JPS62254992A - アルミニウム系部材のレ−ザ溶接方法 - Google Patents

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、アルミニウムやアルミニウム合金などのア
ルミニウム系部材のレーザ溶接方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

例えばｃｏ２レーザやＹＡＧレーザなどのレーザ光はエ
ネルギ密度の憔めて高い熱源で、レンズやミラーを用い
て微小なスポットに来光できることから、鉄鋼やステン
レス鋼などの金属材料や、木材、アクリル、プラスチッ
クなどの非金属材料の切断・溶接など、各種の加工手段
として用いられるようになってきている。

しかし、４１加工物として、アルミニウムやアルミニウ
ム合金のようなアルミニウム系部材などに用いると、レ
ーザビームが反射され、十分な吸収が生じないため、溶
接や切断などができない場合があっだ。これらを解決す
るためには、被加工物の表面にレーザビーム吸収率を高
めるために、カーボン系の表面被覆剤を塗布したシ、特
別な表面処理を施す必要があった。この表面被覆剤を塗
布する方法については、昭和６０年度梢磯学会秋期大会
学術講演論文果（第６７９頁〜第６８０頁２発行日・昭
和６０年９月２４日）「アルミのｃｏ２レーザ溶接に関
する基礎研究−表面コーティングと溶融特性−」・電子
技術総合研究所・安永他に報告されている。

〔発明がｌ！Ｉ決しようとする問題点〕従来の表面被覆
剤を用いたり表向処理を施すアルミニウム系部材の加工
方法により、アルミニウム系部材を切回する際には１表
面被覆剤などは蒸発や燃焼作用によシ除去されるので、
被加工物内に残留することはなく、加工部の特性を劣化
することはない。ところが、アルミニウム系部材同志を
溶接する際には、被加工物の部材が溶融した後凝固する
過程を経るので２表面被覆剤や表面処理物が溶融金属内
に残留し、溶接部の強度低下やプローホール及び割れな
どの欠陥を引きおこす原因となるという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、プローホールや割れなどの溶接欠陥を生ぜし
めることなく、十分な強度を有する溶接部を得ることの
できるアルミニウム系部材のレーザ溶接方法を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係るアルミニウム系部材のレーザ溶接方法は
、酸素を含む混合ガスをシールドガスとし、レーザビー
ムをアルミニウム系部材に照射して溶接するようにした
ものである。

〔作用〕

アルミニウムやアルミニウム合金は溶接時に酸素、窒素
及び水分などの混入を最も嫌うものとされており、純度
の高い人ｒ＋Ｈｅなどのシールドガスが用いられている
。レーザビーム、特にＣＯ２レーザによるレーザビーム
の吸収は被加工物の材質により大きな影響を受ける。こ
の発明におけるシールドガスは、酸素を含む混合ガスで
あシ１例えば酸素とアルゴンの混合ガスの場合には、ビ
ーム照射部に酸化アルミニウムが生成される。また混合
ガス中に窒素を含む場合には、窒化アルミニウムが生成
される。この酸化アルミニウムや窒化アルミニウムはレ
ーザビームの吸収率が高く９表面被覆剤などを必要とせ
ずにアルミニウム系部材のＶ−ザ溶接を行うことができ
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例によるアルミニウム系部材
同志のレーザ浴接方法によって溶接した溶接部の溶込み
深さを示す特性図であり、横軸は窒素（Ｎ２）と酸素（
０２）による混合ガスをシールドガスとした場合のシー
ルドガス中の０２の含有量（チ）を示し、縦軸は溶込み
深さく＋ｉ＋）を示している。

この場合の溶接条件は２例えばレーザとしてｃｏ２レー
ザを用い、レーザ出力２．３　Ｋｖ　、溶接速度０．３
ｍ／ｍｉｎ　、被加工物であるＡ１合金の材質は１１８
人１１００を用いている。またシールドガス流量は３０
／／ｍｉｎで１組成比はＮ２１０２を０チから１００％
まで変化させている。図中、領域（りはシールドガス中
の０２含有量が１５チ未満、領域（幻は１５チ〜９０チ
、領域（１）は９０チを越えた領域であυ、それぞれ８
ｇ２図（１）、　（ＩＩ）、　（１）に示すような形態
の溶接ビード断面が得られる。図において、（１）はＡ
１部材、（２）は溶接金属である。第２図（りに示され
るように領域（１）では、溶融金属（２）の過大な盛９
上υ部分（２ａ）とアンダカット部（２ｂ）が存在する
不良溶接ビードが得られる。また、領域（１）では第２
図（１）に示されるように、オーバラップ部（２Ｃ）と
アンダフイル部（２ｄ）が存在する不良ビードが得られ
る。領域（１）では、第２図（１）に示されるように、
アンダフイル部やアンダカット部のような欠陥を含まな
い良好な形状の溶接ビードを得ることができる。また、
純Ｎ２シールドや純０２シールド状態では形状が第２図
（す、（Ｉ）のようになるばかシでなく、純Ｎ２シール
ドの場合には浴接ビード表面付近に多量の窒化物を巻き
込み２表面ビードの乱れが激しい。また。

純０２シールドの場合にはプローホールの発生が多く、
良好な溶接は困難である。従ってシールドガス中の０２
含有蓋は１５チ〜９０チが望ましく。

特に１５％〜３５チにすると、溶込み深さが深く。

良好な溶接部が得られる。

また、第３図はこの発明の他の実施例としてシールドガ
スを不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ト０２の混合ガ
スとした時の溶込み深さを示す特性図である。さらに第
４図（＋）、　（１）、　（１）はそれぞれ第３図に示
す領域（１）、（す、（菖）の０２含有量のシールドガ
スを用いて得られた溶接ビードを示す断面図である。シ
ールドガスに人ｒと０２の混合ガスを用いた場合にも効
果としてはＮ２と０２の混合ガスを用いた場合と同様に
０２含有菫が１５チ〜９０チの領域（１）で良好な溶接
ビードが得られる。０２含有量が１５チ未満の領域（１
）及び９ａチを越える領域（１）ではブローホール（３
）が多発し、健全な溶接はできない。特に２０チ〜５０
％の０２含有量では残留酸化物が少なく２強度的にも良
好な溶接部が得られる。このレーザ溶接方法では表面被
覆剤などを必要としないため、これが溶融金属内に残留
して引きおこす溶接部の強度低下やブローホール及び割
れなどの欠陥を防ぐことができる。さらに、この発明に
よれば９表面処理の工程を必要とせず、シールドガスの
成分を変えるという簡単な操作で実現できる。

なお、０２との混合ガスを構成する不活性ガスはλＦに
限らず、ヘリウム（Ｈ，）などでもよい。

また、混合ガス中に炭酸ガスが倣蓋含まれていてもよい
。また、レーザとしてｃｏ２レーザに限らず。

ＹＡＧレーザなどでもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、酸素を含む混合
ガスをシールドガスとし、レーザビームをアルミニウム
系部材に照射して溶接することによシ、ブローホールや
割れなどの溶接欠陥の発生を防ぐことができ、十分な強
度を有する浴接部を得ることのできるアルミニウム系部
材のレーザ溶接方法を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアルミニウム系部材
のレーザ溶接方法に係るシールドガス中の０２含有量に
対する溶込み深さを示す特性図。 第２図（Ｉ）、（１）、（Ｉ）はそれぞれ一実施例によ
って溶接した溶接部の一部断面図、第３図はこの発明の
他の実施例によるシールドガス中の０２含有量に対する
溶込み深さを示す特性図、第１図（１）　、　（１）　
。 （１）はそれぞれ他の実施例によって溶接した溶接部の
一部断面図である。 ＋１３・・・アルミニウム系部材、（２）・・・溶接金
属。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素を含む混合ガスをシールドガスとし、レーザ
   ビームをアルミニウム系部材に照射して溶接するアルミ
   ニウム系部材のレーザ溶接方法。
2. （２）混合ガスは、酸素と窒素を含むガスであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム系
   部材のレーザ溶接方法。
3. （３）混合ガスは、酸素と不活性ガスを含むガスである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミニ
   ウム系部材のレーザ溶接方法。
4. （４）混合ガス中の酸素の混合割合は、１５％〜９０％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載のアルミニウム系部材のレーザ溶
   接方法。
5. （５）混合ガス中の酸素の混合割合は、１５％〜３５％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のア
   ルミニウム系部材のレーザ溶接方法。
6. （６）混合ガス中の酸素の混合割合は、２０％〜５０％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
   ルミニウム系部材のレーザ溶接方法。