(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱した後、その第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記第１金属板と前記第２金属板との接合部を、温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を０．１秒程度の時間で通過するように冷却させることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによって接合した接合部の温度を検出し、その温度データに基づいて冷却能力をフィードバック制御するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記第１金属板にパルス状のレーザ光を照射する場合に、当該レーザ光の照射スポットを前記第１金属板の非接合面に対して接合線方向に重なるように照射するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項６】
請求項５に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記照射スポットの重なりを、当該レーザ照射によって前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように決定して、前記パルス状のレーザ光を照射するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記加熱スポットが連続するように、パルス照射と第１及び第２金属板の送り速度とを同期させるようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
接合される両金属板の高温酸化を防止すべく、不活性ガスを両板の接合部に吹付けること、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項９】
請求項８に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記フラックスの塗布量が２μｍ以下であることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を行うことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１１】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱するレーザ照射手段と、そのレーザ照射手段によるレーザ光を照射して加熱した第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させるローラ押圧手段とを有し、加熱した第１金属板を第２金属板に押圧して塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合させるようにした異種金属のレーザロール接合装置において、
前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を０．１秒程度の時間で通過するように冷却させる冷却手段を有することを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによる接合した接合部の温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから得られる温度データに基づいて前記冷却手段をフィードバック制御するようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記冷却手段は、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するように設けられたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記冷却手段は、前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するように設けられたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記レーザ照射手段は、制御手段による駆動制御により、パルス状に出力されるレーザ光の照射スポットが前記第１金属板の非接合面において接合線方向に重ねて照射されるようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記制御手段は、前記照射スポットを重ねることにより前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように、前記レーザ照射手段の駆動を制御するよう設定されたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記制御手段は、前記加熱スポットが連続するように、パルス照射と第１及び第２金属板の送り速度とを同期させるようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至請求項１７のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
接合される両金属板の高温酸化を防止すべく、不活性ガスを両板の接合部に吹付け、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布する、酸化防止手段を有することを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記酸化防止手段は、フラックス塗布をスプレー、スクリーン印刷またはディスペンサによって行うものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を行うものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、航空機、車両、船舶等輸送機器産業において構造部材を製作するために用いられる材質の異なる金属板、例えば鋼板とアルミ合金板とを接合するための異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、航空機、車両、船舶等輸送機器産業においては、地球温暖化の問題を軽減する方法として、車体重量の軽量化が進められている。そこで軽量なアルミニウム合金やマグネシウム合金と高強度の炭素鋼やステンレス鋼の異材質金属板の接合による軽量ハイブリッド構造部材が注目を集めている。これらをいかに安価にかつ信頼性の高い接合法で製造するか現在の重要な問題である。しかし、アルミニウム合金と炭素鋼などの異種金属の接合は、強度を維持することが極めて困難であると考えられていた。
【０００３】
従来からアルミニウム合金と鋼の接合法としてはロール圧接、爆発溶接、拡散接合、抵抗スポット溶接、などがそれぞれの用途で用いられている。泰山らが1996年にインサート材として鋼のアルミニウムクラッド材を使用して抵抗スポット溶接を用い板材の接合を試みている（非特許文献１）。
また、それぞれの金属間化合物の機械的性質を測定し、その結果としてアルミリッチのFeAl3 やFe2Al5などの化合物は脆いが、FeAlやFe3Al の化合物は比較的延性があることがわかった（非特許文献２）。それゆえ鉄−アルミの接合において従来から主に問題となってきたのは、接合界面の脆性な金属間化合物の存在であった。これは機械的特性を悪化させ、引張強さの脆弱化を導くからである。
【０００４】
また、薄い金属間化合物層の生成よりもむしろ相互拡散によるKirkendallポロシティが接合部の脆化を起こすことも指摘されており、接合界面の化合物粒子の径が４μｍ以下の場合、継手は高い破壊靭性値が示されている（非特許文献３）。
一方、鉄とアルミニウムとの接合にレーザを使用することは、近年ドイツのSepoldらの調査でかなり明らかにされている（非特許文献４）。すなわちレーザの照射によって材料は急熱急冷の熱サイクルをもち、平衡状態とは異なった状態になる。故に脆性な金属間化合物の形成は上昇した温度の時間が短いため抑制される。
ロール圧接は主にアルミクラッド鋼板の製造に利用されている。この接合はアルミ表面の塑性変形により鉄表面との接触により生ずる新生面によって行なわれる。相対すべりにより鉄とアルミとの圧下率により高い接合強さを得る。低い圧下率での真空ロール圧接は迎、西尾らにより行なわれた（非特許文献５）。圧下率が５％を超えた時、軟鋼と5083アルミニウムの接合でせん断強度は６０ＭＰａとなった。しかし、後熱処理により界面層が増加すると、せん断強さは減少した。
【０００５】
ところが、従来からの材質の異なる金属板のレーザロール接合方法では、レーザで加熱することと、圧接ローラにより加圧することを同時に行えば良い結果が得られるのではないかというアイディアは出されていたものの、実際に実験すると十分な強度を備える接合が行えなかった。つまり誰も、必要な条件を求めることができなかった。例えば、鋼板とアルミ合金板とを接合する場合、境界面でアルミリッチの金属間化合物が生成されると脆性な接合となり、強度が不足することはわかっていたが、どのようにすれば境界面で生成される金属間化合物をアルミリッチなものにしないで済むかがわからなかったのである。ここで当然ながら、鋼板とアルミ合金板とを高い温度まで加熱しなければ、金属間化合物がアルミリッチとはならないが、それでは両者の接合強度そのものが低下してしまい、適切な接合が行えない。
【０００６】
そこで本願発明者は、異種金属としてSPCC鋼板とアルミ合金板とを接合する場合を例に挙げ、レーザ照射とロール加圧とにより接合する異種金属のレーザロール圧接を提案した（非特許文献６，７）。これは、SPCC鋼板とアルミ合金板とを非接触状態で保持し、SPCC鋼板の一部をレーザ照射により急加熱した後、圧接ローラによってそのSPCC鋼板の加熱部をアルミ合金板に押しつけ、塑性変形を与えることで接合するというものである。すなわち、SPCC鋼板の接合面側を共析温度（約１１７０℃）まで急速に加熱するが、SPCC鋼板とアルミ合金板との間に隙間があるのでアルミ合金板はレーザによって直接加熱されない。そして、圧接ローラによってSPCC鋼板をアルミ合金板に押し付けて密着させることにより、アルミ合金板の表面が急速に溶融する一方で、その後アルミ合金板内部への熱拡散により接合界面が急速に冷却されるため、脆性な金属間化合物であるFeAl3 やFe2Al5の生成が抑えられるというものである。
【０００７】
ここで、図１５は、異種金属のレーザロール圧接を行った結果について、生成された金属間化合物の厚みの割合と送り速度との関係を図である。また、図１６は、送り速度と継手せん断強度の関係を示した図である。なお、レーザロール継手のせん断試験は、せん断面積２４ｍｍ2 （８ｍｍ wide ×３ｍｍ lapped length）で行なった。
先ず、図１５からは次のことが分かった。送り速度の増加により平均界面厚さは反対に減少し、それに伴い脆性な化合物（FeAl3 ＋Fe2Al5）の厚さの割合も減少していった。具体的には、１．２ｍ／ｍｉｎで界面層厚さが１２μｍあったものが最も速い２．０ｍ／ｍｉｎでは２μｍまで減少し、脆性な化合物層は７７％から４９％にまで減少した。従って、送り速度が増加するのに伴って延性のある化合物層の割合が脆性な化合物層を抑えて増加することが分かった。
【０００８】
一方、図１６に示すように、せん断強さは、送り速度を増加させると一定速度までは増加するものの、最大値を示した後に減少してしまった。最大せん断強さは接合界面層の厚さが５μｍのときに得られた５５．８ＭＰａであり、この時の送り速度は１．６ｍ／ｍｉｎ、ロール圧力は１５０ＭＰａ、そしてレーザ出力は１．５ｋＷであった。これを図１５の結果と見比べてみると、せん断力が減少した１．８〜２．０ｍ／ｍｉｎでは、脆性な化合物の割合が少なくなるものの入熱が不足したため不完全な接合になってしまい、せん断力が落ちてしまった。
【０００９】
【非特許文献１】泰山正則、小川和博、高隆夫「アルミクラッド鋼インサート抵抗溶接法の検討」  溶接学会論文集  1996  第14巻第2号  314-320
【非特許文献２】H.Okamoto：Phase Diagrams of Binary Iron Alloys , ASM Internationl （1993）,12-28
【非特許文献３】C E Albright:The Fracture toughness of steel-aluminium deformation welds,Welding J. , Vol.60,No.11（1981）,207s-214s
【非特許文献４】G.Sepold, E.Schubert and I.Zerner: Laser beam joining of dissimilar materials, IIW,IV（734）（1999）,1-10
【非特許文献５】迎静雄、西尾一政、加藤光昭、井上季明、畠中望  「真空圧延接合装置の試作とクラッド材の製造  真空圧延接合法によるクラッド材の製造とその特性第１報」  溶接学会論文集  第９巻  第１号  １７−２３  （１９９１）
【非特許文献６】沓名  宗春＆ラドウド  マノージュ，”ＳＰＣＣ鋼とＡ５０５２アルミニウム合金の圧接条件の検討−異種金属のレーザロール圧接の研究（第１報）−”，溶接学会全国大会講演概要，社団法人溶接学会，平成１３年３月１９日，第６８集，P258-259
【非特許文献７】沓名  宗春＆ラドウド  マノージュ，”ＳＰＣＣ鋼とＡ５０５２アルミニウム合金の圧接継手の強度と界面相の関係−異種金属のレーザロール圧接の研究（第２報）−”，溶接学会全国大会講演概要，社団法人溶接学会，平成１３年９月１０日，第６９集，P92-93
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように非特許文献６，７に示すレーザロール圧接によれば、脆性な金属間化合物を抑えた接合界面層を形成しせん断力強度の高い継手が得られた。具体的には、継手のせん断強度は２２．９〜５５．９ＭＰａであって、これはアルミ合金母材のせん断強度の約２３〜５７％に相当するものであった。しかし、こうした効果が得られるレーザロール圧接であっても、十分に強度ある継手を得るには、急熱及び急冷過程が十分制御できていなかったことや表面酸化が著しいことなど、更に解決すべき課題があると考えられる。
【００１１】
例えば、従来は前述した図１５及び図１６の結果に見られるように、異種金属板の送り速度を上げる毎に延性の化合物の割合が脆性な化合物の割合を上回っていくにもかかわらず、せん断強度は途中で限界点に達してしまっていた。従って、送り速度を落とすことで加熱のための入熱を十分にしながらも、一方でアルミ合金板への入熱を抑え、或いは冷却が迅速に行われるようにして脆性な金属間化合物であるFeAl3 やFe2Al5の生成を抑えることができれば、生成された金属間化合物の厚みの如何を問わず、延性の割合を脆性よりも多くした化合物によって接合強度を上げることができると考えられる。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる点を鑑みてなされたものであり、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させる異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱するレーザ照射手段と、そのレーザ照射手段によるレーザ光を照射して加熱した第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させるローラ押圧手段とを有し、加熱した第１金属板を第２金属板に押圧して塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合させるようにしたものであって、前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を０．１秒程度の時間で通過するように冷却するようにした冷却手段を有することを特徴とする。
また、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、前記圧接ローラによる接合した接合部の温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから得られる温度データに基づいて前記冷却手段をフィードバック制御するようにしたものであることが望ましい。
前記冷却手段は、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するように設けられたものであることが望ましい。
また、前記冷却手段は、前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するように設けられたものであることが望ましい。
【００１４】
従って、前記レーザロール接合装置により、本発明に係る異種金属のレーザロール接合方法、すなわち、非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱した後、その第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって両金属板を接合する過程で、前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の冷却を実行する。その際、接合部を冷却するために、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却したり、また前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却する。
よって、本発明によれば、加熱のために金属板に入った熱は効果的に内部拡散して接合部分の温度が緊急に低下することになる。そのため、脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過するので、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、前記レーザ照射手段が、制御手段による駆動制御により、パルス状に出力されるレーザ光の照射スポットが前記第１金属板の非接合面において接合線方向に重ねて照射されるようにしたものであることが望ましい。
また、前記制御手段は、前記照射スポットを重ねることにより前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように、前記レーザ照射手段の駆動を制御するよう設定されたものであることが望ましい。
また、前記制御手段は、前記加熱スポットが連続するように、パルス照射と第１及び第２金属板の送り速度とを同期させるようにしたものであってもよい。
【００１６】
従って、本発明のレーザロール接合装置による異種金属のレーザロール接合方法では、非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、非接合面側からパルス状のレーザ光を前記第１金属板に照射することによって加熱する際、前記パルス状に出力するレーザ光の照射スポットを接合線方向に重なるように照射するようにし、第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって両金属板を接合する。その際、レーザ照射は、前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように行う。また、パルス照射は、加熱スポットが連続するように、第１及び第２金属板の送り速度と同期させるようにして行うようにしてもよい。
よって、本発明によれば、レーザ光を連続して照射することのないようにパルスレーザとして入熱を抑えたので、加熱後の冷却効果を高めることができる。その際、接合部分が連続するようにした方がせん断強度が高くなるため、加熱スポットを連続させることが望ましい。
【００１７】
また、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、接合される両金属板の高温酸化を防止するための酸化防止手段を有することが望ましく、不活性ガスを両板の接合部に吹付け、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布するようにする。そうした酸化防止手段としては、フラックス塗布をスプレー、スクリーン印刷またはディスペンサによって行うものであることが望ましい。
更に、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を行うものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、レーザロール接合装置に冷却手段を設け、圧接ローラによって第１金属板と第２金属板とを押圧した位置で、第２金属板を非接合面側から冷却するようにしたので、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させる異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置を提供することが可能になった。
更に、本発明は、レーザロール接合装置は制御手段を有し、その制御手段による駆動制御により、レーザ照射手段がパルス状に出力されるレーザ光の照射スポットを第１金属板の非接合面において接合線方向に重ねて照射するようにしたので、金属板への入熱量を抑えて冷却効果を高めることで、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させる異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置を提供することが可能になった。
【００１９】
本発明の効果・将来の展望を以下にまとめておく。
（１）これまで、脆性な金属間化合物の生成により困難であった異種金属継手の接合を可能にするとともに、その継手の信頼性を高めることが可能となる。
例：  Fe-Al系、  Co−Al系 , Cr-Al系など
（２）アルミニウム合金のような軽金属と高強度金属の接合や  より耐食性のよい金属との接合を加工にすることにより、軽量パネルや軽量耐食パネル（メインテナンスフリー）の製造を可能にする。
（３）軽量の耐火パネルの製造も可能となる。
（４）次のような軽量構造体または部品を製造する方法を提供する。
a.  軽量ハイブリッド構造体  （サンドウイッチパネルその１）
b.  軽量ハイブリッド構造体  （サンドウイッチパネルその２）
c.  テーラードブランク材（アルミー鋼突合せ継手）
d.  Ｔ継手（すみ肉継手）部材
（５）輸送機器などの軽量化に大いに役立つ。
（６）省エネルギー、低ひずみの接合技術として期待できる。
（７）半溶融接合法として信頼性の高い金属接合継手としても期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置について、一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のレーザロール接合
方法および、それを実行するためのレーザロール接合装置は、非特許文献６，７に記載されている本願発明者が提案したレーザロール圧接を基本にして構成されたものである。接合する異種金属板は、炭素鋼板とアルミニウム合金板であり、より具体的には、自動車で用いられる構造材のSPCC鋼（低炭素鋼の冷間圧延材）と、展伸用アルミニウム合金であるA5O52-O合金（2.5 wt% Mg）であり、SPCC鋼板３の板厚は０．５ｍｍであり、アルミ合金
板４の板厚は１ｍｍである。
【００２１】
図１は、異種金属のレーザロール接合方法を実行するレーザロール接合装置の接合実行要部を示した概略構成図である。このレーザロール接合装置１の接合実行要部には、２．４ｋＷ ＣＯ2レーザ（以下、単に「レーザ」とする）１１、平面反射ミラー１２およびローラ冶具１３とが組み合わされている。異種金属のSPCC鋼板３とアルミ合金板４とがテーブル１７上に載せられ、矢印Ｘで示す図面左から右側にかけて送られるようになっている。ローラ冶具１３は、予めロール圧力を測定して設定された加圧スプリング１６により、圧接ローラ１５が上方に位置するSPCC鋼板３を加圧するようになっている。ロール圧力は加圧スプリング１６の長さから算出し、加圧スプリング１６の伸縮差を４．５〜５．５ｍｍに変化させるようにして、ロール圧力が１５０〜２０２ＭＰａに設定されている。
【００２２】
レーザ１１から出力されるガウシアン分布のレーザ光Ｂは、図示しないZnSeレンズを通して集光されるよう設定されている。そして、レーザ光Ｂの出力先には平面反射ミラー１２が配置され、その平面反射ミラー１２によって反射したレーザ光Ｂが圧接ローラ１５付近に照射されようになっている。すなわち、SPCC鋼板３およびアルミ合金板４は矢印Ｘ方向に送られ、圧接ローラ１５によって加圧されて両板に接合線（接合部分）が形成されるため、平面反射ミラー１２によって反射したレーザ光Ｂは、矢印Ｘ方向に送られるSPCC鋼板３に対して、圧接ローラ１５の手前が照射位置になるように設定されている。例えば、本実施形態では、接合線の幅が約３ｍｍ程度になるように広いレーザ加熱が必要であることから、２５ｍｍと長い焦点はずし距離となっている。そして、SPCC鋼板３に照射されるレーザ光Ｂは、送り方向（矢印Ｘ方向）が長辺となる楕円に近い形状になり、長辺が約３．５ｍｍであって短辺が約２．５ｍｍである。
【００２３】
ここで、図２は、図１を矢印Ｘ方向から見たSPCC鋼板とアルミ合金板との配置状態を示した図である。図示するようにSPCC鋼板３とアルミ合金板４との重なり部分は、圧接ローラ１５によって両板が押し付けられるまでは接することのないように０．２ｍｍのギャップＧが設けられている。SPCC鋼板３及びアルミ合金板４を接合させるための加熱用レーザ光Ｂは、レーザ入熱が熱分布のモデルを用いて計算され、更に、表面の温度を実際に測定して決定されている。ここで図３は、レーザ光Ｂが直接照射されたSPCC鋼板の加熱部分の断面を概念的に示した図である。SPCC鋼板３に照射されたレーザ光Ｂは、図３に示すようにSPCC鋼板３の照射面３ａには前述したサイズの照射スポット３ｐであっても、アルミ合金板４を加熱するSPCC鋼板３の接合面３ｂに現れる加熱スポット３ｑのサイズはそれよりも小さくなる。
【００２４】
レーザロール接合装置１では、次のような方法によってSPCC鋼板３とアルミ合金板４との接合が実行される。すなわち、SPCC鋼板３とアルミ合金板４とは矢印Ｘ方向に送られ、レーザ照射によって加熱されたSPCC鋼板３が、圧接ローラ１５によるロール加圧によってアルミ合金板４に押し付けられる。このとき、押し付けまでの両板３，４は非接触状態で保持されており、レーザ光ＢはSPCC鋼板３の照射面３ａに照射される。レーザ光Ｂが照射されたSPCC鋼板３は、反対の接合面３ｂ側が共析温度（約１１７０℃）まで急速に加熱されるが、ギャップＧがあるためアルミ合金板４には直接熱が伝わらない。そしてレーザ照射の後、圧接ローラ１５によってSPCC鋼板３がアルミ合金板４に押し付けられ、塑性変形による接合が行われる。
【００２５】
このようなレーザロール接合装置１による接合方法では、アルミ合金板４は、SPCC鋼板３の加熱スポット３ｑが押し付けられた部分が急速に溶融し、そのアルミニウムの溶融によって鉄が濡れた状態になることで、液化したアルミニウム中に鉄原子が容易に分離・拡散していく。SPCC鋼板３に対してはレーザ光Ｂによってその上面を１２００℃〜１４００℃に加熱しているが、これはSPCC鋼板３の裏面になるアルミ合金板４との接合面を所定の温度（Fe−Al系では約１１７０℃）以上に加熱する必要があるからである。臨界温度は接合する金属の組み合わせで異なるが、延性な金属間化合物ができるか延性な共晶組織が得られるような温度であればよい。SPCC鋼板３とアルミ合金板４の場合には、図１７に示すように約１１７０℃以上の温度で比較的延性のあるFeAlの金属間化合物が生成される。
【００２６】
加熱したSPCC鋼板３を押し付けられたアルミ合金板４では、その内部において熱拡散が生じて接合部分が急速に冷却される。こうした急速な熱の内部拡散は、脆性な金属間化合物の厚さをわずかにして接合強度を強くするよう作用する。そのため、ここでのレーザロールの接合方法では、内部拡散が効率よく行われるようにギャップＧを設けて非接触状態で配置されたSPCC鋼板３側のみを加熱するようにし、その後にアルミ合金板４に対して押し付けることにより、アルミ合金板４への入熱量を抑えて金属間化合物が脆性なアルミリッチになり難いようにしている。
【００２７】
しかしながら、SPCC鋼板３とアルミ合金板４との間にギャップＧを設けるだけでは、この接合界面には延性な金属間化合物だけなく図１５に示すように脆性な金属化合物が生成されてしまう。脆性な金属化合物の生成は、アルミ合金板４における入熱の内部拡散のスピード、特に接合界面における冷却スピードが遅いことによると考えられる。ここで図４は、鋼とアルミ合金の加熱温度による相互拡散係数をグラフで示した図である。図に示されているように、４５０℃以下では鉄とアルミニウムの相互拡散は非常に遅いが、４５０℃からわずかでも上昇するとアルミニウム中の鉄の拡散が非常に速くなり、９００℃に達したところで鉄中のアルミニウムの拡散が非常に速くなる。
【００２８】
従って、接合界面にできる比較的延性のあるFeAlの金属間化合物は、SPCC鋼板３がアルミ合金板４に押し付けられ、鉄中のアルミニウムが拡散する拡散係数が上昇する温度にまで一気に加熱されることにより生成される。しかし、冷却時には、アルミ合金板４が直接
加熱されていないため熱の内部拡散によって急速に冷却されるものの、アルミニウム中の鉄の拡散が起きる４５０〜６００℃を通過して温度が下がる際、その通過時間が１〜２秒程度で接合界面に脆性なアルミリッチの金属化合物が生成されてしまう。つまり、接合界面の冷却スピードが、レーザロール接合において接合強度を左右する重要な要因となるものであった。図１５に示すように脆性の金属間化合物の割合が多くなっているのも、送り速度が遅いため入熱量が多く、その分、冷却スピードも遅いためであると考えられる。
【００２９】
そこで、本実施形態のレーザロール接合装置１では、レーザ出力、レーザ光の照射スポットの大きさ、あるいは送り速度などを制御するものであり、特に前述した冷却時の接合界面温度がアルミ中に鉄が拡散する拡散係数の高い４５０〜６００℃を一気に通過するように、冷却手段を設けて積極的に冷却することにより冷却スピードを上げるようにした。また、アルミへの入熱量が少なければ温度低下速度も速くなるため、レーザ光をパルス状に照射するようにもしている。本実施形態では、こうして冷却手段の利用とレーザのパルス照射を併用しているが、板厚によっては冷却手段を用いなかったり、或いは冷却手段だけを用いるようにしてもよい。
【００３０】
そこで、図５に、本実施形態のレーザロール接合装置１について、その特徴部分のブロック図を示す。レーザロール接合装置１は、図１の接合実行要部に示すように、SPCC鋼板３とアルミ合金板４とがギャップＧ（図２参照）をもって非接触状態で保持され、不図示の送り手段によって上下平行にして送られるように構成されている。そして、SPCC鋼板３を加熱するためのレーザ１１と、そのレーザ１１によって加熱されたSPCC鋼板３をアルミ合金板４へ加圧する圧接ローラ１５とが設けられている。更に、このレーザロール接合装置１は、装置全体の動作を制御する制御装置２１を有しており、それにレーザ１１が接続され、SPCC鋼板３へのパルス照射のタイミングなどが制御されるようになっている。そして、この制御装置２１には温度モニタ２２と冷却装置２３とが接続され、SPCC鋼板３及びアルミ合金板４の加熱状態を監視しながら、冷却能力を調整することができるように構成されている。
【００３１】
本実施形態のレーザロール接合装置１には、この冷却装置２３の他に、レーザ１１によるSPCC鋼板３への照射位置の加熱温度を検出する第１温度センサ２５、圧接ローラ１５によるアルミ合金板４への加圧後のSPCC鋼板３表面の温度を検出する第２温度センサ２６、そしてSPCC鋼板３に接合した後のアルミ合金板４の温度を検出する第３温度検出センサ２７が設けられている。そして、各々の温度センサ２５，２６，２７は温度モニタ２２に接続され、温度の確認ができるようになっており、更に、各々の温度センサ２５，２６，２７から得られた温度データが制御装置２１へ送られるようになっている。制御装置２１では、この温度データに基づいて冷却装置２３の駆動をフィードバック制御するように構成されている。
【００３２】
冷却装置２３は、アルミ合金板４の裏面へ冷媒を吹き付けるなどして、接合界面の温度を緊急に低下させるようにするものである。接合界面を冷却するための冷媒には、例えば気体であればエアや ＣＯ2ガスなどが、また液体であれば水や液体窒素などの使用が考えられる。更に、その他に固体であってもドライアイスなどの利用が可能であり、アルミ合金板４に直接接触させて冷却することが考えられる。なお、SPCC鋼板３とアルミ合金板４は、図１で示したものはテーブル１７の上に載せていたが、ここでは冷却装置２３によって冷媒を吹き付けたりするスペースを確保する必要があるので、圧接ローラ１５の直下に配置した支持ローラ２８で一部支持して送るように支持および送りを行う不図示の送り手段が設けられている。
【００３３】
こうした構成のレーザロール接合装置１では、先ずSPCC鋼板３とアルミ合金板４とが図面左から右の矢印Ｘ方向（送り方向）に送られる。そのとき、レーザ１１からガウシアン
分布のレーザ光Ｂが出力され、図１に示すように平面反射ミラー１２で反射して、送り方向にある圧接ローラ１５の手前位置でSPCC鋼板３の上面が照射される。SPCC鋼板３とアルミ合金板４は直線的に送られるため、レーザ照射によって加熱された部分がそのまま圧接ローラ１５に沿って移動して接合線となる。圧接ローラ１５によって加圧されたSPCC鋼板３は、支持ローラ２８よって下から支えられたアルミ合金板４に押し付けられる。このとき、SPCC鋼板３は上方の照射面３ａが加熱されているが（以下、図３参照）、反対の接合面３ｂは共析温度（Fe−Al系では約１１７０℃）に達しているため、押し付けられたアルミ合金板４は接合面４ａが急速に加熱され、アルミの融点である６５０℃を超えて表面のみが溶融する。そして、接合面４ａが溶融したアルミ合金板３２は、SPCC鋼板３の接合面３ｂをいわゆる濡れた状態とするので、その濡れた接合面３ｂにSPCC鋼板３の鉄の分子が拡散し、その接合界面に金属間化合物が生成される。
【００３４】
金属間化合物を生成させるべくアルミ合金板４に入った熱は、接合面４ａを急速に加熱した後に内部拡散するが、本実施形態ではアルミ合金板４を冷却することにより、その接合部分の温度を緊急に低下させることができる。すなわち、アルミ合金板４に対し、支持ローラ２８で支えられた加圧箇所に向け、例えば冷却装置２３から液体窒素Ｃが噴射され、アルミ合金板４が接合面４ａとは反対の冷却面４ｂ側から冷やされる。接合面４ａと冷却面４ｂとの温度勾配が大きくなり、特にアルミは熱伝導率が大きいため、アルミ合金板４に入った熱は内部拡散が効果的に行われ、接合部分の温度が緊急に低下することになる。
【００３５】
温度低下については第２および第３温度センサ２６，２７によって監視され、SPCC鋼板３の加熱温度を監視する第１温度センサ２５も含め、それぞれの測定温度が温度モニタ２２に表示される。そして、その温度モニタ２２からは各温度データが制御装置２１へと送られ、制御装置２１の演算処理によって冷却装置２３に制御信号が送信される。こうして、冷却装置２３から噴射される液体窒素Ｃの調整、すなわち冷却装置２３の駆動制御には温度センサ２６，２７で検出された値に基づいてフィードバックがかけられている。そして本実施形態では、このフィードバック制御により、SPCC鋼板３とアルミ合金板４との接合界面の冷却スピードを上げるように冷却能力を調整することで、特に図４に示すアルミニウム中の鉄の拡散が起きる４５０〜６００℃の温度帯を極めて短時間（０．１ｓ程度）に通過できるようにしている。
【００３６】
続いて、接合界面の冷却スピードを上げるには、アルミへ入熱量を最初から少なくすれば内部拡散の効率がアップして温度低下も速くなる。そこで、本実施形態では、制御装置２１からレーザ１１に対して制御信号が送られ、レーザ１１から出力されるレーザ光Ｂの制御が行われるようになっている。特に本実施形態では、連続照射による入熱過多を避けるため、レーザ光Ｂをパルス照射するように制御がかけられている。パルス照射はSPCC鋼板３およびアルミ合金板４の送り速度などによって適宜調整されるが、その一基準としては、図３の加熱断面に示すように照射スポット３ｐの面積に比べて接合面に生じる加熱スポット３ｑの面積が小さくなってしまうため、加熱スポット３ｑが接合線に沿って連続するようにしている。ただし、この基準は加熱スポット３ｑを連続させる（すなわち接合部が線になって連続する）方がせん断強度がより大きくなるからであり、連続しなくても十分な強度が得られるのであれば必ずしも加熱スポット３ｑを連続させる必要はない。
【００３７】
加熱スポット３ｑを連続させるためには、図６（ａ）に示すように、SPCC鋼板３の照射面３ａには照射スポット３ｐを接合線Ｓ方向に重ね、図６（ｂ）に示すように、加熱スポット３ｑが接合線Ｓ方向に連続するような間隔で照射する必要がある。ここで、図７（ａ）〜（ｃ）は、レーザ１１から出力されるレーザ光Ｂの一例を示した図である。レーザ１１から出力されるレーザ光Ｂのパルス制御の仕方としては、例えば図７（ａ），（ｂ）に示すように矩形波によるものだけでなく正弦波でもよい。つまり、パルスレーザを出力するための駆動制御パルスは、その波形形状に制限はなく、更に図７（ｃ）に示すように、パルスの先頭にレーザの出力値を上げたピークをつくり、表面温度上昇や吸収率の改善・向上を狙うようにしたものであってもよい。
【００３８】
更には、図８に示すように、レーザの出力を抑えた連続波（ａ）と、レーザの出力を上げたパルス波（ｂ）とを重畳し、波形（ｃ）とするようにしてもよい。これによれば、連続波により照射面３ａ（以下、図３を適宜参照）の温度が上昇し、吸収率が向上する一方、パルス波によって入熱を抑えたまま反対の接合面３ｂまで熱を十分に入れることができる。すなわち、接合面３ｂにできる加熱スポット３ｑの面積が大きくなり、その結果パルス間隔を広げることができて入熱量を抑えることになる。なお、パルスレーザの照射では、SPCC鋼板３およびアルミ合金板４の送り速度を一定に制御する他、パルスと同期させた断続的な動きにするようにしたものであってもよい。
【００３９】
こうして本実施形態では、SPCC鋼板３を加熱するレーザ１１からのレーザ光Ｂをパルスレーザとしたことにより入熱を抑え、SPCC鋼板３から熱を受けたアルミ合金板４で熱拡散が効率よく行われるようにしている。そして、前述したように冷却装置２３によってアルミ合金板４を直接冷却すれば、両方の効果によって接合界面での温度低下が更に緊急に行われる。従って、冷却とパルス照射とは、それぞれ接合界面の温度を低下させる際、その冷却スピードを上げる要因となるものであり、本実施形態ではこれらを併用することによって接合界面にける緊急な温度低下を実現している。
【００４０】
次に、図５に示した冷却装置２３の具体例について図面を示して説明する。冷却は、図５にも示すようにアルミ合金板４に対して行っている。これは、鋼に比べてアルミの方が熱伝導率が高いからである。図９乃至図１１は、接合界面を冷却するための構成を示した図である。図９は、SPCC鋼板３とアルミ合金板４を図１に示すようにテーブル１７上に配置した例であり、そのテーブル１７をヒートシンクとして利用したものである。テーブル１７は、熱伝導率がアルミよりも更に高い銅で製造され、それには入力ポート３１と出力ポート３２とが形成され、テーブル１７内部を冷媒が通るようにポート３１，３２間に流路３３が形成されている。従って、アルミ合金板４は、テーブル１７によって広い範囲で冷却されているため、SPCC鋼板３が押し付けられてアルミ合金板４に入った熱は急速に拡散し、接合界面の温度低下が緊急に行われる。
【００４１】
次に、図５及び図９に示したものは、冷却装置によって冷媒の制御を行い、冷却能力を調節することができるように構成されたものであるが、図１０に示したものでは、接合線方向に複数の支持ローラ２８，２８…を並べ、その支持ローラ２８，２８…を冷媒の入った容器３５に浸漬させている。支持ローラ２８，２８…は、熱伝導率が高い銅でつくられており、冷水などの冷媒Ｄによって冷やされ、アルミ合金板４から熱を奪うようにしている。従って、アルミ合金板４は、こうして支持ローラ２８，２８…によって冷却されるため、SPCC鋼板３が押し付けられて入った熱は急速に拡散し、接合界面での温度低下が緊急に行われる。
【００４２】
更に、図１１は、アルミ合金板４側だけでなく、SPCC鋼板３側でも冷却を行うようにしたものである。そのため図５に示す冷却装置２３からは、SPCC鋼板３の照射面３ａ側にもエアや液体窒素などを吹き付けるように構成されている。このときSPCC鋼板３に対しては、圧接ローラ１５の加圧位置に向けてレーザ光Ｂの照射とは反対側から冷媒Ｅを吹き付けるようにしている。冷媒Ｅによって冷やされる圧接ローラ１５は、下方に配設された支持ローラ２８，２８…と同じ銅製である。そこで、レーザ照射によって加熱されたSPCC鋼板３は、前述するように接合面が共析温度（約１１７０℃）にまで加熱され、圧接によってアルミ合金板４と接合する。その後、SPCC鋼板３とアルミ合金板４は、それぞれが冷媒によって冷却されているため各々で熱拡散が生じる。従って、SPCC鋼板３でも積極的に冷却処理が行われるため、金属間化合物が生成される接合界面での温度低下が更に緊急に行われる。
【００４３】
ところで、これまではSPCC鋼板３に対して非接合面からレーザ光Ｂを照射した例を挙げて説明してきた。しかし、レーザロール圧接は接合面を共析温度にまで加熱する必要があるにもかかわらず、反対の面（照射面３ａ）にレーザ光Ｂを照射していたため、いきおい入熱過多になってしまっていた。そこで次に、接合面３ｂに対して直接レーザ光Ｂを照射して効率良く加熱を行う場合について説明する。図１２及び図１３は、そうしたレーザロール接合装置における接合面３ｂへの照射方法を示した図である。接合面３ｂにレーザ光Ｂを照射する場合、その接合面同士が向かい合っているため、少なくとも一方の金属板を図示するように反らせてその間隔を広くあける必要がある。
【００４４】
そして、反射したレーザ光はアルミ合金板４にも照射されることになるため、鋼板とアルミのブリュースタ角が異なることを利用してレーザ光Ｂを照射するようにしている。鉄Ｆｅのブリュースタ角は７５．２度であり、アルミＡｌのブリュースタ角は６０．２度である。従って、ここではレーザ光ＢがSPCC鋼板３に対して約７５度の入射角θで照射するように設定される。すなわちブリュースタ角は、図示するように照射点におけるSPCC鋼板３の法線Ｈとなす角θを入射角としたものである。図１２は、前述した例と同様にSPCC鋼板３が上に配置され、そのSPCC鋼板３が接合面３ｂを反らせた状態で圧接ローラ１５へと送られるようになっている。逆に、図１３では、アルミ合金板４を上に配置して、そのア
ルミ合金板４を反らせるようにして圧接ローラ１５へ送られるようになっている。
【００４５】
こうしてSPCC鋼板３またはアルミ合金板４を反らせることにより（または両板とも反らせるようにしてもよい）、SPCC鋼板３の接合面３ｂへレーザ光Ｂを照射することができるようになる。図１２の場合には、上方に反ったSPCC鋼板３に対してレーザ光Ｂが照射される。ほぼ横向きに入射するレーザ光Ｂは、図１に示すレーザ１１から直接SPCC鋼板３へレーザ光Ｂを照射する他、直接の照射が難しい場合には反射ミラー１２等を使用して間接的に照射するようにしてもよい。しかし、いずれの場合にもSPCC鋼板３の接合面にはブリュースタ角θでレーザ光Ｂを照射する。一方、配置を逆転させた図１３の場合には、上方のアルミ合金板４を反らせて下方に位置するSPCC鋼板３に対してレーザ光Ｂの照射を可能にしている。そして、平面状のSPCC鋼板３に対してその接合面３ｂにレーザ光Ｂがブリュースタ角θで照射される。
【００４６】
図１２では、反ったSPCC鋼板３がレーザ照射によって加熱された後、圧接ローラ１５によって加圧されて下方のアルミ合金板４に対して押し付けられる。一方、図１３では、反った状態で送られた上方のアルミ合金板４が、圧接ローラ１５によりレーザ照射によって加熱したSPCC鋼板３に対して押し付けられる。いずれの場合も、SPCC鋼板３の接合面３ｂは共析温度（Fe−Al系では約１１７０℃）に達しているため、押し付けられたアルミ合金板４が急速に加熱されアルミの融点である６５０℃を超えて表面のみが溶融する。そして、このとき溶融したアルミ合金板３２がSPCC鋼板３の表面をいわゆる濡れた状態とするので、SPCC鋼板３の濡れた接合面３ｂにSPCC鋼板３の鉄の分子が拡散し、その接合界面に金属間化合物が生成される。
【００４７】
このようにしてSPCC鋼板３の接合面３ｂに対してレーザ光Ｂを照射するものであって、図示するようにブリュースタ角θでレーザ光をSPCC鋼板３へ照射し、その接合面３ｂを共析温度（約１１７０℃）に加熱する場合、入射角が略ブリュースタ角θであることにより、反射を抑えてほとんどのエネルギがSPCC鋼板３に透過するため、効率よく加熱を行うことができる。従って、エネルギ消費を抑えた出力によって、SPCC鋼板３とアルミ合金板４とを接合するための加熱を行うことができる。
【００４８】
また、SPCC鋼板３の接合面３ｂを直接加熱するようにしたことで、前述した例のように照射面３ａから照射して反対の接合面３ｂを共析温度にまでするものとは異なり、SPCC鋼板３を必要以上に加熱することがなくなる。そして、レーザ光Ｂをパルス照射する場合、図３に示した照射スポット３ｐの範囲がそのまま加熱スポット３ｑになるため、その加熱スポット３ｑが連続するようにすればよい。そのため、照射スポットの重なりを減らすことができ、それが照射量を減らすことになり、入熱量を大幅に減らすことになる。従って、SPCC鋼板３への加熱を抑えることにより、接合界面の熱は接合後、即座にアルミ合金板４内部に拡散して冷却され、特に前述した例のように、冷媒を使用して冷却すれば更に高い冷却効果を得ることができ、金属間化合物が生成される接合界面での温度低下が緊急に行われる。
【００４９】
次に、本実施形態のレーザロール接合装置１には、接合前に両板材のあわせる表面をワイヤーブラシを用いて接合表面を洗浄してエアブローで汚れをとり除いた後、アルミニウム表面の酸化被膜の防止のためアルミニウムろう付用フラックスを塗布する酸化防止手段を設けるようにすることが好ましい。図１４は、レーザロール接合装置１の酸化防止手段を示した図であり、送られるアルミ合金板４に対してブラッシングロール４１、エアブロウ４２そしてフラックスＦを塗布するためのディスペンサ４３が設けられている。
【００５０】
従って、前述したように加熱されたSPCC鋼板３に圧接により接合されるアルミ合金板４には、その圧接前にブラッシングロール４１によって接合表面の洗浄が行われ、エアブロ
ウによってエアが吹き付けられた後、続いて行われる接合動作によってできる接合線に沿って予めフラックスＦが塗布される。フラックスＦの塗布量は厚さ２μｍ程度が適当である。そして、これによりSPCC鋼板３とアルミ合金板４との接合部に酸化物ができるのを防ぎ、確実な接合を助けることになる。
また、SPCC鋼板３とアルミ合金板４との高温酸化を防止するためには、こうしたフラックスＦを塗布する他に不活性ガスを両板３，４に吹き付けることも有効である。更に、フラックスＦの塗布は、ディスペンサ４３の他にもスプレーやスクリーン印刷で行うようにしてもよい。
【００５１】
よって、以上詳細に説明したように、本実施の形態の異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置によれば、金属板を積極的に冷却することにより、接合界面の温度は、効果的に熱の内部拡散が生じることによって緊急に低下することになる。そのため、脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過させることができ、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることが可能になった。
また、レーザ光Ｂをパルス照射にしたり、接合面へ直接照射することにより、金属板への入熱量を抑えて冷却効果を高めることで、やはり脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過させることができ、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることが可能になった。
【００５２】
なお、本発明に係る材質の異なる金属板のレーザロール接合方法は、上記実施の形態に限定されず、色々な応用が可能である。
例えば、本実施の形態では、SPCC鋼板とアルミ合金板とを接合しているが、材質の異なる他の金属の組み合わせである、例えば、チタン／鋼、アルミニウム／銅、鋼／鉄、鋼／複合材の組み合わせにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】異種金属のレーザロール接合方法を実行するレーザロール接合装置の接合実行要部を示した概略構成図である。
【図２】図１を矢印Ｘ方向から見たSPCC鋼板とアルミ合金板との配置状態を示した図である。
【図３】レーザ光が直接照射されたSPCC鋼板の加熱部分の断面を概念的に示した図である。
【図４】鋼とアルミ合金の加熱温度による相互拡散係数をグラフで示した図である。
【図５】レーザロール接合装置１の一実施形態のについて、その特徴部分のブロック図を示した図である。
【図６】加熱スポットを連続させるためのパルス照射状態を示した図である。
【図７】レーザから出力されるパルスレーザのパルス状態を示した図である。
【図８】レーザから出力されるパルスレーザのパルス状態を示した図である。
【図９】冷却手段の構成としてテーブルをヒートシンクとして利用したものを示した図である。
【図１０】冷却手段の構成として複数の支持ローラを冷媒の入った容器に浸漬させたものを示した図である。
【図１１】アルミ合金板側だけでなくSPCC鋼板側でも冷却を行うようにした冷却方法を示した図である。
【図１２】レーザロール接合装置における接合面への照射方法を示した図である。
【図１３】レーザロール接合装置における接合面への照射方法を示した図である。
【図１４】レーザロール接合装置の酸化防止手段を示した図である。
【図１５】界面層の厚さ及び脆性、延性化合物の割合を示す図である。
【図１６】送り速度とせん断強さ、界面層厚さとの関係を示す図である。
【図１７】Fe−Alの金属状態図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    レーザロール接合装置
３    SPCC鋼板
４    アルミ合金板
１１   CO2レーザ
１２  平面反射ミラー
１３  ローラ加圧装置
１５  圧接ローラ
１６  加圧スプリング
１７  テーブル
２１  制御装置
２２  温度モニタ
２３  冷却装置
２５，２６，２７  温度センサ
２８  支持ローラ
【図１】
0003692135.tif 000002
【図２】
0003692135.tif 000003
【図３】
0003692135.tif 000004
【図４】
0003692135.tif 000005
【図５】
0003692135.tif 000006
【図６】
0003692135.tif 000007
【図７】
0003692135.tif 000008
【図８】
0003692135.tif 000009
【図９】
0003692135.tif 000010
【図１０】
0003692135.tif 000011
【図１１】
0003692135.tif 000012
【図１２】
0003692135.tif 000013
【図１３】
0003692135.tif 000014
【図１４】
0003692135.tif 000015
【図１５】
0003692135.tif 000016
【図１６】
0003692135.tif 000017
【図１７】
0003692135.tif 000018