(57)【要約】【課題】金属蒸気がレーザ光透過窓へ付着することを防止して、充分な溶込み深さが確保されると共に、ポロシティの発生を抑制された高い品質の溶接を、長時間効果的に提供する。【解決手段】低真空雰囲気下で、レーザ光により溶接を行うレーザ溶接装置であって、レーザ光の光軸に沿って、溶接部と所定の間隔を設けて配置され、上端には透過窓が設けられ、下端は雰囲気制御域内に開口しているシールドガス筒と、シールドガス筒の透過窓側からシールドガス筒内部へシールドガスを導入するシールドガス供給手段とを備えているレーザ溶接装置および前記レーザ溶接装置を用いたレーザ溶接方法。【選択図】図１
2011240365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低真空雰囲気下で、レーザ光により溶接を行うレーザ溶接装置であって、
レーザ光の光軸に沿って、溶接部と所定の間隔を設けて配置され、上端には透過窓が設けられ、下端は雰囲気制御域内に開口しているシールドガス筒と、
前記シールドガス筒の透過窓側から前記シールドガス筒内部へシールドガスを導入するシールドガス供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
焦点距離が３５０ｍｍ以上の長焦点レーザ溶接装置であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記シールドガス筒の内壁の長手方向に、所定の間隔毎に、レーザ光の通路を取り囲む環状の遮蔽板が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置を用いたレーザ溶接方法であって、
被溶接材を前記レーザ溶接装置内に配置する被溶接材配置工程と、
前記レーザ溶接装置内の圧力雰囲気を低真空雰囲気にする雰囲気圧力制御工程と、
シールドガス筒にシールドガスを導入するシールドガス導入工程と、
レーザを前記被溶接材に照射するレーザ照射工程と
を有し、
前記シールドガスの導入量は、シールドガスが溶接時、溶接部に直接吹き付けられることがない量に制御されている
ことを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関し、詳しくは、レーザ光の透過窓に金属蒸気が付着することを抑制することにより、高品質の溶接を安定して行うことができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、熱源であるレーザ光を主として金属に集光した状態で照射して、金属を局部的に溶融、凝固させることによって接合する溶接法であり、従来の溶接法に比較して、熱源のエネルギー密度が高く高速深溶込み溶接が可能であり、また溶接金属（被溶接材）への入熱による悪影響や変形が少ない等の特徴を有している。
【０００３】
このため、基幹産業である自動車産業やエレクトロニクス産業において広く採用されており、特に、近年は、ハイブリッド車のバッテリー等、レーザ溶接でしかできない工程が増加しており、その技術の重要性は益々増加しつつある。
【０００４】
しかし、このようなレーザ溶接装置は、出力１ｋＷ当たり約１０００万円の設備投資が必要であり、また年間数万から数億カ所にも及ぶ溶接に対する溶接品質の要求も、近年益々厳しくなっている。
【０００５】
このようなレーザ溶接については、従来、大気圧雰囲気下で行われており、レーザ溶接を低速度で行うことにより、充分な溶込み深さを確保することができる技術が開発され、例えば、レーザ出力６ｋＷ、溶接速度約０．１ｍ／ｍｉｎ（１．７ｍｍ／ｓ）で１５ｍｍ程度の溶込み深さが得られるようになっている。
【０００６】
しかし、この技術は、大気圧雰囲気下で行う溶接であるため、前記した低速度溶接においては、深溶込み溶接部に、溶接欠陥であるポロシティ（溶接金属中の気孔や空隙）が発生して、溶接品質を低下させるという問題があった。
【０００７】
このため、雰囲気を大気圧雰囲気から低圧雰囲気にして、低出力のレーザを用い、溶接を行う技術が開発され（非特許文献１〜４）、より充分な溶込み深さを確保すると共に、ポロシティの発生を抑制した溶接が得られるようになった。
【０００８】
しかし、低圧雰囲気下における溶接の場合、レーザ光の照射により発生する金属蒸気（プルーム）が、１００ｍ／ｓ（時速３６０ｋｍ）と言う非常に速い速度で噴出するため、金属蒸気がレーザ光透過窓にまで達して付着することを防止することが困難であった。
【０００９】
溶接箇所から飛翔して透過窓に付着した金属蒸気は、レーザ光を遮り、溶接を不安定にさせるため、安定して、充分な溶込み深さが確保された溶接を行うことが困難となり、溶接品質にバラツキを生じさせる。そして、さらに金属蒸気の付着が進むと、透過窓が破損するか、もしくは溶接自体が不能となる。
【００１０】
このため、低圧雰囲気下におけるレーザ溶接によれば、充分な溶込み深さを確保すると共に、ポロシティの発生を抑制した溶接が可能であることは、理論的には分かっていても、実用化には至っていなかった。
【００１１】
このような状況の下、一部の分野において、上記のような問題に対応する技術の検討がなされていた（非特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】石出他２名著「高出力ＣＯ２レーザ溶接技術に関する基礎的検討」。三菱重工技報Ｖｏｌ．３２  Ｎｏ．２（１９９５年３月刊）の１０９〜１１２頁。
【非特許文献２】吹田義一他７名著「ＩＳＳ軌道圧力での宇宙ＬＤ溶接実験」。溶接学会全国大会講演概要  第７２集（２００３−４）の１０、１１頁。
【非特許文献３】田中健司、鈴木峰男他６名著「宇宙レーザ溶接における光学部品への蒸着抑制技術」。ＩＳＡＳ／ＪＡＸＡ発行  Ｓｐａｃｅ  Ｕｔｉｌｉｚ  Ｒｅｓ，２２（２００６）の１００〜１０３頁。
【非特許文献４】阿部洋平他３名著「低真空中における高出力ファイバーレーザ溶接性」溶接学会全国大会講演概要  第８５集（２００９−９）の１４２、１４３頁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、これまでの対応技術の場合、金属蒸気がレーザ光透過窓へ付着することが充分抑制できているとは言えず、また、高出力のレーザ溶接には応用が困難であるため、より効果的な技術、また、低コストで実用的な技術、さらには、高出力のレーザ溶接にも適用可能な技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下の各請求項に示す発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に説明する。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、
低真空雰囲気下で、レーザ光により溶接を行うレーザ溶接装置であって、
レーザ光の光軸に沿って、溶接部と所定の間隔を設けて配置され、上端には透過窓が設けられ、下端は雰囲気制御域内に開口しているシールドガス筒と、
前記シールドガス筒の透過窓側から前記シールドガス筒内部へシールドガスを導入するシールドガス供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ溶接装置である。
【００１６】
本請求項の発明においては、透過窓と溶接部との間にシールドガス筒を設け、透過窓側から溶接部側に向けてシールドガスを流して、透過窓と溶接部との間にエアシールドが形成されるように構成されている。
【００１７】
このように、透過窓と溶接部との間にエアシールドが形成されるため、低真空下、非常に速い速度で、透過窓方向へ噴出する金属蒸気の飛翔をブロックして、透過窓への付着を防止することができ、長時間、低真空雰囲気下における充分な溶込み深さが確保された溶接ができると共に、ポロシティの発生が抑制された高い品質の溶接を、効率的に提供することができる。
【００１８】
特に、本請求項の発明においては、エアシールドを形成する装置の構造として、金属蒸気が侵入しがたい筒状体（シールドガス筒）を採用し、さらに、シールドガス筒と溶接部との間に、金属蒸気が周囲に飛散できると共に、シールドガスが溶接部に直接吹き付けられることがない一定の間隔を設けると共に、透過窓がシールドガス筒の上端に溶接部との間に充分な距離を設けて配置されており、また透過窓側から溶接部側に向けて流れるシールドガスによりエアシールドを形成させているため、金属蒸気の透過窓への付着を完全に防止することができる。
【００１９】
さらに、本請求項の発明は、低真空雰囲気下で行われるレーザ溶接であって、深い溶込み深さの溶接を安定して長時間行うことができるため、多大な設備投資を必要としない低出力レーザであっても、充分な溶込み深さを得ることができ、設備投資を抑制することができる。
【００２０】
具体的には、本発明者の実験によれば、１０ｋＰａ（大気圧の１／１０）雰囲気下、前記した大気圧雰囲気下の場合と同じレーザ出力６ｋＷ、溶接速度約０．１ｍ／ｍｉｎ（１．７ｍｍ／ｓ）で、大気圧雰囲気下の２倍となる約３０ｍｍの溶込み深さを得ることができている。この結果は、低圧雰囲気下においてはレーザ出力の効率が大気圧雰囲気下に比べて２倍に改善されることを示している。
【００２１】
一方、高出力レーザを用いた溶接にも、本請求項の発明は適用することができ、この場合には、より大きな溶込み深さを安定して得ることができる。
【００２２】
また、金属蒸気の透過窓への付着が確実に防止されるため、透過窓の汚れが抑制され、高価な石英ガラス製の透過窓を短期間で取替えたりする必要がなく、透過窓が割れたりするようなこともない。
【００２３】
そして、本請求項の発明は、従来のレーザ溶接装置に、シールドガス供給手段を有するシールドガス筒を設けると言う極めて簡便な手段により、上記の優れた効果を得ることができるため、低コストで実用的である。
【００２４】
上記した本請求項の発明は、従来のアシストガス方式とは全く発想が異なっており、シールドガスを溶接部に吹き付けるものではなく、金属蒸気（プルーフ）を立てたままガスでブロックするものである。
【００２５】
このような本請求項の発明は、低真空雰囲気下で溶接が行われるにも拘わらず、真空度を上昇させる方向に働くシールドガスを流すと言う、低真空とは逆転した発想の下にもたらされたものである。
【００２６】
本請求項の発明において、シールドガス筒としては、レーザ溶接時の誘起プルームの上昇の程度の確認、溶接室（チャンバー）内の溶融溶接状況の観察・確認などの観点より、高強度ガラス製、アクリル樹脂製、ポリカーボネート樹脂製などの筒を好ましく用いることができる。断面形状は円形が好ましいが、特には限定されず四角形等の角状であってもよい。
【００２７】
なお、シールドガス筒には、シールドガスを導入するための供給手段として、穴が設けられるが、その数は１個に限定されることはなく、シールドガス筒の周囲に適宜設けることができる。
【００２８】
導入されるシールドガスとしては、レーザ光によりプラズマ化しないガスであれば種類は限定されないが、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性ガスが好ましく、特にＮ２は安価であり、酸化防止の点から好ましい。
【００２９】
また、シールドガス筒の先端開口部の内径を、通過するレーザビームの直径の２倍程度に設定すると、金属蒸気が筒内に過剰（例えば１０ｍｍ以上に）侵入しないため好ましい。
【００３０】
なお、シールドガス筒と溶接部との間に設けられる「所定の間隔」としては、具体的には、５０〜３００ｍｍ程度が好ましい。
【００３１】
また、「低真空雰囲気」とは、０．０１〜３０ｋＰａ程度の圧力である雰囲気を指す。
【００３２】
本請求項の発明に係るレーザ溶接装置に用いられるレーザとしては、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、ディスクレーザ等が挙げられるが、特に限定されない。
【００３３】
請求項２に記載の発明は、
焦点距離が３５０ｍｍ以上の長焦点レーザ溶接装置であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置である。
【００３４】
長焦点レーザ溶接装置である場合、特に、焦点距離が３５０ｍｍ以上の長焦点レーザ溶接装置の場合、焦点深度が深くレイリー長が長い集光光学系を構成できるため、厚さのある部材であっても、ビード幅が小さく、溶込みが深い溶接を提供することができ、より高品質の溶接を提供することができる。また、小さなビード幅の溶接ができるため、精密部品の溶接にも適用して、高品質の溶接を提供することができる。
【００３５】
このように溶接品質に優れた長焦点レーザ溶接装置に、請求項１の発明を適用することにより、厚さのある部材であっても、低真空雰囲気下におけるレーザ溶接を安定して行うことが可能となり、ポロシティの発生が抑制され、ビード幅が小さく、溶込みが深い溶接、即ち高品質の溶接を、安定的に、長く継続して提供することが可能となる。
【００３６】
また、長焦点レーザ溶接装置は、シールドガス筒と溶接部との間隔を充分に大きくすることができるため、金属蒸気の透過窓への付着がより確実に防止できると共に、シールドガス筒を通過したシールドガスは、溶接部に到達することなく充分に拡散され、溶接に悪影響を及ぼすことがない。
【００３７】
請求項３に記載の発明は、
前記シールドガス筒の内壁の長手方向に、所定の間隔毎に、レーザ光の通路を取り囲む環状の遮蔽板が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶接装置である。
【００３８】
所定の間隔毎に、レーザ光の通路を取り囲む環状の遮蔽板を設けることにより、隣り合った遮蔽板内に、導入されたシールドガスを長い時間滞留させることができるため、より少ないシールドガス導入量で金属蒸気の侵入を効率的に防止することができる。
【００３９】
請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置を用いたレーザ溶接方法であって、
被溶接材を前記レーザ溶接装置内に配置する被溶接材配置工程と、
前記レーザ溶接装置内の圧力雰囲気を低真空雰囲気にする雰囲気圧力制御工程と、
シールドガス筒にシールドガスを導入するシールドガス導入工程と、
レーザを前記被溶接材に照射するレーザ照射工程と
を有し、
前記シールドガスの導入量は、シールドガスが溶接時、溶接部に直接吹き付けられることがない量に制御されている
ことを特徴とするレーザ溶接方法である。
【００４０】
本請求項の発明においては、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接を行っているため、シールドガス筒に導入されたシールドガスが形成するエアシールドにより、金属蒸気の透過窓への付着を確実に防止することができる。また、シールドガスの導入量を溶接部に直接吹き付けることがない量に制御しているため、溶接に悪影響を及ぼすことがない。この結果、充分な溶込み深さを確保すると共に、ポロシティの発生を抑制した高品質の溶接を、連続して長時間行うことができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、金属蒸気がレーザ光透過窓へ付着することを防止して、充分な溶込み深さが確保されると共に、ポロシティの発生が抑制された高い品質の溶接を、安定して、長時間効率的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態のレーザ溶接装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のレーザ溶接装置の原理を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のレーザ溶接装置のシールドガス筒の他の態様を示す断面図である。
【図４】ビード表面の金属組織を表す写真である。
【図５】ビード・オン・プレート溶接における溶込み深さおよび溶込み断面積と圧力の関係を示す図である。
【図６】ビード・オン・プレート溶接における溶込み深さと圧力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４４】
（１）装置全体の説明
図１は、本発明の実施の形態のレーザ溶接装置を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態のレーザ溶接装置の原理を説明する断面図である。
【００４５】
はじめに、装置全体の概要を説明する。
図１および図２に示すように、レーザ溶接装置は、基本的には、レーザ光Ｒを発生させるレーザ発振機１１と、光ファイバー１２と、加工ヘッド１３と、レーザ光Ｒの焦点を調整するための光学系１４と、透過板を有する透過窓１５と、低真空雰囲気下で溶接を行うためのチャンバー３０と、シールドガス筒４０と、図外の制御手段を備えている。また、チャンバー３０内には、供試材６１を移動させるための移送装置７１が設置されている。
【００４６】
さらに、チャンバー３０内を低真空雰囲気にするための減圧手段として、チャンバー３０には排気管５３が接続され、排気管５３には二基のロータリー型の真空ポンプ（ＶＰ）５１、５２が接続されている。また、ガスボンベ２１のシールドガスをシールドガス筒４０内に供給するためのガス配管２２がシールドガス筒４０に接続されている。
【００４７】
チャンバー３０内の圧力は、シールドガス筒４０からチャンバー３０内に流入するシールドガスの流入量と、真空ポンプ５１、５２によるチャンバー３０からの排気量とを調節することにより制御される。
【００４８】
（２）シールドガス筒の説明
【００４９】
シールドガス筒４０の上端部４１には、シールドガス導入部４３が設けられている。シールドガス導入部４３には、シールドガス筒４０の周方向に適宜間隔を置いて複数のシールドガス導入用孔４４が形成されている。また、シールドガス筒４０の上端部４１は、透過窓１５が固定されている。
【００５０】
シールドガス筒４０の下端部４２は、チャンバー３０の天板３１に設けられた導入口３２の孔縁部に接続されてチャンバー３０内に開口している。
【００５１】
チャンバー３０の導入口３２には、シールドガス筒４０内へのプルームの侵入を抑制するために、環状フィン４６が設けられている。環状フィン４６により小さくなる導入口３２の口径は、レーザ光に悪影響を及ぼさないように、導入口３２を通過するレーザ光の直径の約２倍に設定されている。
【００５２】
シールドガス用筒４０の内径や長さは、シールドガスの種類、溶接材、溶接エネルギー、レーザ光の焦点距離などに応じて、適宜変更することができる。
【００５３】
レーザ光Ｒの光軸と供試材６１の表面とは直交し、照射箇所でのレーザ光Ｒのスポット径は３００μｍ程度に設定され、溶接時の焦点は、供試材６１の表面より下方０〜１０ｍｍに制御されている。
【００５４】
レーザ発振機１１の出力は、一般的に、１〜２０ｋＷｋＷであり、光ファイバー１２のコア径は、１５〜３００ μｍであり、透過窓１５は、石英ガラス製であり、チャンバー３０は、アクリル樹脂製である。
【００５５】
（３）レーザ溶接装置を用いた溶接方法
次に、本実施の形態のレーザ溶接装置を用いた溶接方法について説明する。
【００５６】
まず、真空ポンプ５１、５２により、チャンバー３０内の圧力を、３０Ｐａ程度まで低減した後、シールドガス筒４０のシールドガス導入用孔４４からシールドガス筒４０内にシールドガスを流入させる。
【００５７】
シールドガスは、シールドガス筒４０を通ってシールドガス筒４０の下方に流れ、導入口３２からチャンバー３０内に流入した後、溶接部で発生するプルームと共に真空ポンプ５１、５２によりチャンバー３０外へ排出される（図２中のシールドガスの流れを示す破線の矢印を参照）。溶接中は、真空ポンプ５１、５２により、チャンバー３０内は、０．１〜２０ｋＰａに制御される。
【００５８】
そして、低真空雰囲気の下において、シールドガス筒４０内にシールドガスを充満させて飛翔するプルームをブロックし、透過窓１５へのプルームの付着を防止しながら、レーザ光Ｒを、透過窓１５を通して、供試材（被溶接材）６１に照射する。それと共に、供試材６１を、移送装置７１により、一定速度で水平に移動させながら、レーザ溶接を行う。
【００５９】
また、図２の破線矢印で示すように、シールドガスは、チャンバー３０内に流入してチャンバー３０内で拡散する。このため、導入口３２と溶接部との距離を十分に確保すれば、シールドガスによる溶接部への悪影響を回避できる。例えば、長焦点型の光学系１４の焦点距離が１０００ｍｍの場合、シールドガス筒４０の長さを５００ｍｍにすれば、チャンバー３０の導入口３２から溶接部までの距離が約４５０ｍｍ程度（筒上約５０ｍｍ上方に集光レンズを設置している場合）となり、シールドガスによる溶接部への悪影響を回避することが容易になる。
【００６０】
（３）シールドガス筒の他の態様
図３は、シールドガス筒の他の態様を示す断面図である。図３のようにシールドガス筒４０は、その内周側に、縦方向に適宜間隔を置いて内鍔状の内部フィン４５が複数段形成されている。
【００６１】
このシールドガス筒４０によれば、シールドガス導入用孔４４からシールドガス筒４０内に導入されるシールドガスは、シールドガス筒４０の途中で、内部フィン４５により滞留するため、シールドガスの使用量を軽減でき、また、シールドガス筒４０内のガス圧も増加するため、プルームのシールド効果を増加させることができる。
【実施例】
【００６２】
（１）溶接の安定性評価のための実施例Ａ
実施例Ａにおいては、シールドガス筒を有する実験装置（上記のレーザ溶接装置）と、シールドガス筒を有しない実験装置とを用いて、連続して溶接可能なビード長を測定することにより、溶接の安定性を評価した。
【００６３】
（ａ）実施例および比較例
実施例は、シールドガス筒を有する実験装置を用いて、以下に示す溶接条件で、溶接を行って、連続して溶接できたビード長を測定した。
【００６４】
比較例は、シールドガス筒を有しない実験装置を用いて、以下に示す溶接条件の下で、溶接を行って、連続して溶接できたビード長を測定した。比較例に用いた実験装置は、シールドガス筒がなく、また、導入口に透過窓が取り付けられている点を除き、上記のレーザ溶接装置と同じように構成されている。
【００６５】
溶接条件は次の通りである。
チャンバー内の圧力：            ０．１ｋＰａ
シールドガス筒の長さおよび内径：４３０ｍｍ、６０ｍｍ
シールドガス（Ｎ２）の供給量：    １００〜２００ｃｃ／ｍｉｎ
レーザ出力：                    ８ｋＷ
溶接速度：                      ０．３ｍ／ｍｉｎ
焦点位置（デフォーカス量）：    焦点位置（０ｍｍ）
供試材の材質および厚み：        ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、５０ｍｍ
光ファイバーのコア径：          １００μｍ
二基の真空ポンプのポンピング速度：
１６２リットル／ｍｉｎ、５００リットル／ｍｉｎ
【００６６】
（ｂ）評価方法
連続して溶接可能な時間を調べることにより、溶接の安定性について評価した。
【００６７】
（ｃ）溶接結果
図４はビード表面の金属組織を表す写真である。図４（ａ）は、実施例の写真であり、図４（ｂ）は比較例の写真である。
【００６８】
実施例の場合は、レーザ溶接を開始後、１．２分経過時点においても、透過窓にプルームが付着しなかったため、安定した溶接を行うことができた。そして、１．２分経過した時点で溶接を中止し、長さ３５０ｍｍのビードを引くことができた。一方、比較例の場合は、透過窓にプルームが付着したため、レーザ溶接を開始後、０．２７分後には溶接が不安定になったため、長さ８０ｍｍのビードしか引くことができなかった。
【００６９】
（ｄ）評価
シールドガス筒のある実験装置の場合は、シールドガス筒のない実験装置の場合とは異なり、ビード長を大幅に伸ばすことができ、実用化が可能であることが確認できた。
【００７０】
（２）溶接の品質評価のための実施例Ｂ
実施例Ｂにおいては、シールドガス筒を有する溶接装置を用いて、チャンバー内の圧力の相違による溶接品質を評価した。
【００７１】
（ａ）実施例および比較例
シールドガス筒を有する実験装置（上記のレーザ溶接装置）を用いて、次の溶接条件の下で、チャンバー内の圧力を変えて、ビード表面および溶込み断面の形状、溶込み深さ、溶込み断面積を観察、測定した。
【００７２】
溶接条件は次の通りである。
チャンバー内圧力：                ０．１ｋＰａ（実施例１）
１ｋＰａ（実施例２）
１０ｋＰａ（実施例３）
１０１．３ｋＰａ（比較例）（大気圧）
シールドガス筒の長さおよび内径：  ４３０ｍｍ、６０ｍｍ
シールドガス(Ｎ２)の供給量：      １００〜２００ｃｃ／ｍｉｎ（実施例１）
２００〜３００ｃｃ／ｍｉｎ（実施例２）
５００ｃｃ／ｍｉｎ（実施例３）
４００００ｃｃ／ｍｉｎ（大気圧）
レーザ出力：                      １０ｋＷ
溶接速度：                        ０．１ｍ／ｍｉｎ
焦点位置（デフォーカス量）：      焦点位置（０ｍｍ）
供試材の材質および厚み：          ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、５０ｍｍ
光ファイバーのコア径：            １００μｍ
二基の真空ポンプのポンピング速度：１６２リットル／ｍｉｎ、
５００リットル／ｍｉｎ
【００７３】
（ｂ）評価方法
ビードの表面状態、溶込み断面の形状、溶込み深さおよび溶込み断面積により、溶接品質を評価した。
【００７４】
（ｃ）溶接結果
図５および図６に溶接結果を示す。図５は、各圧力下におけるビード・オン・プレート溶接のビード表面と断面の形状および溶込み深さ、溶込み断面積を示す図であり、（ａ）は溶接速度が０．１ｍ／ｍｉｎの結果であり、（ｂ）は溶接速度が０．３ｍ／ｍｉｎの結果である。図６は、図５の結果に基づいて圧力と溶込み深さとの関係を示した図である。
【００７５】
（ｄ）評価
（イ）ビードの表面状態
実施例１〜３は、ビードの幅が細くてきれいであり、比較例は、ビードの幅が太く、きれいな状態ではない。
【００７６】
（ロ）溶込み深さ
実施例１〜３は、溶込み深さが深く、溶接速度が０．１ｍ／ｍｉｎ、０．３ｍ／ｍｉｎの場合ともに、溶込み深さが３０ｍｍを超えているのに対し、比較例は、実施例１〜３に比べて溶込み深さが浅くなることが確認できた。
【００７７】
（ハ）溶込み断面の形状
実施例の場合は、ビード幅が小さく、深い溶込みが得られていることが確認できた。比較例の場合は、ビード幅が大きく、浅い溶込みになることが確認できた。さらに、実施例１〜３は、溶接部にポロシティの存在が認められず、高品質のレーザ溶接であることが確認できた。
【００７８】
（ニ）溶込み断面積
溶込み断面積については、溶接速度が０．１ｍ／ｍｉｎの場合、実施例１〜３の方が大きくなった。一方、溶接速度が０．３ｍ／ｍｉｎの場合、溶接ビード幅が狭いため、実施例１〜３の方が小さくなった。
【００７９】
以上より、シールドガス筒を用いて、低真空雰囲気下でレーザ溶接を行うことにより、安定して高い品質の溶接ができることが確認できた。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以上の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１１          レーザ発振機
１２          光ファイバー
１３          加工ヘッド
１４          光学系
１５          透過窓
２１          ガスボンベ
２２          ガス配管
３０          チャンバー
３１          チャンバーの天板
３２          導入口
４０          シールドガス筒
４１          シールドガス筒の上端
４２          シールドガス筒の下端
４３          シールドガス導入部
４４          シールドガス導入用孔
４５          内部フィン
４６          環状フィン
５１、５２    真空ポンプ
５３          排気管
６１          供試材（被溶接材）
７１          移送装置
Ｒ            レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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