JP7609652B2 - Method for joining copper alloy sheets and joined body of copper alloy sheets - Google Patents
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Description
本発明は、銅合金板の接合方法及び銅合金板の接合体に関する。 The present invention relates to a method for joining copper alloy sheets and a joined body of copper alloy sheets.
一般に、銅合金板同士を接合する場合、ろう付けや加締めによる接合方法が用いられる。しかし、これらの接合方法は、生産性が低く、また、生産コストが嵩張ってしまう。これに対して、銅合金板同士をレーザ溶接する接合方法によれば、コストを抑えつつ高い生産性が得られる。 Generally, when joining copper alloy sheets together, joining methods such as brazing and crimping are used. However, these joining methods have low productivity and lead to high production costs. In contrast, a joining method in which copper alloy sheets are laser welded together can achieve high productivity while keeping costs down.
レーザによって銅合金板同士を溶接する技術として、特許文献1には、同じ集光ビーム径を有する2つ以上のファイバレーザビームを、各々のファイバレーザビームの照射部における中心間距離が集光ビーム径の0.7以下となるように被溶接部に照射することが示されている。
As a technique for welding copper alloy sheets together using a laser,
ところで、銅合金板は熱伝導率が高く、しかも、レーザ光の吸収率も低いため、安定した入熱を与えるのが難しい。特に、板厚が薄い銅合金薄板をレーザ溶接する場合、反射による溶け込み不良や溶け落ちなどの欠陥が発生し易く、信頼性の高い接合が難しい。 However, copper alloy sheets have high thermal conductivity and low absorption of laser light, making it difficult to provide a stable heat input. In particular, when laser welding thin copper alloy sheets, defects such as poor penetration and burn-through due to reflections are likely to occur, making it difficult to achieve a reliable joint.
しかも、亜鉛、マグネシウムあるいはリンなどの低沸点元素を含む銅合金板をレーザ溶接する場合、急激な入熱によって低沸点元素が蒸発して溶融金属が吹き飛ばされ、さらに溶け落ちなどの欠陥が発生し易く、品質低下を招いてしまうおそれがある。 Furthermore, when laser welding copper alloy sheets containing low-boiling point elements such as zinc, magnesium or phosphorus, the sudden heat input can cause the low-boiling point elements to evaporate and the molten metal to be blown away, which can lead to defects such as burn-through and a decrease in quality.
そこで本発明は、高い信頼性で銅合金板同士をレーザ溶接して接合させることが可能な銅合金板の接合方法及び高い信頼性で接合された銅合金板の接合体を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for joining copper alloy sheets that can be laser-welded to join copper alloy sheets with high reliability, and a joint of copper alloy sheets that is joined with high reliability.
本発明は下記構成からなる。
(1) 複数の銅合金板同士をレーザ溶接して接合させる銅合金板の接合方法であって、
銅の融点より低い沸点を有する少なくとも一つの成分を含む複数の前記銅合金板同士を重ねて配置させる配置工程と、
前記銅合金板同士を重ね合わせた被照射部に対して溶接方向に沿ってレーザ光を照射し、複数の前記銅合金板を接合させるレーザ溶接工程と、
を含み、
前記レーザ溶接工程において、
前記レーザ光を前記溶接方向と交差する幅方向へ複数回移動させながら前記溶接方向へ走査させる、
銅合金板の接合方法。
(2) 複数の銅合金板が重ね合わされ、重ね合わせ部分が溶接されて接合された銅合金板の接合体であって、
前記重ね合わせ部分には、溶融金属が凝固した溶接部が表裏に貫通して設けられ、
前記溶接部は、表面側の幅寸法に対して、裏面側の幅寸法が80%以上である、
銅合金板の接合体。
The present invention comprises the following configurations.
(1) A method for joining a plurality of copper alloy plates by laser welding, comprising the steps of:
A step of stacking and arranging a plurality of the copper alloy plates containing at least one component having a boiling point lower than the melting point of copper;
a laser welding process in which a laser beam is irradiated along a welding direction to an irradiated portion where the copper alloy plates are overlapped with each other, thereby joining the plurality of copper alloy plates;
Including,
In the laser welding step,
The laser beam is scanned in the welding direction while being moved a plurality of times in a width direction intersecting the welding direction.
A method for joining copper alloy plates.
(2) A joint of copper alloy plates in which a plurality of copper alloy plates are overlapped and joined by welding at the overlapping portions,
The overlapping portion is provided with a welded portion formed by solidifying molten metal, penetrating from the front to the back,
The welded portion has a width dimension on the back side that is 80% or more of the width dimension on the front side.
Copper alloy plate joint.
本発明によれば、高い信頼性で銅合金板同士をレーザ溶接して接合させることができる。 According to the present invention, copper alloy plates can be laser welded together with high reliability.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、銅合金板11,13同士をレーザ溶接する様子を示す斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing how
図1に示すように、本実施形態に係る銅合金板の接合方法は、複数の銅合金板11,13をレーザ溶接によって接合する方法である。本例では、2枚の銅合金板11,13を接合する場合を例示する。
As shown in FIG. 1, the method for joining copper alloy plates according to this embodiment is a method for joining multiple
被接合物である銅合金板11,13は、それぞれの一部が互いに重ね合わされ、この重ね合わせた部分が被照射部15とされる。そして、この被照射部15にレーザ照射装置100によってレーザ光Lが照射されてレーザ溶接され、互いに接合される。
The
図2は、レーザ照射装置100を模式的に示す概略斜視図である。
図2に示すように、被照射部15にレーザ光Lを照射するレーザ照射装置100は、ガルバノスキャナユニットを備えたもので、ガルバノミラー101と、fθレンズ103とを有している。このレーザ照射装置100は、ファイバレーザ発振器(図示略)から出力されたファイバレーザをガルバノミラー101で反射させ、fθレンズ103を通して集光させて被照射部15へ照射する。このレーザ照射装置100によれば、回転軸に取り付けられたガルバノミラー101の角度を制御することにより、レーザ光Lを高速かつ高精度に走査させることができる。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the
2, the
互いに接合させる銅合金板11,13は、銅(Cu)の融点より低い沸点を有する少なくとも一つの成分を有する銅合金からなる板材である。銅合金板11,13に含まれる銅(Cu)の融点より低い沸点を有する成分としては、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)あるいはリン(P)である。これらの銅合金板11,13としては、厚さ0.1mm~1.0mmの薄板が用いられる。なお、各銅合金板11,13の板厚は等しくてもよく、いずれか一方が他方より厚くてもよい。
The
次に、本実施形態に係る銅合金板の接合方法について説明する。
図3は、レーザ溶接の様子を示す縁部を重ね合わせた銅合金板11,13の概略平面図である。図4は、銅合金板11,13同士を接合させた接合体25における接合箇所の断面図である。図5は、銅合金板11,13同士を接合させた接合体25の接合箇所の状態を示す図である。
Next, a method for joining copper alloy sheets according to this embodiment will be described.
Fig. 3 is a schematic plan view of the
(配置工程)
図3に示すように、互いに接合させる銅合金板11,13を重ね合わせて配置させる。本例では、銅合金板11,13の縁部同士を重ね合わせる。これにより、銅合金板11,13に、互いに重ね合わせた部分からなる被照射部15を設ける。
(Placement process)
As shown in Fig. 3, the
(レーザ溶接工程)
次に、銅合金板11,13の被照射部15に対してレーザ照射装置100からレーザ光Lを照射し、被照射部15の一端15aから他端15bへ向かう溶接方向Aに沿って走査させる。
(Laser welding process)
Next, the
このとき、レーザ照射装置100をウォブリング動作させることにより、レーザ光Lを周期的に旋回させながら溶接方向Aへ走査させる。すると、レーザ光Lが被照射部15に対して螺旋Rが溶接方向Aに沿って互いに重なり合うように螺旋状に照射される。これにより、被照射部15には、溶接方向Aに対して交差する幅方向へ旋回径Dで複数回にわたって移動しながら溶接方向Aへレーザ光Lが走査されることとなる。これにより、銅合金板11,13の被照射部15は、レーザ光Lによって段階的に加熱されて溶接されることとなる。
At this time, the
このように、レーザ照射装置100をウォブリング動作させてレーザ溶接を行うと、図4に示すように、銅合金板11,13同士の接合部には、レーザ光Lの照射箇所が溶融して互いに溶け込み、レーザ光Lの照射側と反対側の銅合金板13の裏面まで溶融する。そして、この溶融部分が冷却されて凝固・硬化した溶接部21が形成されて銅合金板11,13が接合され、これらの銅合金板11,13の接合体25が得られる。
When the
この銅合金板11,13の接合体25の溶接部21には、レーザ光Lの照射側にビードBaが形成され、レーザ光Lの照射側と反対側にビードBbが形成される。そして、レーザ光Lの照射側と反対側に形成されるビードBbの幅寸法WBbは、レーザ光Lの照射側の銅合金板11の表面に形成されるビードBaの幅寸法WBaの80%以上となる。
In the
図5の(A)に示すように、接合体25におけるレーザ光Lの照射側のビードBaには、レーザ光Lを旋回させたことにより、複数の環状溶接痕MRaが溶接方向Aに連なるように形成される。同様に、図5の(B)に示すように、接合体25におけるレーザ光Lの照射側と反対側のビードBbには、レーザ光Lを旋回させたことにより、複数の環状溶接痕MRbが溶接方向Aに連なるように形成される。 As shown in FIG. 5A, by rotating the laser light L, multiple annular weld marks MRa are formed in the bead Ba on the side of the joint 25 where the laser light L is irradiated, so that they are connected in the welding direction A. Similarly, as shown in FIG. 5B, by rotating the laser light L, multiple annular weld marks MRb are formed in the bead Bb on the opposite side of the joint 25 from the side where the laser light L is irradiated, so that they are connected in the welding direction A.
このように、本発明の銅合金板の接合方法によれば、銅合金板11,13の重なり部分に対して溶接方向Aに沿ってレーザ光Lを照射する際に、レーザ光Lを溶接方向Aと交差する幅方向へ複数回移動させながら溶接方向Aへ走査させる。これにより、銅合金板11,13の重ね合わせた部分からなる被照射部15をレーザ光Lによって段階的に加熱して溶接できる。つまり、細かく入熱を制御できるので、反射等による溶け込み不良を抑えつつ、合金組成の急激な蒸発によるブローホール、割れあるいは溶け落ちなどの溶接欠陥の発生を抑制できる。また、急熱急冷を抑えることにより、クラックの発生を低減させることができる。つまり、熱伝導率が高く、しかも、レーザ光Lの吸収率が低いために安定した入熱を与えるのが難しい銅合金板11,13同士を、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。
In this way, according to the method for joining copper alloy sheets of the present invention, when the overlapping portion of the
したがって、銅合金板に含まれる銅の融点より低い沸点を有する成分が、亜鉛、マグネシウムあるいはリンなどであっても、これらの合金組成の急激な蒸発による溶接欠陥の発生を抑制し、銅合金板同士を、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。 Therefore, even if the copper alloy sheet contains components with a boiling point lower than the melting point of copper, such as zinc, magnesium, or phosphorus, the occurrence of welding defects caused by the sudden evaporation of these alloy components can be suppressed, and copper alloy sheets can be laser welded together with high reliability.
特に、レーザ光Lを溶接方向に対して交差する幅方向へ周期的に移動させながら溶接方向Aへ走査させることにより、溶融金属が凝固するまでの時間を確保し、溶融金属中に生じた気泡の抜けを促進できる。 In particular, by scanning the laser light L in the welding direction A while periodically moving it in the width direction intersecting the welding direction, it is possible to ensure that the molten metal has time to solidify and to promote the escape of air bubbles that have formed in the molten metal.
具体的には、レーザ光Lをウォブリングさせて照射位置を旋回させながら溶接方向Aへ走査させることにより、溶接個所への入熱をより細かく制御し、合金組成の急激な蒸発を抑制しつつ十分な入熱量を確保できる。 Specifically, by wobbling the laser light L and rotating the irradiation position while scanning it in the welding direction A, the heat input to the welding point can be controlled more precisely, and a sufficient amount of heat input can be ensured while suppressing the sudden evaporation of the alloy composition.
これにより、互いに接合させる銅合金板11,13が厚さ0.1mm~1.0mmの薄板であっても、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。
As a result, even if the
そして、本発明の接合方法によって得られた銅合金板の接合体25によれば、複数の銅合金板11,13の重ね合わせ部分に、表裏に貫通する溶接部21を有している。そして、この溶接部21は、表面側の幅寸法WBaに対して、裏面側の幅寸法WBbが80%以上である。したがって、複数の銅合金板11,13の重ね合わせ部分が溶接部21でバランスよく高強度に接合された接合体25が得られる。
The joined
また、溶接部21の表裏のビードBa,Bbにおいて、溶接方向Aに連なる複数の環状溶接痕MRa,MRbを有することから、レーザ光Lをウォブリングさせて照射させたことにより、バランスよく高強度に溶接されて接合された接合体25であることを確認でき、品質の管理が容易になる。
In addition, since the beads Ba, Bb on the front and back of the welded
上記の接合方法は、例えば、凹状の銅合金板に平板状の銅合金板を重ねて外周部をレーザ溶接して接合させることにより、内部に空洞部が形成されたべーパーチャンバを製造する際に好適である。 The above joining method is suitable for manufacturing a vapor chamber with a hollow space formed inside, for example, by stacking a flat copper alloy plate on a concave copper alloy plate and laser welding the outer periphery to join them.
なお、上記の例では、2枚の銅合金板11,13を接合する態様を説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、3枚以上の銅合金板を接合する場合にも適用できる。
In the above example, the joining of two
また、上記の例では、レーザ溶接工程において、レーザ照射装置100をウォブリング動作させたが、ウォブリング動作以外のウィービング動作等によってレーザ光Lを溶接方向Aに対して交差する幅方向へ複数回移動させながら溶接方向Aへ走査させてもよい。
In the above example, the
具体的には、図6に示すように、レーザ溶接工程において、レーザ照射装置100をウィービング動作させることにより、レーザ光Lを周期的に溶接方向Aと交差する幅方向へ、幅寸法Wで周期的に往復移動させる。この場合も、銅合金板11,13の被照射部15は、レーザ光Lによって段階的に加熱されて溶接されることとなる。
Specifically, as shown in FIG. 6, in the laser welding process, the
このように、レーザ照射装置100をウィービング動作させてレーザ溶接を行う場合も、銅合金板11,13同士の接合部には、レーザ光Lの照射箇所が溶融して互いに溶け込み、レーザ光Lの照射側と反対側の銅合金板13の裏面まで溶融する(図4参照)。そして、この溶融部分が冷却されて凝固・硬化した溶接部21が形成されて銅合金板11,13が接合され、これらの銅合金板11,13の接合体25が得られる。
In this way, even when laser welding is performed by performing the weaving operation of the
そして、この銅合金板11,13の接合体25の溶接部21においても、レーザ光Lの照射側と反対側に形成されるビードBbの幅寸法WBbが、レーザ光Lの照射側の銅合金板11の表面に形成されるビードBaの幅寸法WBaの80%以上となる。
And even in the welded
さらに、図7の(A)に示すように、接合体25におけるレーザ光Lの照射側のビードBaには、レーザ光Lを溶接方向Aと交差する方向へ往復移動させたことにより、溶接方向Aに沿って波状溶接痕MWaが形成される。同様に、図7の(B)に示すように、接合体25におけるレーザ光Lの照射側と反対側のビードBbには、レーザ光Lを溶接方向Aと交差する方向へ往復移動させたことにより、溶接方向Aに沿って波状溶接痕MWbが形成される。 Furthermore, as shown in FIG. 7A, a wavy weld mark MWa is formed along the welding direction A in the bead Ba on the side of the joint 25 where the laser light L is irradiated by the laser light L, by moving the laser light L back and forth in a direction intersecting the welding direction A. Similarly, as shown in FIG. 7B, a wavy weld mark MWb is formed along the welding direction A in the bead Bb on the opposite side of the joint 25 from the side where the laser light L is irradiated by the laser light L, by moving the laser light L back and forth in a direction intersecting the welding direction A.
この場合も、ウィービングさせて照射位置を溶接方向Aと交差する幅方向へ周期的に移動させながら溶接方向Aへ走査させることにより、溶接個所への入熱をより細かく制御し、合金組成の急激な蒸発を抑制しつつ十分な入熱量を確保できる。 In this case, too, by weaving and periodically moving the irradiation position in the width direction intersecting with the welding direction A while scanning in the welding direction A, the heat input to the welded area can be controlled more precisely, and a sufficient amount of heat input can be ensured while suppressing the rapid evaporation of the alloy composition.
そして、得られた銅合金板の接合体25の溶接部21は、表面側の幅寸法WBaに対して、裏面側の幅寸法WBbが80%以上となる。したがって、複数の銅合金板11,13の重ね合わせ部分が溶接部21でバランスよく高強度に接合された接合体25が得られる。
The welded
また、溶接部21の表裏のビードBa,Bbにおいて、溶接方向Aに沿う波状溶接痕MWa,MWbを有することから、レーザ光Lをウィービングさせて照射させたことにより、バランスよく高強度に溶接されて接合された接合体25であることを確認でき、品質の管理が容易になる。
In addition, the beads Ba, Bb on the front and back of the welded
組成及び板厚が同一の2枚の銅合金板11,13を重ね合わせ、ガルバノスキャナユニットを備えたレーザ照射装置によってレーザ溶接して接合体を作製し、作製した接合体における溶接個所の表面、裏面及び断面を観察して評価した。銅合金板11,13としては、板厚0.15mmの(Ni,Fe)-P系銅合金を用いた。
Two
<溶接条件>
(実施例1)
レーザ出力3.8kW、走査速度10m/minでウォブリング動作させながら一方向の溶接方向に沿ってレーザ溶接した。ウォブリング動作は、旋回径0.6mm、旋回周期250Hzとした。
(比較例1)
レーザ出力4.7kW、走査速度20m/minで一方向の溶接方向に沿って直線的にレーザ溶接した。
(比較例2)
レーザ出力4.5kW、走査速度20m/minで一方向の溶接方向に沿って直線的にレーザ溶接した。
<Welding conditions>
Example 1
Laser welding was performed in one direction while performing a wobbling motion at a laser output of 3.8 kW and a scanning speed of 10 m/min. The wobbling motion had a rotation diameter of 0.6 mm and a rotation frequency of 250 Hz.
(Comparative Example 1)
Laser welding was performed linearly along one welding direction at a laser output of 4.7 kW and a scanning speed of 20 m/min.
(Comparative Example 2)
Laser welding was performed linearly along one welding direction at a laser output of 4.5 kW and a scanning speed of 20 m/min.
<評価結果>
図8~図10は、実施例1、比較例1及び比較例2の評価結果を示す画像であり、それぞれの図において、(A)はレーザ光の照射側の画像、(B)はレーザ光の照射側と反対側の画像、(C)は接合箇所における断面の画像である。
<Evaluation Results>
8 to 10 are images showing the evaluation results of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. In each figure, (A) is an image of the side irradiated with the laser light, (B) is an image of the side opposite to the side irradiated with the laser light, and (C) is an image of a cross section at the joint.
(実施例1)
実施例1では、図8の(A)に示すように、レーザ光の照射側の銅合金板11の表面にビードBaが形成され、このビードBaには、レーザ光を旋回させたことにより複数の環状溶接痕MRaが形成された。また、図8の(B)に示すように、レーザ光の照射側と反対側の銅合金板13の表面にもビードBbが形成され、このビードBbにも、レーザ光を旋回させたことにより複数の環状溶接痕MRbが形成された。また、ビードBa,Bbには、溶け落ちが生じた形跡がなかった。
Example 1
In Example 1, as shown in Fig. 8A, a bead Ba was formed on the surface of the
また、実施例1では、図8の(C)に示すように、銅合金板11,13同士の接合部に厚さ方向にわたって貫通する溶接部21が形成された。この溶接部21において、銅合金板11側に形成されたビードBaの幅寸法WBaは0.80mmであり、銅合金板13側に形成されたビードBbの幅寸法WBbは、0.69mmであった。したがって、ビードBbの幅寸法WBbは、ビードBaの幅寸法WBaの86%であった。つまり、幅寸法WBaに対して幅寸法WBbが80%以上であり、銅合金板11,13おいて溶接部21が偏りなく形成されていた。
In Example 1, as shown in FIG. 8C, a
(比較例1)
比較例1では、図9の(A)に示すように、レーザ光の照射側の銅合金板11の表面に、レーザ光の走査方向に沿う線状のビードBaが形成された。また、図9の(B)に示すように、レーザ光の照射側と反対側の銅合金板13の表面にも、レーザ光の走査方向に沿う線状のビードBbが形成された。しかし、これらのビードBa及びビードBbには、レーザ光によって急激に入熱されたためか、溶け落ちが生じていた(図9の(A)及び図9(B)におけるF部分)。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, as shown in Fig. 9A, a linear bead Ba was formed along the scanning direction of the laser light on the surface of the
また、比較例1では、図9の(C)に示すように、銅合金板11,13同士の接合部に、厚さ方向にわたって貫通する溶接部21が形成された。この溶接部21において、銅合金板11側に形成されたビードBaの幅寸法WBaは0.66mmであり、銅合金板13側に形成されたビードBbの幅寸法WBbは、0.48mmであった。したがって、ビードBbの幅寸法WBbは、ビードBaの幅寸法WBaの72%であった。つまり、幅寸法WBaに対して幅寸法WBbが80%未満であり、銅合金板11,13同士の接合部において溶接部21が偏って形成されていた。
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 9C, a
(比較例2)
比較例2では、図10の(A)に示すように、レーザ光の照射側の銅合金板11の表面に、レーザ光の走査方向に沿う線状のビードBaが形成された。しかし、図10の(B)に示すように、レーザ光の照射側と反対側の銅合金板13の表面には、ビードBbが形成されなかった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, as shown in Fig. 10A, a linear bead Ba was formed along the scanning direction of the laser light on the surface of the
また、比較例2では、図10の(C)に示すように、銅合金板11,13同士の接合部において、レーザ光の照射側の銅合金板11に溶接部21が形成された。しかし、レーザ光Lの出力不足のためか、この溶接部21は、銅合金板13にほとんど達してなく、銅合金板13には溶け込んでいなかった。
In Comparative Example 2, as shown in FIG. 10(C), a
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As such, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the invention also contemplates the mutual combination of the various components of the embodiment, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known technology, and these are included in the scope of the protection sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 複数の銅合金板同士をレーザ溶接して接合させる銅合金板の接合方法であって、
銅の融点より低い沸点を有する少なくとも一つの成分を含む複数の前記銅合金板同士を重ねて配置させる配置工程と、
前記銅合金板同士を重ね合わせた被照射部に対して溶接方向に沿ってレーザ光を照射し、複数の前記銅合金板を接合させるレーザ溶接工程と、
を含み、
前記レーザ溶接工程において、
前記レーザ光を前記溶接方向と交差する幅方向へ複数回移動させながら前記溶接方向へ走査させる、銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、銅合金板の重なり部分に対して溶接方向に沿ってレーザ光を照射する際に、レーザ光を溶接方向と交差する幅方向へ複数回移動させながら溶接方向へ走査させる。これにより、銅合金板の重ね合わせた部分をレーザ光によって段階的に加熱して溶接できる。つまり、細かく入熱を制御できるので、反射等による溶け込み不良を抑えつつ、合金組成の急激な蒸発によるブローホール、割れあるいは溶け落ちなどの溶接欠陥の発生を抑制できる。また、急熱急冷を抑えることにより、クラックの発生を低減させることができる。つまり、熱伝導率が高く、しかも、レーザ光の吸収率が低いために安定した入熱を与えるのが難しい銅合金板同士を、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A method for joining a plurality of copper alloy plates by laser welding, comprising the steps of:
A step of stacking and arranging a plurality of the copper alloy plates containing at least one component having a boiling point lower than the melting point of copper;
a laser welding process in which a laser beam is irradiated along a welding direction to an irradiated portion where the copper alloy plates are overlapped with each other, thereby joining the plurality of copper alloy plates;
Including,
In the laser welding step,
The method for joining copper alloy sheets includes scanning the laser light in the welding direction while moving the laser light multiple times in a width direction intersecting the welding direction.
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, when the overlapping portions of the copper alloy sheets are irradiated with a laser beam along the welding direction, the laser beam is moved multiple times in the width direction intersecting with the welding direction while being scanned in the welding direction. This allows the overlapping portions of the copper alloy sheets to be heated and welded stepwise by the laser beam. In other words, since the heat input can be finely controlled, it is possible to suppress the occurrence of welding defects such as blowholes, cracks, or burn-through caused by the rapid evaporation of the alloy composition while suppressing poor penetration caused by reflection, etc. In addition, by suppressing rapid heating and cooling, it is possible to reduce the occurrence of cracks. In other words, it is possible to laser-weld and join copper alloy sheets, which have high thermal conductivity and low laser beam absorption rate, to which stable heat input is difficult to apply, with high reliability.
(2) 前記銅合金板に含まれる銅の融点より低い沸点を有する成分が、亜鉛、マグネシウムあるいはリンである、(1)に記載の銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、亜鉛、マグネシウムあるいはリンなどの合金組成の急激な蒸発による溶接欠陥の発生を抑制し、銅合金板同士を、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。
(2) The method for joining copper alloy sheets according to (1), wherein the component having a boiling point lower than the melting point of copper contained in the copper alloy sheets is zinc, magnesium or phosphorus.
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, the occurrence of welding defects due to the sudden evaporation of alloy components such as zinc, magnesium, or phosphorus can be suppressed, and copper alloy sheets can be joined by laser welding with high reliability.
(3) 前記レーザ溶接工程において、前記レーザ光を前記溶接方向に対して交差する幅方向へ周期的に移動させながら前記溶接方向へ走査させる、(1)または(2)に記載の銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、レーザ光を溶接方向に対して交差する幅方向へ周期的に移動させながら溶接方向へ走査させることにより、溶融金属が凝固するまでの時間を確保し、溶融金属中に生じた気泡の抜けを促進できる。
(3) The method for joining copper alloy sheets according to (1) or (2), wherein in the laser welding step, the laser light is scanned in the welding direction while being periodically moved in a width direction intersecting the welding direction.
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, the laser light is periodically moved in the width direction intersecting the welding direction while being scanned in the welding direction, thereby ensuring time for the molten metal to solidify and promoting the escape of bubbles generated in the molten metal.
(4) 前記レーザ溶接工程において、前記レーザ光をウォブリングさせて照射位置を旋回させながら前記溶接方向へ走査させる、(1)~(3)のいずれか一つに記載の銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、レーザ光をウォブリングさせて照射位置を旋回させながら溶接方向へ走査させることにより、溶接個所への入熱をより細かく制御し、合金組成の急激な蒸発を抑制しつつ十分な入熱量を確保できる。
(4) The method for joining copper alloy plates according to any one of (1) to (3), wherein in the laser welding step, the laser light is wobbled to rotate an irradiation position while scanning in the welding direction.
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, the laser light is wobbled and rotated to scan the irradiation position in the welding direction, thereby making it possible to more precisely control the heat input to the welding point and ensure a sufficient amount of heat input while suppressing rapid evaporation of the alloy composition.
(5) 前記レーザ溶接工程において、前記レーザ光をウィービングさせて照射位置を前記溶接方向と交差する幅方向へ周期的に移動させながら前記溶接方向へ走査させる、(1)~(3)のいずれか一つに記載の銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、ウィービングさせて照射位置を溶接方向と交差する幅方向へ周期的に移動させながら溶接方向へ走査させることにより、溶接個所への入熱をより細かく制御し、合金組成の急激な蒸発を抑制しつつ十分な入熱量を確保できる。
(5) In the laser welding step, the laser beam is woven to periodically move an irradiation position in a width direction intersecting the welding direction while scanning the laser beam in the welding direction. The method for joining copper alloy plates according to any one of (1) to (3).
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, by weaving and periodically moving the irradiation position in the width direction intersecting the welding direction while scanning it in the welding direction, the heat input to the welding point can be controlled more finely, and a sufficient amount of heat input can be secured while suppressing rapid evaporation of the alloy composition.
(6) 互いに接合させる前記銅合金板が厚さ0.1mm~1.0mmの薄板である、(1)~(5)のいずれか一つに記載の銅合金板の接合方法。
この構成の銅合金板の接合方法によれば、互いに接合させる銅合金板が厚さ0.1mm~1.0mmの薄板であっても、高い信頼性でレーザ溶接して接合させることができる。
(6) The method for joining copper alloy sheets according to any one of (1) to (5), wherein the copper alloy sheets to be joined together are thin sheets having a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm.
According to the method for joining copper alloy sheets having this configuration, even if the copper alloy sheets to be joined are thin sheets having a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm, they can be joined by laser welding with high reliability.
(7) 複数の銅合金板が重ね合わされ、重ね合わせ部分が溶接されて接合された銅合金板の接合体であって、
前記重ね合わせ部分には、溶融金属が凝固した溶接部が表裏に貫通して設けられ、
前記溶接部は、表面側の幅寸法に対して、裏面側の幅寸法が80%以上である、銅合金板の接合体。
この構成の銅合金板の接合体によれば、複数の銅合金板の重ね合わせ部分に、表裏に貫通する溶接部を有している。そして、この溶接部は、表面側の幅寸法に対して、裏面側の幅寸法が80%以上である。したがって、複数の銅合金板の重ね合わせ部分が溶接部でバランスよく高強度に接合された接合体が得られる。
(7) A joint of copper alloy plates in which a plurality of copper alloy plates are overlapped and joined by welding at the overlapping portions,
The overlapping portion is provided with a welded portion formed by solidifying molten metal, penetrating from the front to the back,
A joint of copper alloy plates, wherein the welded portion has a width dimension on the back side that is 80% or more of the width dimension on the front side.
According to the joined body of copper alloy sheets having this configuration, the overlapping portions of the copper alloy sheets have a welded portion penetrating from the front to the back. The width dimension of the welded portion on the back side is 80% or more of the width dimension on the front side. Therefore, a joined body in which the overlapping portions of the copper alloy sheets are joined in a well-balanced manner with high strength by the welded portion can be obtained.
(8) 前記溶接部の表裏には、溶接方向に沿うビードが形成され、
それぞれの前記ビードには、複数の環状溶接痕が溶接方向に連なるように形成されている、(7)に記載の銅合金板の接合体。
この構成の銅合金板の接合体によれば、溶接部の表裏のビードにおいて、溶接方向に連なる複数の環状溶接痕を有することから、例えば、レーザ光をウォブリングさせて照射させたことにより、バランスよく高強度に溶接されて接合された接合体であることを確認でき、品質の管理が容易になる。
(8) A bead is formed on the front and back of the weld along the welding direction,
The joined body of copper alloy sheets according to (7), wherein each of the beads has a plurality of annular weld marks formed in a continuous manner in the welding direction.
According to the joined copper alloy plates having this configuration, the beads on the front and back of the welded portion have a plurality of annular weld marks that are continuous in the welding direction. Therefore, for example, by irradiating the welded portion with a wobbling laser beam, it is possible to confirm that the joined body is welded with high strength in a balanced manner, which makes it easy to control the quality.
(9) 前記溶接部の表裏には、溶接方向に沿うビードが形成され、
それぞれの前記ビードには、溶接方向に沿って波状溶接痕が形成されている、(7)に記載の銅合金板の接合体。
この構成の銅合金板の接合体によれば、溶接部の表裏のビードにおいて、溶接方向に沿う波状溶接痕を有することから、例えば、レーザ光をウィービングさせて照射させたことにより、バランスよく高強度に溶接されて接合された接合体であることを確認でき、品質の管理が容易になる。
(9) A bead is formed on the front and back of the weld along the welding direction,
The joined body of copper alloy sheets according to (7), wherein each of the beads has a wavy weld mark formed along the welding direction.
In the joined copper alloy sheets having this configuration, the beads on the front and back sides of the welded portion have wavy weld marks along the welding direction. Therefore, for example, by irradiating the weaving laser light, it can be confirmed that the joined sheet is welded with high strength in a balanced manner, and quality control becomes easy.
11,13 銅合金板
15 被照射部
21 溶接部
25 接合体
A 溶接方向
Ba,Bb ビード
L レーザ光
WBa,WBb 幅寸法
MRa,MRb 環状溶接痕
MWa,MWb 波状溶接痕
11, 13
Claims (9)
銅の融点より低い沸点を有する少なくとも一つの成分を含む複数の前記銅合金板同士を重ねて配置させる配置工程と、
前記銅合金板同士を重ね合わせた被照射部に対して溶接方向に沿ってレーザ光を照射し、複数の前記銅合金板を接合させるレーザ溶接工程と、
を含み、
前記レーザ溶接工程において、
前記レーザ光を前記溶接方向と交差する幅方向へ複数回移動させながら前記溶接方向へ走査させて、複数の前記銅合金板が重ね合わされた重ね合わせ部分に、溶融金属が凝固した溶接部を表裏に貫通して設けるとともに、前記溶接部を、表面側の前記幅方向の幅寸法に対して、裏面側の前記幅方向の幅寸法を80%以上にする、
銅合金板の接合方法。 A method for joining copper alloy plates by laser welding a plurality of copper alloy plates together, comprising the steps of:
A step of stacking and arranging a plurality of the copper alloy plates containing at least one component having a boiling point lower than the melting point of copper ;
a laser welding process in which a laser beam is irradiated along a welding direction to an irradiated portion where the copper alloy plates are overlapped with each other, thereby joining the plurality of copper alloy plates;
Including,
In the laser welding step,
The laser beam is moved a plurality of times in a width direction intersecting the welding direction while being scanned in the welding direction, so that a welded portion in which molten metal is solidified is provided in a portion where the plurality of copper alloy sheets are overlapped, penetrating from the front to the back, and the width dimension of the welded portion on the back side is set to 80% or more of the width dimension on the front side in the width direction .
A method for joining copper alloy plates.
請求項1に記載の銅合金板の接合方法。 The component having a boiling point lower than the melting point of copper contained in the copper alloy plate is zinc, magnesium or phosphorus.
The method for joining copper alloy sheets according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の銅合金板の接合方法。 In the laser welding step, the laser light is scanned in the welding direction while being periodically moved in the width direction .
The method for joining copper alloy sheets according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載の銅合金板の接合方法。 In the laser welding step, the laser light is wobbled to rotate an irradiation position while scanning in the welding direction.
The method for joining copper alloy sheets according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~3のいずれか一項に記載の銅合金板の接合方法。 In the laser welding step, the laser light is weaved to periodically move an irradiation position in a width direction intersecting the welding direction while scanning the laser light in the welding direction.
The method for joining copper alloy sheets according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~5のいずれか一項に記載の銅合金板の接合方法。 The copper alloy plates to be joined together are thin plates having a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm;
The method for joining copper alloy sheets according to any one of claims 1 to 5.
前記重ね合わせ部分には、溶融金属が凝固したレーザ溶接部が表裏に貫通して設けられ、
前記レーザ溶接部は、表面側の溶接方向と交差する幅方向の幅寸法に対して、裏面側の前記幅方向の幅寸法が80%以上である、
銅合金板の接合体。 A joint of copper alloy plates in which a plurality of copper alloy plates containing at least one component having a boiling point lower than the melting point of copper are overlapped with each other and overlapping portions are welded to each other ,
The overlapping portion is provided with a laser welded portion formed by solidifying molten metal, penetrating from the front to the back,
The laser welded portion has a width dimension on the back side in a width direction intersecting with the welding direction on the front side that is 80% or more of the width dimension in the width direction on the back side.
Copper alloy plate joint.
それぞれの前記ビードには、複数の環状溶接痕が溶接方向に連なるように形成されている、
請求項7に記載の銅合金板の接合体。 Beads are formed on the front and back of the laser welded portion along the welding direction,
Each of the beads has a plurality of annular weld marks formed in a continuous manner in the welding direction.
A joined body of copper alloy sheets according to claim 7.
それぞれの前記ビードには、溶接方向に沿って波状溶接痕が形成されている、
請求項7に記載の銅合金板の接合体。 Beads are formed on the front and back of the laser welded portion along the welding direction,
Each of the beads has a wavy weld mark formed along the welding direction.
A joined body of copper alloy sheets according to claim 7.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002103072A (en) | 2000-09-25 | 2002-04-09 | Nippon Steel Corp | Superposition laser welding method of aluminum plated steel sheet |
| JP2016035348A (en) | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 古河電気工業株式会社 | Flat type heat pipe |
| JP2018030155A (en) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | Laser welding method for flat wire |
| JP2018166365A (en) | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | Motor and pump device |
| JP2020049538A (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | マツダ株式会社 | Laser welding method and laser welding device |
| JP2020142283A (en) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 株式会社デンソー | How to weld the coil |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1022081A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Meiji Natl Ind Co Ltd | Discharge lamp lighting device |
| JP3238077B2 (en) * | 1996-08-28 | 2001-12-10 | 新日本製鐵株式会社 | Lap laser welding method for galvanized steel sheet |
| JP2003305581A (en) * | 2002-04-11 | 2003-10-28 | Toyota Motor Corp | Laser welding method and laser welding apparatus |
| KR101116638B1 (en) * | 2009-12-15 | 2012-03-07 | 주식회사 성우하이텍 | Laser welding method for steel sheet |
| WO2015107664A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | 株式会社日立製作所 | Laser welding method and welded joint |
| JP6967700B2 (en) * | 2015-06-01 | 2021-11-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Laser welding method, laser welding condition determination method, and laser welding system |
| JP6904081B2 (en) * | 2017-06-15 | 2021-07-14 | トヨタ自動車株式会社 | Laser welding method and laser welding equipment |
| JP7068051B2 (en) * | 2018-06-04 | 2022-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | Laser welding method |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002103072A (en) | 2000-09-25 | 2002-04-09 | Nippon Steel Corp | Superposition laser welding method of aluminum plated steel sheet |
| JP2016035348A (en) | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 古河電気工業株式会社 | Flat type heat pipe |
| JP2018030155A (en) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | Laser welding method for flat wire |
| JP2018166365A (en) | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 日本電産サンキョー株式会社 | Motor and pump device |
| JP2020049538A (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | マツダ株式会社 | Laser welding method and laser welding device |
| JP2020142283A (en) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 株式会社デンソー | How to weld the coil |
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