JPH10113783A - めっき鋼板のレーザ溶接方法 - Google Patents

めっき鋼板のレーザ溶接方法

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JPH10113783A
JPH10113783A JP8286144A JP28614496A JPH10113783A JP H10113783 A JPH10113783 A JP H10113783A JP 8286144 A JP8286144 A JP 8286144A JP 28614496 A JP28614496 A JP 28614496A JP H10113783 A JPH10113783 A JP H10113783A
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JP
Japan
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plated steel
laser beam
steel sheets
laser
welding method
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Application number
JP8286144A
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English (en)
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Shigeru Kikuta
繁 菊田
Kensho Kamiya
憲昭 神谷
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Horie Metal Co Ltd
Original Assignee
Horie Metal Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一組のめっき鋼板をレーザビームによって重
ね継手溶接する溶接方法において、両鋼板間に一定の空
隙を容易且つ安定的に形成しつつレーザビームを照射
し、良好な溶接品質を確保する。 【解決手段】 第1及び第2のめっき鋼板10,20の
一方の面に対し略垂直に、局部加圧装置40の鋼球41
によって局部的に順次加圧する。そして、この加圧部か
ら所定距離隔てた位置で、第1及び第2のめっき鋼板1
0,20の一方の面に対し略垂直にレーザ装置30から
レーザビームを順次照射する。而して、第1及び第2の
めっき鋼板10,20が良好な溶接品質で重ね継手溶接
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一組の母材をレー
ザビームによって溶接する溶接方法に関し、特に一組の
めっき鋼板を重ね合せ、重ね継手溶接を行なうレーザ溶
接方法に係る。
【0002】
【従来の技術】複数の母材を溶接する方法として、近時
レーザビームを照射して溶接するレーザ溶接が採用され
ている。この母材としてめっき鋼板を用い、一組のめっ
き鋼板を重ね合せてレーザ溶接する際に、両鋼板の当接
部のめっき層の存在により溶融池表面が荒れて粗面とな
るという問題があった。
【0003】この問題に対処し、高精度の治具を必要と
することなく、良好な溶融池表面形状を維持しつつ溶接
すべく、本願出願人は、特開平7−155974号公報
に記載のように、少くとも第1のめっき鋼板に突出部を
形成し、この突出部の頂部を第2のめっき鋼板の表面に
当接させ、第1のめっき鋼板に対し突出部の頂部の反対
側からレーザビームを照射して、第1及び第2のめっき
鋼板を溶接するレーザ溶接方法を提案した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題に対して
は、第1のめっき鋼板と第2のめっき鋼板との間にシム
板を介装してクランプすることにより、両鋼板の間にギ
ャップ(空隙)を形成することができる。従って、この
方法によっても、上記公報に記載の突出部を形成して溶
接する方法と同様の効果を期待することができる。
【0005】然し乍ら、上記の何れの方法においても、
溶接工程に先立ち、予め、第1のめっき鋼板に突出部を
形成し、あるいは第1のめっき鋼板と第2のめっき鋼板
との間にシム板を介装しておく必要があり、一工程余分
となる。しかも、シム板を介装してクランプする方法で
はシム板の配置及び固定が困難であり、クランプ方法に
よってはギャップが安定しないという問題が残る。
【0006】そこで、本発明は、一組のめっき鋼板をレ
ーザビームによって重ね継手溶接する溶接方法におい
て、両鋼板間に一定の空隙を容易且つ安定的に形成しつ
つレーザビームを照射し、良好な溶接品質を確保し得る
レーザ溶接方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明は、第1及び第2のめっき鋼板から成る一組
の母材を重ね合わせ、レーザビームによって重ね継手溶
接を行なう、めっき鋼板のレーザ溶接方法において、前
記第1及び第2のめっき鋼板を重ね合わせ、前記第1及
び第2のめっき鋼板の一方の面に対し略垂直に局部的に
順次加圧すると共に、該加圧部から所定距離隔てた位置
で前記一方の面に対し略垂直にレーザビームを順次照射
して前記第1及び第2のめっき鋼板を溶接することとし
たものである。
【0008】また、請求項2に記載のように、前記第1
及び第2のめっき鋼板の一方の面に対して垂直な軸に対
し第1の所定角度傾斜した方向から局部的に順次加圧す
ると共に、該加圧部から所定距離隔てた位置で前記一方
の面に対して垂直な軸に対し第2の所定角度傾斜した方
向からレーザビームを順次照射し、該レーザビームの照
射方向と前記加圧方向とが第3の所定角度をなすように
するとよい。
【0009】あるいは、請求項3に記載のように、前記
第1及び第2のめっき鋼板の一方の面に対し略垂直に局
部的に加圧する加圧手段と、該加圧手段に対して所定の
位置に配置し前記一方の面に対し略垂直にレーザビーム
を照射するレーザビーム照射手段を備え、前記第1及び
第2のめっき鋼板と、前記加圧手段及び前記レーザビー
ム照射手段とを、相対的に平行移動するようにしてもよ
い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係るレ
ーザ溶接方法によって、第1及び第2のめっき鋼板1
0,20から成る一組の母材をレーザ溶接する状況を示
す。本実施形態では、周囲にフランジ部を有する略同等
の容器状に形成された第1及び第2のめっき鋼板10,
20を重ね合せ、フランジ部に対し重ね継手溶接を行な
い、燃料タンク(図4にFTで表す)を形成することと
している。本実施形態の第1及び第2のめっき鋼板1
0,20は図3に拡大して示すように、夫々鋼板11及
び21の各々の両面にめっき層12,13及び22,2
3が形成されて成る。
【0011】図4は本実施形態のレーザ溶接方法を行な
う装置の全体を示すもので、基台1a上に支持台2が固
定されると共に、支持脚1bを介して支持ビーム1cが
略水平に横架されている。この支持ビーム1cに移動装
置3,4が水平移動可能に支持されており、各々にレー
ザ装置30及び局部加圧装置40が固定されている。一
方、支持台2上には支持具2aが固定されており、この
支持具2aによって、第1及び第2のめっき鋼板10,
20の各々のフランジ部が重合した状態で略水平に支持
される。即ち、支持台2上の所定位置に支持された第1
及び第2のめっき鋼板10,20に対して、支持ビーム
1cに移動可能に支持された移動装置3,4が、相互に
所定の位置関係を維持しながら、フランジ部に沿って平
行移動するように構成されている。
【0012】局部加圧装置40は、その先端部に鋼球4
1(例えば直径10乃至15mm)を回転自在に支持
し、加圧シリンダ42によって鋼球41を被溶接部材方
向に押圧するように構成されている。一方、レーザ装置
30は、その全体構成の図示は省略したが、図3に示す
ように、レーザ発生装置(図示せず)から出力されたレ
ーザビームLAが、レンズホルダ31に保持されたレン
ズ32を介して集束し、高エネルギー密度の微小スポッ
トとして第1及び第2のめっき鋼板10,20に照射さ
れる。
【0013】上記レーザ装置30と局部加圧装置40
は、図1に示す所定の位置関係に保持されている。即
ち、局部加圧装置40が第1及び第2のめっき鋼板1
0,20の一方の面に対して垂直な軸に対し第1の所定
角度(α)傾斜した方向に局部的に加圧するように配置
されている。そして、この加圧部から所定距離(D)隔
てた位置で前記一方の面に対して垂直な軸に対し第2の
所定角度(β)傾斜した方向にレーザビームを照射する
ようにレーザ装置30が配置されている。結局、レーザ
ビームの照射方向と加圧方向とが第3の所定角度(γ)
をなすように、レーザ装置30と局部加圧装置40が夫
々図4の移動装置3,4に固定されている。尚、第1の
所定角度(α)、第2の所定角度(β)及び所定距離
(D)は、第1及び第2のめっき鋼板10,20の厚さ
等に応じて設定される。
【0014】而して、上記のように配置された局部加圧
装置40とレーザ装置30は、第1及び第2のめっき鋼
板10,20のフランジ部の一方の面上を同期して移動
し、第1及び第2のめっき鋼板10,20が鋼球41に
よって図2にPで示した矢印方向に順次加圧されると、
その反作用として第1及び第2のめっき鋼板10,20
に反りが生じ、図2に示すように、両鋼板間に微小の空
隙hが形成される。この空隙hは、鋼球41の移動に伴
い順次形成されるが、第1及び第2のめっき鋼板10,
20(例えば厚さ0.8乃至1.2mm)のフランジ部
の全周に亘って一定の値(例えば10乃至100μm)
となる。
【0015】続いて、局部加圧装置40の鋼球41によ
る第1及び第2のめっき鋼板10,20に対する加圧部
から所定距離(D)を隔てて、レーザ装置30から図2
に破線で示すようにレーザビームLAが順次照射される
と、第1及び第2のめっき鋼板10,20がシーム溶接
される。即ち、先ず第1のめっき鋼板10、続いて第2
のめっき鋼板10の照射局部が溶融し、溶融池(図示せ
ず)が形成される。このとき、めっき層12,13,2
2,23も溶融し、金属蒸気が発生するが、第1及び第
2のめっき鋼板10,20の接合部で発生する金属蒸気
は空隙hを介して大気に放出されるので、溶融池内に気
泡が残置することはなく、第1のめっき鋼板10の表面
は滑らかな面となる。
【0016】以上のように、本実施形態のレーザ溶接方
法によれば、空隙hが順次形成される軌跡とレーザビー
ムが照射される軌跡が一致し、金属蒸気は空隙hを介し
て大気に放出され溶融池に気泡が残置することはないの
で、良好な表面形状を維持しつつ重ね継手溶接を行なう
ことができ、良好な締結強度が得られる。特に、第1及
び第2の鋼板10,20間に順次形成される空隙hは略
一定となるので、製品間のバラツキはなく、安定した溶
接品質(締結強度、気密性等)を確保することができ
る。
【0017】更に、空隙hは局部加圧装置40の鋼球4
1による加圧作動に伴って形成されるので、空隙hを維
持するための突出部やシム板等を必要としない。しか
も、溶接に先行して被溶接部材が局部加圧装置40によ
って順次加圧されるので、従来方法では被溶接部材の保
持に必要とされる全周クランプも不要となる。従って、
従来方法に比し製品単価を一層低減することができ、汎
用化も容易である。
【0018】図5は本発明のレーザ溶接方法の他の実施
形態に係り、レーザ装置30及び局部加圧装置40を支
持脚5に固定し、ロボット装置100のアーム101の
先端に支持具2aを設け、被溶接部材たる燃料タンクF
T(第1及び第2の鋼板10,20を重合したもの)を
平行移動するように構成したものである。而して、レー
ザ装置30及び局部加圧装置40が相対的に燃料タンク
FTのフランジ部に沿って平行移動するので、前述の実
施形態と同様の効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明のめっき鋼
板のレーザ溶接方法によれば、第1及び第2のめっき鋼
板を重ね合わせ、これらの一方の面に対し略垂直に局部
的に順次加圧すると共に、その加圧部から所定距離隔て
た位置で一方の面に対し略垂直にレーザビームを順次照
射して第1及び第2のめっき鋼板を溶接することとして
いるので、第1及び第2のめっき鋼板の間に一定の空隙
を容易且つ安定的に形成し乍らレーザビームを順次照射
することができ、良好な溶接品質を確保し、確実に重ね
継手溶接を行なうことができる。特に、被溶接部材たる
第1及び第2のめっき鋼板に応じて、請求項2に記載の
ように加圧方向及び照射方向を設定することにより、最
適な溶接品質を確保することができる。
【0020】更に、請求項3に記載のように、第1及び
第2のめっき鋼板の一方の面に対し略垂直に局部的に加
圧する加圧手段と、この加圧手段に対して所定の位置に
配置し前記一方の面に対し略垂直にレーザビームを照射
するレーザビーム照射手段を設け、第1及び第2のめっ
き鋼板と加圧手段及びレーザビーム照射手段とを相対的
に平行移動することとすれば、何れか一方側を駆動する
ことによって上記のように溶接を行なうことができるの
で、必要に応じて種々の態様の装置を構成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接方法によ
って第1及び第2のめっき鋼板を溶接する状況を示す一
部断面正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接方法によ
って第1及び第2のめっき鋼板を溶接する状況を示す断
面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接方法によ
って第1及び第2のめっき鋼板を溶接する状況を拡大し
て示す断面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るレーザ溶接方法によ
って第1及び第2のめっき鋼板を溶接する装置を示す正
面図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係るレーザ溶接方法に
よって第1及び第2のめっき鋼板を溶接する装置を示す
正面図である。
【符号の説明】
10 第1のめっき鋼板 11 鋼板 12,13 めっき層 20 第2のめっき鋼板 21 鋼板 22,23 めっき層 30 レーザ装置 40 局部加圧装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2のめっき鋼板から成る一組
    の母材を重ね合わせ、レーザビームによって重ね継手溶
    接を行なう、めっき鋼板のレーザ溶接方法において、前
    記第1及び第2のめっき鋼板を重ね合わせ、前記第1及
    び第2のめっき鋼板の一方の面に対し略垂直に局部的に
    順次加圧すると共に、該加圧部から所定距離隔てた位置
    で前記一方の面に対し略垂直にレーザビームを順次照射
    して前記第1及び第2のめっき鋼板を溶接するようにし
    たことを特徴とするめっき鋼板のレーザ溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2のめっき鋼板の一方の
    面に対して垂直な軸に対し第1の所定角度傾斜した方向
    から局部的に順次加圧すると共に、該加圧部から所定距
    離隔てた位置で前記一方の面に対して垂直な軸に対し第
    2の所定角度傾斜した方向からレーザビームを順次照射
    し、該レーザビームの照射方向と前記加圧方向とが第3
    の所定角度をなすようにしたことを特徴とする請求項1
    記載のめっき鋼板のレーザ溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2のめっき鋼板の一方の
    面に対し略垂直に局部的に加圧する加圧手段と、該加圧
    手段に対して所定の位置に配置し前記一方の面に対し略
    垂直にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段を
    備え、前記第1及び第2のめっき鋼板と、前記加圧手段
    及び前記レーザビーム照射手段とを、相対的に平行移動
    するようにしたことを特徴とする請求項1記載のめっき
    鋼板のレーザ溶接方法。
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