JP2023128922A - Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate - Google Patents
Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023128922A JP2023128922A JP2022033611A JP2022033611A JP2023128922A JP 2023128922 A JP2023128922 A JP 2023128922A JP 2022033611 A JP2022033611 A JP 2022033611A JP 2022033611 A JP2022033611 A JP 2022033611A JP 2023128922 A JP2023128922 A JP 2023128922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate material
- joined
- plate
- laser beam
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005304 joining Methods 0.000 title abstract description 17
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 41
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 173
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 16
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
本発明は、板材、接合体、板材の接合方法及び板材の製造方法に関する。 The present invention relates to a plate material, a joined body, a method for joining plate materials, and a method for manufacturing a plate material.
例えば、銅合金板同士を接合し、べーパーチャンバ等の放熱部材や電子部品等を作製する場合、ろう付けやかしめによって銅合金板同士を接合している。しかし、これらの接合方法は、生産性が低く、また、設備費が嵩張ってしまう。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。 For example, when copper alloy plates are bonded together to produce heat dissipating members such as vapor chambers, electronic components, etc., the copper alloy plates are bonded together by brazing or caulking. However, these joining methods have low productivity and require high equipment costs. On the other hand, according to a joining method in which copper alloy plates are laser welded together, high productivity can be obtained while keeping costs down.
特許文献1には、一方の板状部材と他方の板状部材とを溶接して構成されたべーパーチャンバが示されている。このべーパーチャンバでは、一方の板状部材の溶融部における板厚が、他方の板状部材の溶融部における板厚よりも薄くされていることが示されている。 Patent Document 1 shows a vapor chamber configured by welding one plate member and the other plate member. In this vapor chamber, it is shown that the thickness of one plate-like member at the melting part is thinner than the thickness of the other plate-like member at the melting part.
また、特許文献2には、互いに重ね合わされた金属部材の一方の表面に、レーザ光の吸収率が高くかつ金属材料よりも破断強度が高い金属材料からなる表面層を形成し、表面層上からレーザ光を照射することで、表面層の表面から金属部材の内部まで再凝固部を形成して、双方の金属部材を接合することが示されている。 Furthermore, in Patent Document 2, a surface layer made of a metal material that has a high laser beam absorption rate and a higher breaking strength than the metal material is formed on one surface of metal members stacked on top of each other, and It has been shown that by irradiating laser light, a resolidified portion is formed from the surface of the surface layer to the inside of the metal member, thereby joining both metal members.
レーザ溶接は高速で溶接できるため生産性高く、板材同士の隙間を封止する接合方法として関心が高まっている。
ところで、放熱部材等に使われる銅又は銅合金板は小型軽量化の観点から、例えば、合計肉厚が0.3mm以下となるような薄肉化が求められている。また、銅の特性として、固体状態でレーザ光の吸収率が低く、溶融状態になるとレーザ光の吸収率が急激に高まることが知られている。このため、レーザ溶接によって銅又は銅合金板同士を接合させる場合、溶融池が安定せず、ブローホール等の欠陥が発生しやすい。特に、極薄板では溶け落ち等の欠陥が発生するおそれがある。
Laser welding is highly productive because it can perform high-speed welding, and is attracting increasing interest as a joining method for sealing gaps between plates.
Incidentally, from the viewpoint of reducing size and weight, copper or copper alloy plates used for heat dissipation members and the like are required to be made thinner, for example, with a total wall thickness of 0.3 mm or less. Furthermore, it is known that copper has a low absorption rate for laser light in a solid state, and that the absorption rate for laser light increases rapidly when it becomes molten. Therefore, when copper or copper alloy plates are joined together by laser welding, the molten pool is not stable and defects such as blowholes are likely to occur. In particular, in extremely thin plates, defects such as burn-through may occur.
特許文献1のように、薄板の銅又は銅合金の板材同士をレーザ溶接する場合、単に、一部の板厚を厚くしたり、特許文献2のように、レーザ光の照射面に表面層を形成したりするだけでは、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑制できない。しかも、特許文献1の技術では、一方の板状部材の溶融部における板厚を増やすため、重量が増加してしまう。また、特許文献2の技術では、表面層をめっきできない部材の接合は困難である。 When laser welding thin copper or copper alloy plates to each other as in Patent Document 1, it is necessary to simply increase the thickness of some of the plates, or to add a surface layer to the laser beam irradiation surface as in Patent Document 2. Mere formation cannot sufficiently suppress the occurrence of defects such as blowholes and burn-through. Moreover, in the technique of Patent Document 1, the thickness of one of the plate-shaped members at the fused portion is increased, resulting in an increase in weight. Furthermore, with the technique of Patent Document 2, it is difficult to join members whose surface layers cannot be plated.
そこで本発明は、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑えつつ、円滑にレーザ溶接して接合できる板材、この板材が被接合側板材に接合された接合体、板材の接合方法及び板材の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a plate material that can be smoothly joined by laser welding while sufficiently suppressing the occurrence of defects such as blowholes and burn-through, a joined body in which this plate material is joined to a side plate material to be joined, a method for joining plate materials, and The purpose of this invention is to provide a method for manufacturing plate materials.
本発明は下記構成からなる。
(1) 銅又は銅合金からなる被接合側板材に重ね合わされてレーザ溶接される銅又は銅合金からなる板材であって、
レーザ光が照射される面に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部が前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与されている、
板材。
(2) (1)に記載の板材が、前記溝部と交差する方向に形成されたビードによって、前記被接合側板材に接合されている、
接合体。
(3) (1)に記載の板材を被接合側板材に重ね合わせ、
前記板材に形成された複数の溝部と交差する方向に沿ってレーザ光を照射させて前記板材を前記被接合側板材にレーザ溶接する、
板材の接合方法。
(4) 銅又は銅合金からなる被接合側板材に重ね合わされてレーザ溶接される銅又は銅合金からなる板材の製造方法であって、
レーザ溶接時にレーザ光が照射される被照射部に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部を、レーザ加工、圧延加工又はプレス加工によって前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与する、
板材の製造方法。
The present invention consists of the following configuration.
(1) A plate material made of copper or copper alloy that is overlapped with a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded,
A plurality of grooves intersecting the scanning direction of the laser beam are provided on the surface to be irradiated with the laser beam at intervals along the scanning direction of the laser beam,
Board material.
(2) The plate material according to (1) is joined to the to-be-joined side plate material by a bead formed in a direction intersecting the groove.
zygote.
(3) Overlap the plate material described in (1) on the side plate material to be joined,
laser welding the plate material to the to-be-joined side plate material by irradiating a laser beam along a direction intersecting a plurality of grooves formed in the plate material;
How to join plate materials.
(4) A method for manufacturing a plate material made of copper or copper alloy that is superimposed on a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded, comprising:
A plurality of grooves intersecting the scanning direction of the laser beam are formed at intervals along the scanning direction of the laser beam by laser processing, rolling processing, or press processing in the irradiated part to be irradiated with the laser beam during laser welding. Give,
Method of manufacturing plate materials.
本発明によれば、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑えつつ、円滑にレーザ溶接して板材同士を接合できる。 According to the present invention, plates can be joined together by laser welding smoothly while sufficiently suppressing the occurrence of defects such as blowholes and burn-through.
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、板材11と被接合側の板材13とをレーザ溶接する様子を模式的に示す斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing how a
本実施形態に係る板材11は、他の板材である被接合側の板材(被接合側板材)13にレーザ溶接によって接合される。板材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となる。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が照射されることで、板材11と被接合側の板材13とがレーザ溶接される。レーザ光Lは、上記した被照射部15の少なくとも一部の範囲に照射され、被照射部15からはみ出すことはない。
The
板材11,13は、銅又は銅合金からなる板材である。銅合金の場合、銅(Cu)に含まれる成分としては、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)又はリン(P)等である。板材11,13としては、厚さ0.10mm~1.0mmの薄板が用いられる。なお、板材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
図2は、板材11に形成した溝部21を示す平面図である。図3は、板材11に形成した溝部21を示す板材11の一部拡大平面図である。
図2及び図3に示すように、板材11の被照射部15におけるレーザ光Lが照射される面には、複数の溝部21がレーザ光Lの走査方向Aに沿って間隔をあけて配置されている。
FIG. 2 is a plan view showing the
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
各溝部21は、幅寸法Wが板材11の板厚の1倍~2倍であり、深さ寸法Dが板材11の板厚の1/3以下であり、ピッチPが板材11の板厚の2倍~4倍である。
Each
レーザ溶接のために被照射部15にレーザ光Lを照射するレーザ照射装置100としては、ガルバノスキャナユニットを備えたものを例示できる。ガルバノスキャナユニットを備えたレーザ照射装置100では、ファイバレーザ発振器からのレーザをガルバノミラーで反射させ、レンズによっ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できる。ただし、レーザ照射装置100は、これに限らず他の方式の照射装置であってもよい。
An example of the
次に、本実施形態に係る板材11と被接合側の板材13とをレーザ溶接する接合方法について説明する。
(溝部の形成)
板材11に複数の溝部21を形成する。この溝部21はレーザ加工によって成形する。具体的には、被照射部15において、レーザ照射装置100を走査方向Aに沿って移動させながらレーザ光Lをウォブリング動作させる。これにより、レーザ光Lが周期的に旋回しながら間欠的に被照射部15に照射され、走査方向Aに沿って間隔あけて配置された複数の溝部21が形成される。このように、レーザ加工によって板材11に溝部21を形成すれば、溝部21の加工後に実施する被接合側の板材13へのレーザ溶接を、一括して行うことができ、製造工程を簡略化できる。
Next, a joining method of laser welding the
(Formation of groove)
A plurality of
溝部21は、レーザ照射装置100によるレーザ加工に限らず、圧延加工やプレス加工によって形成してもよい。圧延加工やプレス加工によって溝部21を形成する場合、一般的な製造ラインを流用でき、製造コストの増加が抑えられる。
The
(レーザ溶接による接合)
次に、溝部21を形成した板材11を被接合側の板材13に重ね合わせる。そして、板材13に重ね合わせた板材11の被照射部15に対して、レーザ照射装置100からのレーザ光Lを被照射部15の一端15aから他端15bへ向けて走査する。これにより、図4に示すように、板材11の複数の溝部21と交差する走査方向Aに沿ってレーザ光Lが照射され、板材11と板材13とがレーザ溶接されたビード23が形成される。
(Joining by laser welding)
Next, the
レーザ照射装置100のレーザ光Lによってレーザ溶接を行うと、板材11と被接合側の板材13との接合部(被照射部15)におけるレーザ光Lの照射箇所は溶融して、照射面側からレーザ光Lの照射側と反対側の被接合側の板材13の裏面までが溶融する。この溶融部分が冷却されて凝固・硬化することで、図5に示すように、溝部21と交差する方向にビード23が連続して形成される。これにより、板材11と被接合側の板材13とが良好に接合された接合体25が得られる。
When laser welding is performed using the laser beam L of the
以上、説明したように、本構成の板材11によれば、複数の溝部21に交差するようにレーザ光Lを照射させることにより、溝部21を有する板厚の薄い部分から入熱が促進される。これにより、低出力で溶融池を形成でき、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑えつつ、被接合側の板材13とのレーザ溶接を円滑に行える。また、被接合側の板材13にレーザ溶接する際に、溶接可能となるレーザ光Lの出力範囲が拡大して、板材11と被接合側の板材13とを高品質、かつ容易に接合できる。
As described above, according to the
特に、銅又は銅合金においては、固体状態におけるレーザ光の吸収率が5%以下と低く、溶融状態となると数十%以上に急激に高まる。そのため、一旦溶融すると溶融池が安定せず、スパッタやブローホール等の欠陥が発生しやすく、薄肉板では溶け落ちが生じやすくなる。しかし、上記のように板材11に予め複数の溝部21を形成し、溝部21に交差するようにレーザ光を照射することで、急激な溶融が抑制される。つまり、本構成では、レーザ光Lの走査方向Aに沿って適度に肉厚の薄い部分が混在して配置される。これにより、熱伝導によって溝部21における薄肉部分から溶融が始まり、形成される溶融池の周囲に向けて熱伝導され、その結果、レーザ照射域よりも広い範囲が加熱される。溶融部分では、レーザ光のエネルギ吸収が高まるが、周囲への熱拡散と相まって、急激な溶融の進行が抑制される。よって、レーザ光の出力が低くても溶融が開始され、出力が高くても先に溶融開始した部分の熱拡散により、過度な入熱が生じることが抑えられる。こうして、溶接可能なレーザ光の出力範囲を拡大できる。
In particular, copper or a copper alloy has a low absorption rate of laser light of 5% or less in a solid state, but rapidly increases to several tens of percent or more in a molten state. Therefore, once melted, the molten pool is not stable and defects such as spatter and blowholes are likely to occur, and thin plates are likely to burn through. However, by forming a plurality of
そして、溝部21の幅寸法を板厚の1倍~2倍、溝部21の深さ寸法Dを板厚の1/3以下、溝部21のピッチを板厚の2倍~4倍として最適化することで、上記の効果が顕著に現れる。
Then, the width of the
このように板材11と被接合側の板材13とをレーザ溶接することで、溝部21と交差する方向に形成されたビード23によって板材11と被接合側の板材13とが高品質に接合された接合体25が得られる。
By laser welding the
また、本構成の板材の接合方法によれば、板材11を被接合側の板材13に重ね合わせ、複数の溝部21と交差する方向に沿ってレーザ光Lを照射させることにより、板材11と被接合側の板材13とを、溶け落ちを抑えつつ良好に接合できる。
Further, according to the method for joining plate materials of this configuration, the
さらに、複数の溝部21が付与された板材11を製造する際、レーザ加工による溝部21の形成と、被接合側の板材13とのレーザ溶接とを一括して実施でき、製造工程を簡略化できる。また、圧延加工又はプレス加工によって溝部21を形成する場合、一般的な圧延又はプレスの製造ラインを流用することで、溝部21を有する銅又は銅合金からなる板材11を、製造コストを抑えて製造できる。
Furthermore, when manufacturing the
なお、上記構成例では、レーザ照射装置100を走査方向Aに沿って移動させながらレーザ光Lをウォブリング動作させることにより、湾曲状の複数の溝部21を形成した場合を例示したが、レーザ光Lの走査形態は任意である。例えば、図6に示すように、溝部21の形状は、直線状でもよい。板材11を被接合側の板材13と接合する際は、直線状の複数の溝部21と交差する走査方向Aに沿ってレーザ光Lを照射させ、板材11と被接合側の板材13とをレーザ溶接してもよい。この場合も、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑えつつ、板材11と被接合側の板材13とのレーザ溶接を円滑に行える。また、被接合側の板材13にレーザ溶接する際に、溶接可能なレーザ光Lの出力範囲が拡大され、双方の溶接を容易に実施できる。
Note that in the above configuration example, a case is illustrated in which the plurality of
レーザ加工によって溝部21を付与した板材11を被接合側の板材13に重ね合わせてレーザ溶接して接合体25を作製し、作製した接合体25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。板材11及び被接合側の板材13としては、板厚0.15mmの銅合金板を用いた。
The
(溝部の形成)
図7は、溝部21を形成した板材11の画像である。
図7に示すように、板材11に複数の溝部21を形成した。溝部21のレーザ加工は、レーザ光の走査パターンを、直径1.6mm、周波数100Hzの円形ウォブリングとし、出力3kW、溶接速度7m/minの条件で行った。
(Formation of groove)
FIG. 7 is an image of the
As shown in FIG. 7, a plurality of
(レーザ溶接)
溝部21を付与した板材11を被接合側の板材13に重ね合わせ、出力3kW、溶接速度10m/minの条件でレーザ溶接を行った。
(laser welding)
The
(評価結果)
図8A~図8Cは、板材11と板材13とを接合させた接合体25の画像であり、図8Aはレーザ光の照射側の画像、図8Bはレーザ光の照射側と反対側の画像、図8Cは接合箇所における断面の画像である。
(Evaluation results)
8A to 8C are images of the joined
図8Aに示すように、レーザ光Lの照射側の板材11の表面では、レーザ溶接によって溝部21と交差する方向に直線状のビード23が形成された。また、図8Bに示すように、レーザ光Lの照射側と反対側の被接合側の板材13の表面においても、直線状のビード23が形成され、そのビード幅は、長手方向にわたってばらつきが抑えられて略均一であり、溶け落ちが生じた形跡もなかった。また、図8Cに示すように、板材11と被接合側の板材13との接合箇所では、板厚方向にわたって偏りなく貫通したビード23が形成されていた。このように、外観及び断面のいずれも安定した溶接個所を有する接合体25が得られた。
As shown in FIG. 8A, on the surface of the
銅合金板からなる板材P1,P2に対して直線状にレーザ光を照射した。そして、レーザ光の照射個所の表面及び裏面を観察し、溶接可能なレーザ光の出力範囲を調査した。 A laser beam was irradiated linearly onto plate materials P1 and P2 made of copper alloy plates. Then, the front and back surfaces of the area irradiated with the laser beam were observed, and the output range of the laser beam that could be welded was investigated.
図9A及び図9Bは、レーザ光を照射したベア材からなる板材Pbの裏面側の画像であり、図9Aは、レーザ光による板材Pbの溶融が不十分な非貫通状態の画像、図9Bは、板材Pbに溶け落ちが生じた状態の画像である。 9A and 9B are images of the back side of the plate material Pb made of bare material irradiated with laser light, FIG. 9A is an image of the non-penetrating state in which the plate material Pb is insufficiently melted by the laser light, and FIG. 9B is , is an image of a state in which burn-through has occurred on the plate material Pb.
レーザ光の適正出力範囲の調査としては、レーザ光の照射箇所の裏面における非貫通(図9A参照)及び溶け落ち(図9B参照)の有無を調査し、非貫通及び溶け落ちが生じない出力を溶接可能な出力範囲とした。 To investigate the appropriate output range of the laser beam, check for non-penetration (see Figure 9A) and burn-through (see Figure 9B) on the back side of the laser beam irradiation area, and determine the output that does not cause non-penetration or burn-through. The output range was set to allow welding.
<板材>
(実施例)
板材P1:溝幅190μm、ピッチ420μmで複数の直線状の溝部Nを付与した板厚0.2mmの銅合金板
(比較例)
板材P2:溝部を付与しないベア材からなる板厚0.2mmの銅合金板
<Plate material>
(Example)
Plate material P1: 0.2 mm thick copper alloy plate provided with a plurality of linear grooves N with a groove width of 190 μm and a pitch of 420 μm (comparative example)
Plate material P2: 0.2 mm thick copper alloy plate made of bare material without grooves
<レーザ光の照射条件>
(実施例)
走査速度10m/minで、複数の溝部Nと交差する走査方向に沿って直線的にレーザ光を照射させた。
(比較例)
走査速度10m/minで直線的にレーザ光を照射させた。
<Laser light irradiation conditions>
(Example)
Laser light was applied linearly along the scanning direction intersecting the plurality of grooves N at a scanning speed of 10 m/min.
(Comparative example)
Laser light was applied linearly at a scanning speed of 10 m/min.
<評価結果> <Evaluation results>
図10は、実施例及び比較例におけるレーザ光の出力範囲を示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing the output range of laser light in Examples and Comparative Examples.
(実施例)
図10に示すように、実施例では、2.0kW~2.6kWの範囲の出力でレーザ光を照射した際に、非貫通及び溶け落ちを生じることがなかった。
(Example)
As shown in FIG. 10, in the example, no non-penetration or burn-through occurred when laser light was irradiated with an output in the range of 2.0 kW to 2.6 kW.
図11A及び図11Bは、実施例における下限出力でレーザ光を照射した際の照射箇所の外観の画像であり、図11Aはレーザ光の照射側の画像、図11Bはレーザ光の照射側と反対側の画像である。 11A and 11B are images of the appearance of the irradiated area when the laser beam is irradiated at the lower limit output in the example, FIG. 11A is an image of the side irradiated with the laser beam, and FIG. 11B is the image opposite to the side irradiated with the laser beam. This is a side image.
実施例では、レーザ出力2.0kWにおいて、図11Aに示すように、レーザ光の照射側に複数の溝部Nと交差する直線状のビードBが形成され、図11Bに示すように、レーザ光の照射側と反対側に、ブローホール、溶け落ち等の欠陥のない直線状のビードBが形成された。 In the example, at a laser output of 2.0 kW, a linear bead B intersecting with a plurality of grooves N is formed on the laser beam irradiation side as shown in FIG. 11A, and as shown in FIG. 11B, the laser beam A straight bead B without defects such as blowholes and burn-through was formed on the side opposite to the irradiated side.
(比較例)
図10に示すように、比較例では、2.2kW~2.6kWの範囲の出力でレーザ光を照射した際に、非貫通及び溶け落ちを生じることがなかった。
(Comparative example)
As shown in FIG. 10, in the comparative example, no non-penetration or burn-through occurred when laser light was irradiated with an output in the range of 2.2 kW to 2.6 kW.
図12A及び図12Bは、比較例における下限出力でレーザ光を照射した際の照射箇所の外観の画像であり、図12Aはレーザ光の照射側の画像、図12Bはレーザ光の照射側と反対側の画像である。 12A and 12B are images of the appearance of the irradiated area when the laser beam is irradiated at the lower limit output in a comparative example, and FIG. 12A is an image of the side irradiated with the laser beam, and FIG. 12B is the image opposite to the side irradiated with the laser beam. This is a side image.
比較例では、レーザ出力2.2kWにおいて、図12Aに示すように、レーザ光の照射側に直線状のビードBが形成された。また、図12Bに示すように、レーザ光の照射側と反対側にブローホール、溶け落ち等の欠陥のない直線状のビードBが形成された。 In the comparative example, at a laser output of 2.2 kW, a linear bead B was formed on the laser beam irradiation side, as shown in FIG. 12A. Moreover, as shown in FIG. 12B, a straight bead B without defects such as blowholes and burn-through was formed on the side opposite to the laser beam irradiation side.
このように、レーザ光を照射する板材の表面に複数の溝部を形成し、これらの溝部に交差するようにレーザ光を照射することにより、溝部を付与しない場合と比べ、レーザ溶接する際のレーザ光の溶接可能な出力範囲が拡大され、容易に接合可能となることがわかった。 In this way, by forming multiple grooves on the surface of the plate material to be irradiated with a laser beam and irradiating the laser beam so as to intersect these grooves, the laser beam during laser welding can be made faster than when no grooves are provided. It was found that the weldable output range of light has been expanded, making it easier to join.
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 described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and those skilled in the art can combine the configurations of the embodiments with each other, modify and apply them based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention to do so, and is within the scope for which protection is 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) 銅又は銅合金からなる被接合側板材に重ね合わされてレーザ溶接される銅又は銅合金からなる板材であって、
レーザ光が照射される面に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部が前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与されている、板材。
この板材によれば、複数の溝部に交差するようにレーザ光を照射させることにより、溝部を有する板厚の薄い部分から入熱が促進される。これにより、低出力で溶融池を形成し、ブローホール、溶け落ち等の欠陥の発生を十分に抑えつつ、被接合側板材とのレーザ溶接を円滑に行える。また、被接合側板材にレーザ溶接する際のレーザ光の溶接可能な出力範囲を拡大して、容易に接合させることができる。
As mentioned above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) A plate material made of copper or copper alloy that is overlapped with a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded,
A plate material, wherein a plurality of grooves intersecting with the scanning direction of the laser beam are provided at intervals along the scanning direction of the laser beam on a surface irradiated with the laser beam.
According to this plate material, by irradiating the laser beam so as to cross the plurality of grooves, heat input is promoted from the thinner part of the plate having the grooves. Thereby, a molten pool is formed with low power, and the laser welding with the side plate material to be joined can be performed smoothly while sufficiently suppressing the occurrence of defects such as blowholes and burn-through. Moreover, the weldable output range of laser light when laser welding to the side plate material to be joined can be expanded, and joining can be easily performed.
(2) 前記溝部は、幅寸法が板厚の1倍~2倍であり、深さ寸法が板厚の1/3以下であり、ピッチが板厚の2倍~4倍である、(1)に記載の板材。
この板材によれば、溝部の幅寸法、深さ寸法及びピッチを最適化することで、レーザ光の走査方向に沿って適度に肉厚の大きい部分が配置される。これにより、熱伝導によって溝部を有する薄肉部分への過度な入熱を抑え、板材を被接合側板材に溶接する際の溶け落ちを抑制できる。
(2) The groove portion has a width dimension of 1 to 2 times the plate thickness, a depth dimension of 1/3 or less of the plate thickness, and a pitch of 2 to 4 times the plate thickness, (1 ).
According to this plate material, by optimizing the width, depth, and pitch of the groove portions, appropriately thick portions are arranged along the scanning direction of the laser beam. Thereby, excessive heat input to the thin wall portion having the groove can be suppressed by heat conduction, and burn-through can be suppressed when the plate material is welded to the side plate material to be joined.
(3) (1)又は(2)に記載の板材が、前記溝部と交差する方向に形成されたビードによって、前記被接合側板材に接合されている、接合体。
この接合体によれば、溝部と交差する方向に形成されたビードによって、板材と被接合側板材とが良好に接合された接合体が得られる。
(3) A joined body in which the plate material according to (1) or (2) is joined to the to-be-joined side plate material by a bead formed in a direction intersecting the groove.
According to this joined body, it is possible to obtain a joined body in which the plate material and the side plate material to be joined are satisfactorily joined by the bead formed in the direction intersecting the groove.
(4) (1)又は(2)に記載の板材を被接合側板材に重ね合わせ、
前記板材に形成された複数の溝部と交差する方向に沿ってレーザ光を照射させて前記板材を前記被接合側板材にレーザ溶接する、板材の接合方法。
この板材の接合方法によれば、板材を被接合側板材に重ね合わせ、複数の溝部と交差する方向に沿ってレーザ光を照射させることにより、板材と被接合側板材とを、溶け落ちを抑えつつ良好に接合できる。
(4) Overlap the plate material described in (1) or (2) on the side plate material to be joined,
A method for joining plate materials, the method comprising laser welding the plate material to the side plate material to be joined by irradiating laser light along a direction intersecting a plurality of grooves formed in the plate material.
According to this method of joining plate materials, the plate material is overlapped with the side plate material to be joined, and a laser beam is irradiated along the direction intersecting the plurality of grooves, thereby preventing the plate material and the side plate material being joined from melting through. Good bonding can be achieved.
(5) 銅又は銅合金からなる被接合側板材に重ね合わされてレーザ溶接される銅又は銅合金からなる板材の製造方法であって、
レーザ溶接時にレーザ光が照射される被照射部に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部を、レーザ加工、圧延加工又はプレス加工によって前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与する、板材の製造方法。
この板材の製造方法によれば、レーザ加工によって溝部を形成する場合、溝部の加工及び被接合側板材へのレーザ溶接を一括して実施でき、製造工程を簡略化できる。また、圧延加工やプレス加工によって溝部を形成する場合に、一般的な製造ラインを流用できるため、溝部を有する銅又は銅合金からなる板材を、製造コストを抑えて製造できる。
(5) A method for manufacturing a plate material made of copper or copper alloy that is superimposed on a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded, comprising:
A plurality of grooves intersecting the scanning direction of the laser beam are formed at intervals along the scanning direction of the laser beam by laser processing, rolling processing, or press processing in the irradiated part to be irradiated with the laser beam during laser welding. A method for manufacturing plate materials.
According to this method of manufacturing a plate material, when the groove portion is formed by laser machining, processing of the groove portion and laser welding to the side plate material to be joined can be performed at once, and the manufacturing process can be simplified. Further, when forming the grooves by rolling or press working, a general manufacturing line can be used, so a plate material made of copper or copper alloy having grooves can be manufactured at low manufacturing cost.
11 板材
13 板材(被接合側板材)
21 溝部
23 ビード
25 接合体
A 走査方向
L レーザ光
P ピッチ
W 幅寸法
11
21
Claims (5)
レーザ光が照射される面に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部が前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与されている、
板材。 A plate material made of copper or copper alloy that is overlapped with a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded,
A plurality of grooves intersecting the scanning direction of the laser beam are provided on the surface to be irradiated with the laser beam at intervals along the scanning direction of the laser beam,
Board material.
請求項1に記載の板材。 The groove portion has a width dimension of 1 to 2 times the plate thickness, a depth dimension of 1/3 or less of the plate thickness, and a pitch of 2 to 4 times the plate thickness.
The plate material according to claim 1.
接合体。 The plate material according to claim 1 or 2 is joined to the to-be-joined side plate material by a bead formed in a direction intersecting the groove.
zygote.
前記板材に形成された複数の溝部と交差する方向に沿ってレーザ光を照射させて前記板材を前記被接合側板材にレーザ溶接する、
板材の接合方法。 Overlapping the plate material according to claim 1 or claim 2 on the side plate material to be joined,
laser welding the plate material to the to-be-joined side plate material by irradiating a laser beam along a direction intersecting a plurality of grooves formed in the plate material;
How to join plate materials.
レーザ溶接時にレーザ光が照射される被照射部に、前記レーザ光の走査方向に交差する複数の溝部を、レーザ加工、圧延加工又はプレス加工によって前記レーザ光の走査方向に沿って間隔をあけて付与する、
板材の製造方法。 A method for manufacturing a plate material made of copper or copper alloy that is superimposed on a side plate material to be joined made of copper or copper alloy and laser welded, the method comprising:
A plurality of grooves intersecting the scanning direction of the laser beam are formed at intervals along the scanning direction of the laser beam by laser processing, rolling processing, or press processing in the irradiated part to be irradiated with the laser beam during laser welding. Give,
Method of manufacturing plate materials.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022033611A JP2023128922A (en) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate |
PCT/JP2023/006083 WO2023167045A1 (en) | 2022-03-04 | 2023-02-20 | Sheet material, bonded body, method for bonding sheet material, and method for manufacturing sheet material |
TW112107308A TW202346775A (en) | 2022-03-04 | 2023-03-01 | Sheet material, bonded body, method for bonding sheet material, and method for manufacturing sheet material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022033611A JP2023128922A (en) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023128922A true JP2023128922A (en) | 2023-09-14 |
Family
ID=87883542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022033611A Pending JP2023128922A (en) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023128922A (en) |
TW (1) | TW202346775A (en) |
WO (1) | WO2023167045A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3410590B2 (en) * | 1995-10-13 | 2003-05-26 | 松下電工株式会社 | Laser welding method |
JP4743985B2 (en) * | 2001-03-30 | 2011-08-10 | 三洋電機株式会社 | Battery manufacturing method |
JP2011025260A (en) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Honda Motor Co Ltd | Laser lap welding method for plated steel sheet and plated steel sheet for laser lap welding |
JP2012179631A (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-20 | Kobe Steel Ltd | Method of welding edge of copper plate |
-
2022
- 2022-03-04 JP JP2022033611A patent/JP2023128922A/en active Pending
-
2023
- 2023-02-20 WO PCT/JP2023/006083 patent/WO2023167045A1/en unknown
- 2023-03-01 TW TW112107308A patent/TW202346775A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202346775A (en) | 2023-12-01 |
WO2023167045A1 (en) | 2023-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5531623B2 (en) | Laser lap welding method of galvanized steel sheet | |
JP5873658B2 (en) | Hybrid laser arc welding process and apparatus | |
JP6159147B2 (en) | Hybrid laser arc welding process and apparatus | |
JP5941252B2 (en) | Hybrid laser arc welding process and apparatus | |
JP2009262186A (en) | Method of laser welding metal plated plate | |
JP2010240741A (en) | High-powered laser beam welding and assembly therefor | |
CN110392620B (en) | Method for laser welding light metal workpieces comprising a surface oxide coating | |
JPH09201687A (en) | Narrow gap laser beam welding method | |
JPH0732180A (en) | Laser beam welding method for galvanized steel sheets | |
CN108463308A (en) | The method of laser spot welding coated steel | |
KR20210089680A (en) | Splash-free welding method, especially with solid-state lasers | |
RU2547987C1 (en) | Laser welding method | |
JP2007307591A (en) | Method for manufacturing building member | |
JP4335819B2 (en) | Metal processing method | |
JP2012223799A (en) | Method of manufacturing welded joint | |
JP5177745B2 (en) | Laminated laser welding method of plated steel sheet and lap laser welding structure of plated steel sheet | |
JP2023128922A (en) | Plate, joint body, joining method of plate, and production method of plate | |
WO2023223797A1 (en) | Plate material, joined body, plate material joining method, and plate material manufacturing method | |
JP2005199287A (en) | Weld bead structure and welding method | |
JP2020093285A (en) | Method of joining dissimilar metals | |
JP2022127158A (en) | Joining method for copper alloy plate and joint body of copper alloy plate | |
JP4998634B1 (en) | Laser welding method | |
JP2006334641A (en) | Method for laser-beam-welding edge joint of steel sheets | |
Katayama et al. | Fundamentals and Features of Laser Welding | |
JP7443661B2 (en) | Laser welding method and laser welding device |