material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、自動車、鉄道車両及び船舶の輸送
機等においては、燃費の向上及び高速化の要求から、よ
り軽量な構造が採用されるようになった。一方、電話、
パーソナルコンピュータ、及びオーディオ等の携帯機器
の普及が著しく、その軽量化のため、部品及び電源とな
る電池の軽量化が進んでいる。
2. Description of the Related Art In recent years, lighter structures have been adopted in automobiles, railcars, ship transporting machines, and the like in order to improve fuel efficiency and increase speed. Meanwhile, the phone,
2. Description of the Related Art Personal computers and portable devices such as audio devices have become remarkably widespread, and parts and power source batteries have been reduced in weight due to their weight reduction.

【0003】これらの材料として、近時、軽量であるこ
とから、鉄鋼に変えてアルミニウム又はアルミニウム合
金によるアルミニウム合金材が使用されるようになっ
た。
In recent years, aluminum alloys made of aluminum or aluminum alloys have been used instead of steel because of their light weight.

【0004】一方、レーザ溶接は、微小な径を有する集
光ビームを用いて、高エネルギー密度のパワーで高速度
で加工できることから、微細加工及び低熱影響で高強度
の溶接施工が可能となり、アルミニウム溶接部材の溶接
に適用すべく鋭意研究が進められており、実用化も図ら
れている。
[0004] On the other hand, laser welding can be performed at a high speed with a high energy density power using a condensed beam having a small diameter, so that high-strength welding can be performed by fine processing and low heat effects. Intensive research is being conducted to apply the method to welding of welding members, and practical application is also being pursued.

【0005】レーザ溶接方法は、連続波とパルス波を用
いる方法に大別できるが、特に微細加工を要する部分に
は、パルス状の出力を被溶接材に照射して、その熱エネ
ルギーで溶融させて接合するパルス波を用いたレーザ溶
接(以下、パルスレーザ溶接)方法が使用されている。
[0005] The laser welding method can be roughly classified into a method using a continuous wave and a pulse wave. Particularly, in a portion requiring fine processing, a pulse-like output is applied to a material to be welded, and the material is melted by its thermal energy. Laser welding using a pulse wave to be joined by welding (hereinafter, pulse laser welding) is used.

【0006】一般に、上記パルスレーザ溶接をアルミニ
ウム合金材に適用した場合、急速な溶融と凝固を伴う本
溶接方法は溶接部に割れを生じやすい。特に、固液相間
温度範囲が広いアルミニウム合金材の場合に溶接部の割
れ発生が顕著であるが、これは凝固時の引張ひずみに液
層部の癒着が追いつかないためであると考えられるもの
の、詳細は未だ解明されていない。
Generally, when the above-mentioned pulse laser welding is applied to an aluminum alloy material, the present welding method involving rapid melting and solidification is liable to cause cracks in a welded portion. In particular, in the case of an aluminum alloy material with a wide solid-liquid phase temperature range, cracking of the weld is remarkable, but this is thought to be because the adhesion of the liquid layer cannot catch up with the tensile strain during solidification. Details have not yet been elucidated.

【0007】このため、急速な溶融凝固を抑制するた
め、パルス照射条件を適正化したアルミニウム合金のパ
ルスレーザ溶接方法が公知である(特開平9−1229
58号公報)。また、パルス波形全長にわたって徐々に
ピーク高さを落としていくダウンスロープ形状のパルス
波形制御が一般に知られているが、これを更に高効率化
したアルミニウム合金のパルスレーザ溶接方法が公知で
ある(特開平6−210472号公報)。
For this reason, a pulse laser welding method of an aluminum alloy in which pulse irradiation conditions are optimized in order to suppress rapid melting and solidification is known (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1229).
No. 58). In addition, a pulse waveform control of a down slope shape in which a peak height is gradually decreased over the entire length of the pulse waveform is generally known, and a pulse laser welding method of an aluminum alloy in which the efficiency is further improved is known. JP-A-6-210472).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平9−1
22958号公報に記載された技術は、周波数及び溶融
ラップ率等のレーザ照射条件を適正化したものであり、
パルス波形については何ら考慮されていないため、前述
の固液相間温度範囲が広いアルミニウム合金では割れが
生じる虞がある。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1
The technique described in Japanese Patent No. 22958 is a technique in which laser irradiation conditions such as a frequency and a melting lap ratio are optimized.
Since no consideration is given to the pulse waveform, cracks may occur in the aluminum alloy having a wide temperature range between the solid and liquid phases.

【0009】一方、ダウンスロープ波形では、ある程度
のパルス幅を有してしないと、徐冷効果がないため、割
れ欠陥抑制は困難であるが、どの程度のパルス幅を有し
ていれば割れ欠陥が抑制できるのかは、定量的に把握さ
れていない。また、溶融性を保つためにはピーク高さを
変えずにダウンスロープ波形のパルス幅を増加させる必
要があるが、その場合、1パルス当たりの出力が増加す
ることになる。レーザ発振器装置の平均出力は、1パル
ス当たりの出力と周波数を乗じた値であるが、平均出力
が装置の限界値に近い場合、1パルス当たりの出力の増
加は、周波数の低下を招き、これにより、溶接速度を遅
くする必要性が生じて、生産能力が低下する。
On the other hand, in the case of a downslope waveform, it is difficult to suppress cracking defects because there is no slow cooling effect unless the pulse width has a certain pulse width. It is not quantitatively grasped whether this can be suppressed. Further, in order to maintain the melting property, it is necessary to increase the pulse width of the down slope waveform without changing the peak height. In this case, the output per pulse increases. The average output of the laser oscillator device is a value obtained by multiplying the output per pulse by the frequency. When the average output is close to the limit value of the device, an increase in the output per pulse causes a decrease in the frequency. As a result, it is necessary to reduce the welding speed, and the production capacity is reduced.

【0010】また、特開平6−210472号公報に記
載された技術では、割れ欠陥は抑制できるものの、パル
ス波形そのものが極めて複雑であり、工業的に本波形を
連続的に照射することは極めて困難である。
In the technique described in JP-A-6-210472, although the cracking defect can be suppressed, the pulse waveform itself is extremely complicated, and it is extremely difficult to continuously irradiate this waveform industrially. It is.

【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接欠陥を発生することなく、高速度でア
ルミニウム合金材を溶接することができるアルミニウム
合金材のパルスレーザ溶接方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a pulse laser welding method of an aluminum alloy material capable of welding an aluminum alloy material at a high speed without generating welding defects. The purpose is to:

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金材のパルスレーザ溶接方法は、アルミニウム合金
材をパルスレーザで溶接する方法において、1パルスの
パルス幅が15ms以上であると共に、1パルスの出力
波形は、ピーク値が徐々に低くなる初期部分とそれに続
くピーク値が一定の後期部分とから構成されており、前
記初期部分の幅は1パルス幅の20%以上100%未満
であることを特徴とする。
A pulse laser welding method for an aluminum alloy material according to the present invention is a method for welding an aluminum alloy material with a pulse laser, wherein the pulse width of one pulse is 15 ms or more and the pulse width of one pulse is 15 ms or more. The output waveform is composed of an initial portion in which the peak value gradually decreases and a later portion in which the subsequent peak value is constant. The width of the initial portion is not less than 20% and less than 100% of one pulse width. Features.

【0013】このアルミニウム合金材のパルスレーザ溶
接方法において、アルミニウム合金材の溶融部のラップ
率が面積率で50%以上100%未満であることが好ま
しい。
In the pulse laser welding method for an aluminum alloy material, it is preferable that a lap ratio of a molten portion of the aluminum alloy material is 50% or more and less than 100% in area ratio.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明
の実施例方法を示すパルス波形図であり、(a)はモニ
ター波形、(b)は制御波形である。1パルスのパルス
幅がW、ピーク値が徐々に低くなるパルス初期部分のダ
ウンスロープ波形部のパルス幅がWs、初期ピーク高さ
がh1、後期ピーク高さがh2である。制御波形におい
ては、パルス初期部分において、セグメントSの高さが
徐々に低下していく。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be specifically described with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B are pulse waveform diagrams showing a method according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A shows a monitor waveform, and FIG. 1B shows a control waveform. The pulse width of one pulse is W, the pulse width of the downslope waveform portion in the pulse initial part where the peak value gradually decreases is Ws, the initial peak height is h1, and the late peak height is h2. In the control waveform, the height of the segment S gradually decreases in the initial portion of the pulse.

【0015】この1パルスにおいて、パルス幅Wは15
ms以上であり、ピーク値が徐々に低くなる初期部分の
幅Wsは1パルス幅Wの20%以上、100%未満であ
る。
In this one pulse, the pulse width W is 15
ms, and the width Ws of the initial portion where the peak value gradually decreases is not less than 20% and less than 100% of one pulse width W.

【0016】本発明においては、アルミニウム合金材を
パルスレーザで溶接するに際し、1パルスのパルス幅を
15ms以上とする。これは、パルス波形をダウンスロ
ープ波形とした場合、パルス幅が概ね15ms以上であ
る場合に、材料が溶融した部分がある程度の時間、溶湯
として保持されるため、急速な凝固を抑制する効果があ
るからであり、これにより、溶接割れ欠陥が抑制され
る。
In the present invention, when the aluminum alloy material is welded by the pulse laser, the pulse width of one pulse is set to 15 ms or more. This is because when the pulse waveform is a down-slope waveform, when the pulse width is approximately 15 ms or more, the portion where the material is melted is held as molten metal for a certain period of time, which has the effect of suppressing rapid solidification. This suppresses weld cracking defects.

【0017】一方、ダウンスロープ波形を使用する目的
は、徐冷効果の他に、パルス初期部分が他の部分よりも
高いピークを有するようにすることにより、先ずアルミ
ニウム合金材に溶融部を形成させるためである。このよ
うに、パルス初期期間に高ピークを必要とするのは、固
体のアルミニウム合金は、光の吸収率が低く、熱伝導率
が良く、比熱が高いため、短時間に高い熱エネルギーを
加えて溶融させる必要があるためである。一旦、溶融し
たアルミニウム合金材は、光の吸収率が固体よりも高く
なるため、溶融時に与えた熱量よりも低い熱量で溶融状
態を保持できる。このため、パルス後期部分において、
図2に示すように、徐々に熱量を落としていくことによ
り、溶湯保持時間を長くし、かつ急冷凝固を抑制するこ
とができる。
On the other hand, the purpose of using the down-slope waveform is to cause the initial portion of the pulse to have a higher peak than the other portions in addition to the slow cooling effect, so that a molten portion is first formed in the aluminum alloy material. That's why. Thus, a high peak is required during the initial period of the pulse because solid aluminum alloy has low light absorption, good thermal conductivity, and high specific heat. This is because it is necessary to melt. Once melted, the aluminum alloy material has a higher light absorptivity than the solid, so that the molten state can be maintained with a lower calorie than the calorie given at the time of fusion. Therefore, in the latter part of the pulse,
As shown in FIG. 2, by gradually decreasing the amount of heat, the molten metal holding time can be lengthened and rapid solidification can be suppressed.

【0018】しかし、このように、パルス後期部分にお
いて、ピーク値を徐々に低下させていくと、パルス幅が
長くなるため、1パルス当たりの出力が高くなり、ひい
ては溶接速度の低下につながる。このため、図2に示す
ような、滑らかなダウンスロープにするのではなく、図
1に示すように、1パルスの出力波形のなかで、その初
期にピーク値が徐々に低下するようにし、それに続く後
期は一定のピーク高さを有する出力波形とする。これに
より、溶融部の大きさ及び溶融深さを殆ど変えずに、図
4にハッチングにて示す余剰部分7のパルス出力を削減
することができる。
However, when the peak value is gradually reduced in the latter part of the pulse, the pulse width becomes longer, so that the output per pulse becomes higher, and the welding speed is reduced. Therefore, instead of having a smooth down slope as shown in FIG. 2, as shown in FIG. In the subsequent latter period, an output waveform having a constant peak height is used. Thereby, the pulse output of the surplus portion 7 shown by hatching in FIG. 4 can be reduced without substantially changing the size and the fusion depth of the fusion zone.

【0019】図1に示す1パルスの初期部分の幅Ws
が、1パルス幅Wの20%未満では、溶融部の大きさ及
び深さが同じ初期ピーク出力を有するダウンスロープ波
形(図2)を使用して溶融部に比して大幅に減少するば
かりでなく、パルス初期の溶融部分が少なく、熱量を保
持できないため、急速に凝固して割れ欠陥を生じること
がある。また、Wsの部分が1パルスの100%、即ち
Wになってしまうと、出力パルス波形は図2に示すもの
となり、図4に示すように、本発明のパルス出力省力化
の効果は得られない。
The width Ws of the initial portion of one pulse shown in FIG.
However, when the pulse width W is less than 20%, the size and depth of the fusion portion are significantly reduced as compared with the fusion portion using a down slope waveform having the same initial peak power (FIG. 2). In addition, since the molten portion at the initial stage of the pulse is small and the amount of heat cannot be maintained, the solidified portion may be rapidly solidified to cause a crack defect. Further, when the portion of Ws becomes 100% of one pulse, that is, W, the output pulse waveform becomes as shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 4, the effect of the pulse output labor saving of the present invention can be obtained. Absent.

【0020】また、図1に示す波形を有するパルス波を
使用して溶接した場合でも、割れ感受性が高い材料によ
っては、完全に割れ欠陥を抑制できるとは限らず、特に
1溶融スポットを見た場合、最終凝固部となるスポット
溶融部中央では、ひずみが残留して割れ欠陥を生じるこ
とがある。そこで、その部分を次のパルスによる熱エネ
ルギーで再溶融させて、ひずみを緩和させることによ
り、割れ欠陥を完全に抑制することが可能となる。この
ような効果を得るための溶融部のラップ率は、面積率5
0%以上かつ100%未満であることが必要であり、こ
のラップ率範囲で最も高い効果を得ることができる。
Further, even when welding is performed using a pulse wave having a waveform shown in FIG. 1, it is not always possible to completely suppress cracking defects depending on a material having high cracking susceptibility. In such a case, in the center of the spot melting portion, which is the final solidified portion, a strain may remain to cause a crack defect. Then, by re-melting that portion with the thermal energy of the next pulse and relaxing the strain, it is possible to completely suppress cracking defects. The lap ratio of the fusion zone for obtaining such an effect is 5
It is necessary to be 0% or more and less than 100%, and the highest effect can be obtained in this wrap ratio range.

【0021】アルミニウム材の溶接に適用するレーザ溶
接の溶接条件は特に制限されない。例えば、レーザ出
力、溶接速度等の溶接条件を使用するレーザの種類、被
加工部材の厚さ及び形状等に従って選定すればよい。
The welding conditions for laser welding applied to the welding of aluminum materials are not particularly limited. For example, the welding conditions such as laser output and welding speed may be selected according to the type of laser to be used, the thickness and shape of the workpiece, and the like.

【0022】溶接方法は、突き合わせ溶接及び重ね溶接
など、接合する部位に応じて適切な溶接方法を選定すれ
ばよく、本発明はいずれの継手にも適用できる。
As the welding method, an appropriate welding method such as a butt welding and a lap welding may be selected according to a joining portion, and the present invention can be applied to any joint.

【0023】また、シールドガスの流量は、溶接条件に
よって異なる。しかし、良好な溶接部を得るためには、
シールドガス流量を毎分5〜30リットル程度とするこ
とが好ましい。
The flow rate of the shielding gas varies depending on the welding conditions. However, to get a good weld,
Preferably, the flow rate of the shielding gas is about 5 to 30 liters per minute.

【0024】[0024]

【実施例】次に、本発明の実施例について、本発明の範
囲から外れる比較例と比較して説明する。溶接条件は、
供試材:JIS A5052P−O、A5182P−
O、板厚:1mm、シールドガスの種類:Arガス、シ
ールドガスの流量:毎分15リットル、溶接方法:ビー
ドオンプレート溶接である。
Next, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples which are out of the scope of the present invention. The welding conditions are
Test material: JIS A5052P-O, A5182P-
O, plate thickness: 1 mm, type of shielding gas: Ar gas, flow rate of shielding gas: 15 liters per minute, welding method: bead-on-plate welding.

【0025】第1実施例 溶接加工速度:200mm/分、周波数:20Hzとし
たパルス照射条件下にて、図1、2及び3に示すパルス
波形を用いて実施した。なお、図3はピーク値h3が一
定のパルス波形である。図1乃至3に示すパルス出力に
おいて、ピーク高さh1は1600w、h2は1200
W、h3は1400Wとした。また、図1の波形におい
て、初期部分のパルス幅Wsを1パルス幅Wの50%と
した。また、割れ長さは、溶接長50mmの溶接ビード
における総割れ長さを測定した。その結果を図5に示
す。図5において、8は溶融スポット8、9は溶接割れ
である。この図5に示すように、図3に示す矩形波(比
較例2)では、割れが発生しており、これはパルス幅を
広くしても割れ抑制効果が認められなかった。これに対
し、図1(実施例)及び図2(比較例1)では、パルス
幅が15ms以上の場合に、割れ欠陥が発生しなかっ
た。このように、図1及び図2のパルス波形では、パル
ス幅が15ms以上の場合に、割れ欠陥の抑制が可能で
ある。
First Example The first example was performed under pulse irradiation conditions of a welding speed of 200 mm / min and a frequency of 20 Hz, using the pulse waveforms shown in FIGS. FIG. 3 shows a pulse waveform having a constant peak value h3. In the pulse output shown in FIGS. 1 to 3, the peak height h1 is 1600 w and h2 is 1200.
W and h3 were set to 1400W. Further, in the waveform of FIG. 1, the pulse width Ws of the initial portion is set to 50% of one pulse width W. Moreover, the crack length measured the total crack length in the welding bead of welding length 50mm. The result is shown in FIG. In FIG. 5, 8 is a molten spot 8, and 9 is a weld crack. As shown in FIG. 5, in the rectangular wave (Comparative Example 2) shown in FIG. 3, cracks occurred, and no crack suppressing effect was recognized even when the pulse width was widened. In contrast, in FIG. 1 (Example) and FIG. 2 (Comparative Example 1), no crack defect occurred when the pulse width was 15 ms or more. As described above, in the pulse waveforms of FIGS. 1 and 2, when the pulse width is 15 ms or more, crack defects can be suppressed.

【0026】第2実施例 溶接加工速度300mm/min、周波数25Hzとし
たパルス照射条件にて、図1及び図2に示す波形を用い
て溶接を実施した。ピーク値h1及びh2は第1実施例
と同一で、図1に示すWsは1パルス幅の5〜100%
とした。また、割れ9の長さは、第1実施例と同様にし
て評価した。溶接部の幅は、溶接スポット8の直径とし
た。その結果を図6に示す。図6は横軸にWs/Wをと
り、縦軸に1パルス出力(a)、溶融幅(b)、割れ長
さ(c)をとって、Ws/Wの影響を示すグラフ図であ
る。
Second Embodiment Welding was carried out under pulse irradiation conditions of a welding speed of 300 mm / min and a frequency of 25 Hz, using the waveforms shown in FIGS. The peak values h1 and h2 are the same as in the first embodiment, and Ws shown in FIG. 1 is 5 to 100% of one pulse width.
And The length of the crack 9 was evaluated in the same manner as in the first example. The width of the weld was the diameter of the welding spot 8. FIG. 6 shows the result. FIG. 6 is a graph showing the effect of Ws / W, with Ws / W plotted on the horizontal axis and one pulse output (a), melting width (b), and crack length (c) plotted on the vertical axis.

【0027】この図6に示す結果より、Ws/Wが20
%以上では、ハッチングにて示す余剰部分だけ、パルス
出力の省力化を得ることができると共に、溶融幅も十分
な大きさをもつものであった。また、Ws/Wが20%
以上の場合に割れが発生しなかった。一方、Ws/Wが
20%未満では、溶融幅が激減すると共に、割れ欠陥が
発生した。
From the results shown in FIG. 6, Ws / W is 20
% Or more, it was possible to save the power of the pulse output only in the surplus portion indicated by hatching, and to have a sufficiently large melting width. Ws / W is 20%
No cracks occurred in the above cases. On the other hand, when Ws / W is less than 20%, the melting width is drastically reduced and crack defects are generated.

【0028】溶接速度は、1パルスの初期部分の幅Ws
及びピーク値h1、h2により決まるが、初期波形の比
率が50%の場合に、図2に示す波形の場合に比して約
2割溶接速度を向上させることができた。従って、図2
に示すように、従来のダウンスロープ波形に比して、本
発明の図1に示す波形の場合は、溶接速度も向上させる
ことができる。
The welding speed is the width Ws of the initial part of one pulse.
Although determined by the peak values h1 and h2, when the ratio of the initial waveform was 50%, the welding speed could be improved by about 20% compared to the case of the waveform shown in FIG. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 1, in the case of the waveform shown in FIG. 1 of the present invention, the welding speed can be improved as compared with the conventional down slope waveform.

【0029】第3実施例 本実施例は、溶融スポットのラップ率の影響を示すもの
である。溶接加工速度:200〜600mm/分、周波
数:20〜30Hzとしたパルス照射条件で、図1に示
す波形を使用して溶接を行った。その溶接条件は、第1
実施例及び第2実施例と同様であり、割れ長さ測定方法
も同じである。Ws/Wは50%であった。その結果を
図7に示す。図7は横軸に溶融スポットラップ率をと
り、縦軸に割れ長さをとって、両者の関係を示すグラフ
図である。この図7は5052合金についてのものであ
る。この図7に示すように、ラップ率が50%未満では
割れが発生したのに対し、ラップ率が50%以上である
と、割れが発生しなかった。従って、溶融部ラップ率が
面積率で50%以上の場合に割れ欠陥を防止することが
できる。しかし、5182合金では、ラップ率による割
れ長さの変化は認められなかった。従って、ラップ率に
よる影響を受ける品種の場合には、図1に示すパルス波
形を採用すると同時に、ラップ率を規定する必要があ
る。
Third Embodiment This embodiment shows the effect of the lap ratio of the molten spot. Welding was performed using the waveform shown in FIG. 1 under pulse irradiation conditions with a welding speed of 200 to 600 mm / min and a frequency of 20 to 30 Hz. The welding conditions are as follows:
This is the same as the embodiment and the second embodiment, and the method for measuring the crack length is also the same. Ws / W was 50%. FIG. 7 shows the result. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the melting spot wrap ratio on the horizontal axis and the crack length on the vertical axis. FIG. 7 is for the 5052 alloy. As shown in FIG. 7, cracks occurred when the lap ratio was less than 50%, whereas no cracks occurred when the lap ratio was 50% or more. Therefore, crack defects can be prevented when the molten portion lap ratio is 50% or more in area ratio. However, with the 5182 alloy, no change in the crack length due to the lap ratio was observed. Therefore, in the case of a type affected by the lap rate, it is necessary to adopt the pulse waveform shown in FIG.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、レーザ溶接時に溶接欠陥の発生を防止することがで
き、安定して高生産性でアルミニウム合金材をパルスレ
ーザ溶接することができ、高品位な溶接部材を製造する
ことができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of welding defects during laser welding and to stably perform pulse laser welding of aluminum alloy materials with high productivity. As a result, a high-quality welding member can be manufactured.

【0031】これにより、アルミニウム合金材を用いた
構造にレーザ溶接を施すことで、構造全体の強度及び延
性等の機械的性能を向上させることができ、アルミニウ
ム合金材の適用範囲を拡大することができ、種々の分野
にアルミニウム合金材による軽量化のメリットを生かす
ことができる。よって、本発明の価値は極めて高い。
Thus, by applying laser welding to a structure using an aluminum alloy material, mechanical performance such as strength and ductility of the entire structure can be improved, and the applicable range of the aluminum alloy material can be expanded. It is possible to take advantage of the weight reduction by the aluminum alloy material in various fields. Therefore, the value of the present invention is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るパルス波形を示す波形図
である。
FIG. 1 is a waveform diagram showing a pulse waveform according to an embodiment of the present invention.

【図2】比較例1に係るパルス波形を示す波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a pulse waveform according to Comparative Example 1.

【図3】比較例2に係るパルス波形を示す波形図であ
る。
FIG. 3 is a waveform diagram showing a pulse waveform according to Comparative Example 2.

【図4】実施例と比較例1とを比較して本発明の効果を
説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an effect of the present invention by comparing an example and a comparative example 1;

【図5】1パルス幅Wと、割れ長さとの関係を示すグラ
フ図である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between one pulse width W and a crack length.

【図6】Ws/Wと、1パルス出力、溶融幅及び割れ長
さとの関係を示すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between Ws / W and one pulse output, melting width and crack length.

【図7】溶融スポットラップ率と割れ長さとの関係を示
すグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a molten spot wrap ratio and a crack length.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

h1;初期ピーク値 h2;後期ピーク値 h3:矩形波ピーク高さ Ws;初期部分のダウンスロープ波形部のパルス幅 W;1パルス幅 S;セグメント 7;パルス出力の余剰部分 8;溶融スポット 9;溶接割れ h1; initial peak value h2; late peak value h3: rectangular wave peak height Ws; pulse width of the down slope waveform portion in the initial portion W; 1 pulse width S; segment 7; surplus portion of pulse output 8; Weld crack

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム合金材をパルスレーザで溶
接する方法において、1パルスのパルス幅が15ms以
上であると共に、1パルスの出力波形は、ピーク値が徐
々に低くなる初期部分とそれに続くピーク値が一定の後
期部分とから構成されており、前記初期部分の幅は1パ
ルス幅の20%以上100%未満であることを特徴とす
るアルミニウム合金材のパルスレーザ溶接方法。
1. A method for welding an aluminum alloy material with a pulse laser, wherein a pulse width of one pulse is 15 ms or more and an output waveform of one pulse has an initial portion where a peak value gradually decreases and a peak value subsequent thereto. Wherein the width of the initial portion is at least 20% and less than 100% of one pulse width.
【請求項2】 アルミニウム合金材の溶融部のラップ率
が面積率で50%以上100%未満であることを特徴と
する請求項1に記載のアルミニウム合金材のパルスレー
ザ溶接方法。
2. The pulse laser welding method for an aluminum alloy material according to claim 1, wherein the lap ratio of the molten portion of the aluminum alloy material is 50% or more and less than 100% in area ratio.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7790999B2 (en) * 2001-08-07 2010-09-07 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Laser beam welding method
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