JP6690540B2 - レーザ溶接継手及びレーザ溶接方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の溶接方法の基本的な形態を、円環状の溶接ビードを用いて溶接する場合について説明する。
その結果、第2のビード以降のビードを、内側ではなく第1のビードの外側に順次形成することにより、第2以降のビードの割れを防止して溶接することができることを見出した。
本発明では、金属板5を複数枚重ね合わせ、重ね合わせた金属板の溶接予定位置にレーザを照射して環状の溶接ビードを多重に形成することにより、重ねた金属板を相互に溶接する。
次に、第1の溶接ビード10の外側領域にレーザを走査して、第2の溶接ビード20及びそれ以降の溶接ビード30を順次外側に向かって形成する。必要な継手強度を得るために第2の溶接ビード20以降のビード数は2以上とする。
上記のようにビードを形成することにより内側のビードが軟化するため、溶接ビードの硬度は外側になるほど高くなる。溶接ビードの硬度は、ビード幅により幅方向に6〜8点程度のビッカース硬度を測定し、平均した値とする。このような硬度分布とすることにより、継手の引張せん断強度を上昇させることができる。
溶接ビードを多重に形成する際は、(i)溶接ビードのいずれもが重ならないように形成する方法と、(ii)内側の溶接ビードと、その外側の溶接ビードが一部重なるように形成する方法がある。どちらの方法も、多重ビードにより金属板間の接合面積が増加するため、接合強度を向上させることができる。
多重ビードの形成は、各ビードの形成をリモート溶接により連続的に溶接することにより行うことができる。外側の溶接ビードの形成は、その内側の溶接ビードの形成終了時刻から0.5sec以上経過後に開始することが望ましい。
本発明では、レーザ溶接により環状又は開環状の溶接ビードを形成する。環状の溶接ビードとは、ビードの軌跡が円形、長円形、楕円形、多角形のもの、あるいはこれらの一部にくびれ部を有するものであって、ビードの軌跡が連続したものであり、該ビードが特定の範囲を囲繞するものをいう。開環状の溶接ビードとは、ビードの軌跡が円形、長円形、楕円形、多角形のもの、あるいはこれらの一部にくびれ部を有するものであって、ビードの軌跡が部分的に不連続部を含むものであり、該ビード及びビードとビードを結ぶ線分が特定の範囲を囲繞するものをいう。
各溶接ビードの幅は、ビードが溶け落ちない幅であればよく、通常は0.5〜1.5mmである。
本発明のレーザ溶接方法では、ハット部材のフランジ部などの複数の溶接点に対して、(i)1点ずつ順々に多重ビードを形成する方法、(ii)第1の溶接ビードを複数の溶接点に連続的に形成した後、第1の溶接ビードを形成した溶接点に第2の溶接ビードを順次形成し、第3の溶接ビード以降の溶接ビードも同様に形成する方法のいずれの方法を用いて溶接を行ってもよい。
本発明のレーザ溶接継手を形成するのに用いるレーザのパワー密度は、溶接する金属板の材質、厚さによって適宜決定すればよい。
本発明のレーザ溶接継手に用いる金属板は特に限定されるものではない。ただし、板厚が薄くなると、溶接部の強度向上の効果は得られるが、継手の強度が板厚に支配されるので、継手全体の強度向上の効果は小さくなる。板厚が厚くなっても、本発明による溶接部の強度向上の効果は得ることができる。
板厚1.0mmの、鋼板の主成分が、C:0.13%、Si:0.9%、Mn:2.2%、P:0.01%、S:0.004%である高強度鋼板を2枚重ね合わせ、レーザ溶接により接合し、レーザ溶接継手を作製した。さらに、5000系アルミニウム合金として、板厚1.2mmのA5083を用いた継手、及び、代表的なチタン合金として板厚1.0mmのTi-6%Al-4%V合金を用いた継手を同様に作製した。
表1〜6に、これらの結果を示す。
さらに、鋼板を溶接する場合において、フランジ部が狭い場合を想定し、本発明と特許文献2(特開2012−240086号)との比較を行うため、最も外側に位置するビードの外径を10mmに制限した場合の引張せん断強度を調査した。なお、引張試験方法は、実施例1での方法に準じた。
本発明によるビードを4本、同心円状に形成した場合(4重円、No.115)の引張せん断強度を基準とし、比較する手法として、特許文献2に従い同心円状に3重円(No.116)及び5重円(No.117)を形成させた場合の結果を表7に示す。
5 金属板
10 第1の溶接ビード
20 第2の溶接ビード
30 第3の溶接ビード
40 ビードの不連続部
50 ハット型部材
50a ハット型部材のフランジ部
51 溶接ビード
60 従来技術における第1の溶接ビード
61 従来技術における第2の溶接ビード
Claims (5)
- 重ねあわせた複数枚のC含有量が0.65%以下、板厚が0.5〜3.0mmの鋼板を溶接した溶接継手であって、
環状又は開環状の第1の溶接ビード、及び
前記第1の溶接ビードから外側に向かって順次形成された環状又は開環状の第2以降の溶接ビード
からなる3重以上の環状又は開環状の溶接ビードを有し、
前記各溶接ビードの溶接ビードの幅が0.5〜1.5mmであり、
最も外側の前記溶接ビードの外径が20mm以下であり、
前記各溶接ビードの表面硬度が、最も内側の前記第1の溶接ビードから外側の溶接ビードに向かって順次増加する
ことを特徴とするレーザ溶接継手。 - C含有量が0.65%以下、板厚が0.5〜3.0mmの鋼板を複数枚重ねてレーザを照射して環状又は開環状の溶接ビードを多重に、各溶接ビードの溶接ビードの幅が0.5〜1.5mm、最も外側の溶接ビードの外径が20mm以下となるように形成することにより、重ねた鋼板を相互に溶接するレーザ溶接方法であって、
レーザの照射により環状又は開環状の第1の溶接ビードを形成する工程と、
前記第1の溶接ビードの外側に、レーザの照射によりさらに2以上の環状又は開環状の溶接ビードを内側から外側に向けて順次形成する工程
を備え、
内側の溶接ビードの形成終了時刻から0.5sec以上経過した後、その外側の溶接ビードの形成を開始し、
2つ目以降の溶接ビードの形成を、その内側の溶接ビードの温度がMs点−50℃以下になった後に開始する
ことを特徴とするレーザ溶接方法。 - 前記第1の溶接ビードとその外側に形成される溶接ビードのいずれもが重ならないように形成されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザ溶接方法。
- 最も外側に形成される溶接ビードは、その内側の溶接ビードと一部重なるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載のレーザ溶接方法。
- 前記溶接ビードの形成がリモートレーザ溶接により行われることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のレーザ溶接方法。
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