JP2001198689A - アルミニウム材のレーザ溶接方法 - Google Patents
アルミニウム材のレーザ溶接方法Info
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 線状の溶加材を送給する場合に、この溶加材
が溶接ビードに付着してしまうことを回避し溶接作業性
を向上させることができるアルミニウム材のレーザ溶接
方法を提供する。 【解決手段】 被溶接材１１の表面にステッチ状の溶接
部１３が形成されており、その先端から若干離隔した位
置に、溶加材ワイヤ１２の先端を配置し、レーザビーム
ＬＢを照射する。次いで、溶加材ワイヤ１２の送給を停
止した後、ｔｓ秒後に、レーザビームＬＢの照射を停止
する。
が溶接ビードに付着してしまうことを回避し溶接作業性
を向上させることができるアルミニウム材のレーザ溶接
方法を提供する。 【解決手段】 被溶接材１１の表面にステッチ状の溶接
部１３が形成されており、その先端から若干離隔した位
置に、溶加材ワイヤ１２の先端を配置し、レーザビーム
ＬＢを照射する。次いで、溶加材ワイヤ１２の送給を停
止した後、ｔｓ秒後に、レーザビームＬＢの照射を停止
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム又はア
ルミニウム合金材（以下、総称してアルミニウム材とい
う）をＹＡＧレーザ等によりレーザ溶接する方法に関
し、特に、溶加材を添加する方法を改善したアルミニウ
ム材のレーザ溶接方法に関する。
ルミニウム合金材（以下、総称してアルミニウム材とい
う）をＹＡＧレーザ等によりレーザ溶接する方法に関
し、特に、溶加材を添加する方法を改善したアルミニウ
ム材のレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量化の観点から、自動車の部品又は構
造材にアルミニウム材の使用が盛んになされており、こ
のため、アルミニウム材の接合技術の向上が要望されて
いる。従来、自動車の組立工程において、鋼材の構造材
については、スポット溶接が多用されている。しかし、
アルミニウム材は鋼材に比して熱伝導度及び電気伝導度
が高いため、アルミニウム材を抵抗スポット溶接しよう
とすると、電極寿命が短くなり、溶接電源を大容量化す
る必要があり、また、被溶接材の溶接部に高加圧力で押
さえつける必要がある等、種々の問題点があり、鋼材の
場合と同様の条件で容易に抵抗スポット溶接することは
できない。アルミニウム材に抵抗スポット溶接を適用し
ようとすると、少なくとも、溶接電源を高容量化し、溶
接ロボットを大型化する必要があった。
造材にアルミニウム材の使用が盛んになされており、こ
のため、アルミニウム材の接合技術の向上が要望されて
いる。従来、自動車の組立工程において、鋼材の構造材
については、スポット溶接が多用されている。しかし、
アルミニウム材は鋼材に比して熱伝導度及び電気伝導度
が高いため、アルミニウム材を抵抗スポット溶接しよう
とすると、電極寿命が短くなり、溶接電源を大容量化す
る必要があり、また、被溶接材の溶接部に高加圧力で押
さえつける必要がある等、種々の問題点があり、鋼材の
場合と同様の条件で容易に抵抗スポット溶接することは
できない。アルミニウム材に抵抗スポット溶接を適用し
ようとすると、少なくとも、溶接電源を高容量化し、溶
接ロボットを大型化する必要があった。
【０００３】一方、ＹＡＧレーザは低入熱で溶接できる
ため、アルミニウム材の溶接に対し、ＹＡＧレーザの適
用が開始されている。このＹＡＧレーザは、レーザ光を
出力的及び時間的に分割することができるため、多点を
同時又は時間差的に照射することが可能となり、従来の
設備及び技術を使用して、レーザスポット溶接すること
ができる。この場合に、ＹＡＧレーザによるスポット溶
接においては、抵抗スポット溶接とは異なり、非接触で
あるため、電極寿命が短くなるということがない。ま
た、ロボットの更新及び大電流電源の新設等が不要であ
り、既存の設備を使用してレーザスポット溶接すること
ができるという利点がある。
ため、アルミニウム材の溶接に対し、ＹＡＧレーザの適
用が開始されている。このＹＡＧレーザは、レーザ光を
出力的及び時間的に分割することができるため、多点を
同時又は時間差的に照射することが可能となり、従来の
設備及び技術を使用して、レーザスポット溶接すること
ができる。この場合に、ＹＡＧレーザによるスポット溶
接においては、抵抗スポット溶接とは異なり、非接触で
あるため、電極寿命が短くなるということがない。ま
た、ロボットの更新及び大電流電源の新設等が不要であ
り、既存の設備を使用してレーザスポット溶接すること
ができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接部
への成分添加又は溶接による溶融凝固部に形成されるク
レータの埋込のために、溶加材を添加することがある。
この場合、特に、アルミニウム材をスポット溶接する場
合には、従来、レーザビームの照射停止と同時に溶加材
ワイヤの送給も停止していた。しかし、レーザビームの
照射時間が例えば１秒以下であり、溶加材ワイヤは例え
ば５ｃｍ／秒の速度で送給するため、レーザ照射が終了
し、溶加材ワイヤの送給を停止しても、ビードに溶加材
ワイヤが進入し、凝固後のビードに溶加材ワイヤが付着
してしまうことがある。
への成分添加又は溶接による溶融凝固部に形成されるク
レータの埋込のために、溶加材を添加することがある。
この場合、特に、アルミニウム材をスポット溶接する場
合には、従来、レーザビームの照射停止と同時に溶加材
ワイヤの送給も停止していた。しかし、レーザビームの
照射時間が例えば１秒以下であり、溶加材ワイヤは例え
ば５ｃｍ／秒の速度で送給するため、レーザ照射が終了
し、溶加材ワイヤの送給を停止しても、ビードに溶加材
ワイヤが進入し、凝固後のビードに溶加材ワイヤが付着
してしまうことがある。
【０００５】また、ステッチ状に溶接する場合には、レ
ーザ照射によりスポット状の溶融ビードを形成した後、
若干レーザビームの照射位置をずらし、再度レーザビー
ムをスポット的に照射して溶融ビードを隣のビード（既
に凝固している）に重ねるようにして形成し、このよう
な操作を繰り返してステッチ状にビードをつないで連続
的に溶接する。このステッチ状に溶接する場合も、レー
ザビームの照射及び停止の操作を順次行い、更に照射位
置をステップ的に移動させており、その都度、溶加材ワ
イヤの送給を停止し、更に若干移動させる必要がある。
従って、この場合も、溶加材ワイヤが溶融ビードに進入
し、凝固後のビードに溶加材ワイヤが付着してしまうこ
とがある。
ーザ照射によりスポット状の溶融ビードを形成した後、
若干レーザビームの照射位置をずらし、再度レーザビー
ムをスポット的に照射して溶融ビードを隣のビード（既
に凝固している）に重ねるようにして形成し、このよう
な操作を繰り返してステッチ状にビードをつないで連続
的に溶接する。このステッチ状に溶接する場合も、レー
ザビームの照射及び停止の操作を順次行い、更に照射位
置をステップ的に移動させており、その都度、溶加材ワ
イヤの送給を停止し、更に若干移動させる必要がある。
従って、この場合も、溶加材ワイヤが溶融ビードに進入
し、凝固後のビードに溶加材ワイヤが付着してしまうこ
とがある。
【０００６】このように、溶加材ワイヤを使用する場
合、この溶加材ワイヤがビードに付着してしまうと、そ
の都度、溶接作業を中断する必要が生じ、作業効率が著
しく低下するという問題点がある。特に、溶接の高速化
が要求される用途において、このような問題点は重大な
支障となる。
合、この溶加材ワイヤがビードに付着してしまうと、そ
の都度、溶接作業を中断する必要が生じ、作業効率が著
しく低下するという問題点がある。特に、溶接の高速化
が要求される用途において、このような問題点は重大な
支障となる。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、線状の溶加材を送給する場合に、この溶加
材が溶接ビードに付着してしまうことを回避し溶接作業
性を向上させることができるアルミニウム材のレーザ溶
接方法を提供することを目的とする。
のであって、線状の溶加材を送給する場合に、この溶加
材が溶接ビードに付着してしまうことを回避し溶接作業
性を向上させることができるアルミニウム材のレーザ溶
接方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム材のレーザ溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる１対の被溶接材をその溶接部で重ね、表
面側から被溶接材にレーザビームを照射して溶接するア
ルミニウム材のレーザ溶接方法において、前記レーザビ
ームの照射位置に線状の溶加材を送給し、レーザ照射停
止タイミングよりも前のタイミングで、前記溶加材の送
給を停止することを特徴とする。
ム材のレーザ溶接方法は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる１対の被溶接材をその溶接部で重ね、表
面側から被溶接材にレーザビームを照射して溶接するア
ルミニウム材のレーザ溶接方法において、前記レーザビ
ームの照射位置に線状の溶加材を送給し、レーザ照射停
止タイミングよりも前のタイミングで、前記溶加材の送
給を停止することを特徴とする。
【０００９】このアルミニウム材のレーザ溶接方法にお
いて、前記レーザ溶接は、例えば、前記被溶接材をスポ
ット的又はステッチ状に溶接するスポット溶接又はステ
ッチ溶接である。
いて、前記レーザ溶接は、例えば、前記被溶接材をスポ
ット的又はステッチ状に溶接するスポット溶接又はステ
ッチ溶接である。
【００１０】本発明においては、レーザビームの照射停
止の直前に溶加材の送給を停止するので、溶加材がビー
ドに進入してしまうことが防止される。この溶加材の送
給停止のタイミングは、レーザビームの照射停止のタイ
ミングよりも前の時点であり、溶加材の送給が停止され
た時点ではレーザビームが照射されているので、溶加材
の先端部は溶融し、溶け落ちて、結果的に溶加材の先端
部が溶融ビードから離れる。その後、レーザビームが停
止するので、溶加材がビードに進入することを確実に防
止できると共に、次のビード形成に円滑に移ることがで
きる。
止の直前に溶加材の送給を停止するので、溶加材がビー
ドに進入してしまうことが防止される。この溶加材の送
給停止のタイミングは、レーザビームの照射停止のタイ
ミングよりも前の時点であり、溶加材の送給が停止され
た時点ではレーザビームが照射されているので、溶加材
の先端部は溶融し、溶け落ちて、結果的に溶加材の先端
部が溶融ビードから離れる。その後、レーザビームが停
止するので、溶加材がビードに進入することを確実に防
止できると共に、次のビード形成に円滑に移ることがで
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発
明の第１実施例を示す図であり、図１（ａ）はその斜視
図、図１（ｂ）は正面断面図である。なお、本実施例
は、本発明をレーザスポット溶接に適用した場合のもの
である。被溶接材である上板１と下板２とをそのスポッ
ト溶接すべき端部で重ね、この端部を円柱状の下押さえ
部材４と３本の棒状の上押さえ部材３とで挟み、挟持す
る。この上押さえ部材３はスポット溶接すべき箇所を外
して、その箇所を取り囲む位置を下方に向けて押圧して
いる。一方、下押さえ部材４はスポット溶接すべき箇所
の直下の位置を上方に向けて押圧している。
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発
明の第１実施例を示す図であり、図１（ａ）はその斜視
図、図１（ｂ）は正面断面図である。なお、本実施例
は、本発明をレーザスポット溶接に適用した場合のもの
である。被溶接材である上板１と下板２とをそのスポッ
ト溶接すべき端部で重ね、この端部を円柱状の下押さえ
部材４と３本の棒状の上押さえ部材３とで挟み、挟持す
る。この上押さえ部材３はスポット溶接すべき箇所を外
して、その箇所を取り囲む位置を下方に向けて押圧して
いる。一方、下押さえ部材４はスポット溶接すべき箇所
の直下の位置を上方に向けて押圧している。
【００１２】下板２の下面の前記スポット溶接すべき箇
所に整合する位置は、凹部５を形成するように、凹んで
いる。従って、この凹部５の部分では、下板２と下押さ
え部材４とは接触せず、空間を形成している。なお、上
板１及び下板２はアルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる板材であり、厚さが例えば１ｍｍ以上である。
所に整合する位置は、凹部５を形成するように、凹んで
いる。従って、この凹部５の部分では、下板２と下押さ
え部材４とは接触せず、空間を形成している。なお、上
板１及び下板２はアルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる板材であり、厚さが例えば１ｍｍ以上である。
【００１３】そして、上板１及び下板２を溶接部で重
ね、上押さえ部材３及び下押さえ部材４で前記溶接部を
挟持し、上押さえ部材３の配置中心のスポット溶接部に
対し、溶加材ワイヤ１０を送給すると同時に、所定のエ
ネルギでレーザビームＬＢをパルス的に照射する。この
レーザは、例えば、ＹＡＧレーザ又はＣＯ2レーザであ
る。
ね、上押さえ部材３及び下押さえ部材４で前記溶接部を
挟持し、上押さえ部材３の配置中心のスポット溶接部に
対し、溶加材ワイヤ１０を送給すると同時に、所定のエ
ネルギでレーザビームＬＢをパルス的に照射する。この
レーザは、例えば、ＹＡＧレーザ又はＣＯ2レーザであ
る。
【００１４】そうすると、レーザビームの照射による熱
エネルギにより、上板１及び下板２はスポット状に溶融
し、貫通溶け込み部６が形成される。そして、溶加材ワ
イヤ１がこの溶け込み部６に供給されて溶融し、ビード
部の材料を補充し、クレータの形成を防止する。
エネルギにより、上板１及び下板２はスポット状に溶融
し、貫通溶け込み部６が形成される。そして、溶加材ワ
イヤ１がこの溶け込み部６に供給されて溶融し、ビード
部の材料を補充し、クレータの形成を防止する。
【００１５】次いで、レーザビームの照射停止タイミン
グの直前のｔｓ秒以上前の時点で、溶加材ワイヤの送給
を停止する。このため、溶加材ワイヤの先端部は未だ照
射されているレーザビームにより熱を与えられて溶融
し、この溶加材ワイヤの先端部と溶融ビードとの間に十
分な間隔をおいた状態で、レーザビームの照射が停止さ
れる。従って、溶加材ワイヤが溶融ビードに進入するこ
とがなく、凝固後のビードに溶加材ワイヤの先端が付着
してしまうことがない。このｔｓ秒は、溶接後に溶加材
ワイヤがビードに付着してしまわないように、適宜実験
的に設定すればよい。
グの直前のｔｓ秒以上前の時点で、溶加材ワイヤの送給
を停止する。このため、溶加材ワイヤの先端部は未だ照
射されているレーザビームにより熱を与えられて溶融
し、この溶加材ワイヤの先端部と溶融ビードとの間に十
分な間隔をおいた状態で、レーザビームの照射が停止さ
れる。従って、溶加材ワイヤが溶融ビードに進入するこ
とがなく、凝固後のビードに溶加材ワイヤの先端が付着
してしまうことがない。このｔｓ秒は、溶接後に溶加材
ワイヤがビードに付着してしまわないように、適宜実験
的に設定すればよい。
【００１６】なお、本実施例においては、図１（ｂ）に
示すように、下板２の下面に凹部５が形成されているた
めに、貫通する溶け込み部６が形成されやすく、このよ
うに貫通溶け込み部６が形成されると、溶接部に気泡が
残存しにくく、容易にブローホール欠陥がない溶接部を
得ることができる。
示すように、下板２の下面に凹部５が形成されているた
めに、貫通する溶け込み部６が形成されやすく、このよ
うに貫通溶け込み部６が形成されると、溶接部に気泡が
残存しにくく、容易にブローホール欠陥がない溶接部を
得ることができる。
【００１７】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
について説明する。本実施例は、本発明をステッチ状の
溶接に適用したものである。先ず、図２（ａ）に示すよ
うに、被溶接材１１の表面には、従前の工程で溶接され
たステッチ状の溶接部１３が形成されており、この溶接
部１３の先端から溶接進行方向に若干離隔した位置に溶
加材ワイヤ１２の先端を位置させ、更にこの位置にレー
ザビームＬＢを照射すると共に、溶加材ワイヤ１２を例
えば５ｃｍ／秒の速度で送給する。
について説明する。本実施例は、本発明をステッチ状の
溶接に適用したものである。先ず、図２（ａ）に示すよ
うに、被溶接材１１の表面には、従前の工程で溶接され
たステッチ状の溶接部１３が形成されており、この溶接
部１３の先端から溶接進行方向に若干離隔した位置に溶
加材ワイヤ１２の先端を位置させ、更にこの位置にレー
ザビームＬＢを照射すると共に、溶加材ワイヤ１２を例
えば５ｃｍ／秒の速度で送給する。
【００１８】そして、図２（ｂ）に示すように、レーザ
ビームＬＢの照射が継続している間に、溶加材ワイヤ１
２の送給を停止する。これにより、溶加材ワイヤ１２の
先端部は、レーザビームＬＢの近傍の熱を十分に受ける
部分は溶融し、溶融ビードを形成するが、レーザビーム
ＬＢから若干離隔した部分は溶融ビードから離れてその
まま残存する。従って、この溶加材ワイヤ１２の先端部
は溶融ビードから離れて停止する。
ビームＬＢの照射が継続している間に、溶加材ワイヤ１
２の送給を停止する。これにより、溶加材ワイヤ１２の
先端部は、レーザビームＬＢの近傍の熱を十分に受ける
部分は溶融し、溶融ビードを形成するが、レーザビーム
ＬＢから若干離隔した部分は溶融ビードから離れてその
まま残存する。従って、この溶加材ワイヤ１２の先端部
は溶融ビードから離れて停止する。
【００１９】次に、図２（ｃ）に示すように、溶加材ワ
イヤ１２の停止後、レーザビームＬＢの照射を停止す
る。これにより、溶融ビードが凝固し、従前のビードの
上に一部重なるような表面形状のステッチ状の溶接ビー
ド１３が形成される。本発明においては、溶加材ワイヤ
１２が停止した後、レーザビームＬＢの照射を停止する
から、溶加材ワイヤ１２が凝固後のビードに付着してし
まうことを回避できる。
イヤ１２の停止後、レーザビームＬＢの照射を停止す
る。これにより、溶融ビードが凝固し、従前のビードの
上に一部重なるような表面形状のステッチ状の溶接ビー
ド１３が形成される。本発明においては、溶加材ワイヤ
１２が停止した後、レーザビームＬＢの照射を停止する
から、溶加材ワイヤ１２が凝固後のビードに付着してし
まうことを回避できる。
【００２０】このようにして、ステッチ状に溶接する場
合も、第１実施例と同様にして、溶加材ワイヤが凝固後
のビードに付着してしまうことを防止することができ
る。
合も、第１実施例と同様にして、溶加材ワイヤが凝固後
のビードに付着してしまうことを防止することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
線状の溶加材を送給するタイミングをレーザビームの照
射停止よりもｔｓ秒以上前のタイミングとしたので、レ
ーザビームが停止したときには、溶加材は溶融ビードか
ら離隔した位置に停止しており、ビードが凝固した後
に、溶加材がビードに付着してしまうことが回避され
る。
線状の溶加材を送給するタイミングをレーザビームの照
射停止よりもｔｓ秒以上前のタイミングとしたので、レ
ーザビームが停止したときには、溶加材は溶融ビードか
ら離隔した位置に停止しており、ビードが凝固した後
に、溶加材がビードに付着してしまうことが回避され
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す図であり、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は正面断面図である。
斜視図、（ｂ）は正面断面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第２実施例を示す
模式図である。
模式図である。
１：上板 ２：下板 ３：上押さえ部材 ４：下押さえ部材 ５：凹部 ６：貫通溶け込み部 １０、１２：溶加材ワイヤ １１：被溶接材 １３：溶接部
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる１対の被溶接材をその溶接部で重ね、表面側から被
溶接材にレーザビームを照射して溶接するアルミニウム
材のレーザ溶接方法において、前記レーザビームの照射
位置に線状の溶加材を送給し、レーザ照射停止タイミン
グよりも前のタイミングで、前記溶加材の送給を停止す
ることを特徴とするアルミニウム材のレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 前記レーザ溶接は、前記被溶接材をスポ
ット的又はステッチ状に溶接するスポット溶接又はステ
ッチ溶接であることを特徴とする請求項１に記載のアル
ミニウム材のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003066A JP2001198689A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003066A JP2001198689A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198689A true JP2001198689A (ja) | 2001-07-24 |
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ID=18532071
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000003066A Pending JP2001198689A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | アルミニウム材のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198689A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010184248A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Nippon Avionics Co Ltd | レーザ溶接方法および装置 |
| US7842900B2 (en) * | 2006-07-21 | 2010-11-30 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Process for joining using a laser beam |
| JP2011062728A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Mazda Motor Corp | レーザー溶接方法及びレーザー溶接装置 |
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