JPS6163390A

JPS6163390A - メタルシートの溶接方法

Info

Publication number: JPS6163390A
Application number: JP60180021A
Authority: JP
Inventors: アルド・ヴイツトリオ・ラ・ロツカ
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1985-08-15
Publication date: 1986-04-01
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: BR8504087A; IT8467835A1; US4661677A; JPH0615113B2; IT8467835A0; IT1179064B; EP0173655B1; DE3577054D1; EP0173655A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、シートメタル溶接方法に関し、より詳しく
は、融解してスポット溶接またはシーム溶接を行なうた
めパワーレーザーによって局部的にメタルシートの接触
部分を加熱するシートメタル溶接方法に関する。

〈従来の技術〉従来、レーザーを用いた、特に厚さが１ｍｍ１度の薄い
シートの溶接に、（！用されるシートメタル溶接方法は
いわゆる伝導タイプである。上記レーザーは上記メタル
シートの表面に焦点を合わせ、溶接部の最高温度の位置
は上記表面にある。上記熟は伝導による伝播法１１１１
によって下にある材料を通して伝達される。追加図面で
ある第１図は、従来の伝導レーザー溶接によって並設さ
れた２側のメタルシートＡ、Ｂが溶接された状態を示し
ている。

単一的領域Ｃは、２錫のメタルソートの溶接部分を形成
し、かつ、図に示すように、実質的に放射線のような而
を形成している。溶接Ｃは、溶接の深さｈとその幅ｂ（
第１図に示す）との比として表わされる縦横比として知
られているパラメーターによって示されている。従来の
伝導レーザー心（妾方法を用いれば、溶接は　１〜ｌ　
５のオーダの縦横比でらって得られる。

冶金学的観点から見ると、伝導レーザー溶接は８Ｌ末の
溶接、例えば、アーク溶接または抵抗加熱溶接に実質的
に等しい：溶接領域において、オ科はｍ粒物でうり、か
つ、内部粒状分離領域や気孔　・などを形成している。

さらに、広範囲にわたって温度的に変化する領域（第１
図中Ｈで示す）は溶接の周囲に発生する。

シートメタルの溶接においては、重要な熱応力はシート
メタル自体に可成の歪を生じさけろ、その歪の生じる状
態はメタルシートが接合される方法によって異なってく
る。

エネルギーの観点から見ると、従来の伝導溶接方法にお
ける効率（一単位容積あたりのシームまたはスポット溶
接を形成するのに必要なエネルギーと伝導により各！≦
分に伝達されかつ散乱されたエネルギーとの比として考
えられろ効率）はたいへん低く、上記効率は特に５％と
１５％との間にある。それにもかかイつらず、上記伝導
レーザー溶接は、剪断に対して低抗力のあるシームまた
はスポット溶接を大きい断面に用いる場合に使用されて
きた。この方法で形成された溶接は通常要求される強度
規格を満足している。しかしなから、エネルギーの観点
と溶接の質の観点から、従来の伝導レーザー溶接方法は
、以下に説明する理由から特に薄いシートメタルの場合
には不ｌシ４足である。

（イ仁明；）ｌ’、目的〉ニー）発明の目的は、従来技４ｆの不同な点を解消し、
がつ、特によりよい品質でＭ生”７ｆ＋’ｌな溶接を中
皮り高いエネルギー効率でしって行なうことのて３ろン
ートメタル溶接方法を提（Ｊｌ；４°ることにめ伝（発明の構成、効果〉この発明は、メタルノート間の限られた接合領域は、上
記領域を融解させてスポットまたはシーム溶接を形作る
ためにパワーレーザーによって局部的に加熱されるメタ
ルシートの溶接方法において、上記スポットまたはシー
ム溶接は深い浸透溶接によって行なわれることを特徴と
している。

また、最ら高い温度の溶接領域は、材料の蒸発や蒸気の
イオン化などの現象を生じさせるエネルギを発生させる
けれどら、溶接されたメタルシートの表面かまたはメタ
ルシート内にあり、深く浸透するレーザー溶接の技術は
、全体として、より有効ならのである：　シームまたは
スポット溶接の単位容積を生むに必要なエネルギと一片
に伝達されて伝桿によって散乱されるに必要ｔｉエネル
ギとの比は非常に高い値、８０％まて構成する。

また、ｐｉｖｌ、部品に応用さイーる深くＱ透＝ｌ°ろ
レーザー溶接の特徴とより良い工不ルギリノ率を説明４
“る仮説とか、この発明の発明とによ〜て、例えは、フ
ロツクのオーランドでのレーザーに関４゛る国際会議の
会報（１９７９年版）の６１−４７ｒＥ　（Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓｏｒ　　ｔｈｅ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ　　Ｃｏｎｒｃｒｃｎｃｃ　　ｏｎ　　Ｌａ５ｅ
ｒｓ１９７９、０ｒｌａｎｄｏ、Ｆａ、、　ｐａｇｅ　
６１−８７．）で説明されている。

また、この発明は、ンートメタル溶接に対する技術の応
用から成っている。

〈実施例〉第２図は、深く浸透するレーザー溶接を用いて２ｆＪＩ
の平行なシーム溶接Ｃ１，Ｃ２により連結された２個の
ンートメタル部Ａ、Ｂを示す。

第１図の従来技術により溶接されたメタルノートと第２
図に示すこの発明により溶接さ４−、　にメタルシート
との間の比較テストが行なわれた。

特に、行なわれた各溶接とそれぞれの特性か比較され、
その結果が以下の表１と表２に示されている。

表１　　（ｆ′ｉ：導溶接：第１図）メタルシートの厚さＡ、Ｂ　　：　　０．８ｍｍ（各ｇ
）シームの幅ｂ　　　　　　　　：１．６ａｍンームの
深さｈ　　　　　　　：１．６ｍａ＋縦横比ｈ／ｂ　　
　　　　　　：　　１表２（浸透溶接：第２図）メタルシートのνさＡ、Ｂ　　：　０．８ｍｍ（各ｇ）
シームの幅Ｃ１，Ｃ２：　０．３ｍｍ　（３１）シーム
の深さＣＩ、Ｃ２：　　１．５開ノームＣ１，Ｃ２の縦
横比　・５シームＣ１，０２間の距離　：０．５ｍｍと２によるテ
ストの場合には、上記シーム間距離はランダムに選ばれ
ろ：その目的は単に断面強度を二倍にすることにある；
それ故に、上記距離は、尚重集中を減少する目的とブロ
ーや衝→Ｙやそ、）結果の疲労に対する耐性を改良する
目的とのための最適距離に一致しない。

第１図の試験から明らかな如く、伝導溶１なのシームＣ
（第１図）の断面強度は浸透溶接方法に上り形成された
シームＣ１，Ｃ２の全断面強度より１１７成り大きい。

それにもかかわらず、剥離テストのもとでは、あろ８味
で第２図（表２）の構造は第１図（表１）に示す構造よ
り極端に強い。ＩＩ２Ｉ２法を用いた改良された溶接の
動作は、この方法によって形成されたシーム溶接を構成
する材料のより良い冶金学の特性により耶分的に可能で
あり、１ｆ二、溶接されたメタルシートによって形成さ
れた全構造が弾性−塑性変形であるという事実により叩
分的に可能である。

さらに、発明汗たちによって実１テされｆこテストは、
第３図の例で示すように浸透レーザー溶接方法による隣
接スポット溶接を用いて、２個のメタルシートＡ、Ｂを
溶接して最乙良い構造上の特性が得られたことを示して
いる。

図中スポット溶接はＰて示されている。こイーらのスポ
ット溶接は、非常に高い縦横比を６７Ｌ、上記メタルシ
ートの全面の厚さの　１−５１；’ｉの相互に設（１ら
れた間隔に位置付けされている。

この発明による溶接の改良されｌ二動作は、部分的に次
のように説明されている。

そイ１は、第・１図および第５図に説明さ４−ｔている
。

第・１図は第２図に示されたタイプの構造を示し、２個
のメタルノートＡ、Ｂは、深く浸透４°るレーザー溶接
方法を用いｆこ２側のシーム溶接Ｃ１，Ｃ２によ−て共
に溶接されている。上記メタルシートＡ、ｒ３に互に反
対方向に作用する引？；ムカが働いている場合には、矢
印Ｆ１．Ｆ２で示すように、第５図中のメタルシートＡ
、Ｂは変形する。第５図は、上記シームＣ１，Ｃ２がプ
レートＡ、Ｂの端部で支持されている壁として示されて
いる場合のみ、第４図中の溶接されたメタルシートによ
って形成された構造と実質的に一致する構造を示してい
る。第５図に示されたモデルは第４図の構造と一致して
おり、この場合には壁Ｃ１，Ｃ２の高さは零となってい
る。

第５図に示す如く、図中に示される構造には例えば矢印
Ｆ１．Ｆ２で示されるような力による応力が動き、シー
ム間のシートメタルの部分とシーム自体Ｊ）；’ｄじｌ
に伸性−キ１性タイプ５゛）尖形つ・起り、その結果、
全構造は箱形として動作オろ。、合接されたノートか破
壊される場合には、１−記変肘は１刀期応力の働くプレ
ートの１１≦分からはうきり起ろう接合部が強くなく、
かつ、弱くて屈曲しやすい場合には、エネルギーの吸収
か起こる。このように、１藺所のシームまｒこはスポッ
ト溶１をから次のノートまたはスポット溶接に力まｆこ
は応力の伝導１ノ・極端に起こるのではなく、構造内て
屹：力と力か漸進的に吸収される。

今まで行なわれたテスト効果によれば、」−記／−ムＣ
１，Ｃ２間の距離はメタルシートの厚さの１．５倍また
はそれ以上のオーダの場合に、第４図に示す構造の動作
は第５図に示す構造の動作に極めてよく似ている。

上述したように、浸透レーザー溶接によるシームの冶金
学的特性は、初期の材料冶金学的特性より優れている。

これは、溶接のときにＨ科に精錬か起こるからである。

この結果、第６図乃、至第８図で明らかな如く、周囲の
材料に対してシームに、より強い引張り強さが働いてい
る。また、第６図乃至第８図は、剥離テストが行なわれ
た２ｇのシートメタルＡ、Ｈのストリップに変形が起っ
た状態を示している（上記ソートメタルＡ、Ｂは中間部
分で浸透レーザー溶接シームＰによって接合されている
。）第６図と第７図は剥離テスト後のシートメタルのス
トリップをそれぞれ側面から見た場合と平面で見た場合
の図を示している。第８図は溶接部分の拡大断面図でめ
ろ。第７図は、剥離テストでシームＣのオ科か引張力に
よって強く変形されかつ引き裂かれｆこ端部（ｂで示さ
れる部分で、この部分はらとらと長四角形の形状である
）より乙どのように耐えているかを示している。

また、第９図はこの発明の変形例を示し、この変形例に
よれば、箱状の構造Ｆのフランツｒは、格子状に配置し
た一連の７−ム溶接によってプレートＴの端部に溶接さ
れている。このように行なわ、イーたノーム溶ｊ妾は全
体として架）１セ、ＩＩ造のような構造を形成している
。また、上記架もへ構造は、第９図中９で示される通常
のスポット溶接により構造Ｆがプレート′ｒに溶接され
る場合には、より効果的に応力を吸収し、かつ、分散さ
れ得る。

一般に、２個またはそれ以上のメタルシートを溶接する
には、シームが１個またはそれ以上の連続ライン、例え
ば直線ライン、ギリノヤキー（Ｇｒｅｅｋ　ｋｅｙ　）
模様における線分を形成するライン、サインカーブのよ
うな湾曲したライン、直線の線分と半円形の線分が交互
に配置されている直線部分と曲線部分を含むラインを形
成するのに用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のレーザー伝導溶接により溶接された
二重のソートメタル部を示す図、第２図はこの発明によ
る深く浸透しｌ：レーザー溶接方法によって溶接された
二重のシートメタル部を示す図、第３図はこの発明によ
る深く浸透したレーザー溶接方法によって溶接さ４−、
た二重のシートメタル１；ｆ≦を示す図、第４図はこの
発明による深く浸透したレーザー溶接方法によって溶接
された二重のシートメタル墨を示す図、第５図はこ、７
）発明の方法によって溶接５れた２個のメタルノートか
ら戎ろ７１図に示す型式の構造における負６：ｉの分散
を説明するのに例により構造を示す図、第６図はこＪ）
発明により溶接された剥離テスト後の２側のスリップ状
のソートメタルを側面から見ｌこ図、第７図はこの発明
によＩ）溶接された剥離テスト後の２個のスリップ状の
シートメタルを示１゛平面図、第８図はこの発明により
溶接された剥離テスト後の２個のスリップ状のソートメ
タルを示す拡大断面図、第９図は二重のフランジを溶接
するのにこの発明の溶接方法を適用した図である。Ａ、計・・メタルノート、Ｃ，Ｐ・・・シーム溶接。特許出願人　フィアット・アウト・ソンエタ・ベル・ア
チオーニ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）メタルシート（Ａ，Ｂ）間の限られた接合領域は
、上記領域を融解させてスポットまたはシーム溶接（Ｃ
；Ｃ１，Ｃ２；Ｐ）を形作るためにパワーレーザーによ
って局部的に加熱されるメタルシートの溶接方法におい
て、上記スポットまたはシーム溶接（Ｃ１，Ｃ２；Ｐ）は深
い浸透溶接によって行なわれることを特徴とするメタル
シートの溶接方法。
（２）上記特許請求の範囲第１項に記載のシートメタル
の溶接方法において、上記スポットまたはシーム溶接（Ｐ；Ｃ１，Ｃ２）は少
なくとも３に等しい縦横比（ｈ／ｂ）を有することを特
徴とするシートメタルの溶接方法。
（３）上記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
シートメタルの溶接方法において、上記シームは１個ま
たはそれ以上の連続したラインの形式であり；上記ライ
ンは、１本の連続した直線ラインや、“ギリシャキー”
模様で配列された線分から成るラインや、サインカーブ
のような湾曲したラインや、直線の線分と半円形の線分
とが連続したような部分的に直線で部分的に曲線である
ラインのうちの１個またはそれ以上から成ることを特徴
とするシートメタルの溶接方法。
（４）上記特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
に記載のシートメタルの溶接方法において、連続かつ不連続溶接は夫々結合された状態で形作られた
ことを特徴とするシートメタルの溶接方法。
（５）シートメタルの溶接方法として、特に並設された
メタルシートを溶接するシートメタルの溶接方法におい
て、各接合領域におけるメタルシート（Ａ，Ｂ）は互いに間
隔をあけて設けられた複数のスポットまたはシーム溶接
によって接合され、上記スポットまたはシーム溶接（Ｐ
，Ｃ１，Ｃ２）間のシートメタル部分（Ａ，Ｂ）は応力
が作用した状態で、弾性−塑性変形し得るように溶接し
たことを特徴とするシートメタルの溶接方法。
（６）上記特許請求の範囲第５項に記載のシートメタル
の溶接方法において、２個の隣接したスポットまたはシーム溶接（Ｐ；Ｃ１，
Ｃ２）間の距離は上記メタルシート（Ａ，Ｂ）の厚さの
少なくとも１．５倍であることを特徴とするシートメタ
ルの溶接方法。
（７）上記特許請求の範囲第５項または第６項に記載の
シートメタルの溶接方法において、上記スポットまたは
シーム溶接（Ｐ；Ｃ１，Ｃ２）は少なくとも３に等しい
縦横比（ｈ／ｂ）を有することを特徴とするシートメタ
ルの溶接方法。
（８）上記特許請求の範囲第５項乃至第７項に記載のシ
ートメタルの溶接方法において、上記シームは１個またはそれ以上の連続したラインの形
式であり；上記ラインは、１本の連続した直線ラインや
、“ギリシャキー”模様で配列された線分から成るライ
ンや、サインカーブのような湾曲したラインや、直線の
線分と半円形の線分とが連続したような部分的に直線で
部分的に曲線であるラインのうちの１個またはそれ以上
から成ることを特徴とするシートメタルの溶接方法。
（９）上記特許請求の範囲第５項乃至第８項のいずれか
に記載のシートメタルの溶接方法において、連続かつ不連続溶接は夫々結合された状態で形作られた
ことを特徴とするシートメタルの溶接方法。