(57)【要約】溶接時に、部分（１，２）間の間隙（３）を前もって閉鎖するために、粉末（９）が間隙内に装填され、そこで磁界（１５）により保持される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム溶接、特にレーザビーム溶接を用いて溶接したい部分の間の間隙を閉鎖する方法において、間隙内に充填粉末を装填し、かつ該充填粉末の位置を、間隙内に作用する磁界により安定化させることを特徴とする、溶接時に間隙閉鎖する方法。
【請求項２】
充填粉末を、溶接ゾーン内でかつ／または溶接ゾーンの手前で、間隙内に装填する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
金属から成る粉末または金属を含有した粉末を、充填粉末として装填する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
強磁性の金属粉末、特に鉄粉を間隙内に装填する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
主たる部分が実質的に球形の粉末粒子である粉末を供給する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
粉末装填中および／または溶接中に定常的な磁界または変動的な磁界を生ぜしめる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
間隙内の磁界ベクトルＢを時計回りに、ワーク送りベクトルＶＭに対して９０゜の角度で巡らせる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
粉末を、ガス流を用いて装填する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
粉末供給を、光学的な間隙監視装置を用いて案内および／またはコントロールする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法に従って製作されたテーラードブランク。
【請求項１１】
溶接したい部分の間の間隙を、溶接装置の溶接ゾーンの手前で閉鎖する装置において、該装置が、間隙内に磁界を発生させる手段と、間隙内へ粉末を供給する供給手段とを有していることを特徴とする、溶接時に間隙閉鎖する装置。
【請求項１２】
前記磁界発生手段が少なくとも１つの電磁石を有している、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記供給手段が、流動体源と、粉末を流動体内に混入させる混合エレメントとを有している、請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか１項記載の装置を備えた溶接装置。
【請求項１５】
前記溶接装置がテーラードブランクのためのレーザ溶接装置として構成されている、請求項１４記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、溶接したい部分間の間隙を閉鎖する方法と、該方法に従って製作されたテーラードブランクと、間隙を閉鎖する装置と、そのような装置を備えた溶接装置とに関する。
【０００２】
レーザを用いた金属薄板の溶接は、今日広く普及した接合方法である。レーザの代わりに、例えば電子ビームのようなエネルギビームも使用され得る。この場合、金属薄板は有利には端面を突合せた形（ｓｔｕｍｐｆ）で互いに接合されるが、これは、接合したい金属薄板の端面を、両金属薄板間に狭小な間隙のみが存在するように位置決めすることにより実施される。溶接シームの高い品質を達成するために、接合したい金属薄板間の間隙は０．０５ｍｍもしくは０．０８ｍｍよりも幅広であるべきではなく、このことにより、個々の金属薄板の誤差は、この最大に許容し得る間隙幅の半分を超えてはならない。そのような公差を守るために相応に、コストの高い道具と、しかも手間のかかる処理方法とが必要になることは明らかである。
【０００３】
アルミニウム薄板からなるテーラードブランクのレーザ溶接において、溶接ゾーン内に充填粉末を装填することが提案されている（［参考文献１］Ｔ．Ｐｏｈｌ著「Ｌａｓｅｒ  ｗｅｌｄｅｄ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｂｌａｎｋｓ−ｒｅｃｅｎｔ  ｒｅｓｕｌｔｓ  ｆｒｏｍ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｒｅｓｅａｒｃｈ」参照）。［参考文献２］「Ｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ  ＆  Ｓｃｈｎｅｉｄｅｎ、第５２巻（２０００年）、第３号」の第１４０頁〜１４８頁に掲載されたＭ．Ｋｅｒｎ他著の「Ｂｅｅｉｎｆｌｕｓｓｕｎｇ  ｄｅｒ  Ｓｃｈｗｅｉｓｓｎａｈｔｑｕａｌｉｔａｅｔ  ｂｅｉｍ  ＣＯ２−Ｌａｓｅｒｓｔｒａｈｌｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ  ｄｕｒｃｈ  ｍａｇｎｅｔｏｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｓｃｈｅ  Ｅｆｆｅｋｔｅ」に基づいて、溶接品質を溶接ゾーン内の磁界により改善することが知られている。
【０００４】
本発明の課題は、間隙閉鎖を改善し、ひいては溶接品質をも改善することである。
【０００５】
この課題は、冒頭で述べた方法において、請求項１の特徴部に記載された特徴により解決される。
【０００６】
間隙内の磁界が充填粉末との組み合わせで使用されることにより、極めて良好な間隙閉鎖と溶接品質とを得ることができ、この場合、充填粉末は磁界により間隙内に安定させられる。
【０００７】
さらに、本発明の別の課題は、溶接時に間隙閉鎖する装置を提供することである。この課題は、請求項１１の特徴部に記載された特徴により解決される。
【０００８】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。唯一の図には概略的にテーラードブランクの溶接が示されている。
【０００９】
図面には概略的に、端面で突合せ溶接される２つの個々の金属薄板１，２から成る金属薄板接合部のレーザ溶接（もしくは任意の種類のエネルギビームを用いた溶接）が示されている。このような金属薄板接合はテーラードブランクと呼ばれ、一般には溶接後に、成形部分を形成するために変形される。この場合、金属薄板１，２は一般に鉄薄板又は鉄を含有した金属薄板であるが、アルミニウム薄板もテーラードブランクのために溶接されることができる［参考文献１］。既に述べたように、間隙３は、溶接シーム６の申し分ない品質を保障するためには、大きすぎてはならない。それというのは、レーザビーム５の溶接ゾーン１１は、限られた直径を有しているに過ぎないからである。それに基づいて、狭小な間隙幅が要求されることにより、背景技術においては、金属薄板１，２の互いに対向して位置する縁部を極めて精密に、ひいては手間をかけて準備することが前提となる。
【００１０】
【外１】
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【００１１】
粉末９は、供給装置８により間隙内に装填され、磁界１５により間隙内に保持されるか、もしくは間隙内のその位置で安定させられる。磁界の影響を受ける粉末は、一般には鉄粉又は鉄を含有した粉末であって、この場合、磁界の力線に従って方向付けられる。磁界１５の安定化作用により、［参考文献１］においてアルミニウムから成るテーラードブランクの溶接の場合で示されているような、粉末を直接に溶接ゾーン１１に導入することが可能であるばかりではなく、粉末は、任意の距離で本来の溶接ゾーンの手前に位置する侵入領域１０において間隙３内に装填されることも可能である。ただし、その前提条件としてこの領域内に磁界が作用していることが挙げられる。このようにして、粉末装填が、乱流の存在する溶接ゾーン１１においてのみならず、既に準備した形で、つまり前もって間隙に沿って、まだ溶接の影響を受けていないゾーン１０においても可能である。このことにより、所望する分量の粉末９を間隙内に適切に装填することが可能になり、ひいては可能な限り良好な間隙閉鎖が可能になる。さらに、正確な充填を監視する適当な検出器を溶接位置の手前の箇所に組み込むことが可能である。磁界中で安定するそのような粉末を装填することは当然、鉄薄板および鋼薄板から成るテーラードブランクの溶接時においても、アルミニウム薄板またはその他の材料から成るテーラードブランクの溶接時においても可能である。
【００１２】
この場合、鉄粉は、溶接シーム６の硬度形成に影響を及ぼす合金添加剤（Ｌｅｇｉｅｒｕｎｇｓｚｕｓａｔｚ）としても働く。間隙３内における磁束線集中は鉄粉を強制的に間隙内に引きつける。間隙は鉄粉の粒径よりも大きい。この粒径は、間隙の良好な充填を可能にするためには、相応に細粒に選択されるべきである。有利には、磁界で満ちた間隙３における良好な埋入を生ぜしめるために、主として球形の粉末粒子が使用される。この場合、粉末装填は、所望するならば、溶接ゾーン１１にのみ実施することもできるし、溶接ゾーン１１と、間隙３の、溶接ゾーン１１の手前に位置するゾーン１０とに実施することもできるし、または間隙３の、溶接ゾーンの手前に位置するゾーン１０にのみ実施することもできる。溶接ゾーン１１において温度はキュリー点より高いので、磁界は液相の金属の流動特性に影響を及ぼすことはない。しかし、［参考文献２］に基づいて、磁界が付加的に溶接特性にポジティブな影響を及ぼし得ることが知られている。相応に、磁束密度Ｂのベクトルは、このベクトルが時計回りで見て送り方向ＶＭに対して直角に巡っているように選択されるべきである。
【００１３】
図示の例ではＵ字形の電磁石が使用される。勿論、別の構造形式も容易に可能である。例えば、磁石コイルは、ヨーク１３の側方の脚部に配置されていてもよい。磁石回路は、溶接したい金属薄板１，２の突合せ縁部を介して閉じている。これにより、金属薄板もより大きな力で互いに引き合い、このことは同じく間隙閉鎖に寄与する。磁界は時間的に定常的に発生されてもよいし、または時間的に変動する経過を有して発生されてもよく、これは、充填したい間隙区分に沿って異なっていてもよい。それにより、間隙内へ粉末が侵入する際に、装填が、変動する磁界により改善されることができて、続いて、間隙内に装填された粉末が定常的な磁界により安定化されることができる。
【００１４】
供給装置８による粉末９の供給は、例えば流動体流、特に不活性ガスにより行われることができる。粉末をピエゾ衝撃（Ｐｉｅｚｏｉｍｐｕｌｓｅ）またはマグネット衝撃（Ｍａｇｎｅｔｉｍｐｕｌｓｅ）により搬送することも可能である。この場合、間隙経過に沿った供給装置の追跡案内および／または充填後の装填コントロールは例えば、公知の光学的な間隙追跡手段により実施されることができる。
【００１５】
間隙３に磁界を発生させる装置１２は、金属薄板を固く保持する、原理的に公知の磁気的な緊締手段と、溶接機内で組み合わされてもよい。電磁石は間隙の長手方向で、複数の、別個に通電される個々の磁石に分割されることができる。
【００１６】
この溶接方法もしくは装置は、直線的に突合された金属薄板、いわゆる「直線形テーラードブランク（ｌｉｎｅａｒｅ  ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｂｌａｎｋｓ）」のレーザ溶接において使用されることができるが、しかも、その他の間隙閉鎖の方法が使用不可能な、非直線的に互いに隣接した金属薄板、いわゆる「非直線形テーラードブランク（ｎｉｃｈｔｌｉｎｅａｒｅ  ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｂｌａｎｋｓ）」の溶接においても使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
テーラードブランクの溶接を概略的に示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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