JP2002066776A - Laser beam welding process - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、自動
車、航空機、鉄道車両等の輸送機器や電気電子機器にお
ける金属製部材の製造に用いられるレーザビーム溶接法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam welding method used for manufacturing metal members in transportation equipment such as automobiles, airplanes, railway cars and the like and electric and electronic equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザビーム溶接は、溶接に伴う強度低
下が比較的小さい溶接手段として知られており、様々な
金属製構造物を組立製作する際に用いられている。2. Description of the Related Art Laser beam welding is known as a welding means in which the reduction in strength accompanying welding is relatively small, and is used when assembling and manufacturing various metal structures.
【０００３】このレーザ溶接により溶接される溶接ワー
クとしては、レーザビームの吸収率が高いという特性が
要求されるが、アルミニウム又はその合金はレーザビー
ムの吸収率が低く、一方、鉄系材料はレーザビームの吸
収率が高いことから、レーザビーム溶接は、アルミニウ
ム又はその合金からなる溶接ワークを溶接する場合より
も、鉄系材料からなる溶接ワークを溶接する場合に適し
ている。[0003] A welding work to be welded by this laser welding is required to have a property of high laser beam absorption rate, but aluminum or its alloy has low laser beam absorption rate, whereas iron-based material has laser absorption rate. Due to the high beam absorptivity, laser beam welding is more suitable for welding a welded work made of an iron-based material than welding a welded work made of aluminum or an alloy thereof.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このレ
ーザビーム溶接によれば、溶接ワークの溶融時に発生す
るガス（例えば水素ガス）やシールドガス（例えば不活
性ガス）が溶接金属の内部に巻き込まれて当該溶接金属
の内部にブローホールが発生してしまい、継手強度が低
下するという問題が発生する。However, according to this laser beam welding, a gas (for example, hydrogen gas) or a shielding gas (for example, inert gas) generated when the welding work is melted is caught in the weld metal. Blowholes are generated inside the weld metal, which causes a problem that joint strength is reduced.
【０００５】また、アルミニウム又はその合金からなる
溶接ワークをレーザビーム溶接により溶接する場合に
は、上述したようにアルミニウム又はその合金はレーザ
ビームの吸収率が低いので、溶接を良好に行うことが困
難である。このため、フラックス成分を含有したフラッ
クス含有溶加材を用いてレーザビーム溶接を行うこと
で、溶接を良好に行えるようにすることが提案される。Further, when welding a welding work made of aluminum or its alloy by laser beam welding, it is difficult to perform good welding because aluminum or its alloy has a low laser beam absorption rate as described above. It is. For this reason, it has been proposed that laser beam welding is performed using a flux-containing filler material containing a flux component so that welding can be performed well.
【０００６】しかしながら、この提案方法によれば、溶
加材中のフラックスの一部が溶接金属の内部に巻き込ま
れて溶接欠陥が生じてしまい、同じく継手強度が低下す
るという問題が発生する。However, according to this proposed method, a part of the flux in the filler metal is caught in the weld metal to cause a welding defect, and similarly, the joint strength is reduced.
【０００７】この発明は、このような技術背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、ブローホールの発生に伴
う溶接継手の強度低下を防止することができ、あるいは
更にフラックスの溶接金属内部への巻き込みに伴う溶接
継手の強度低下を防止することのできるレーザビーム溶
接法を提供することにある。The present invention has been made in view of such technical background, and an object of the present invention is to prevent the strength of a welded joint from being reduced due to the occurrence of blowholes, and to further reduce the flux into the weld metal. It is an object of the present invention to provide a laser beam welding method capable of preventing a decrease in the strength of a weld joint due to entrainment.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、溶接ワークの溶接予定部をレーザビー
ムによって加熱して溶接するレーザビーム溶接法におい
て、溶接ワークの溶接予定部を超音波振動させながら、
フラックス成分を含有した溶加材を用いて該溶接予定部
を溶接することを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention relates to a laser beam welding method in which a welded portion of a welding work is heated by a laser beam for welding. While vibrating,
The welding target portion is welded by using a filler material containing a flux component.
【０００９】このレーザビーム溶接法では、例えば、金
属からなる溶接ワークの溶接予定部に、フラックス成分
を含有した溶加材を近接乃至当接配置し、この状態で該
溶接予定部を超音波振動させながら、該溶接予定部をレ
ーザビームによって前記溶加材と一緒に加熱して、溶接
が行われることとなる。In this laser beam welding method, for example, a filler material containing a flux component is placed close to or in contact with a portion to be welded of a welding work made of metal, and in this state, the portion to be welded is subjected to ultrasonic vibration. While the welding is being performed, the portion to be welded is heated together with the filler material by the laser beam, and welding is performed.
【００１０】このレーザビーム溶接法によれば、溶接ワ
ークの溶接予定部を超音波振動させながら、該溶接予定
部を溶接することにより、溶接ワークの溶融時に発生す
るガスやシールドガスが溶接金属内部に巻き込まれ難く
なる。この結果、ブローホールの発生が抑制されて良好
な溶接部が形成され、もって溶接継手の継手強度が向上
する。さらには、上述した溶接予定部の超音波振動によ
って、溶加材中のフラックスが溶接金属内部に巻き込ま
れ難くなる。この結果、更に良好な溶接部が形成されて
溶接継手の継手強度が更に向上する。According to this laser beam welding method, a gas to be welded and a shield gas generated when the welded work is melted are welded inside the weld metal by welding the welded part while ultrasonically vibrating the welded portion of the welded work. It is hard to get caught in. As a result, the occurrence of blowholes is suppressed, and a good weld is formed, thereby improving the joint strength of the welded joint. Furthermore, the above-described ultrasonic vibration of the welded portion makes it difficult for the flux in the filler material to be caught in the weld metal. As a result, a better weld is formed, and the joint strength of the weld joint is further improved.
【００１１】また、このレーザビーム溶接法において、
前記溶接ワークは、アルミニウム又はその合金からな
り、前記フラックス成分は、Ｋ−Ａｌ−Ｆ系、Ｎａ−Ａ
ｌ−Ｆ系、Ｋ−Ｓｉ−Ｆ系、及び、Ｎａ−Ｓｉ−Ｆ系、
から選択される１種のフラックス、又は２種以上の混合
フラックスからなる場合には、次のような作用を奏す
る。In this laser beam welding method,
The welding work is made of aluminum or an alloy thereof, and the flux component is K-Al-F-based, Na-A
1-F system, K-Si-F system, and Na-Si-F system,
When it is composed of one kind of flux selected from the group consisting of two or more kinds of fluxes, the following effects are exhibited.
【００１２】すなわち、溶加材がレーザビームで加熱さ
れることにより該溶加材中のフラックスが蒸発し、これ
により溶接部の酸化が防止される。この結果、不活性ガ
ス（例；アルゴンガス）等からなるシールドガスの使用
量が低減される。さらには、このようにフラックスが蒸
発することによって溶接ワークの溶接予定部の近傍が非
酸化性雰囲気になり、このためレーザビームの照射ノズ
ルを溶接予定部に接近させる必要がなくなり、もって複
雑形状の溶接ワークを溶接できるようになる。That is, when the filler material is heated by the laser beam, the flux in the filler material evaporates, thereby preventing the welded portion from being oxidized. As a result, the amount of use of the shielding gas such as an inert gas (eg, argon gas) is reduced. Furthermore, the evaporation of the flux in this way creates a non-oxidizing atmosphere near the portion to be welded of the welded work, so that it is not necessary to bring the laser beam irradiation nozzle close to the portion to be welded. Welding work can be welded.
【００１３】さらには、溶加材中のフラックスの作用に
より、溶込み深さが増大する上、シールドガスの使用量
が低減されることによりこのシールドガスの溶接金属内
部への巻き込み量が低減してブローホールの発生が更に
抑制され、もって溶接継手の継手強度がより一層向上す
る。さらに、上述したように溶込み深さが増大し且つブ
ローホールの発生が抑制されることから、溶接不良を生
じることなく溶接速度を速くすることができる。Furthermore, the penetration of the shielding gas into the weld metal is reduced by the effect of the flux in the filler metal, which increases the penetration depth and reduces the amount of the shielding gas used. Thus, the occurrence of blowholes is further suppressed, and the joint strength of the welded joint is further improved. Further, as described above, since the penetration depth is increased and the occurrence of blow holes is suppressed, the welding speed can be increased without causing poor welding.
【００１４】したがって、このレーザビーム溶接法によ
れば、溶接ワークがアルミニウム又はその合金からなる
場合であっても、溶接ワークの溶接予定部を良好に溶接
できるようになる。Therefore, according to the laser beam welding method, even when the welded work is made of aluminum or its alloy, the welded portion of the welded work can be satisfactorily welded.
【００１５】前記フラックス成分において、Ｋ−Ａｌ−
Ｆ系フラックスは、その種類に限定されるものではない
が、特に、一般式がＫｎＡｌＦｎ+3（ｎは１以上の整
数）で表されるＫＡｌＦ4、Ｋ2ＡｌＦ5、Ｋ3ＡｌＦ
6や、ＫＦとＡｌＦ3との混合物又は共晶組成物、あるい
はフルオロアルミン酸カリウム錯体、等のフッ化物を用
いることが望ましい。In the above-mentioned flux component, K-Al-
The F-based flux is not limited to its type, but in particular, KAlF 4 , K 2 AlF 5 , and K 3 AlF represented by the general formula K n AlF n + 3 (n is an integer of 1 or more).
6 , or a mixture of KF and AlF 3 or a eutectic composition, or a fluoride such as a potassium fluoroaluminate complex is preferably used.
【００１６】また、Ｎａ−Ａｌ−Ｆ系フラックスについ
てもその種類に限定されるものではないが、特に、一般
式がＮａｎＡｌＦｎ+3（ｎは１以上の整数）で表される
ＮａＡｌＦ4、Ｎａ2ＡｌＦ5、Ｎａ3ＡｌＦ6や、ＮａＦ
とＡｌＦ3との混合物又は共晶組成物、あるいはフルオ
ロアルミン酸ナトリウム錯体、等のフッ化物を用いるこ
とが望ましい。The type of the Na-Al-F flux is not limited to any particular type, but in particular, NaAlF 4 whose general formula is represented by Na n AlF n + 3 (n is an integer of 1 or more). , Na 2 AlF 5 , Na 3 AlF 6 , NaF
It is desirable to use a mixture or a eutectic composition of AlF 3 and fluoride such as sodium fluoroaluminate complex.
【００１７】また、Ｋ−Ｓｉ−Ｆ系フラックスについて
もその種類に限定されるものではないが、特に、一般式
がＫｎＳｉＦｎ+4（ｎは１以上の整数）で表されるＫＳ
ｉＦ 5、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｋ3ＳｉＦ7、等のフッ化物を用い
ることが望ましい。Further, K-Si-F-based flux
Is not limited to the type, but in particular, the general formula
Is KnSiFn + 4(N is an integer of 1 or more) KS
iF Five, KTwoSiF6, KThreeSiF7Using fluoride such as
Is desirable.
【００１８】また、Ｎａ−Ｓｉ−Ｆ系フラックスについ
てもその種類に限定されるものではないが、特に、一般
式がＮａｎＳｉＦｎ+4（ｎは１以上の整数）で表される
ＮａＳｉＦ5、Ｎａ2ＳｉＦ6、Ｎａ3ＳｉＦ7、等のフッ
化物を用いることが望ましい。The type of the Na—Si—F-based flux is not limited to a particular type. In particular, NaSiF 5 whose general formula is represented by Na n SiF n + 4 (n is an integer of 1 or more). , Na 2 SiF 6 , Na 3 SiF 7 , and the like are preferably used.
【００１９】一方、このフラックス含有溶加材におい
て、溶加材成分は、その種類に限定されるものではない
が、Ａｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金からなることが望
ましく、特に、ＪＩＳによるアルミニウム合金番号Ａ４
０００系（例えばＡ４３４３）からなることが、良好な
溶接部を形成できるようになる点で、望ましい。さら
に、このフラックス含有溶加材において、フラックス成
分を溶加材成分に対して０．１〜１０重量％含有してい
ることが、良好な溶接部を形成できるようになる点で望
ましく、特に０．５〜７重量％含有していることが望ま
しい。On the other hand, in this flux-containing filler metal, the filler component is not limited to its kind, but is desirably composed of an Al-Si-based aluminum alloy. A4
000 series (for example, A4343) is preferable in that a favorable welded portion can be formed. Further, in this flux-containing filler material, it is desirable that the flux component is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the filler material component, so that a favorable welded portion can be formed. It is desirable to contain 0.5 to 7% by weight.
【００２０】一方、溶接ワークは、ＪＩＳによるアルミ
ニウム合金番号Ａ１０００系、Ａ２０００系、Ａ３００
系、Ａ４０００系、Ａ５０００系又はＡ６０００系のも
のからなることが、更に良好な溶接部を形成できるよう
になる点で、特に望ましい。On the other hand, the welding workpieces are aluminum alloy numbers A1000 series, A2000 series, A300 series according to JIS.
, A4000, A5000 or A6000 series is particularly desirable in that a better weld can be formed.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２２】図１（イ）はこの発明の第１実施形態を示
している。同図において、（１）はアルミニウム合金か
らなる平板状の溶接ワークである。この溶接ワーク
（１）は、板状の受け治具（２）の表面に設けられた凹
所（2a）内に嵌合され、この状態で該受け治具（２）に
固定状態に取り付けられている。（1a）はこの溶接ワー
ク（１）の幅方向中間部に形成された溶接予定部であ
り、この溶接予定部（1a）は例えば２個の溶接ワークが
突き合わされた突合せ部や重ね合わされた重合せ部から
なる。FIG. 1A shows a first embodiment of the present invention. In the drawing, (1) is a flat welding work made of an aluminum alloy. The welding work (1) is fitted into a recess (2a) provided on the surface of a plate-shaped receiving jig (2), and is fixedly attached to the receiving jig (2) in this state. ing. (1a) is a scheduled welding portion formed at the widthwise intermediate portion of the welding work (1). The scheduled welding portion (1a) is, for example, a butt portion where two welding works are abutted or a superposed weight. It consists of a joint.
【００２３】（６）は超音波振動発振器である。この発
振器（６）は固体ホーン等の超音波振動子（6a）を具備
している。そして、この振動子（6a）が前記受け治具
（２）の裏面に接続されている。(6) is an ultrasonic vibration oscillator. The oscillator (6) includes an ultrasonic vibrator (6a) such as a solid horn. The vibrator (6a) is connected to the back surface of the receiving jig (2).
【００２４】（３）は、フラックス成分と溶加材成分と
を含有してなる溶加材である。このフラックス含有溶加
材（３）は、ワイヤー状のもので、溶接時には、その先
端部が前記溶接ワーク（１）の溶接予定部（1a）に当接
して配置されるものである。(3) A filler metal containing a flux component and a filler material component. The flux-containing filler material (3) is in the form of a wire, and has a distal end portion abutting on a portion to be welded (1a) of the welding work (1) during welding.
【００２５】このフラックス含有溶加材（３）におい
て、フラックス成分は例えばＫ−Ａｌ−Ｆ系フラックス
の一つであるＫＦ−ＡｌＦ3系フラックスからなる。一
方、溶加材成分は例えばＡ４３４３からなる。In the flux-containing filler material (3), the flux component is, for example, a KF-AlF 3 flux which is one of the K-Al-F fluxes. On the other hand, the filler material component is composed of, for example, A4343.
【００２６】（５）は加熱源となるレーザビーム、
（４）はこのレーザビームの照射ノズルである。このレ
ーザビーム（５）としては、様々な波長のレーザビーム
を用いることができ、特にＣＯ2レーザビーム、ＹＡＧ
レーザビームを用いることが望ましい。(5) a laser beam serving as a heating source;
(4) is a laser beam irradiation nozzle. As the laser beam (5), laser beams of various wavelengths can be used, and in particular, CO 2 laser beam, YAG
It is desirable to use a laser beam.
【００２７】而して、この溶接ワーク（１）の溶接予定
部（1a）を溶接する場合には、まず、ワイヤー状のフラ
ックス含有溶加材（３）の先端部を溶接ワーク（１）の
溶接予定部（1a）に当接して配置する。そして、この状
態で、超音波振動発振器（６）を作動させて振動子（6
a）を超音波振動させる。このとき、振動子（6a）を１
５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内の周波数で超音波振動
させることが、良好な溶接部を確実に形成できるように
なる点で、望ましい。すると、振動子（6a）の超音波振
動が受け治具（２）を介して溶接ワーク（１）の溶接予
定部（1a）へと伝振され、もって当該溶接予定部（1a）
が超音波振動されるようになる。When welding the to-be-welded portion (1a) of the welding work (1), first, the tip of the wire-like flux-containing filler metal (3) is connected to the welding work (1). It is arranged in contact with the scheduled welding part (1a). Then, in this state, the ultrasonic vibration oscillator (6) is operated to operate the vibrator (6).
a) is subjected to ultrasonic vibration. At this time, the vibrator (6a)
Ultrasonic vibration at a frequency in the range of 5 kHz to 100 kHz is desirable in that a good weld can be reliably formed. Then, the ultrasonic vibration of the vibrator (6a) is transmitted to the welding target portion (1a) of the welding work (1) via the receiving jig (2), and the welding target portion (1a) is thereby transmitted.
Becomes ultrasonically vibrated.
【００２８】こうして溶接予定部（1a）を超音波振動さ
せながら、この溶接予定部（1a）に対して常法に従って
レーザビーム溶接を行う。すなわち、この溶接予定部
（1a）と該溶接予定部に当接配置された溶加材（３）の
先端部とに、レーザビーム（５）をシールドガス雰囲気
下で照射する。すると、この溶接ワーク（１）の溶接予
定部（1a）がレーザビーム（５）で加熱されて深さ方向
に溶融するとともに、この溶融部に同レーザビーム
（５）で加熱溶融された溶加材（３）の溶融金属が溶着
金属として添加される。そして、溶加材（３）を給線し
ながらレーザビーム（５）を溶接方向に移動させること
により、前記溶融部と溶着金属とからなる溶接金属が熱
を失って凝固する。こうして溶接予定部（1a）がレーザ
ビーム（５）の移動に伴い順次溶接されていき、もって
所望する溶接継手が得られる。In this way, the laser beam welding is performed on the welding target portion (1a) in accordance with a conventional method while ultrasonically oscillating the welding target portion (1a). That is, the laser beam (5) is irradiated in a shielding gas atmosphere to the scheduled welding portion (1a) and the tip of the filler material (3) disposed in contact with the scheduled welding portion. Then, the portion to be welded (1a) of the welding work (1) is heated by the laser beam (5) and melts in the depth direction, and the molten portion heated and melted by the laser beam (5) is added to the molten portion. The molten metal of the material (3) is added as a deposited metal. Then, by moving the laser beam (5) in the welding direction while feeding the filler material (3), the weld metal composed of the molten portion and the weld metal loses heat and solidifies. In this way, the scheduled welding portion (1a) is sequentially welded with the movement of the laser beam (5), and a desired welded joint is obtained.
【００２９】こうして得られた溶接継手は、溶接ワーク
（１）の溶接予定部（1a）が超音波振動された状態で溶
接が行われたものなので、溶接ワーク（１）の溶融時に
発生するガス（水素ガス等）やシールドガス（アルゴン
ガス等）が溶接金属内部に殆ど巻き込まれておらず、こ
のためブローホールが殆ど発生していないし、溶加材
（３）中のフラックスも溶接金属の内部に殆ど巻き込ま
れていないから、良好な溶接部が形成されており、しか
も溶加材（３）中のフラックスの作用により、溶込み深
さが増大しているから、極めて高い継手強度を有するも
のとなっている。Since the welding joint obtained in this manner is a state in which the welded portion (1a) of the welding work (1) is subjected to ultrasonic vibration, the gas generated when the welding work (1) is melted is produced. (Hydrogen gas, etc.) and shielding gas (Argon gas, etc.) are hardly entangled inside the weld metal, so that almost no blow holes are generated, and the flux in the filler metal (3) is also inside the weld metal. A very good joint is formed because it is hardly entangled in the metal, and the penetration depth is increased by the action of the flux in the filler metal (3), so that the joint strength is extremely high. It has become.
【００３０】したがって、この溶接継手は、もし仮に該
溶接継手に引張荷重が加わった場合であっても、溶接部
で破断しないで、溶接部から離れた部位にて破断するい
わゆる母材破断するようになる。Therefore, even if a tensile load is applied to the welded joint, the welded joint does not break at the welded portion, but breaks at a portion away from the welded portion, so-called base metal breakage. become.
【００３１】また、このレーザビーム溶接法によれば、
溶加材（３）がレーザビーム（５）で加熱されて該溶加
材（３）中のフラックスが蒸発し、これにより溶接予定
部（1a）の近傍が非酸化性雰囲気になるため、溶接部の
酸化を防止することができるし、シールドガスの使用量
を低減することができる。さらに、シールドガスの使用
量が低減されているから、このシールドガスの溶接金属
内部への巻き込み量を低減させ得て、ブローホールの発
生を更に抑制することができる。According to the laser beam welding method,
Since the filler material (3) is heated by the laser beam (5) and the flux in the filler material (3) evaporates, the vicinity of the welded portion (1a) becomes a non-oxidizing atmosphere. The oxidation of the portion can be prevented, and the amount of the shielding gas used can be reduced. Further, since the amount of the shield gas used is reduced, the amount of the shield gas involved in the weld metal can be reduced, and the occurrence of blow holes can be further suppressed.
【００３２】図１（ロ）はこの発明の第２実施形態を示
している。この第２実施形態では、超音波振動発振器
（６）の振動子（6a）は溶接ワーク（１）の端部に接続
されている。そして、発振器（６）を作動させることに
より振動子（6a）を超音波振動させる。するとこの超音
波振動が該溶接ワーク（１）の溶接予定部（1a）に伝振
され、もって当該溶接予定部（1a）が超音波振動され
る。FIG. 1B shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the vibrator (6a) of the ultrasonic vibration oscillator (6) is connected to the end of the welding work (1). Then, the oscillator (6) is operated to ultrasonically vibrate the vibrator (6a). Then, the ultrasonic vibration is transmitted to the scheduled welding portion (1a) of the welding work (1), and the scheduled welding portion (1a) is ultrasonically vibrated.
【００３３】こうして溶接予定部（1a）を超音波振動さ
せながら、この溶接予定部（1a）に対して上記第１実施
形態で示された溶接手順に従ってレーザビーム溶接が行
われる。In this way, the laser beam welding is performed on the scheduled welding portion (1a) in accordance with the welding procedure described in the first embodiment while ultrasonically oscillating the scheduled welding portion (1a).
【００３４】図１（ハ）はこの発明の第３実施形態を示
している。この第３実施形態では、超音波振動発振器
（６）の振動子（6a）はフラックス含有溶加材（３）に
接続されている。この溶加材（３）の先端部は上述した
ように溶接ワーク（１）の溶接予定部（1a）に当接配置
されている。そして、発振器（６）を作動させることに
より振動子（6a）を超音波振動させる。するとこの超音
波振動が該溶加材（３）を介して溶接予定部（1a）へと
伝振され、もって当該溶接予定部（1a）が超音波振動さ
れる。FIG. 1C shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the vibrator (6a) of the ultrasonic vibration oscillator (6) is connected to the flux-containing filler material (3). The distal end of the filler material (3) is disposed in contact with the scheduled welding portion (1a) of the welding work (1) as described above. Then, the oscillator (6) is operated to ultrasonically vibrate the vibrator (6a). Then, the ultrasonic vibration is transmitted to the scheduled welding portion (1a) via the filler material (3), and the scheduled welding portion (1a) is ultrasonically vibrated.
【００３５】こうして溶接予定部（1a）を超音波振動さ
せながら、この溶接予定部（1a）に対して上記第１実施
形態で示された溶接手順に従ってレーザビーム溶接が行
われる。In this way, the laser beam welding is performed on the scheduled welding portion (1a) in accordance with the welding procedure described in the first embodiment while ultrasonically oscillating the scheduled welding portion (1a).
【００３６】以上、この発明の実施形態について説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
く、様々に設定変更可能であることはもちろんである。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is needless to say that various settings can be changed.
【００３７】例えば、超音波振動発振器（６）の振動子
（6a）をフラックス含有溶加材（３）に接続しないで、
受け治具（２）や溶接ワーク（１）に接続して、溶接予
定部（1a）を超音波振動させる場合にあっては、フラッ
クス含有溶加材（３）を溶接ワーク（１）の溶接予定部
（1a）に近接して配置し、この状態で溶接予定部（1a）
を超音波振動させながら、該溶接予定部（1a）をレーザ
ビーム（５）によって前記溶加材（３）と一緒に加熱し
て、溶接を行っても良い。For example, without connecting the vibrator (6a) of the ultrasonic vibration oscillator (6) to the flux-containing filler material (3),
When connecting to the receiving jig (2) or the welding work (1) to ultrasonically vibrate the portion to be welded (1a), the flux-containing filler material (3) is used to weld the welding work (1). It is placed close to the scheduled part (1a), and in this state, the scheduled welding part (1a)
May be welded by heating the to-be-welded portion (1a) together with the filler material (3) by the laser beam (5) while ultrasonically vibrating the welding material.
【００３８】また、フラックス含有溶加材（３）は棒状
のものであっても良い。Further, the flux-containing filler material (3) may be rod-shaped.
【００３９】[0039]
【実施例】次に、この発明の具体的実施例を示す。Next, specific embodiments of the present invention will be described.
【００４０】＜実施例１〜８＞表１記載の材質及び肉厚
を有するアルミニウム合金からなる平板状の溶接ワーク
を準備した。次いで、図１（イ）に示すように、溶接ワ
ークを受け治具に取り付けたのち、該受け治具に超音波
振動発振器の振動子を接続し、溶接ワークの溶接予定部
を超音波振動させながら、フラックス含有溶加材を用い
て、該溶接予定部をＹＡＧレーザビーム（出力３．５ｋ
Ｗ）にて溶接した。この溶接で適用された溶接条件（溶
接速度及び超音波振動周波数）を表１に示す。<Examples 1 to 8> A flat welding work made of an aluminum alloy having the materials and thicknesses shown in Table 1 was prepared. Next, as shown in FIG. 1 (a), after attaching the welding work to the receiving jig, the vibrator of the ultrasonic vibration oscillator is connected to the receiving jig, and the portion to be welded of the welding work is ultrasonically vibrated. Meanwhile, using a flux-containing filler metal, the welded portion was irradiated with a YAG laser beam (output 3.5 k).
W). Table 1 shows the welding conditions (welding speed and ultrasonic vibration frequency) applied in this welding.
【００４１】用いた溶加材は、フラックス成分としてＫ
Ｆ−ＡｌＦ3系フラックスと、溶加材成分としてＡ４３
４３とを含有したコイル状のフラックス含有溶加材
（１．２ｍｍφ）であって、ＫＦ−ＡｌＦ3系フラック
スを溶加材成分に対して２重量％含有しているものであ
る。このフラックス含有溶加材を用い、溶接速度の１．
５倍の速度で給線を行った。The filler used was K as a flux component.
F-AlF 3 based flux and A43 as a filler material component
43 is a coil-shaped flux-containing filler material (1.2 mmφ) containing KF-AlF 3 -based flux at 2% by weight based on the filler material component. Using this flux-containing filler metal, the welding speed was set to 1.
Feeding was performed at five times the speed.
【００４２】＜比較例１＞表１記載の材質及び肉厚を有
するアルミニウム合金からなる平板状の溶接ワークを準
備した。次いで、フラックス含有溶加材を用いて、溶接
ワークの溶接予定部を超音波振動させないで（即ち、超
音波振動周波数＝０ｋＨｚ）、該溶接予定部を溶接し
た。この溶接で適用された溶接条件（溶接速度及び超音
波振動周波数）を表１に示す。<Comparative Example 1> A plate-like welding work made of an aluminum alloy having the materials and thicknesses shown in Table 1 was prepared. Next, using the flux-containing filler material, the scheduled welding portion of the welded workpiece was welded without ultrasonic vibration (that is, the ultrasonic vibration frequency = 0 kHz). Table 1 shows the welding conditions (welding speed and ultrasonic vibration frequency) applied in this welding.
【００４３】ここでは、用いたフラックス含有溶加材
は、上記実施例１〜８で用いられたものと同じものであ
る。他の溶接条件は上記実施例１〜８と同じである。Here, the flux-containing filler used was the same as that used in Examples 1 to 8 above. Other welding conditions are the same as those in Examples 1 to 8 above.
【００４４】＜比較例２＞表１記載の材質及び肉厚を有
するアルミニウム合金からなる平板状の溶接ワークを準
備した。次いで、溶接ワークの溶接予定部を超音波振動
させながら、該溶接予定部を溶接した。この溶接で適用
された溶接条件（溶接速度及び超音波振動周波数）を表
１に示す。<Comparative Example 2> A plate-like welding work made of an aluminum alloy having the materials and thicknesses shown in Table 1 was prepared. Next, the to-be-welded portion of the welding work was welded while ultrasonically vibrating the to-be-welded portion. Table 1 shows the welding conditions (welding speed and ultrasonic vibration frequency) applied in this welding.
【００４５】ここでは、溶加材を用いないで溶接を行っ
た。他の溶接条件は上記実施例１〜８と同じである。Here, welding was performed without using any filler material. Other welding conditions are the same as those in Examples 1 to 8 above.
【００４６】＜比較例３＞表１記載の材質及び肉厚を有
するアルミニウム合金からなる平板状の溶接ワークを準
備した。次いで、溶接ワークの溶接予定部を超音波振動
させながら、溶加材を用いて、該溶接予定部を溶接し
た。この溶接で適用された溶接条件（溶接速度及び超音
波振動周波数）を表１に示す。<Comparative Example 3> A plate-like welding work made of an aluminum alloy having the materials and thicknesses shown in Table 1 was prepared. Next, the scheduled welding portion of the welded workpiece was welded using a filler metal while ultrasonically oscillating the scheduled welding portion. Table 1 shows welding conditions (welding speed and ultrasonic vibration frequency) applied in this welding.
【００４７】ここでは、用いた溶加材は、フラックス成
分を含有していないものであり、即ち溶加材成分として
Ａ４３４３のみを含有しているものである。他の溶接条
件は上記実施例１〜８と同じである。The filler used here does not contain a flux component, that is, contains only A4343 as a filler component. Other welding conditions are the same as those in Examples 1 to 8 above.
【００４８】以上の実施例１〜８及び比較例１〜３で得
られた溶接継手について、ブローホールの発生率を溶接
部の断面観察にて調べ、また引張試験を行って破断部位
を調べた。この結果を上記した溶接条件と併せて表１に
示す。なお、表１において、ブローホール発生率は、ブ
ローホールの合計断面積を溶接金属の断面積で割った値
をパーセント（％）で示している。With respect to the welded joints obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, the occurrence rate of blowholes was examined by observing a cross section of a welded portion, and a tensile test was conducted to examine a fractured portion. . Table 1 shows the results together with the welding conditions described above. In Table 1, the blowhole occurrence rate is a percentage (%) obtained by dividing the total sectional area of the blowholes by the sectional area of the weld metal.
【００４９】[0049]
【表１】 [Table 1]
【００５０】表１に示すように、溶接予定部を超音波振
動させないで溶接を行った場合（比較例１）、溶加材を
用いないで溶接を行った場合（比較例２）、及び、フラ
ックス成分を含有していない溶加材を用いて溶接を行っ
た場合（比較例３）には、いずれもブローホール発生率
が１５％を超え、良好な溶接部を形成できないことが分
かった。更には、比較例２及び比較例３の場合には、い
ずれも溶接部で破断することから、得られる溶接継手は
極めて強度的信頼性の低いものであることが分かった。As shown in Table 1, when welding was performed without ultrasonic vibration of the portion to be welded (Comparative Example 1), when welding was performed without using a filler material (Comparative Example 2), and When welding was performed using a filler material containing no flux component (Comparative Example 3), it was found that the blowhole occurrence rate exceeded 15% in all cases, and it was impossible to form a good weld. Furthermore, in the case of Comparative Example 2 and Comparative Example 3, since both fractured at the welded portion, it was found that the obtained welded joint was extremely low in strength and reliability.
【００５１】これに対して、フラックス成分としてＫＦ
−ＡｌＦ3系フラックスと、溶加材成分としてＡ４３４
３とを含有したフラックス含有溶加材を用い、溶接予定
部を超音波振動させながら溶接を行った場合（実施例１
〜８）には、いずれもブローホール発生率が１０％以下
（詳述すると５％以下）であり、極めて良好な溶接部を
形成できることが分かった。更には、母材で破断するこ
とから、優れた強度的信頼性を有する溶接継手が得られ
ることが分かった。On the other hand, KF as a flux component
And -alF 3 based flux, A434 as filler component
In the case where welding was performed using a flux-containing filler material containing No. 3 while ultrasonically vibrating the portion to be welded (Example 1).
8), the blowhole occurrence rate was 10% or less (5% or less in detail), and it was found that a very good weld could be formed. Furthermore, it was found that a welded joint having excellent strength and reliability was obtained because the base material was broken.
【００５２】さらにまた、フラックス成分としてＮａ−
Ａｌ−Ｆ系フラックスと溶加材成分としてＡ４３４３と
を含有したフラックス含有溶加材や、フラックス成分と
してＫ−Ｓｉ−Ｆ系フラックスと溶加材成分としてＡ４
３４３とを含有したフラックス含有溶加材、あるいはま
た、フラックス成分としてＮａ−Ｓｉ−Ｆ系フラックス
と溶加材成分としてＡ４３４３とを含有したフラックス
含有溶加材を用い、上記実施例１〜８と同じ溶接手順に
従って溶接予定部を超音波振動させながら溶接を行った
ところ、いずれの場合も、上記実施例１〜８と同じく、
ブローホールの発生率が小さく極めて良好な溶接部を形
成することができた。また、母材で破断し、したがって
優れた強度的信頼性を有する溶接継手が得られることが
分かった。Furthermore, Na- as a flux component
A flux-containing filler containing an Al-F-based flux and A4343 as a filler component, or a K-Si-F-based flux as a flux component and A4 as a filler component
343 and a flux-containing filler containing a Na-Si-F-based flux as a flux component and A4343 as a filler component. When welding was performed while ultrasonically vibrating the welding target portion according to the same welding procedure, in each case, the same as in Examples 1 to 8,
The occurrence rate of blowholes was small, and very good welds could be formed. In addition, it was found that a welded joint that fractured in the base material and thus had excellent strength reliability was obtained.
【００５３】[0053]
【発明の効果】上述の次第で、この発明に係るレーザビ
ーム溶接法は、溶接ワークの溶接予定部を超音波振動さ
せながら、フラックス成分を含有した溶加材を用いて該
溶接予定部を溶接することを特徴とするものであるか
ら、溶接ワークの溶融時に発生するガスやシールドガス
の溶接金属内部への巻込み量を低減し得て、ブローホー
ルの発生を抑制することができるし、しかも溶加材中の
フラックスの溶接金属内部への巻込みに伴う溶接不良を
防止することができる。したがって、良好な溶接部を形
成でき、溶接継手の継手強度を大幅に向上させることが
できる。As described above, according to the laser beam welding method according to the present invention, a welding target portion of a welding workpiece is ultrasonically vibrated while the welding target portion is welded using a filler material containing a flux component. Therefore, it is possible to reduce the amount of gas or shielding gas generated when the welded work is melted into the weld metal, thereby suppressing the occurrence of blow holes, and It is possible to prevent poor welding due to the flux contained in the filler material being entangled inside the weld metal. Therefore, a favorable welded portion can be formed, and the joint strength of the welded joint can be greatly improved.
【００５４】さらに、溶接時に、溶加材がレーザビーム
で加熱されて溶加材中のフラックスが蒸発することによ
り、溶接部の酸化を防止することができる。したがっ
て、シールドガスの使用量を低減させることができる。
しかも、レーザビームの照射ノズルを溶接予定部に接近
させる必要がなくなるので、複雑形状の溶接ワークを溶
接することができるようになる。さらには、溶込み深さ
を増大させることができるし、溶接不良を生じさせない
で溶接速度を速くすることができる。Further, at the time of welding, the filler metal is heated by the laser beam and the flux in the filler material evaporates, so that oxidation of the welded portion can be prevented. Therefore, the usage amount of the shielding gas can be reduced.
In addition, since there is no need to bring the laser beam irradiation nozzle close to the portion to be welded, it is possible to weld a welded work having a complicated shape. Further, the penetration depth can be increased, and the welding speed can be increased without causing poor welding.
【００５５】また、溶接ワークがアルミニウム又はその
合金からなり、フラックス成分が所定のフラックスから
なる場合には、溶接ワークがアルミニウムやその合金か
らなる場合であっても、溶接ワークの溶接予定部を良好
に溶接することができる。Further, when the welding work is made of aluminum or its alloy and the flux component is made of a predetermined flux, even if the welding work is made of aluminum or its alloy, the welded portion of the welded work can be made good. Can be welded.
【図１】この発明の実施形態を説明するための図で、
（イ）は第１実施形態、（ロ）は第２実施形態、（ハ）
は第３実施形態である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention;
(A) is the first embodiment, (B) is the second embodiment, (C)
Is a third embodiment.
１…溶接ワーク 1a…溶接予定部 ２…受け治具 ３…フラックス含有溶加材 ５…レーザビーム ６…超音波振動発振器 6a…振動子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Welding work 1a ... To-be-welded part 2 ... Receiving jig 3 ... Flux-containing filler material 5 ... Laser beam 6 ... Ultrasonic vibration oscillator 6a ... Vibrator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦田 浩司 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 BA06 BE00 BF00 DB04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Koji Ashida, Inventor F-term (reference) 4E068 BA06 BE00 BF00 DB04 in Showa Aluminum Co., Ltd.
Claims (2)
レーザビーム（５）によって加熱して溶接するレーザビ
ーム溶接法において、 溶接ワーク（１）の溶接予定部（1a）を超音波振動させ
ながら、フラックス成分を含有した溶加材（３）を用い
て該溶接予定部（1a）を溶接することを特徴とするレー
ザビーム溶接法。In a laser beam welding method in which a welding portion (1a) of a welding work (1) is heated by a laser beam (5) to perform welding, an ultrasonic wave is applied to the welding portion (1a) of the welding work (1). A laser beam welding method characterized in that the welding portion (1a) is welded by using a filler material (3) containing a flux component while vibrating.
又はその合金からなり、 前記フラックス成分は、Ｋ−Ａｌ−Ｆ系、Ｎａ−Ａｌ−
Ｆ系、Ｋ−Ｓｉ−Ｆ系、及び、Ｎａ−Ｓｉ−Ｆ系、から
選択される１種のフラックス、又は２種以上の混合フラ
ックスからなる請求項１記載のレーザビーム溶接法。2. The welding work (1) is made of aluminum or an alloy thereof, and the flux component is K-Al-F-based, Na-Al-
The laser beam welding method according to claim 1, comprising one type of flux selected from F type, K-Si-F type, and Na-Si-F type, or a mixed flux of two or more types.
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