JPH07266068A - アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法Info
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- JPH07266068A JPH07266068A JP6061784A JP6178494A JPH07266068A JP H07266068 A JPH07266068 A JP H07266068A JP 6061784 A JP6061784 A JP 6061784A JP 6178494 A JP6178494 A JP 6178494A JP H07266068 A JPH07266068 A JP H07266068A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ０．０１ｍｍ以上のギャップが存在していて
も支障なく溶接を実施することができるアルミニウム又
はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法を提供する。 【構成】 アルミニウム部材１，２を突き合わせて配置
し、部材１の突き合わせ部側の端部表面にレーザ光をそ
の全ビーム面積の５０％以上（但し、１００％を含ま
ず）照射し、部材１の表面側から裏面側に到達する貫通
溶込を形成して、溶接を行う。
も支障なく溶接を実施することができるアルミニウム又
はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法を提供する。 【構成】 アルミニウム部材１，２を突き合わせて配置
し、部材１の突き合わせ部側の端部表面にレーザ光をそ
の全ビーム面積の５０％以上（但し、１００％を含ま
ず）照射し、部材１の表面側から裏面側に到達する貫通
溶込を形成して、溶接を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、突き合わせ部にギャッ
プを有する２個のアルミニウム又はアルミニウム合金部
材をレーザ溶接するアルミニウム又はアルミニウム合金
部材のレーザ溶接方法に関し、特に前記ギャップの幅が
０．０１ｍｍ以上の場合であっても適用できるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法に関す
る。
プを有する２個のアルミニウム又はアルミニウム合金部
材をレーザ溶接するアルミニウム又はアルミニウム合金
部材のレーザ溶接方法に関し、特に前記ギャップの幅が
０．０１ｍｍ以上の場合であっても適用できるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車、鉄道車両及び船舶等の輸
送機等においては、燃費の向上及び高速化の要求から、
より軽量な構造が採用されるようになった。そして、こ
れらの構造物の材料として、近年、軽量であることか
ら、鉄鋼材料に変えてアルミニウム又はアルミニウム合
金部材（以下、単に「アルミニウム部材」という）が使
用されるようになった。アルミニウム部材には、圧延法
により形成された圧延材、押出加工により形成された押
出形材及び鋳造により形成された鋳物材等があり、構造
物においても、これらのアルミニウム部材を溶接したも
のが使用されている。
送機等においては、燃費の向上及び高速化の要求から、
より軽量な構造が採用されるようになった。そして、こ
れらの構造物の材料として、近年、軽量であることか
ら、鉄鋼材料に変えてアルミニウム又はアルミニウム合
金部材（以下、単に「アルミニウム部材」という）が使
用されるようになった。アルミニウム部材には、圧延法
により形成された圧延材、押出加工により形成された押
出形材及び鋳造により形成された鋳物材等があり、構造
物においても、これらのアルミニウム部材を溶接したも
のが使用されている。
【０００３】従来、アルミニウム部材は、主にアーク溶
接等により接合されて構造物に組み込まれている。アル
ミニウム部材のアーク溶接においては、通常、突き合わ
せ部に、Ｙ型開先、Ｖ型開先又はＵ型開先を設けてい
る。
接等により接合されて構造物に組み込まれている。アル
ミニウム部材のアーク溶接においては、通常、突き合わ
せ部に、Ｙ型開先、Ｖ型開先又はＵ型開先を設けてい
る。
【０００４】しかし、アルミニウム部材をアーク溶接す
る溶接方法においては、大電流が必要であると共に、溶
接熱により部材に変形、歪み及び残留応力が発生すると
いう問題点がある。また、変形、歪み及び残留応力を除
去するための処理が必要であり、煩雑であると共に、処
理コストが必要であるため、製品コストの上昇を招来す
るという問題点がある。更に、溶接時にスパッタ等が飛
散して部材の外観を損ない、商品価値が低減する虞れが
あるという難点もある。
る溶接方法においては、大電流が必要であると共に、溶
接熱により部材に変形、歪み及び残留応力が発生すると
いう問題点がある。また、変形、歪み及び残留応力を除
去するための処理が必要であり、煩雑であると共に、処
理コストが必要であるため、製品コストの上昇を招来す
るという問題点がある。更に、溶接時にスパッタ等が飛
散して部材の外観を損ない、商品価値が低減する虞れが
あるという難点もある。
【０００５】ところで、レーザ溶接法は、そのエネルギ
ー密度が高いことから、高速、高能率且つ低ひずみの溶
接方法として鋼材等の溶接方法に広く使用されている。
近年、前述したアーク溶接によるアルミニウム部材の溶
接の欠点を解消すべく、アルミニウム部材をレーザ溶接
法により接合することが試みられている。
ー密度が高いことから、高速、高能率且つ低ひずみの溶
接方法として鋼材等の溶接方法に広く使用されている。
近年、前述したアーク溶接によるアルミニウム部材の溶
接の欠点を解消すべく、アルミニウム部材をレーザ溶接
法により接合することが試みられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザ溶接法においては、アルミニウム部材同士を突き
合わせ溶接する場合に、レーザ光のビーム径が極めて小
さいため開先ギャップ幅を可及的に小さくすることが必
要であると考えられていた。即ち、レーザ溶接において
は、開先ギャップは０であることが好ましいが、実際の
作業においてはギャップは必然的に発生する。従来のレ
ーザ溶接方法においては、部材間にギャップがある場合
に、レーザ光が双方の部材に均一に照射されるように、
レーザ光の光軸をギャップの中心に配置する。しかし、
ギャップ部においては、レーザ光がギャップを通過し、
溶接に必要なエネルギーが被溶接部材に十分に吸収され
ないため、接合に必要な溶湯が不足し、溶湯が部材間を
連絡することができず、所謂接合不能の状態になる。
レーザ溶接法においては、アルミニウム部材同士を突き
合わせ溶接する場合に、レーザ光のビーム径が極めて小
さいため開先ギャップ幅を可及的に小さくすることが必
要であると考えられていた。即ち、レーザ溶接において
は、開先ギャップは０であることが好ましいが、実際の
作業においてはギャップは必然的に発生する。従来のレ
ーザ溶接方法においては、部材間にギャップがある場合
に、レーザ光が双方の部材に均一に照射されるように、
レーザ光の光軸をギャップの中心に配置する。しかし、
ギャップ部においては、レーザ光がギャップを通過し、
溶接に必要なエネルギーが被溶接部材に十分に吸収され
ないため、接合に必要な溶湯が不足し、溶湯が部材間を
連絡することができず、所謂接合不能の状態になる。
【０００７】従って、従来のレーザ溶接方法においてア
ルミニウム部材を突き合わせ溶接する場合には、被溶接
部材の突き合わせ側の端面を高精度に機械加工して平坦
化にすると共に、双方の部材を強く押さえ付けるための
治具が必要であり、極めて煩雑である。
ルミニウム部材を突き合わせ溶接する場合には、被溶接
部材の突き合わせ側の端面を高精度に機械加工して平坦
化にすると共に、双方の部材を強く押さえ付けるための
治具が必要であり、極めて煩雑である。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、若干のギャップ（０．０１ｍｍ以上のギャ
ップ）が存在していても支障なく溶接を実施することが
できるアルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ
溶接方法を提供することを目的とする。
のであって、若干のギャップ（０．０１ｍｍ以上のギャ
ップ）が存在していても支障なく溶接を実施することが
できるアルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ
溶接方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法は、突き
合わせ部に０．０１ｍｍ以上のギャップが存在するアル
ミニウム又はアルミニウム合金製第１及び第２の部材を
レーザ光により溶接するアルミニウム又はアルミニウム
合金部材のレーザ溶接方法であって、前記第１及び第２
の部材のいずれか一方の部材の前記突き合わせ部側の表
面端部にレーザ光をその全ビーム面積の５０％以上（但
し、１００％を含まず）を照射し前記一方の部材の表面
側から裏面側に到達する貫通溶込部を形成して溶接を実
施することを特徴とする。
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法は、突き
合わせ部に０．０１ｍｍ以上のギャップが存在するアル
ミニウム又はアルミニウム合金製第１及び第２の部材を
レーザ光により溶接するアルミニウム又はアルミニウム
合金部材のレーザ溶接方法であって、前記第１及び第２
の部材のいずれか一方の部材の前記突き合わせ部側の表
面端部にレーザ光をその全ビーム面積の５０％以上（但
し、１００％を含まず）を照射し前記一方の部材の表面
側から裏面側に到達する貫通溶込部を形成して溶接を実
施することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明においては、溶接すべき第１及び第２の
部材のいずれか一方の部材の端部にレーザ光の全ビーム
面積の５０％以上（但し、１００％を含まず）を照射し
て、前記一方の部材の表面側から裏面側に到達する貫通
溶込部を形成することにより、ギャップを通過し無駄と
なるレーザ光のエネルギーを低減する。即ち、本発明に
おいては、レーザ光の半分以上のエネルギーを前記一方
の部材に確実に照射して多量の溶湯を形成するので、ギ
ャップが０．０１ｍｍ以上の場合であっても、第１及び
第２の部材間を溶湯が連絡し、この溶湯が凝固すること
により第１及び第２の部材を接合することができる。
部材のいずれか一方の部材の端部にレーザ光の全ビーム
面積の５０％以上（但し、１００％を含まず）を照射し
て、前記一方の部材の表面側から裏面側に到達する貫通
溶込部を形成することにより、ギャップを通過し無駄と
なるレーザ光のエネルギーを低減する。即ち、本発明に
おいては、レーザ光の半分以上のエネルギーを前記一方
の部材に確実に照射して多量の溶湯を形成するので、ギ
ャップが０．０１ｍｍ以上の場合であっても、第１及び
第２の部材間を溶湯が連絡し、この溶湯が凝固すること
により第１及び第２の部材を接合することができる。
【００１１】ギャップの幅が極めて大きいと、本発明に
おいても溶接は不可能になるが、本発明においては、上
述の如く、一方の部材を優先的に溶融させて多量の溶湯
を形成させるため、接合可能のギャップ幅の最大値（ギ
ャップ裕度）は従来に比して著しく増大する。この場合
に、突き合わせ部におけるギャップ幅の上限は、部材の
材質、レーザ光源の種類及び出力等にもよるが、突き合
わせ部における部材の厚さの約６０％とすることが好ま
しい。
おいても溶接は不可能になるが、本発明においては、上
述の如く、一方の部材を優先的に溶融させて多量の溶湯
を形成させるため、接合可能のギャップ幅の最大値（ギ
ャップ裕度）は従来に比して著しく増大する。この場合
に、突き合わせ部におけるギャップ幅の上限は、部材の
材質、レーザ光源の種類及び出力等にもよるが、突き合
わせ部における部材の厚さの約６０％とすることが好ま
しい。
【００１２】なお、前記一方の部材を照射するレーザ光
のビーム面積が全ビーム面積の５０％未満の場合は、接
合に必要な溶湯を十分に得ることができない。また、前
記一方の部材を照射するレーザ光のビーム面積が全ビー
ム面積の１００％であると、前記一方の部材のみが溶融
し、所謂ビードオンプレートの状態となり、十分な接合
強度を得ることができない。このため、前記一方の部材
を照射するレーザ光のビーム面積は全ビーム面積の５０
％以上であり、且つ１００％未満であることが必要であ
る。なお、前記一方の部材を照射するレーザ光のビーム
面積のより好ましい範囲は、全ビームの面積の６７乃至
９５％、更に好ましい範囲は７５乃至９０％である。
のビーム面積が全ビーム面積の５０％未満の場合は、接
合に必要な溶湯を十分に得ることができない。また、前
記一方の部材を照射するレーザ光のビーム面積が全ビー
ム面積の１００％であると、前記一方の部材のみが溶融
し、所謂ビードオンプレートの状態となり、十分な接合
強度を得ることができない。このため、前記一方の部材
を照射するレーザ光のビーム面積は全ビーム面積の５０
％以上であり、且つ１００％未満であることが必要であ
る。なお、前記一方の部材を照射するレーザ光のビーム
面積のより好ましい範囲は、全ビームの面積の６７乃至
９５％、更に好ましい範囲は７５乃至９０％である。
【００１３】本発明においては、上述の如く、十分な溶
湯を得ることができて、ギャップ裕度が従来に比して大
幅に増加すると共に接合強度が向上するが、更にギャッ
プ裕度を増大させるためには、前記一方の部材の突き合
わせ部側の端部に凸部又は第３の部材を設けることが好
ましい。この凸部又は第３の部材を溶融させることよ
り、溶湯の量をより一層増大させることができて、ギャ
ップ裕度が更に増大すると共に、接合強度が向上する。
湯を得ることができて、ギャップ裕度が従来に比して大
幅に増加すると共に接合強度が向上するが、更にギャッ
プ裕度を増大させるためには、前記一方の部材の突き合
わせ部側の端部に凸部又は第３の部材を設けることが好
ましい。この凸部又は第３の部材を溶融させることよ
り、溶湯の量をより一層増大させることができて、ギャ
ップ裕度が更に増大すると共に、接合強度が向上する。
【００１４】更に、本発明においては、レーザ光の半分
以上を一方の部材に優先的に照射するが、残部はギャッ
プ間に進入する。このギャップ間に進入するレーザ光を
有効に利用するために、レーザ光の光軸を前記一方の部
材の表面に対し傾斜させることが好ましい。これによ
り、ギャップ間に進入するレーザ光が他方の部材の突き
合わせ部側の端面を照射し、この他方の部材の突き合わ
せ面にレーザ光のエネルギーが吸収され、ギャップ間の
溶湯の供給量がより一層増大する。
以上を一方の部材に優先的に照射するが、残部はギャッ
プ間に進入する。このギャップ間に進入するレーザ光を
有効に利用するために、レーザ光の光軸を前記一方の部
材の表面に対し傾斜させることが好ましい。これによ
り、ギャップ間に進入するレーザ光が他方の部材の突き
合わせ部側の端面を照射し、この他方の部材の突き合わ
せ面にレーザ光のエネルギーが吸収され、ギャップ間の
溶湯の供給量がより一層増大する。
【００１５】この場合に、前記レーザ光の光軸と前記一
方の部材の表面とのなす角度θを、第１及び第２の部材
間のギャップ幅Ｗと一方の部材の突き合わせ部側の端部
における厚さｔとの正接角をθGT（θGT＝ｔａｎ-1（Ｗ
／ｔ））とした場合に、９０°−θGT≦θ≦９０°とす
ることが必要である。光軸の角度θが（９０°−θGT）
未満の場合は、貫通溶込部を形成することが極めて困難
になると共に、レーザ光が前記他方の部材の下端部を照
射することができないため、裏ビードの端部にアンダー
カット又は切欠き状の欠陥が生じる。一方、前記角度θ
が９０°を超えると、前記他方の部材にレーザ光が殆ど
照射されなくなり、アンダーカット及び切欠き状の欠陥
に加えて、前記一方の部材のみが溶融する所謂ビードオ
ンプレートの状態となり、突合せ溶接が不可能になる。
従って、レーザ光の光軸と前記一方の部材の表面とのな
す角度θは、９０°−θGT≦θ≦９０°とすることが必
要である。なお、前記角度θは、９０°−（θGT×７／
８）≦θ≦９０°−（θGT ／２）であることがより一層
好ましく、更に好ましい範囲は、９０°−（θGT／４）
−２°≦θ≦９０°−（θGT／４）＋２°である。
方の部材の表面とのなす角度θを、第１及び第２の部材
間のギャップ幅Ｗと一方の部材の突き合わせ部側の端部
における厚さｔとの正接角をθGT（θGT＝ｔａｎ-1（Ｗ
／ｔ））とした場合に、９０°−θGT≦θ≦９０°とす
ることが必要である。光軸の角度θが（９０°−θGT）
未満の場合は、貫通溶込部を形成することが極めて困難
になると共に、レーザ光が前記他方の部材の下端部を照
射することができないため、裏ビードの端部にアンダー
カット又は切欠き状の欠陥が生じる。一方、前記角度θ
が９０°を超えると、前記他方の部材にレーザ光が殆ど
照射されなくなり、アンダーカット及び切欠き状の欠陥
に加えて、前記一方の部材のみが溶融する所謂ビードオ
ンプレートの状態となり、突合せ溶接が不可能になる。
従って、レーザ光の光軸と前記一方の部材の表面とのな
す角度θは、９０°−θGT≦θ≦９０°とすることが必
要である。なお、前記角度θは、９０°−（θGT×７／
８）≦θ≦９０°−（θGT ／２）であることがより一層
好ましく、更に好ましい範囲は、９０°−（θGT／４）
−２°≦θ≦９０°−（θGT／４）＋２°である。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係るアル
ミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法を
示す上面図、図２は同じくその断面図である。先ず、接
合すべき２つのアルミニウム部材１，２の各端部を突き
合わせて配置し、Ｉ型開先を形成する。この場合に、ギ
ャップ幅Ｗの最大値が部材１，２の厚さの６０％以下で
あることが好ましい。
を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係るアル
ミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法を
示す上面図、図２は同じくその断面図である。先ず、接
合すべき２つのアルミニウム部材１，２の各端部を突き
合わせて配置し、Ｉ型開先を形成する。この場合に、ギ
ャップ幅Ｗの最大値が部材１，２の厚さの６０％以下で
あることが好ましい。
【００１７】次に、部材１の突き合わせ部側の表面端部
にレーザ光を照射する。このとき、レーザ光の全ビーム
面積の５０％以上（但し、１００％を含まず）が部材１
の表面端部を照射すると共に、残部が部材２の端面を照
射するように、レーザ光源の照射位置及び照射角度を調
整する。また、部材１の上面側から下面側に到達する溶
込部４が形成されるように、レーザ光の出力を調整す
る。そして、レーザ光を部材１の端部に沿って移動さ
せ、図１に符号３で示す部分を連続的にレーザ照射す
る。レーザ照射により形成された溶湯により部材１，２
間が連絡され、この溶湯が凝固することにより、部材
１，２が接合（溶接）される。
にレーザ光を照射する。このとき、レーザ光の全ビーム
面積の５０％以上（但し、１００％を含まず）が部材１
の表面端部を照射すると共に、残部が部材２の端面を照
射するように、レーザ光源の照射位置及び照射角度を調
整する。また、部材１の上面側から下面側に到達する溶
込部４が形成されるように、レーザ光の出力を調整す
る。そして、レーザ光を部材１の端部に沿って移動さ
せ、図１に符号３で示す部分を連続的にレーザ照射す
る。レーザ照射により形成された溶湯により部材１，２
間が連絡され、この溶湯が凝固することにより、部材
１，２が接合（溶接）される。
【００１８】本実施例においては、部材１にレーザ光の
全ビーム面積の５０％以上を照射することにより多量の
溶湯を形成するので、ギャップ裕度が大きく、ギャップ
幅が比較的大きい場合も、突き合わせ溶接が可能であ
る。また、本実施例においては、ポロシティ欠陥及び溶
け落ち欠陥の発生を抑制でき、アルミニウム部材を安定
して溶接することができる。
全ビーム面積の５０％以上を照射することにより多量の
溶湯を形成するので、ギャップ裕度が大きく、ギャップ
幅が比較的大きい場合も、突き合わせ溶接が可能であ
る。また、本実施例においては、ポロシティ欠陥及び溶
け落ち欠陥の発生を抑制でき、アルミニウム部材を安定
して溶接することができる。
【００１９】本実施例においては、レーザ溶接の溶接条
件は特に限定されるものではない。例えば、本実施例に
おいては、レーザ溶接に際して、特にワイヤ等の添加材
を供給する必要はない。しかし、余盛が必要な場合に
は、ワイヤ等の添加材を供給して溶接を実施してもよ
い。この場合に、添加材の組成は、アルミニウム又はア
ルミニウム合金材であれば特に限定されるものではな
い。
件は特に限定されるものではない。例えば、本実施例に
おいては、レーザ溶接に際して、特にワイヤ等の添加材
を供給する必要はない。しかし、余盛が必要な場合に
は、ワイヤ等の添加材を供給して溶接を実施してもよ
い。この場合に、添加材の組成は、アルミニウム又はア
ルミニウム合金材であれば特に限定されるものではな
い。
【００２０】また、本発明に係るレーザ溶接方法は、主
にアルミニウム押出形材同士の溶接に好適であるが、例
えばアルミニウム押出形材とアルミニウム圧延板材又は
アルミニウ鋳物材との接合に適用することもできる。更
に、本実施例は、圧延板同士、鋳物材同士又は圧延板と
鋳物材との接合に適用することもできる。
にアルミニウム押出形材同士の溶接に好適であるが、例
えばアルミニウム押出形材とアルミニウム圧延板材又は
アルミニウ鋳物材との接合に適用することもできる。更
に、本実施例は、圧延板同士、鋳物材同士又は圧延板と
鋳物材との接合に適用することもできる。
【００２１】更に、本実施例においては、レーザ光源の
種類等については特に制限されない。例えば、レーザ光
源としては、炭酸ガスレーザ及びＹＡＧレーザ等を使用
することができる。炭酸ガスレーザの場合は、出力が約
３ｋＷ以上であることが好ましく、ＹＡＧレーザの場合
は、出力が約１ｋＷ以上であることが好ましい。レーザ
光源の出力及び溶接速度等の条件は、レーザ光源の種
類、被加工部材の厚さ及び形状等に応じて適宜設定すれ
ばよい。また、シールドガスの流量は、溶接条件によっ
て異なるが、通常、約５〜３０リットル／分とすること
が好ましい。
種類等については特に制限されない。例えば、レーザ光
源としては、炭酸ガスレーザ及びＹＡＧレーザ等を使用
することができる。炭酸ガスレーザの場合は、出力が約
３ｋＷ以上であることが好ましく、ＹＡＧレーザの場合
は、出力が約１ｋＷ以上であることが好ましい。レーザ
光源の出力及び溶接速度等の条件は、レーザ光源の種
類、被加工部材の厚さ及び形状等に応じて適宜設定すれ
ばよい。また、シールドガスの流量は、溶接条件によっ
て異なるが、通常、約５〜３０リットル／分とすること
が好ましい。
【００２２】次に、上述のレーザ溶接方法により実際に
アルミニウム合金部材の溶接を実施し、溶接状態を調べ
た結果について、比較例と比較して説明する。
アルミニウム合金部材の溶接を実施し、溶接状態を調べ
た結果について、比較例と比較して説明する。
【００２３】先ず、図１に示すように、厚さが同一の２
枚の板状の部材１，２の端部を突き合わせ、Ｉ型開先を
形成した。そして、図３（ａ），（ｂ）及び下記表１に
示すようにレーザ光の照射位置を設定して溶接を実施
し、溶接部の溶接状態を調べた。溶接条件を下記表２に
示す。いずれの場合も、溶け込みが部材１の表面側から
裏面側に到達する貫通溶込部を形成した。
枚の板状の部材１，２の端部を突き合わせ、Ｉ型開先を
形成した。そして、図３（ａ），（ｂ）及び下記表１に
示すようにレーザ光の照射位置を設定して溶接を実施
し、溶接部の溶接状態を調べた。溶接条件を下記表２に
示す。いずれの場合も、溶け込みが部材１の表面側から
裏面側に到達する貫通溶込部を形成した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】図４，５は、横軸にレーザ照射位置をと
り、縦軸にギャップ裕度をとって、夫々部材１，２の厚
さが１ｍｍの場合（図４）及び２ｍｍの場合（図５）に
おける両者の関係を示すグラフ図である。但し、ギャッ
プ裕度は、図６（ａ）に示すように、溶込部５が部材
１，２間を連絡し、部材１，２が接合された場合を良、
図６（ｂ）に示すように、溶込部５が部材１，２間を連
絡しない場合を否とし、図６（ａ）に示す状態が維持で
きる最大ギャップ幅を調べることにより行った。
り、縦軸にギャップ裕度をとって、夫々部材１，２の厚
さが１ｍｍの場合（図４）及び２ｍｍの場合（図５）に
おける両者の関係を示すグラフ図である。但し、ギャッ
プ裕度は、図６（ａ）に示すように、溶込部５が部材
１，２間を連絡し、部材１，２が接合された場合を良、
図６（ｂ）に示すように、溶込部５が部材１，２間を連
絡しない場合を否とし、図６（ａ）に示す状態が維持で
きる最大ギャップ幅を調べることにより行った。
【００２７】この図４，５に示すように、本発明の実施
例においては、ギャップ裕度が大きいのに対し、比較例
１〜３はいずれもギャップ裕度が小さいものであった。
例においては、ギャップ裕度が大きいのに対し、比較例
１〜３はいずれもギャップ裕度が小さいものであった。
【００２８】図７は、本発明の第２の実施例に係るレー
ザ溶接方法を示す模式図である。溶接すべき部材１１，
１２はいずれもアルミニウム合金板であり、部材１１の
突き合わせ部には溶接方向に延びる凸部１１ａが設けら
れている。この凸部１１ａを除いた部分の部材１１と部
材１２との厚さは同一である。部材１１，１２の下面を
揃えて突き合わせることにより、突き合わせ形状とし
た。そして、ギャップ幅Ｗを種々変えて、溶込が貫通溶
込となるようにレーザ溶接を実施した。溶接条件を下記
表３に示す。
ザ溶接方法を示す模式図である。溶接すべき部材１１，
１２はいずれもアルミニウム合金板であり、部材１１の
突き合わせ部には溶接方向に延びる凸部１１ａが設けら
れている。この凸部１１ａを除いた部分の部材１１と部
材１２との厚さは同一である。部材１１，１２の下面を
揃えて突き合わせることにより、突き合わせ形状とし
た。そして、ギャップ幅Ｗを種々変えて、溶込が貫通溶
込となるようにレーザ溶接を実施した。溶接条件を下記
表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】溶接結果を、下記表４に示す。但し、図８
（ａ）に示すように、溶込部１５が部材１１，１２間を
連絡し、部材１１，１２が接合された場合を○、図８
（ｂ）に示すように、溶込部１５が部材１１，１２間を
連絡しない場合を×で示した。また、比較のために、凸
部を有しない部材同士の接合についてもギャップ裕度を
調べた。
（ａ）に示すように、溶込部１５が部材１１，１２間を
連絡し、部材１１，１２が接合された場合を○、図８
（ｂ）に示すように、溶込部１５が部材１１，１２間を
連絡しない場合を×で示した。また、比較のために、凸
部を有しない部材同士の接合についてもギャップ裕度を
調べた。
【００３１】
【表４】
【００３２】この表４から明らかなように、凸部を設け
た本実施例においては、凸部がない場合に比してギャッ
プ裕度が著しく増大した。
た本実施例においては、凸部がない場合に比してギャッ
プ裕度が著しく増大した。
【００３３】また、凸部がある場合及び凸部がない場合
で、溶接後の溶接部の引張強度を調べた。その結果、凸
部を設けたものは、凸部がないものに比して引張強度が
約４０％向上した。このように、一方の部材の溶接線に
沿って凸部を設けることにより、ギャップ裕度がより一
層向上すると共に、継手強度も向上する。
で、溶接後の溶接部の引張強度を調べた。その結果、凸
部を設けたものは、凸部がないものに比して引張強度が
約４０％向上した。このように、一方の部材の溶接線に
沿って凸部を設けることにより、ギャップ裕度がより一
層向上すると共に、継手強度も向上する。
【００３４】図９は、本発明の第３の実施例に係るレー
ザ溶接方法を示す模式図である。本実施例においては、
溶接すべきアルミニウム部材２１，２２を突き合わせ、
部材２１上に溶接線に沿って延びる第３の部材２３を配
置した。そして、突き合わせ部を下記表５に示す条件で
溶接した。この場合に、溶込部が第３の部材２３の上面
側から部材２１の下面側に到達する貫通溶込となるよう
にした。
ザ溶接方法を示す模式図である。本実施例においては、
溶接すべきアルミニウム部材２１，２２を突き合わせ、
部材２１上に溶接線に沿って延びる第３の部材２３を配
置した。そして、突き合わせ部を下記表５に示す条件で
溶接した。この場合に、溶込部が第３の部材２３の上面
側から部材２１の下面側に到達する貫通溶込となるよう
にした。
【００３５】
【表５】
【００３６】溶接結果を下記表６に示す。但し、溶込部
が部材２１，２２間を連結し、部材２１，２２が接合さ
れた場合を○、溶込部が部材２１，２２間を連結しない
場合を×で示した。また、比較のために、第３の部材２
３を配設しない場合のギャップ裕度を併せて示した。
が部材２１，２２間を連結し、部材２１，２２が接合さ
れた場合を○、溶込部が部材２１，２２間を連結しない
場合を×で示した。また、比較のために、第３の部材２
３を配設しない場合のギャップ裕度を併せて示した。
【００３７】
【表６】
【００３８】この表６から明らかなように、第３の部材
２３を設けた本実施例においては、第３の部材２３がな
い場合に比してギャップ裕度が著しく増大した。
２３を設けた本実施例においては、第３の部材２３がな
い場合に比してギャップ裕度が著しく増大した。
【００３９】図１０，１１は本発明の第４の実施例に係
るレーザ溶接方法を示す模式図である。本実施例におい
ては、アルミニウム合金からなり端部に凸部３１ａを有
する部材３１と、部材３１の端部よりも厚さが薄い部材
３２とを突き合わせて、突き合わせ形状とした。そし
て、部材３１の表面に対するレーザの光軸の角度θを種
々変化させて、下記表７に示す条件で溶込が貫通溶込と
なるようにレーザ溶接を行った。
るレーザ溶接方法を示す模式図である。本実施例におい
ては、アルミニウム合金からなり端部に凸部３１ａを有
する部材３１と、部材３１の端部よりも厚さが薄い部材
３２とを突き合わせて、突き合わせ形状とした。そし
て、部材３１の表面に対するレーザの光軸の角度θを種
々変化させて、下記表７に示す条件で溶込が貫通溶込と
なるようにレーザ溶接を行った。
【００４０】
【表７】
【００４１】溶接結果を、下記表８に示す。但し、ギャ
ップ幅Ｗが０．５ｍｍのときの正接角θGTは、下記数式
１に示すように、約９．５°であり、ギャップが０．８
ｍｍのときの正接角θGTは、下記数式２に示すように、
約１５°である。
ップ幅Ｗが０．５ｍｍのときの正接角θGTは、下記数式
１に示すように、約９．５°であり、ギャップが０．８
ｍｍのときの正接角θGTは、下記数式２に示すように、
約１５°である。
【００４２】
【数１】ｔａｎ-1（０．５／３）≒９．５（deg）
【００４３】
【数２】ｔａｎ-1（０．８／３）≒１５（deg）
【００４４】角度θは、９０°−θGT≦θ≦９０°であ
ることが好ましい。従って、下記表８において、ギャッ
プＷが０．５ｍｍのときは、光軸の角度θが８０．５乃
至９０°のものを実施例、それ以外のものを比較例とし
た。また、ギャップＷが０．８ｍｍのときは、光軸の角
度θが７５乃至９０°のものを実施例、それ以外のもの
を比較例とした。
ることが好ましい。従って、下記表８において、ギャッ
プＷが０．５ｍｍのときは、光軸の角度θが８０．５乃
至９０°のものを実施例、それ以外のものを比較例とし
た。また、ギャップＷが０．８ｍｍのときは、光軸の角
度θが７５乃至９０°のものを実施例、それ以外のもの
を比較例とした。
【００４５】
【表８】
【００４６】この表８から明らかなように、レーザ光の
光軸と部材３１の表面とのなす角度θを、９０°−θGT
≦θ≦９０°とした実施例４〜９はいずれも良好な溶接
状態を得ることができたの対し、比較例４〜１４はいず
れも溶接不良が発生した。
光軸と部材３１の表面とのなす角度θを、９０°−θGT
≦θ≦９０°とした実施例４〜９はいずれも良好な溶接
状態を得ることができたの対し、比較例４〜１４はいず
れも溶接不良が発生した。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、レーザ光の全ビーム面積の５０％以上（但し、１０
０％を含まず）を第１又は第２の部材のいずれか一方に
照射して前記一方の部材の表面側から裏面側に貫通する
貫通溶込部を形成して溶接を行うので、ギャップ裕度が
大きく、従来必要とされていた突き合わせ面を高精度に
機械加工する工程及び部材を押さえつけるための強力な
治具が不要になる。また、本発明方法によれば、ポロシ
ティ欠陥及び溶け落ち欠陥の発生を抑制でき、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の部材を安定して溶接する
ことが可能になり、高品位なアルミニウム溶接構造物を
製造することができる。更に、本発明によれば、溶接部
の強度が高く、機械的性能が優れていることから、自動
車、鉄道車輌及び船舶等の軽量化による燃費の向上等、
各種分野において多大な貢献をなす。
ば、レーザ光の全ビーム面積の５０％以上（但し、１０
０％を含まず）を第１又は第２の部材のいずれか一方に
照射して前記一方の部材の表面側から裏面側に貫通する
貫通溶込部を形成して溶接を行うので、ギャップ裕度が
大きく、従来必要とされていた突き合わせ面を高精度に
機械加工する工程及び部材を押さえつけるための強力な
治具が不要になる。また、本発明方法によれば、ポロシ
ティ欠陥及び溶け落ち欠陥の発生を抑制でき、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の部材を安定して溶接する
ことが可能になり、高品位なアルミニウム溶接構造物を
製造することができる。更に、本発明によれば、溶接部
の強度が高く、機械的性能が優れていることから、自動
車、鉄道車輌及び船舶等の軽量化による燃費の向上等、
各種分野において多大な貢献をなす。
【図１】本発明の実施例に係るアルミニウム又はアルミ
ニウム合金部材のレーザ溶接方法を示す上面図である。
ニウム合金部材のレーザ溶接方法を示す上面図である。
【図２】同じくその断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はいずれも実施例及び比較例に
おけるレーザ光の照射位置を示す模式図である。
おけるレーザ光の照射位置を示す模式図である。
【図４】部材の厚さが１ｍｍのときのレーザ照射位置と
ギャップ裕度との関係を示すグラフ図である。
ギャップ裕度との関係を示すグラフ図である。
【図５】部材の厚さが２ｍｍのときのレーザ照射位置と
ギャップ裕度との関係を示すグラフ図である。
ギャップ裕度との関係を示すグラフ図である。
【図６】（ａ）は良好な溶接状態を示す模式図、（ｂ）
は溶接不良の状態を示す模式図である。
は溶接不良の状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るレーザ溶接方法を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図８】（ａ）は良好な溶接状態を示す模式図、（ｂ）
は溶接不良の状態を示す模式図である。
は溶接不良の状態を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るレーザ溶接方法を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るレーザ溶接方法
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図１１】同じく第４の実施例に係るレーザ溶接方法を
示す模式図である。
示す模式図である。
１，２，１１，１２，２１，２２，３１，３２；アルミ
ニウム部材 ４，１５；溶込部 １１ａ，３１ａ；凸部 ２３；第３の部材
ニウム部材 ４，１５；溶込部 １１ａ，３１ａ；凸部 ２３；第３の部材
Claims (4)
- 【請求項１】 突き合わせ部に０．０１ｍｍ以上のギャ
ップが存在するアルミニウム又はアルミニウム合金製第
１及び第２の部材をレーザ光により溶接するアルミニウ
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法であっ
て、前記第１及び第２の部材のいずれか一方の部材の前
記突き合わせ部側の表面端部にレーザ光をその全ビーム
面積の５０％以上（但し、１００％を含まず）を照射し
前記一方の部材の表面側から裏面側に到達する貫通溶込
部を形成して溶接を実施することを特徴とするアルミニ
ウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 前記一方の部材の前記突き合わせ部側の
端部には溶接方向に延びる凸部が設けられていることを
特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニ
ウム合金部材のレーザ溶接方法。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の部材間のギャップ幅
Ｗと前記一方の部材の前記突き合わせ部側の端部におけ
る厚さｔとの正接角をθGT（θGT＝ｔａｎ-1（Ｗ／
ｔ））とした場合に、前記レーザ光の光軸と前記一方の
部材の表面とのなす角度θが、９０°−θGT≦θ≦９０
°であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアル
ミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 突き合わせ部に０．０１ｍｍ以上のギャ
ップが存在するアルミニウム又はアルミニウム合金製第
１及び第２の部材をレーザ光により溶接するアルミニウ
ム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法であっ
て、前記第１及び第２の部材のいずれか一方の部材の前
記突き合わせ部側の表面端部上にアルミニウム又はアル
ミニウム合金製の第３の部材を配置し、この第３の部材
及び前記一方の部材の前記突き合わせ部側の端部にレー
ザ光をその全ビーム面積の５０％以上（但し、１００％
を含まず）を照射し前記第３の部材の表面側から前記一
方の部材の裏面側に到達する貫通溶込部を形成して溶接
を実施することを特徴とするアルミニウム又はアルミニ
ウム合金部材のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6061784A JPH07266068A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6061784A JPH07266068A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07266068A true JPH07266068A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13181068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6061784A Pending JPH07266068A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | アルミニウム又はアルミニウム合金部材のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07266068A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001293585A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | プレス加工品の組立方法 |
| JP2001353587A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-25 | Nissan Motor Co Ltd | 高炭素鋼と低炭素鋼との溶接方法 |
| US6581819B1 (en) | 1996-03-19 | 2003-06-24 | Hitachi, Ltd. | Panel structure, a friction stir welding method, and a panel |
| WO2003097292A1 (fr) * | 2002-05-22 | 2003-11-27 | Suzuki Motor Corporation | Procede de soudage et corps structural assemble au moyen de ce procede de soudage |
| JP2015202708A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | シロキ工業株式会社 | 車両用ドアサッシュのレーザ溶接方法及び金属材料のレーザ溶接方法 |
| CN110539078A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-06 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种5a06/zl114a异种铝合金件对接激光摆动焊接方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6061784A patent/JPH07266068A/ja active Pending
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7073701B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-07-11 | Hitachi, Ltd. | Method of joining two members by friction stir welding |
| US6862860B2 (en) | 1996-03-19 | 2005-03-08 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method of opposite sides of panels |
| US7665651B2 (en) | 1996-03-19 | 2010-02-23 | Hitachi, Ltd. | Method of joining two members by friction stir welding |
| US7562802B2 (en) | 1996-03-19 | 2009-07-21 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body formed |
| US7114304B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-10-03 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding member |
| US6946206B2 (en) | 1996-03-19 | 2005-09-20 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body |
| US6953144B2 (en) | 1996-03-19 | 2005-10-11 | Hitachi, Ltd. | Friction stir wilding method and structure body |
| US7178303B2 (en) | 1996-03-19 | 2007-02-20 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding hollow frame member |
| US6983873B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-01-10 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body formed |
| US7032805B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-04-25 | Hitachi, Ltd. | Manufacturing method of structure body and structure body formed |
| US7032804B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-04-25 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body |
| US7056594B2 (en) | 1996-03-19 | 2006-06-06 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body |
| US6581819B1 (en) | 1996-03-19 | 2003-06-24 | Hitachi, Ltd. | Panel structure, a friction stir welding method, and a panel |
| US7520104B2 (en) | 1996-03-19 | 2009-04-21 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding member |
| US6966481B2 (en) | 1996-03-19 | 2005-11-22 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method |
| US7513409B2 (en) | 1996-03-19 | 2009-04-07 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method and structure body |
| US7287683B2 (en) | 1996-03-19 | 2007-10-30 | Hitachi, Ltd. | Method of joining two members by friction stir welding |
| US7416769B2 (en) | 1996-03-19 | 2008-08-26 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding member |
| JP2001293585A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | プレス加工品の組立方法 |
| JP2001353587A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-25 | Nissan Motor Co Ltd | 高炭素鋼と低炭素鋼との溶接方法 |
| CN1320978C (zh) * | 2002-05-22 | 2007-06-13 | 铃木株式会社 | 焊接方法及使用该方法接合的构造体 |
| WO2003097292A1 (fr) * | 2002-05-22 | 2003-11-27 | Suzuki Motor Corporation | Procede de soudage et corps structural assemble au moyen de ce procede de soudage |
| JP2015202708A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | シロキ工業株式会社 | 車両用ドアサッシュのレーザ溶接方法及び金属材料のレーザ溶接方法 |
| CN110539078A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-06 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种5a06/zl114a异种铝合金件对接激光摆动焊接方法 |
| CN110539078B (zh) * | 2019-07-31 | 2021-10-15 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种5a06/zl114a异种铝合金件对接激光摆动焊接方法 |
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