JP5200528B2 - Laser welding method and welded joint - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ溶接方法および溶接接合体に関する。 The present invention relates to a laser welding method and a welded joint.
近年、車両の組立工程において、スポット溶接に代わりレーザ溶接が採用されている。レーザ溶接では、たとえば、防錆処理により亜鉛メッキ層が形成された鋼板同士が接合される。 In recent years, laser welding has been adopted instead of spot welding in vehicle assembly processes. In laser welding, for example, steel plates on which galvanized layers are formed by rust prevention treatment are joined together.
亜鉛メッキ層が形成された鋼板同士をレーザ溶接する技術としては、下記の特許文献1に示すレーザ溶接方法が知られている。特許文献1のレーザ溶接方法は、重ね合わされる2枚の鋼板間にガス抜用の隙間を確保しつつ、当該2枚の鋼板にレーザ光を照射するものである。このような構成にすると、レーザ光の熱により蒸発する亜鉛メッキ層の気化ガスがガス抜用の隙間から外部に排出されるため、亜鉛メッキ層の気化ガスにより溶接ビードにポロシティが発生することを防止することができる。
しかしながら、上記レーザ溶接方法では、溶接接合体の溶接品質を確保するために、2枚の鋼板間の隙間の調整が煩雑で、作業性が悪いという問題がある。特に、気化ガスの排出性を良好にするために、隙間を大きくし過ぎると、溶接不良が起こるおそれがあり、逆に隙間を小さくし過ぎると、亜鉛メッキ層の気化ガスを十分に排出することができず、ポロシティが発生するおそれがある。 However, in the above laser welding method, there is a problem that adjustment of the gap between the two steel plates is complicated and workability is poor in order to ensure the welding quality of the welded joint. In particular, if the gap is made too large in order to improve the gas-gas exhaustability, welding failure may occur. Conversely, if the gap is made too small, the vaporized gas in the galvanized layer will be exhausted sufficiently. There is a risk that porosity may occur.
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ポロシティの発生を防止して、溶接接合体の溶接品質を確保することができるレーザ溶接方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser welding method capable of preventing the occurrence of porosity and ensuring the weld quality of a welded joint.
また、本発明の他の目的は、上記レーザ溶接方法によってレーザ溶接される溶接接合体を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a welded joint that is laser welded by the laser welding method.
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.
本発明のレーザ溶接方法は、表面処理により表面層が形成された板材を含む複数の板材を重ね合わせてレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、ガス排出孔を形成する工程と、板材を接合する工程と、を有する。前記ガス排出孔を形成する工程は、表面層が形成された板材と他の板材との合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する前記表面層の気化ガスを排出するガス排出孔を、前記合わせ面の少なくとも一方の側に重ねられる板材に形成する。前記板材を接合する工程は、前記ガス排出孔の近傍にレーザ光を照射して、重ね合わされた複数の板材を接合する。前記ガス排出孔を形成する工程は、円形状のガス排出孔を形成するとともに、当該ガス排出孔に前記表面層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を最外部の板材に形成し、前記板材を接合する工程は、前記円形状のガス排出孔を取り囲むように前記突出部に沿って前記レーザ光を移動させる工程を有する。 The laser welding method of the present invention is a laser welding method in which a plurality of plate materials including a plate material having a surface layer formed by surface treatment are overlapped and laser-welded, and a step of forming gas discharge holes and a plate material are joined. And a process. The step of forming the gas discharge hole is a gas that communicates outward from the mating surface of the plate member on which the surface layer is formed and the other plate member, and discharges the vaporized gas of the surface layer that is vaporized by laser light irradiation. A discharge hole is formed in the plate material stacked on at least one side of the mating surfaces. The step of joining the plate members irradiates the vicinity of the gas discharge holes with a laser beam to join the plurality of stacked plate members. The step of forming the gas discharge hole includes forming a circular gas discharge hole, and forming a protruding portion that forms a space for guiding the vaporized gas of the surface layer in the gas discharge hole on the outermost plate material, The step of joining the plate members includes a step of moving the laser beam along the protruding portion so as to surround the circular gas discharge hole.
本発明の溶接接合体は、表面処理により表面層が形成された板材を含む複数の板材を重ね合わせてレーザ溶接することによりなる溶接接合体である。本発明の溶接接合体は最外部の前記板材に表面層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を有し、表面層が形成された板材と他の板材との合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する前記表面層の気化ガスを排出する円形状のガス排出孔の近傍に、前記円形状のガス排出孔を取り囲むように前記突出部に沿って溶接ビードが形成されている。 The welded joint of the present invention is a welded joint formed by laminating a plurality of plate materials including a plate material having a surface layer formed by surface treatment and performing laser welding. The welded joint of the present invention has a protrusion that forms a space for inducing vaporized gas of the surface layer in the outermost plate material, and communicates outwardly from the mating surface of the plate material on which the surface layer is formed and another plate material. to the vicinity of the circular gas discharge hole for discharging the vaporized gas of the surface layer of vaporized by irradiation of the laser beam, the weld bead along the projecting portion so as to surround the circular gas discharge hole formed Has been.
本発明のレーザ溶接方法によれば、表面層の気化ガスがガス排出孔を通じて外部に排出されるため、表面層の気化ガスによるポロシティの発生が防止される。したがって、溶接接合体の溶接品質を確保することができる。 According to the laser welding method of the present invention, since the vaporized gas in the surface layer is discharged to the outside through the gas discharge hole, the generation of porosity due to the vaporized gas in the surface layer is prevented. Therefore, the welding quality of the welded joint can be ensured.
また、本発明の溶接接合体によれば、その溶接品質が確保される。 Moreover, according to the welded assembly of the present invention, the welding quality is ensured.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施の形態では、防錆処理により亜鉛メッキ層が形成されている2枚の鋼板(以下、板材と称する)をレーザ溶接する場合を例に挙げて説明する。また、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, a case where two steel plates (hereinafter referred to as plate members) on which a galvanized layer is formed by rust prevention treatment is laser-welded will be described as an example. Moreover, the same code | symbol was used for the same member in the figure.
(第1の実施の形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施の形態におけるレーザ溶接方法が適用されるレーザ溶接装置について説明する。図1は、本実施の形態におけるレーザ溶接方法が適用されるレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。
(First embodiment)
First, a laser welding apparatus to which the laser welding method according to the first embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser welding apparatus to which the laser welding method in the present embodiment is applied.
図1に示すとおり、本実施の形態のレーザ溶接装置100は、加工ヘッド10、ロボット20、レーザ発振器30、および制御装置40を備える。
As shown in FIG. 1, the
加工ヘッド10は、重ね合わされる2枚の板材51,52にレーザ光60を照射するものである。加工ヘッド10は、複数のレンズおよびミラーを含む光学系を内部に備えており、レーザ光60の焦点を調整しつつ、レーザ光60を移動させることができる。
The
ロボット20は、加工ヘッド10を多軸方向に移動させるものである。本実施の形態のロボット20は、多関節型のアームロボットであって、加工ヘッド10がアーム先端部に取り付けられている。ロボット20は、加工ヘッド10を移動させることにより、レーザ光60を移動させることができる。
The
レーザ発振器30は、加工ヘッド10にレーザ光を供給するものである。レーザ発振器30は、たとえば、YAGレーザ発振器であって、光ファイバケーブル35を介して加工ヘッド10にレーザ光60を供給する。
The
制御装置40は、加工ヘッド10、ロボット20、およびレーザ発振器30を制御するものである。
The
図2は、図1に示すレーザ溶接装置における加工ヘッドを説明するための図である。 FIG. 2 is a view for explaining a machining head in the laser welding apparatus shown in FIG.
図2に示すとおり、本実施の形態の加工ヘッド10は、光ファイバケーブル35から入射されるレーザ光を透過する複数のレンズ11a〜11dと、レーザ光を反射するミラー12a〜12cと、を備える。
As shown in FIG. 2, the
複数のレンズ11a〜11dのうち一のレンズ11bは、駆動モータ13aによって駆動され、光軸方向に移動する。レンズ11bが移動することによって、レーザ光60の焦点距離が調整される。駆動モータ13aは、制御装置40によって制御される。
One
複数のミラー12a〜12cのうち第1および第2ミラー12b,12cは、駆動モータ13b,13cによって駆動され、それぞれ異なる軸を中心に回動する。第1および第2ミラー12b,12cが回動することによって、レーザ光60の射出方向が自在に振り分けられる。ミラー12b,12cは、制御装置40によって制御される。
Of the plurality of mirrors 12a to 12c, the first and
以上のとおり構成されるレーザ溶接装置100では、加工ヘッド10内部のミラー12b,12cの動作を制御することにより、板材51,52上でレーザ光60を自在に移動させることができる。以下、図3〜図8を参照して、上記レーザ溶接装置100を用いた本実施の形態のレーザ溶接方法について説明する。
In the
図3は、図1に示すレーザ溶接装置によるレーザ溶接処理を示すフローチャートである。本実施の形態のレーザ溶接方法は、板材表面の亜鉛メッキ層の気化ガスによるポロシティの発生を防止するために、板材51,52の合わせ面から外方に連通するガス排出孔55を板材51に形成し、ガス排出孔55の近傍にレーザ光60を照射するものである。
FIG. 3 is a flowchart showing laser welding processing by the laser welding apparatus shown in FIG. In the laser welding method of the present embodiment, in order to prevent the generation of porosity due to the vaporized gas in the galvanized layer on the surface of the plate material, the
図3に示すとおり、本実施の形態のレーザ溶接方法では、まず、板材にガス排出孔が形成される(ステップS101)。本実施の形態では、重ね合わされる2枚の板材51,52のうち、レーザ光60が照射される側に位置する上側の板材51にガス排出孔55が形成される。本実施の形態のガス排出孔55は、円形状であって、板材51を貫通している。ガス排出孔55は、板材51のプレス成形時に、プレス加工により形成される。
As shown in FIG. 3, in the laser welding method of the present embodiment, first, gas discharge holes are formed in the plate material (step S101). In the present embodiment, the
次に、ガス排出孔が形成された板材が重ね合わされる(ステップS102)。本実施の形態では、図4に示すとおり、ステップS101に示す処理でガス排出孔55が形成された上側の板材51が、下側の板材52と重ね合わされる。重ね合わされた板材51,52は、レーザ溶接装置100にセットされる。
Next, the plate material on which the gas discharge holes are formed is overlaid (step S102). In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
次に、重ね合わされた板材にレーザ光が照射される(ステップS103)。本実施の形態では、図5に示すとおり、ステップS102に示す処理で重ね合わされた板材51,52の上方からレーザ光60が照射される。より具体的には、レーザ溶接装置100の加工ヘッド10から、上側の板材51のガス排出孔55の近傍にレーザ光60が照射される。
Next, a laser beam is irradiated on the overlapped plate material (step S103). In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
次に、レーザ光が移動される(ステップS104)。本実施の形態では、図6に示すとおり、上側の板材51のガス排出孔55近傍に照射されるレーザ光60が、ガス排出孔55を取り囲むように移動される。より具体的には、加工ヘッド10内部のミラー12b,12cの動作が制御されて、レーザ光60がガス排出孔55を取り囲むように移動される。このとき、レーザ光60の熱により板材51,52が溶融するとともに、板材51,52の表面を覆う亜鉛メッキ層が蒸発する。蒸発した亜鉛メッキ層の気化ガスは、板材51,52の合わせ面から外方に連通するガス排出孔55を通じて外部に排出される。
Next, the laser beam is moved (step S104). In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
そして、レーザ光の照射が停止され(ステップS105)、処理が終了される。レーザ溶接された溶接接合体は、ガス排出孔55を取り囲むようにC字状の溶接ビード56が形成されている。このような形状の溶接ビード56によれば、溶接ビード56の外周部に応力が作用する場合であっても、溶接ビード56が応力を受けて溶接ビード56内側のガス排出孔55への応力伝達を防止するため、ガス排出孔55には外部応力が作用しない。
Then, the laser beam irradiation is stopped (step S105), and the process is terminated. A laser-welded welded joint is formed with a C-shaped
以上のとおり、図3に示すフローチャートの処理によれば、まず、レーザ溶接される一の板材51に、2枚の板材51,52の合わせ面から外方に連通するガス排出孔55が形成される。そして、ガス排出孔55を取り囲むようにレーザ光60が照射され、重ね合わされた2枚の板材51,52が接合される。このとき、レーザ光の熱によって気化する亜鉛メッキ層の気化ガスは、レーザ光の照射部位近傍に設けられたガス排出孔を通じて外部に排出される。したがって、亜鉛メッキ層の気化ガスにより溶接ビードにポロシティが発生することが防止される。
As described above, according to the process of the flowchart shown in FIG. 3, first, the
次に、図7および図8を参照しつつ、本実施の形態のレーザ溶接方法における作用効果について説明する。 Next, the effect in the laser welding method of this Embodiment is demonstrated, referring FIG. 7 and FIG.
図7は、図6のVII−VII線に沿った断面図であり、図8は、一般的なレーザ溶接方法における場合を比較例として示す図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6, and FIG. 8 is a diagram showing a case of a general laser welding method as a comparative example.
図8に示す一般的なレーザ溶接方法では、ガス排出孔を形成することなく板材にレーザ光が照射され、板材が接合される(図8(B)参照)。亜鉛メッキ層53’,54’が形成されている板材51’,52’にレーザ光60が照射される場合、レーザ光60の熱により板材51’,52’が溶融するとともに、亜鉛メッキ層53’,54’が蒸発する。したがって、一般的なレーザ溶接方法によれば、亜鉛メッキ層53’,54’の気化ガス57が板材の溶融池を通過して外部に放出されるため、溶接ビード56’にはポロシティ59と呼ばれる微細孔が生じる(図8(A)参照)。このようなポロシティ59は、溶接接合体の外観品質を低下させるのみならず、溶接強度も低下させる。
In the general laser welding method shown in FIG. 8, the plate material is irradiated with laser light without forming a gas discharge hole, and the plate material is joined (see FIG. 8B). When the
一方、図7に示すとおり、本実施の形態のレーザ溶接方法によれば、レーザ光60の熱により亜鉛メッキ層53,54が蒸発しても、レーザ光の照射部位近傍に設けられたガス排出孔55を通じて、亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57が外部に排出される。したがって、亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57が溶融池を通過することなく外部に排出されるため、亜鉛メッキ層53,54の気化ガスによるポロシティの発生が防止される。
On the other hand, as shown in FIG. 7, according to the laser welding method of the present embodiment, even if the
以上のとおり、説明した本実施の形態は、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects.
(a)本実施の形態のレーザ溶接方法は、防錆処理により亜鉛メッキ層が形成された2枚の板材を重ね合わせてレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、ガス排出孔を形成する工程と、板材を接合する工程と、を有する。ガス排出孔を形成する工程は、亜鉛メッキ層が形成された2枚の板材の合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する亜鉛メッキ層の気化ガスを排出するガス排出孔を、合わせ面の上側の板材に形成する。板材を接合する工程は、ガス排出孔の近傍にレーザ光を照射して、重ね合わされた2枚の板材を接合する。したがって、亜鉛メッキ層の気化ガスがガス排出孔を通じて外部に排出されるため、亜鉛メッキ層の気化ガスによるポロシティの発生が防止される。その結果、溶接接合体の溶接品質が確保される。また、ガス排出孔の形状を変更することによって、様々な形状の溶接ビードに対応することができる。 (A) The laser welding method of the present embodiment is a laser welding method in which two plate materials on which a galvanized layer is formed by rust prevention treatment are overlapped and laser-welded, and a step of forming a gas discharge hole; And joining the plate materials. The step of forming the gas discharge hole is a gas discharge hole that communicates outwardly from the mating surface of the two plate members on which the galvanized layer is formed, and discharges the vaporized gas of the galvanized layer that is vaporized by laser light irradiation. Is formed on the plate material on the upper side of the mating surface. In the step of joining the plate materials, laser light is irradiated in the vicinity of the gas discharge hole to join the two plate materials that are overlapped. Therefore, since the vaporized gas of the galvanized layer is discharged to the outside through the gas discharge hole, the generation of porosity due to the vaporized gas of the galvanized layer is prevented. As a result, the welding quality of the welded joint is ensured. In addition, by changing the shape of the gas discharge hole, various shapes of weld beads can be handled.
(b)ガス排出孔を形成する工程は、円形状のガス排出孔を形成し、板材を接合する工程は、円形状のガス排出孔を取り囲むようにレーザ光を移動させる工程を有する。したがって、溶接ビードの外周部に応力が作用する場合であっても、溶接ビードが応力を受けて溶接ビード内側のガス排出孔への応力伝達を防止するため、ガス排出孔には外部応力が作用しない。その結果、ガス排出孔の形成による接合強度の低下をともなうことなく、ガス排出孔の形成により溶接接合体の軽量化を実現することができる。また、溶接ビードの特定の箇所に過度の応力が集中することを防止することができる。 (B) The step of forming the gas discharge hole includes forming the circular gas discharge hole, and the step of joining the plate members includes a step of moving the laser beam so as to surround the circular gas discharge hole. Therefore, even when stress is applied to the outer periphery of the weld bead, external stress acts on the gas discharge hole to prevent the weld bead from receiving stress and transmitting stress to the gas discharge hole inside the weld bead. do not do. As a result, it is possible to reduce the weight of the welded joint by forming the gas discharge holes without reducing the bonding strength due to the formation of the gas discharge holes. Moreover, it can prevent that an excessive stress concentrates on the specific location of a weld bead.
(c)本実施の形態の溶接接合体は、亜鉛メッキ層が形成された2枚の板材の合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する亜鉛メッキ層の気化ガスを排出するガス排出孔の近傍に、溶接ビードが形成されている。したがって、ガス排出孔を通じて亜鉛メッキ層の気化ガスが外部に排出されるため、亜鉛メッキ層の気化ガスによるポロシティの発生が防止される。その結果、溶接品質が確保される。 (C) The welded joint of this embodiment communicates outward from the mating surface of the two plate members on which the galvanized layer is formed, and discharges the vaporized gas of the galvanized layer that is vaporized by laser light irradiation. A weld bead is formed in the vicinity of the gas discharge hole. Therefore, since the vaporized gas of the galvanized layer is discharged to the outside through the gas discharge hole, the generation of porosity due to the vaporized gas of the galvanized layer is prevented. As a result, welding quality is ensured.
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、円形状のガス排出孔を板材に形成する場合について述べた。本実施の形態では、矩形状のガス排出孔を板材に形成する場合について述べる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the case where the circular gas discharge holes are formed in the plate material has been described. In the present embodiment, a case where rectangular gas discharge holes are formed in a plate material will be described.
図9(A)は、本発明の第2の実施の形態におけるレーザ溶接方法を説明するための図であり、図9(B)は、図9(A)のIX−IX線に沿った断面図である。本実施の形態のレーザ溶接方法では、まず、板材51に矩形状のガス排出孔55が形成される。そして、図9(A)に示すとおり、矩形状のガス排出孔55を取り囲むように、レーザ光60が直線的に移動される。なお、板材51に矩形状のガス排出孔55を形成することを除いては、本実施の形態のレーザ溶接方法は、第1の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 9A is a diagram for explaining a laser welding method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a cross section taken along line IX-IX in FIG. 9A. FIG. In the laser welding method of the present embodiment, a rectangular
このような構成とすると、図9(B)に示すとおり、レーザ光60の熱により蒸発する亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57が、レーザ光の照射部位近傍に設けられた矩形状のガス排出孔55を通じて外部に排出される。したがって、亜鉛メッキ層の気化ガスにより溶接ビードにポロシティが発生することが防止される。
With such a configuration, as shown in FIG. 9B, the vaporized
以上のとおり、説明した本実施の形態は、第1の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(d)ガス排出孔を形成する工程は、矩形状のガス排出孔を形成し、板材を接合する工程は、矩形状のガス排出孔に沿ってレーザ光を直線的に移動させる工程を有する。したがって、加工ヘッド内部のミラーの動作を制御することなく、加工ヘッドが取り付けられたロボットの動作を制御してレーザ光を移動させることができる。 (D) The step of forming the gas discharge hole includes forming the rectangular gas discharge hole, and the step of joining the plate members includes a step of linearly moving the laser beam along the rectangular gas discharge hole. Therefore, the laser beam can be moved by controlling the operation of the robot to which the machining head is attached without controlling the operation of the mirror inside the machining head.
(第3の実施の形態)
次に、図10を参照しつつ、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ガス排出孔を形成するとともに、ガス排出孔に亜鉛メッキ層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を形成する実施の形態である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a gas discharge hole is formed, and a projecting portion that forms a space for inducing a vaporized gas of the galvanized layer is formed in the gas discharge hole.
図10(A)は、本発明の第3の実施の形態におけるレーザ溶接方法を説明するための図であり、図10(B)は、図10(A)のX−X線に沿った断面図である。 FIG. 10A is a view for explaining a laser welding method according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a cross section taken along line XX in FIG. 10A. FIG.
本実施の形態のレーザ溶接方法では、板材にガス排出孔が形成されるとともに、ガス排出孔に亜鉛メッキ層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部が形成される。より具体的には、上側の板材51に、上方に突出する突出部58が形成されるとともに、突出部58の先端にガス排出孔55が形成される。突出部58は、ガス排出孔55とともにプレス成形によって形成される。
In the laser welding method of the present embodiment, a gas discharge hole is formed in the plate material, and a protrusion that forms a space for inducing vaporized gas of the galvanized layer is formed in the gas discharge hole. More specifically, a protruding
次に、上側の板材51と下側の板材52とが重ね合わされることにより、突出部58の内面と下側の板材52の上面とによって空間が形成される。そして、図10(A)に示すとおり、上側の板材51の突出部58を取り囲むようにレーザ光60が移動されて、板材51,52が接合される。なお、板材51に突出部58が形成されることを除いては、本実施の形態のレーザ溶接方法は、第1の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
Next, the
このような構成とすると、図10(B)に示すとおり、レーザ光の熱によって蒸発する亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57が、突出部58と下側の板材52とによって画定される空間を通じてガス排出孔55に確実に誘導される。したがって、亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57がガス排出孔55を通じて確実に排出される。
With such a configuration, as shown in FIG. 10B, a space in which the vaporized
(変形例)
図11(A)は、本発明の第3の実施の形態におけるレーザ溶接方法の変形例を説明するための図であり、図11(B)は、図11(A)のXI−XI線に沿った断面図である。本変形例では、突出部58が複数のガス排出孔55を横切るように形成される。
(Modification)
FIG. 11A is a diagram for explaining a modification of the laser welding method according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a line XI-XI in FIG. 11A. FIG. In the present modification, the protruding
図11(A)に示すとおり、本変形例では、ガス排出孔55が形成されるとともに、複数のガス排出孔55を横切る突出部58が形成され、突出部58の側部に沿ってレーザ光60が直線的に移動される。
As shown in FIG. 11A, in this modification, a
このような構成とすると、図11(B)に示すとおり、レーザ光60の熱によって蒸発する亜鉛メッキ層53,54の気化ガス57が、突出部58と下側の板材52とが画定する空間を通じてガス排出孔55に確実に誘導される。
With such a configuration, as shown in FIG. 11B, a space in which the vaporized
以上のとおり、説明した本実施の形態は、第1および第2の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.
(e)ガス排出孔を形成する工程は、ガス排出孔を形成するとともに、ガス排出孔に亜鉛メッキ層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を上側の板材に形成し、板材を接合する工程は、突出部に沿ってレーザ光を移動させる工程を有する。したがって、亜鉛メッキ層の気化ガスは、突出部により画定される空間を通じてガス排出孔に確実に誘導されるため、亜鉛メッキ層の気化ガスが、ガス排出孔を通じて確実に排出される。 (E) The step of forming the gas discharge hole is to form the gas discharge hole, and to form a protruding portion that forms a space for inducing the vaporized gas of the galvanized layer in the gas discharge hole on the upper plate material, and join the plate materials The step includes a step of moving the laser light along the protruding portion. Therefore, since the vaporized gas of the galvanized layer is reliably guided to the gas discharge hole through the space defined by the protrusions, the vaporized gas of the galvanized layer is reliably discharged through the gas discharge hole.
(第4の実施の形態)
第1〜第3の実施の形態では、プレス成形によって板材にガス排出孔を形成した。しかしながら、レーザ光を照射することによって板材にガス排出孔を形成してもよい。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the gas discharge holes are formed in the plate material by press molding. However, the gas discharge hole may be formed in the plate material by irradiating the laser beam.
図12は、本発明の第4の実施の形態におけるレーザ溶接方法を説明するための図である。本実施の形態では、レーザ溶接装置100から照射されるレーザ光により、板材にガス排出孔が形成される。
FIG. 12 is a diagram for explaining a laser welding method according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, gas discharge holes are formed in the plate material by the laser light emitted from the
具体的には、図12(A)に示すとおり、レーザ溶接装置100からレーザ光60が照射されて、板材51にガス排出孔55が形成される。本実施の形態では、マグネットなどの溶接冶具70によって保持される板材51の上方から、高出力のレーザ光が照射される。このとき、レーザ光60は、板材をレーザ溶接するときよりも20〜30%高い出力で照射される。なお、本実施の形態とは異なり、レーザ光60の照射部位に酸素ガスを供給することによって、ガス排出孔55を形成してもよい。
Specifically, as shown in FIG. 12A, the
次に、ガス排出孔が形成された板材が重ね合わされる。本実施の形態では、図12(B)に示すとおり、レーザ光60の照射によりガス排出孔55が形成された上側の板材51の位置を維持した状態で、上側の板材51の下部に下側の板材52が押し当てられる。
Next, the board | plate material in which the gas exhaust hole was formed is piled up. In the present embodiment, as shown in FIG. 12B, the
そして、ガス排出孔55の近傍にレーザ光60が照射されて、板材51,52が接合される。本実施の形態では、図12(C)に示すとおり、レーザ光60の照射により形成されるガス排出孔55を取り囲むようにレーザ光60が移動される。このとき、ガス排出孔55が形成された上側の板材51の位置が維持されているため、ガス排出孔55を形成したときに利用したレーザ溶接装置100の位置座標を基準として、レーザ光60を板材51,52に精度よく照射することができる。
And the
このような構成とすると、レーザ溶接に用いられるレーザ溶接装置100を利用して、ガス排出孔55を形成することができる。したがって、同一の装置内でガス排出孔の形成と板材の接合とを実現することができる。
With such a configuration, the
以上のとおり、説明した本実施の形態は、第1〜第3の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。 As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first to third embodiments.
(f)ガス排出孔を形成する工程は、レーザ光を照射して板材にガス排出孔を形成する。したがって、ガス排出孔を形成するためのプレス工程を省略することができる。 (F) In the step of forming the gas discharge hole, the gas discharge hole is formed in the plate by irradiating the laser beam. Therefore, the pressing process for forming the gas discharge hole can be omitted.
(g)ガス排出孔を形成するレーザ光と板材を接合するレーザ光とは、同一のレーザ発振器から照射される。したがって、同一の装置内でガス排出孔の形成と板材の接合とを実現することができるため、ガス排出孔の位置と溶接位置とを同一の座標で管理することができる。その結果、溶接位置の位置ズレが防止され、精度よく板材を接合することができる。 (G) The laser beam for forming the gas discharge hole and the laser beam for joining the plate materials are irradiated from the same laser oscillator. Therefore, since the formation of the gas discharge holes and the joining of the plate materials can be realized in the same apparatus, the position of the gas discharge holes and the welding position can be managed with the same coordinates. As a result, misalignment of the welding position is prevented, and the plate materials can be joined with high accuracy.
(実施例)
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
(Example)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail using examples. However, the present invention is not limited at all by this example.
まず、実施例1として、第1の実施の形態におけるレーザ溶接方法を用いて、亜鉛メッキ層が形成された2枚の鋼板(パネル)を接合した。具体的には、まず、プレス加工によって上側の鋼板に直径6mmの円形状のガス排出孔を形成した。そして、2枚の鋼板を重ね合わせ、レーザ光をガス排出孔の近傍に照射しつつ、その軌跡が直径6.5mmのC字状を描くように移動させた。このようにレーザ溶接された溶接接合体では、亜鉛メッキ層が形成されている鋼板間の間隔が0mmであっても、ポロシティが発生しないことが確認された。 First, as Example 1, two steel plates (panels) on which a galvanized layer was formed were joined using the laser welding method in the first embodiment. Specifically, first, a circular gas discharge hole having a diameter of 6 mm was formed in the upper steel plate by press working. Then, the two steel plates were overlapped and moved so as to draw a C-shape having a diameter of 6.5 mm while irradiating the vicinity of the gas discharge hole with laser light. It was confirmed that no porosity was generated in the welded assembly thus laser welded even when the distance between the steel plates on which the galvanized layer was formed was 0 mm.
次に、実施例2として、第4の実施の形態におけるレーザ溶接方法を用いて、亜鉛メッキ層が形成された鋼板上に2枚の鋼板を接合した。 Next, as Example 2, two steel plates were joined on the steel plate on which the galvanized layer was formed by using the laser welding method in the fourth embodiment.
具体的には、図13に示すとおり、まず、上側の2枚の鋼板のうち、一の鋼板に2つ、他の鋼板に1つのガス排出孔をレーザ溶断により形成した。次に、上側および下側の鋼板を重ね合わせた。そして、3つのガス排出孔のそれぞれについて、ガス排出孔の近傍にレーザ光を照射しつつ、その軌跡がC字状を描くように移動させた。このようにレーザ溶接された溶接接合体では、ガス排出孔の位置と溶接位置との位置ずれが生じることなく、さらに、ポロシティが発生しないことが確認された。 Specifically, as shown in FIG. 13, first, out of the upper two steel plates, two gas discharge holes were formed in one steel plate and one gas discharge hole was formed in the other steel plate by laser fusing. Next, the upper and lower steel plates were overlapped. Each of the three gas discharge holes was moved so as to draw a C-shaped trajectory while irradiating the vicinity of the gas discharge holes with laser light. In the laser-welded welded body as described above, it was confirmed that there was no displacement between the position of the gas discharge hole and the welding position, and no porosity was generated.
以上のとおり、第1〜第4の実施の形態において、本発明のレーザ溶接方法および溶接接合体を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。 As described above, in the first to fourth embodiments, the laser welding method and the welded assembly of the present invention have been described. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
たとえば、第1〜第4の実施の形態では、2枚の板材同士がレーザ溶接された。しかしながら、レーザ溶接される板材の枚数は2枚に限定されるものではなく、板材が3層以上に重ね合わされてレーザ溶接されてもよい。 For example, in the first to fourth embodiments, two plate members are laser welded to each other. However, the number of plate materials to be laser welded is not limited to two, and the plate materials may be overlapped in three or more layers and laser welded.
また、第1〜第4の実施の形態では、上側の板材にのみガス排出孔が形成された。しかしながら、ガス排出孔が形成される板材は、上側の板材のみに限定されず、下側の板材に形成されてもよく、あるいは、両方の板材に形成されてもよい。 In the first to fourth embodiments, the gas discharge hole is formed only in the upper plate. However, the plate material on which the gas discharge holes are formed is not limited to the upper plate material, but may be formed on the lower plate material, or may be formed on both plate materials.
また、第1〜第4の実施の形態では、亜鉛メッキ層が形成された鋼板同士がレーザ溶接された。しかしながら、接合対象は、鋼板に限定されず、他の金属製の板材または樹脂製の板材であってもよい。あるいは、2枚の板材のうち1枚が防錆処理されていない裸材であってもよい。さらに、板材表面を覆う表面層も亜鉛メッキ層に限定されず、アルミニウムメッキ層またはクロムメッキ層であってもよく、板材表面を覆う種々のコーティング層であることができる。 Moreover, in the 1st-4th embodiment, the steel plates in which the zinc plating layer was formed were laser-welded. However, the object to be joined is not limited to a steel plate, and may be another metal plate material or a resin plate material. Alternatively, one of the two plates may be a bare material that has not been rust-proofed. Furthermore, the surface layer covering the plate material surface is not limited to the zinc plating layer, and may be an aluminum plating layer or a chrome plating layer, and may be various coating layers covering the plate material surface.
51,52 板材、
53,54 亜鉛メッキ層(表面層)、
55 ガス排出孔、
56 溶接ビード、
57 気化ガス、
58 突出部、
60 レーザ光。
51,52 board,
53, 54 Zinc plating layer (surface layer),
55 Gas exhaust holes,
56 weld bead,
57 vaporized gas,
58 protrusions,
60 Laser light.
Claims (4)
表面層が形成された板材と他の板材との合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する前記表面層の気化ガスを排出するガス排出孔を、前記合わせ面の少なくとも一方の側に重ねられる板材に形成する工程と、
前記ガス排出孔の近傍にレーザ光を照射して、重ね合わされた複数の板材を接合する工程と、を有し、
前記ガス排出孔を形成する工程は、円形状のガス排出孔を形成するとともに、当該ガス排出孔に前記表面層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を最外部の板材に形成し、
前記板材を接合する工程は、前記円形状のガス排出孔を取り囲むように前記突出部に沿って前記レーザ光を移動させる工程を有することを特徴とするレーザ溶接方法。 A laser welding method in which a plurality of plate materials including a plate material having a surface layer formed by surface treatment are overlapped and laser-welded,
At least one of the mating surfaces has a gas discharge hole that communicates outward from the mating surface of the plate material on which the surface layer is formed and the other plate material, and exhausts the vaporized gas of the surface layer that is vaporized by laser light irradiation. A step of forming the plate material on the side,
Wherein by irradiating a laser beam in the vicinity of the gas discharge holes, possess a step, a joining a plurality of plate materials superimposed,
The step of forming the gas discharge hole forms a circular gas discharge hole, and forms a protruding portion that forms a space for inducing the vaporized gas of the surface layer in the gas discharge hole on the outermost plate material,
Process, laser welding method characterized by have a step along said protrusion moving said laser beam so as to surround the circular gas discharge hole for joining the plate.
最外部の前記板材に表面層の気化ガスを誘導する空間をなす突出部を有し、
表面層が形成された板材と他の板材との合わせ面から外方に連通して、レーザ光の照射により気化する前記表面層の気化ガスを排出する円形状のガス排出孔の近傍に、前記円形状のガス排出孔を取り囲むように前記突出部に沿って溶接ビードが形成されていることを特徴とする溶接接合体。 A welded joint formed by laminating and welding a plurality of plate materials including a plate material having a surface layer formed by surface treatment,
A protrusion that forms a space for inducing vaporized gas in the surface layer on the outermost plate member;
From mating surfaces of the surface layer was formed plate and the other plate member in communication with the outside, in the vicinity of the circular gas discharge hole for discharging the vaporized gas of the surface layer of vaporized by laser beam irradiation, the A welded joint , wherein a weld bead is formed along the protrusion so as to surround a circular gas discharge hole .
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