(57)【要約】【課題】溶融池の撹拌を抑制し、金属間化合物による溶接部の初期割れを抑制可能な異種金属部材の重ね溶接方法を提供すること。【解決手段】第１の金属部材１０と第１の金属部材１０よりも高融点の第２の金属部材２０とを重ね合わせてレーザ溶接する異種金属部材の重ね溶接方法。第１の金属部材１０上に第２の金属部材２０を重ね合わせ、第２の金属部材２０の上方から熱伝導溶接用のレーザビームＬＢを照射して、第２の金属部材２０のみが溶融した溶融池３０ａを形成する。溶融池３０ａが第１の金属部材１０に接触し、第１の金属部材１０が溶融池３０ａに溶融した後、溶融池３０ａが凝固することによって、第１の金属部材１０と第２の金属部材２０とが溶接される。【選択図】図３
2020066044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属部材と前記第１の金属部材よりも高融点の第２の金属部材とを重ね合わせてレーザ溶接する異種金属部材の重ね溶接方法であって、
前記第１の金属部材上に前記第２の金属部材を重ね合わせ、前記第２の金属部材の上方から熱伝導溶接用のレーザビームを照射して、前記第２の金属部材のみが溶融した溶融池を形成し、
前記溶融池が第１の金属部材に接触し、前記第１の金属部材が前記溶融池に溶融した後、当該溶融池が凝固することによって、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とが溶接される、
異種金属部材の重ね溶接方法。
【請求項２】
前記レーザビームを照射する前に、前記第１の金属部材上に前記第２の金属部材を重ね合わせた際、
前記レーザビームを照射する箇所において、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材との間に隙間が設けられている、
請求項１に記載の異種金属部材の重ね溶接方法。
【請求項３】
前記第１の金属部材がアルミニウムを主成分とする金属材料からなり、
前記第２の金属部材が銅を主成分とする金属材料からなる、
請求項１又は２に記載の異種金属部材の重ね溶接方法。
【請求項４】
前記レーザビームの照射を終了した時点から前記溶融池の凝固が完了するまでの時間［ｍｓ］が、前記レーザビームの照射エネルギ［Ｊ］に対して、０．２［ｍｓ／Ｊ］以下となる条件で、前記レーザビームを照射する、
請求項３に記載の異種金属部材の重ね溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異種金属部材の重ね溶接方法に関し、特にレーザビームを照射して異種金属部材を溶接する異種金属部材の重ね溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二次電池、キャパシタ（コンデンサ）等では、アルミニウムやその合金からなる端子や電極等と、銅やその合金からなる端子や電極等を電気的に接続するために溶接する場合がある。このような異種金属部材の溶接では、溶接部に硬くて脆い金属間化合物（ＩＭＣ：Intermetallic Compound）が形成され、割れが発生する虞がある。
【０００３】
特許文献１には、銅板上にアルミニウム板を載置して、アルミニウム板上からレーザビームを照射する異種金属部材の重ね溶接方法が開示されている。特許文献１では、金属間化合物の割合を１５〜６０％の範囲とすることによって、溶接部の強度を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−０１２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らは、異種金属部材の重ね溶接方法に関し、以下の問題点を見出した。
上述の通り、特許文献１に開示された溶接方法では、高融点の銅板上に重ねた低融点のアルミニウム板上からレーザビームを照射する。そのため、キーホール溶接を行って、アルミニウム板を貫通するレーザビームにより銅板を溶融させる必要がある。
【０００６】
このようなキーホール溶接では、アルミニウムと銅とが溶融した溶融池が撹拌されるため、そもそも金属間化合物の割合を上記範囲に制御することが難しい。その上、溶融池の撹拌によって、金属間化合物の生成が促進されるため、金属間化合物が溶融池の表面に到達し、溶接部に初期割れが発生し易いという問題があった。ここで、溶接部の初期割れは、溶接部の強度及び導電率の低下などの悪影響を及ぼす。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、溶融池の撹拌を抑制し、金属間化合物による溶接部の初期割れを抑制可能な異種金属部材の重ね溶接方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る異種金属部材の重ね溶接方法は、
第１の金属部材と前記第１の金属部材よりも高融点の第２の金属部材とを重ね合わせてレーザ溶接する異種金属部材の重ね溶接方法であって、
前記第１の金属部材上に前記第２の金属部材を重ね合わせ、前記第２の金属部材の上方から熱伝導溶接用のレーザビームを照射して、前記第２の金属部材のみが溶融した溶融池を形成し、
前記溶融池が第１の金属部材に接触し、前記第１の金属部材が前記溶融池に溶融した後、当該溶融池が凝固することによって、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とが溶接されるものである。
【０００９】
本発明の一態様に係る異種金属部材の重ね溶接方法では、第１の金属部材上により高融点の第２の金属部材を重ね合わせ、第２の金属部材の上方から熱伝導溶接用のレーザビームを照射して、第２の金属部材のみが溶融した溶融池を形成する。そして、この溶融池が第１の金属部材に接触し、第１の金属部材が溶融池に溶融した後、溶融池が凝固することによって、第１の金属部材と第２の金属部材とが溶接される。
このような構成により、第１及び第２の金属部材が共に溶融した後の溶融池の撹拌を抑制し、金属間化合物の生成、成長を抑制することができる。その結果、金属間化合物による溶接部の初期割れを抑制することができる。
【００１０】
前記レーザビームを照射する前に、前記第１の金属部材上に前記第２の金属部材を重ね合わせた際、前記レーザビームを照射する箇所において、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材との間に隙間が設けられていてもよい。
このような構成により、レーザビームを照射している間、溶融池が第１の金属部材に接触し難くなるため、第１及び第２の金属部材が共に溶融した後の溶融池の撹拌をさらに抑制することができる。
【００１１】
前記第１の金属部材がアルミニウムを主成分とする金属材料からなり、前記第２の金属部材が銅を主成分とする金属材料からなってもよい。このような構成に好適である。
【００１２】
前記レーザビームの照射を終了した時点から前記溶融池の凝固が完了するまでの時間［ｍｓ］が、前記レーザビームの照射エネルギ［Ｊ］に対して、０．２［ｍｓ／Ｊ］以下となる条件で、前記レーザビームを照射してもよい。
このような構成により、より確実に第１及び第２の金属部材が共に溶融した後の溶融池の撹拌を抑制し、金属間化合物による溶接部の初期割れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、溶融池の撹拌を抑制し、金属間化合物による溶接部の初期割れを抑制可能な異種金属部材の重ね溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を用いて溶接された重ね溶接継手の平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図である。
【図６】溶接部の断面及び表面での金属間化合物の面積率と溶接部の初期割れの有無との関係を示すグラフである。
【図７】サンプル１〜５における溶接部の断面ミクロ組織写真である。
【図８】照射エネルギ及び凝固時間と溶接部の初期割れの有無との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
（第１の実施形態）
＜溶接された積層金属箔の構成＞
まず、図１、図５を参照して、第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を用いて溶接された重ね溶接継手について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を用いて溶接された重ね溶接継手の平面図である。図５は、第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図であると共に、図１のＶ−Ｖ断面図である。図１、図５に示すように、重ね溶接継手は、溶接部３０によって溶接された金属部材１０、２０から構成されている。
【００１７】
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１８】
金属部材１０、２０は融点の異なる金属材料からなり、金属部材２０は金属部材１０よりも高融点の金属材料からなる。金属部材１０、２０は、例えば、二次電池、キャパシタ（コンデンサ）等における端子や電極等の部材である。金属部材１０は、例えばアルミニウムを主成分とし、高導電率を有する金属材料からなる。金属部材２０は、例えば銅を主成分とし、高導電率を有する金属材料からなる。
なお、図１に示した金属部材１０、２０は、いずれもｘ軸方向に延設された平面視矩形状の単純な金属板であるが、重ね溶接可能であれば形状は何ら限定されない。例えば、金属部材２０は平面視において円形状であってもよい。
【００１９】
図１、図５に示した例では、金属部材１０のｘ軸負方向側端部上に高融点の金属部材２０のｘ軸正方向側端部が重ね合わせられている。詳細には後述するように、本実施形態に係る溶接方法では、高融点の金属部材２０の上方から熱伝導溶接用のレーザビームを照射して、金属部材２０のみが溶融した溶融池を形成する。この溶融池が低融点の金属部材１０に接触することによって金属部材１０が溶融し、金属部材１０と金属部材２０とが溶接される。ここで、溶融池が凝固することによって、溶接部３０が形成される。
【００２０】
図５に示すように、溶接部３０と金属部材１０との界面近傍には金属間化合物ＩＭＣが形成されている。上述の通り、本実施形態に係る溶接方法では、金属部材２０の融点よりも高温の溶融池が低融点の金属部材１０に接触することによって、金属部材１０が溶融する。すなわち、金属部材１０、２０が共に溶融した後の溶融池の撹拌が抑制されるため、金属間化合物ＩＭＣの生成、成長も抑制されている。そのため、本実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を用いて溶接された重ね溶接継手では、金属間化合物ＩＭＣが溶接部３０の内部に留まる。その結果、金属間化合物ＩＭＣの外表面への露出量が抑制され、溶接部３０の初期割れが抑制されることが分かってきた。
【００２１】
図１、図５に示した例では、溶接部３０は、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁に形成されている。ここで、図５に示すように、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁では、下面よりも上面が突出するように、端面が傾斜している。そのため、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁では、金属部材１０と金属部材２０との重ね合わせ面に隙間Ｇが生じている。図１、図５に示した例では、この隙間Ｇ上に金属部材２０のみが溶融した溶融池が形成され、その溶融池が金属部材１０に接触する。そのため、溶接部３０が金属部材１０と金属部材２０と隙間Ｇを埋めるように形成されている。なお、隙間Ｇは必須ではない。
【００２２】
溶接部３０の平面形状は特に限定されないが、図１の例では、ｘ軸方向に延びたオーバル形状を有している。例えば、レーザビームをｘ軸正方向に１回走査することによって、このような形状の溶接部３０が形成される。
なお、溶接部３０は、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁に、ｙ軸方向に並んで複数設けられていてもよい。
【００２３】
＜異種金属部材の重ね溶接方法＞
次に、図２〜図５を参照して、本実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法について説明する。図２〜図５は、第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法を示す断面図である。本実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法は、融点の異なる異種金属部材を重ね合わせてレーザ溶接する異種金属部材の重ね溶接方法である。
【００２４】
まず、図２に示すように、レーザビームＬＢを照射する前に、金属部材（第１の金属部材）１０上に、金属部材１０よりも高融点の金属部材（第２の金属部材）２０を重ね合わせる。図２の例では、金属部材１０のｘ軸負方向側端部上に、金属部材１０よりも高融点の金属部材２０のｘ軸正方向側端部を重ね合わせる。そして、金属部材２０の上方から熱伝導溶接用のレーザビームＬＢを照射する。この際、例えば金属部材２０の内側（ｘ軸負方向側）からｘ軸正方向側の外縁に向かって、ｘ軸正方向にレーザビームＬＢを走査させる。
【００２５】
上述の通り、金属部材１０は、例えばアルミニウムを主成分とし、高導電率を有する金属材料（アルミニウム及びその合金）からなる。金属部材２０は、例えば銅を主成分とし、高導電率を有する金属材料（銅及びその合金）からなる。
金属部材１０と金属部材２０との融点の差は、例えば３００℃以上である。なお、純銅の融点は１０８４℃、純アルミニウムの融点は６６０℃である。
【００２６】
また、図２に示した例では、金属部材１０上に金属部材２０を重ね合わせた際、レーザビームＬＢを照射する箇所において、金属部材１０と金属部材２０との間に隙間Ｇを設けている。具体的には、図２に示すように、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁では、金属部材１０と接触している下面よりもレーザビームＬＢが照射される上面が突出するように、端面が傾斜している。そのため、金属部材２０のｘ軸正方向側外縁では、金属部材１０と金属部材２０との重ね合わせ面に楔状の隙間Ｇが形成されている。
【００２７】
なお、隙間Ｇの形状は特に限定されない。例えば、金属部材２０の下面よりも上面が突出するように、金属部材２０のｘ軸正方向側端面に単数又は複数の段差が設けられていてもよい。また、隙間Ｇは必須ではない。
【００２８】
次に、図３に示すように、熱伝導溶接用のレーザビームＬＢは金属部材１０に到達しないため、高融点の金属部材２０のみが溶融した溶融池３０ａを形成することができる。また、レーザビームＬＢを照射する間、溶融池３０ａの周囲全体は金属部材２０に囲まれている。そのため、表面張力によって金属部材２０に保持され、溶融池３０ａが金属部材１０に接触し難い。さらに、金属部材１０と金属部材２０との間の隙間Ｇによって、溶融池３０ａが金属部材１０に接触し難くなっている。
【００２９】
ここで、熱伝導型溶接用のレーザビームＬＢとは、キーホールが形成されない程度の比較的低いエネルギ密度を有するレーザビームＬＢである。レーザビームＬＢのエネルギ密度は、レーザビームＬＢの出力、走査速度、スポット径等の条件を変更することによって調整することができる。
【００３０】
次に、図４に示すように、レーザビームＬＢが金属部材２０のｘ軸正方向側外縁に到達すると、レーザビームＬＢの走査及び照射を終了する。すなわち、レーザビームＬＢを金属部材１０には直接照射しないようにする。ここで、溶融池３０ａも金属部材２０のｘ軸正方向側外縁に到達するため、溶融池３０ａのｘ軸正方向側外縁は、金属部材２０に囲まれなくなる。また、レーザビームＬＢの走査に伴い、溶融池３０ａは成長する。そのため、図４に示すように、溶融池３０ａが金属部材１０に接触する。金属部材２０の融点よりも高温の溶融池３０ａが低融点の金属部材１０に接触すると、金属部材１０が溶融する。
【００３１】
そして、図５に示すように、溶融池３０ａが凝固することによって、溶接部３０が形成され、金属部材１０と金属部材２０とが溶接される。
例えば、銅からなる溶融池３０ａがアルミニウムからなる金属部材１０に接触すると、金属部材１０が溶融池３０ａに溶融した後、溶融池３０ａが凝固して溶接部３０が形成される。
【００３２】
ここで、溶接部３０における金属部材１０との界面近傍などには、銅とアルミニウムとの金属間化合物ＩＭＣが形成される。銅とアルミニウムとの金属間化合物ＩＭＣとしては、主にＣｕ９Ａｌ４、ＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ２が知られており、いずれも硬くて脆い。そのため、金属間化合物ＩＭＣの割合が大きくなると溶接部３０に初期割れが発生し易くなる。
【００３３】
上述の通り、本実施形態に係る溶接方法では、より高融点の金属部材２０の上方から熱伝導溶接用のレーザビームＬＢを照射して、金属部材２０のみが溶融した溶融池３０ａを形成する。そして、金属部材２０の融点よりも高温の溶融池３０ａが低融点の金属部材１０に接触することによって、金属部材１０が溶融池３０ａに溶融する。その後、溶融池３０ａが凝固することによって、金属部材１０と金属部材２０とが溶接される。
【００３４】
そのため、金属部材１０、２０が共に溶融した後の溶融池３０ａの撹拌が抑制され、キーホール溶接に比べて金属間化合物ＩＭＣの生成、成長を抑制することができる。従って、金属間化合物ＩＭＣによる溶接部３０の初期割れを抑制することができる。その結果、溶接部３０の強度及び導電率を向上させることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態に係る溶接方法では、図２に示すように、金属部材１０上に金属部材２０を重ね合わせた際、レーザビームＬＢを照射する箇所において、金属部材１０と金属部材２０との間に隙間Ｇが設けられている。隙間Ｇによって、図３に示すように、レーザビームＬＢを照射している間、溶融池３０ａが金属部材１０に接触し難くなっている。そのため、金属部材１０、２０が共に溶融した後の溶融池３０ａの撹拌がさらに抑制され、金属間化合物ＩＭＣの生成、成長もより効果的に抑制することができる。
【００３６】
なお、例えば、隙間Ｇにおける最大隙間（隙間が最大となる箇所）は０．０５ｍｍ以上とし、隙間Ｇにおける最小隙間（隙間が最大となる箇所）は０．５ｍｍ以下とする。隙間Ｇにおける最大隙間が０．０５ｍｍ未満の場合、隙間Ｇを設ける効果が得られない。他方、隙間Ｇにおける最小隙間が０．５ｍｍを超えると、レーザビームＬＢの照射終了後も、溶融池３０ａが金属部材１０に接触せず、金属部材１０と金属部材２０とを溶接することができなくなる虞がある。
【００３７】
以下に、第１の実施形態に係る異種金属部材の重ね溶接方法について、実施例を挙げて詳細に説明する。しかしながら、第１の実施形態に係る突合せレーザ溶接方法は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
＜試験条件＞
まず、実施例１に係る異種金属部材の重ね溶接方法の試験条件について説明する。全サンプル１〜５について、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板（ＪＩＳ規格Ａ１０５０）上に厚さ０．５ｍｍの銅板（ＪＩＳ規格Ｃ１１００）を重ね合わせ、銅板の上方から下記条件でレーザビームを照射して、両者を溶接した。ここで、図２〜図５に示したような隙間Ｇを設けた。
【００３９】
ここで、サンプル１〜４は実施例、サンプル５は比較例である。サンプル１〜５について、レーザビームの出力、走査速度、走査距離（すなわち照射エネルギ）を変化させ、溶接部の断面ミクロ組織観察によって、断面での金属間化合物の面積率と溶接部の初期割れの有無を調査した。レーザビームのビーム径は、いずれも０．６ｍｍとした。また、各サンプルについて、溶接部の表面マクロ観察によって、表面での金属間化合物の面積率を調査した。断面ミクロ組織観察及び表面マクロ観察において、金属間化合物は色で識別することができる。
【００４０】
表１は、サンプル１〜５に係る異種金属部材の重ね溶接方法におけるレーザビームの出力［ｋＷ］、走査速度［ｍｍ／ｓ］、走査距離［ｍｍ］及び照射エネルギ［Ｊ］をまとめて示した表である。照射エネルギＥは、出力Ｐと照射時間ｔとの積であり、照射時間ｔは走査距離Ｌを走査速度ｖで除した値である。すなわち、以下の式（１）によって照射エネルギＥが得られる。
Ｅ［Ｊ］＝Ｐ［Ｗ］×ｔ［ｓ］＝Ｐ［Ｗ］×Ｌ［ｍｍ］／ｖ［ｍｍ／ｓ］・・・（１）
【００４１】
【表１】
2020066044.tif 000003
＜試験結果＞
図６は、溶接部の断面及び表面での金属間化合物の面積率と溶接部の初期割れの有無との関係を示すグラフである。横軸は断面での金属間化合物の面積率［％］、縦軸は表面での金属間化合物の面積率［％］を示す。図６において実施例に係るサンプル１〜４は黒丸印で示し、比較例に係るサンプル５は白丸印で示した。各データ点にはサンプル番号が付されている。図７は、サンプル１〜５における溶接部の断面ミクロ組織写真である。なお、図７に示したミクロ組織写真は、実際にはカラー写真である。
【００４２】
図６、図７に示すように、サンプル１〜４では、断面での金属間化合物の面積率が４０％以下となり、初期割れが発生しなかった。一方、サンプル５では、断面での金属間化合物の面積率が４２％となり、４０％を超え、初期割れが発生した。
【００４３】
図７に示すように、サンプル１〜４では、溶接部の下部においてアルミニウム板が溶融して撹拌された痕跡がなく、熱伝導溶接であったことが分かる。そのため、サンプル１〜４では、溶融池における銅（Ｃｕ）とアルミニウム（Ａｌ）との撹拌が抑制され、溶接部は全体として銅や黄銅に近い色を呈した。また、溶接部の外表面にまで到達する金属間化合物ＩＭＣが少なかった。そのため、図６に示すように、表面での金属間化合物の面積率は、いずれも５０％以下であった。
【００４４】
一方、図７に示すように、サンプル５では、溶接部の下部においてアルミニウム板が溶融して撹拌された痕跡があり、キーホール溶接であったことが分かる。そのため、サンプル５では、溶融池における銅（Ｃｕ）とアルミニウム（Ａｌ）との撹拌が促進され、溶接部は全体として銀色もしくは灰色に近い色を呈した。すなわち、金属間化合物ＩＭＣの生成、成長が促進され、溶接部の外表面にまで到達する金属間化合物ＩＭＣが増加した。そのため、図６に示すように、表面での金属間化合物の面積率が、７０％まで急激に上昇した。
【００４５】
このように、実施例に係るサンプル１〜４では、熱伝導溶接によって銅板に形成した銅の溶融池をアルミニウム板に接触させ、銅板とアルミニウム板とを溶接した。そのため、溶融池における銅とアルミニウムとの撹拌が抑制され、キーホール溶接による比較例に係るサンプル５に比べて金属間化合物の生成、成長を抑制することができた。従って、金属間化合物による溶接部の初期割れを防止することができた。
【実施例２】
【００４６】
＜試験条件＞
次に、実施例２に係る異種金属部材の重ね溶接方法の試験条件について説明する。実施例１と同様に、各サンプルについて、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板（ＪＩＳ規格Ａ１０５０）上に厚さ０．５ｍｍの銅板（ＪＩＳ規格Ｃ１１００）を重ね合わせ、銅板の上方から下記条件でレーザビームを照射して、両者を溶接した。ここで、図２〜図５に示したような隙間Ｇを設けた。
【００４７】
実施例２では、溶融池の凝固時間を変化させ、溶接部の初期割れに及ぼす影響を調査した。具体的には、３水準の照射エネルギにおいて、レーザビームの走査速度（及び出力）を３段階で変化させることによって、溶融池の凝固時間を変化させた。これら９条件について、２回ずつ溶接部の初期割れの有無を調査した。ここで、溶融池の凝固時間とは、レーザビームの照射を終了した時点から溶融池の凝固が完了するまでの時間である。溶融池の凝固時間は、１２０００フレーム／ｓのハイスピードカメラを用いて測定した。レーザビームのビーム径は、いずれも０．６ｍｍとした。
【００４８】
表２は、９条件（条件１−１〜１−３、２−１〜２−３、３−１〜３−３）に係る異種金属部材の重ね溶接方法におけるレーザビームＬＢの照射エネルギ［Ｊ］、走査速度［ｍｍ／ｓ］、及び出力［ｋＷ］をまとめて示した表である。表２に示すように、照射エネルギを２４．０Ｊ（条件１）、２７．０Ｊ（条件２）、３０．０Ｊ（条件３）の３水準とし、走査速度を６０．０ｍｍ／ｓ（各条件の枝番１）、７９．８ｍｍ／ｓ（各条件の枝番２）、１０６．１ｍｍ／ｓ（各条件の枝番３）の３段階で変化させた。レーザビームの走査距離は、いずれも０．８ｍｍとした。そして、上記式（１）を用いて各条件における出力を決定した。
【００４９】
【表２】
2020066044.tif 000004
【００５０】
＜試験結果＞
図８は、照射エネルギ及び凝固時間と溶接部の初期割れの有無との関係を示すグラフである。横軸は照射エネルギ［Ｊ］、縦軸は溶接部の凝固時間［ｍｓ］を示す。図８において、走査速度が６０．０ｍｍ／ｓのデータ点を菱形印、走査速度が７９．８ｍｍ／ｓのデータ点を四角印、走査速度が１０６．１ｍｍ／ｓのデータ点を三角印で示した。他方、割れが発生しなかった実施例に係るデータ点は黒塗りで表示し、割れが発生した比較例に係るデータ点は白抜きで表示した。また、図８には実施例１に係るサンプル１〜５のデータも黒丸印及び白丸印で併せて示した。サンプル１〜５のデータ点にはサンプル番号が付されている。
【００５１】
図８に示すように、２４．０Ｊ、２７．０Ｊ、３０．０Ｊの３水準の照射エネルギでは、それぞれ凝固時間が短いと初期割れが発生せず、凝固時間が長くなると初期割れが発生する結果となった。凝固時間が長い程、金属間化合物の生成、成長が促進するためであると推察される。ここで、図８に示すように、走査速度が速い程、凝固時間が長くなった。走査速度が速い程、照射時間が短く、照射中の抜熱量が少なくなることが一因であると推察される。
【００５２】
また、図８に示すように、照射エネルギが大きくなるにつれて、凝固時間が長くなっても初期割れが発生し難くなることが分かった。
図８に示した結果から、例えば、レーザビームの照射エネルギに対する凝固時間が０．２［ｍｓ／Ｊ］以下となる条件で、レーザビームを照射すると、初期割れを効果的に抑制することができることが分かった。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、２０  金属部材
３０  溶接部
３０ａ  溶融池
Ｇ  隙間
ＩＭＣ  金属間化合物
ＬＢ  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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