(57)【要約】  溶接時間を増加させることなく、また、高価なリモートレーザヘッドを用いることなく、せん断継手強度を向上させたレーザ溶接継手であって、重ねあわせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接した溶接継手であって、重ね合わせて溶接された金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、接合界面の溶接金属の幅が０．６ｔ1/3＋０．１４［ｍｍ］以上であることを特徴とするレーザ溶接継手。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ねあわせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接した溶接継手であって、
重ね合わせて溶接された金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、接合界面の溶接金属の幅が０．６ｔ1/3＋０．１４［ｍｍ］以上であることを特徴とするレーザ溶接継手。
【請求項２】
前記接合界面の溶接金属の幅が、前記重ねあわせて溶接された金属板の表面及び裏面の溶接金属の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接継手。
【請求項３】
重ね合わせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接するレーザ溶接継手の製造方法であって、
上記金属板の一方の面上の溶接予定箇所に、沸点が前記金属板の融点よりも高い金属又は金属化合物の層を形成し、
他方の金属板を上記金属又は金属化合物の層に重ね合わせ、
上記金属又は金属化合物の層を含む領域が溶融するように鋼板の重ね方向からレーザを照射してレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。
【請求項４】
前記金属又は金属化合物の層は、金属又は金属化合物の粉末を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶接継手の製造方法。
【請求項５】
前記金属又は金属化合物は金属酸化物であることを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ溶接継手の製造方法。
【請求項６】
前記金属酸化物は酸化亜鉛であることを特徴とする請求項５に記載のレーザ溶接継手の製造方法。
【請求項７】
前記金属又は金属化合物の層の厚みが、前記重ね合わせて配置された金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、０．０６ｔ1/2−０．０１［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のレーザ溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手強度を高めるレーザ溶接継手及びその製造方法に関し、特に、自動車用部材の継手強度を高めるレーザ溶接継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用部材や家電製品などの溶接方法として、スポット溶接が広く普及している。しかしながら、スポット溶接では、上下電極により材料を加圧して溶接する必要があるため、溶接する箇所の上下に電極を入り込むためのスペースが必要となる。そのため、スポット溶接は片側溶接には適さず、また、溶接する製品形状にも制約を受けるといった欠点がある。また、スポット溶接は断続的な溶接となるため、線溶接に比べて剛性が低下する問題がある。さらに、スポット溶接は、気密性が必要とされる箇所の溶接にも適さない。【０００３】
これに対して、レーザ溶接は、鋼板を電極で挟んで溶接する抵抗スポット溶接とは異なり、片側からの溶接やフランジの極小化が可能である。また、線状に溶接するために、部材の高剛性化が可能であるといった特徴を持っており、スポット溶接に代わりレーザ溶接を使用する例がある。【０００４】
レーザ溶接の熱源は集光されたレーザ光である。レーザは、単一波長で位相差の無い光であるため、光学レンズで極めて小さな点に集光して、高密度のエネルギーを得ることができる。レーザ溶接では、集光された高エネルギー密度の熱源を利用することで、深溶け込みの高速溶接が可能となる。【０００５】
レーザ溶接は高能率な溶接方法である。そして、レーザを熱源とするため、ＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接などのアーク溶接に比べて、入熱量の制御が確実かつ容易である。このため、溶接速度やレーザビームの照射出力、シールドガス流量などの溶接条件を適切に設定することができる。さらに、レーザ溶接では、溶接時に、溶接金属が極めて局所的な溶融状態となるため、母材に加わる熱の影響も小さく、歪や変形の小さな高品質の溶接継手を得ることができる。【０００６】
近年、自動車の燃費の改善や安全性の向上といった要求に対応するため、高強度の薄鋼板が自動車車体に多く使用されるようになっている。特に、鋼板を重ね合わせて溶接する方法において、車体の軽量化と衝突安全性向上の両立を狙い、さらに優れた接合部強度が得られるレーザ溶接方法が望まれている。【０００７】
特許文献１及び２には、レーザ溶接方法において、優れた接合部強度を得る技術が、開示されている。【０００８】
特許文献１には、溶接継手の接合強度を担保する溶接部の横に、再度レーザ溶接を実施し、前記溶接部の熱影響部を焼き戻して、当該熱影響部の硬さを、再度レーザ溶接した溶接部の熱影響部の硬さの９０％以下とすることで、せん断継手強度を向上させる技術が開示されている。【０００９】
特許文献２には、溶接終端に形成されるクレータの領域で継手強度が低下するため、リモートレーザヘッドを用いて、溶接予定箇所の一部に前処理溶接ビードを形成し、当該前処理溶接ビードの形成方向と反対方向から本溶接ビードを形成して、前処理溶接ビードによって形成された溶接ビードの膨らみを、前処理溶接ビードによって形成されたクレータに押し流すことによって、本溶接ビードで過剰な深さのクレータが形成されることを防止する技術が開示されている。【００１０】
特許文献１に開示の技術では、近接する箇所に溶接を２回実施する必要があるため、溶接時間が増加する問題がある。特許文献２に開示の技術では、同じ箇所に溶接を２回実施する必要があるため、溶接時間が増加する問題に加えて、高価なリモートレーザヘッドを用いる必要があるため、生産費用が増加する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−０１２５０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の従来技術の現状に鑑みて、溶接時間を増加させることなく、また、高価なリモートレーザヘッドを用いることなく、せん断継手強度を向上させたレーザ溶接継手及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を解決する方法について鋭意検討した。一般に、溶接部のせん断強度は、溶接部の幅を拡大することで向上できる。【００１４】
本発明者らは、特に、板の重ね合わせ部分の周辺で溶接部の幅を拡大することが、せん断継手強度の向上に有効であることに注目し、従来スパッタの原因となり溶接において有害と考えられていた亜鉛をむしろ積極的に利用し、溶融部の幅を拡大する方法を見出した。【００１５】
本発明は、上記の知見に基き、さらに検討を進めた結果なされたものであり、その要旨は以下のとおりである。【００１６】
（１）重ねあわせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接した溶接継手であって、
重ね合わせて溶接された金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、接合界面の溶接金属の幅が０．６ｔ1/3＋０．１４［ｍｍ］以上であることを特徴とするレーザ溶接継手。【００１７】
（２）前記接合界面の溶接金属の幅が、前記重ねあわせて溶接された金属板の表面及び裏面の溶接金属の幅よりも大きいことを特徴とする前記（１）のレーザ溶接継手。【００１８】
（３）重ね合わせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接するレーザ溶接継手の製造方法であって、
上記金属板の一方の面上の溶接予定箇所に、沸点が前記金属板の融点よりも高い金属又は金属化合物の層を形成し、
他方の金属板を上記金属又は金属化合物の層に重ね合わせ、
上記金属又は金属化合物の層を含む領域が溶融するように鋼板の重ね方向からレーザを照射してレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接継手の製造方法。【００１９】
（４）前記金属又は金属化合物の層は、金属又は金属化合物の粉末を塗布することにより形成されることを特徴とする前記（３）のレーザ溶接継手の製造方法。【００２０】
（５）前記金属又は金属化合物は金属酸化物であることを特徴とする前記（３）又は（４）のレーザ溶接継手の製造方法。【００２１】
（６）前記金属酸化物は酸化亜鉛であることを特徴とする前記（５）のレーザ溶接継手の製造方法。【００２２】
（７）前記金属又は金属化合物の層の厚みが、前記重ね合わせて配置された金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、０．０６ｔ1/2−０．０１［ｍｍ］以下であることを特徴とする前記（３）〜（６）のいずれかのレーザ溶接継手の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高価なリモートレーザヘッドを用いることなく、通常のレーザ溶接機を用いて、溶接時間を増加させずに、レーザ溶接継手のせん断継手強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】鋼板を重ね方向からレーザ溶接された溶接部の断面写真の画像を示す図である。（ａ）は鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材の溶接部の断面写真の画像を示し、（ｂ）は鋼板の間に酸化亜鉛層を形成していない被溶接材の溶接部の断面写真の画像を示す。
【図２】金属板の間に金属又は金属化合物の層を有する被溶接材を示す図である。
【図３】酸化亜鉛層の有無と溶接部の接合界面の幅との関係を示す図である。
【図４】酸化亜鉛層の有無とせん断継手強度との関係を示す図である。
【図５】酸化亜鉛層の厚さとせん断継手強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
レーザ溶接では、金属板にレーザビームを照射すると、鋼板が溶融・気化し、キーホールが形成される。キーホールを広げる力としては、金属蒸気の圧力が有る。キーホールを収縮させる力としては、溶融金属の表面張力が有る。両者のバランスによってキーホールは保持される。
【００２６】
接合界面の近傍のキーホール内の圧力を局所的に高めれば、溶融部の幅を広げることができる。つまり、キーホールの他の部分より、接合界面の近傍の金属蒸気量が増加すれば圧力が増大し、溶融金属を金属板間の隙間に押し出し、接合界面の溶融金属の幅を広げることができる。
【００２７】
本発明者らは、鋼板の溶接について、そのための手段について検討した。その結果、本発明者らは、鋼板の間の溶接予定箇所に、溶融金属内で分解し蒸気化する金属又は金属化合物（以下「金属体」という）を配置し、レーザ溶接を行うことで、接合界面の近傍に金属体の気化粒子を供給することを着想した。
【００２８】
そして、金属体として酸化亜鉛を用い、重ね合わされた鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材と、重ね合わされた鋼板の間に酸化亜鉛層を形成していない被溶接材とを準備して、それらをレーザ溶接して、酸化亜鉛層の効果を調べた。
【００２９】
図１に、鋼板を重ね方向からレーザ溶接された溶接部の断面写真の画像を示す。断面は、レーザ溶接された溶接部を含むように、鋼板の重ね方向に対して平行で、溶接進行方向に直行する面で鋼板を切断した断面である。図１（ａ）は鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材の溶接部の断面写真であり、図１（ｂ）は鋼板の間に酸化亜鉛層を形成していない被溶接材の溶接部の断面写真である。溶接部の幅とは、図１の矢印が指すレーザ溶接された溶接部１の接合界面の溶接金属の幅をいう。
【００３０】
図１から、鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材をレーザ溶接した場合、鋼板の間に酸化亜鉛層を形成していない被溶接材をレーザ溶接した場合より、溶接部１の接合界面の溶接金属の幅が拡大したことが分かる。そして、鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材をレーザ溶接した試験片と、鋼板の間に酸化亜鉛層を形成していない被溶接材をレーザ溶接した試験片に対して、せん断継手強度を測定した結果、鋼板の間に酸化亜鉛層を形成した被溶接材をレーザ溶接した試験片の方が、せん断継手強度が高かった。
【００３１】
本発明は、以上のような検討過程を経て、さらに検討を進めてなされたものである。以下、本発明の溶接継手及びその製造方法について、さらに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。
【００３２】
本発明の製法は、重ね合わせて配置された金属板を重ね方向からレーザ溶接して溶接継手を製造する方法であって、接合界面の溶融金属の幅を拡大するために、以下の工程を行うものである。
【００３３】
（ｉ）金属板の面の溶接予定箇所に、沸点が該金属板の融点よりも高い金属体層を形成し、他の金属板を重ね合わせて、金属板の間に金属体層を形成する工程
【００３４】
（ｉｉ）金属体層を含む領域が溶融するように、金属板の重ね方向からレーザを照射してレーザ溶接する工程
【００３５】
まず、（ｉ）の工程である金属板の間に金属体層を形成する方法について説明する。
【００３６】
（金属板の間に金属体層を有する被溶接材）
以下、説明を簡便とするために、金属板を２枚とし、金属板の間に金属体層を有する被溶接材について、図面を用いて説明する。後述するように、本発明における金属板の枚数は２枚に限るものではない。図２に、金属板の間に金属体層を有する被溶接材を示す。なお、以下、金属板の重ね合わせ方向において、レーザを照射する側を上側として、他方を下側とする。
【００３７】
図２に示すように、被溶接材２は、上側金属板３と下側金属板４の間に金属体層５を有する。被溶接材２の上側金属板３は、レーザ６が照射される面であり、レーザ６の走査方向は、紙面奥側から、手前側方向である。上側金属板３と下側金属板４の溶接される箇所は、溶接予定箇所ａである。
【００３８】
図２では、下側金属板４の上面の全面に金属体層５を形成する場合を示している。金属体層５は、少なくとも下側金属板４の溶接予定箇所ａに形成されていればよく、下側金属板４の上面の全面に金属体層５を形成する必要はない。ただし、下側金属板４の溶接進行方向の溶接予定箇所にも、金属体層５を形成する。３枚以上を重ね合わせる場合は、最低でもどこか１つの重ね合わせ面に金属体層が形成されていればよい。
【００３９】
金属体層の厚さは、溶接する金属板を重ねあわせた合計板厚をｔ［ｍｍ］としたとき、０．０６ｔ1/2−０．０１［ｍｍ］以下とするのが好ましい。金属体層の厚さが０．０６ｔ1/2−０．０１［ｍｍ］を超えると、接合界面の溶接金属内にブローホールを生じやすくなる。また、本発明の接合界面の溶接金属の幅を拡大する効果を得るためには、層の厚さは１μｍ以上とすることが好ましい。
【００４０】
金属体層５の溶接進行方向の長さ（以下「金属体層の長さ」という）は、溶接進行方向の溶接予定の箇所の長さと一致することが好ましい。また、金属体層５の溶接進行方向に直行し、鋼板面に平行な長さ（以下「金属体層の幅」という）は、溶接予定箇所ａの幅以上とし、かつ、０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。金属体層の幅が、溶接予定箇所ａの幅未満、又は０．１ｍｍ未満とすると、接合界面の溶融金属の幅を拡大することが困難となる。
【００４１】
金属体層５の金属体は、沸点が金属板の融点よりも高いものであれば特に限定されるものではない。沸点が金属板の融点よりも高い金属体であれば、原理的に同様の効果が得られる。たとえば、化学量論組成から外れた不定形酸化物でもよい。金属板が鋼板の場合、沸点を考慮すると金属酸化物を用いるのが好ましく、特に酸化亜鉛が好ましい。
【００４２】
（金属体層を形成する方法）
下側金属板４の上面に金属体層５を形成する方法は、特に限定されるものではない。たとえば、金属体の粉末を水やアルコールに分散し、刷毛などで塗布したのち乾燥させて形成することができる。また、金属体が亜鉛めっき鋼板の場合は、加熱処理することにより、酸化亜鉛層を形成することもできる。また、金属体粉末をそのまま盛ってレーザ溶接してもよい。金属体粉末を盛った後に、レーザ溶接の前に加熱処理してもよい。加熱処理の方法としては、加熱炉に入れる、ホットプレートで加熱する、アーク、レーザ、赤外線等の熱源を直接金属体に当てる、高周波誘導加熱により加熱する等の方法が考えられる。また、金属板の製造過程で、金属板の表面に金属体を付与することもできる。
【００４３】
金属体粉末を下側金属板４の上面に散布して、金属体層５を形成する方法の一例について説明する。金属体粉末を下側金属板４の上面に散布する際に、所望の厚さの金属体層５を形成するために、下側金属板４の上面の金属体層５を形成しない部分に、又は、下側金属板４の周辺に、厚さ調整部材を配置して散布することが好ましい。厚さ調整部材は、たとえば、所定の厚さ板状部材、金属体層の形成領域と対応する部分に開口を有する枠状部材などである。
【００４４】
そして、厚さ調整部材を用いて、下側金属板４の上面に金属体粉末を散布し、所望の厚さの金属体層５を形成した後、厚さ調整部材を取り外し、上側金属板３を金属体層５に重ね合わせて、２枚の金属板の間に金属体層５を有する被溶接材２を形成する。
【００４５】
使用する金属体粉末の粒子径は、特に限定されるものでなく、散布の作業性を考慮して選択すればよい。一次粒子径は０．５μｍ以下が好ましい。また、金属体として酸化亜鉛を用いる場合、酸化亜鉛粉末の散布として、酸化亜鉛層の幅を０．６ｍｍ、酸化亜鉛層の長さ１００ｍｍに対して、酸化亜鉛層の厚さｔを１〜１００μｍ未満とすると、平均一次粒子径０．０２５μｍの酸化亜鉛粉末の場合、０．３４〜１３．４４ｍｇ散布することが例示される。
【００４６】
また、金属板の種類や成分組成は特に限定されるものでなく、用途に応じた機械特性などが得られる金属板とすればよい。金属板としては、たとえば、鋼板、アルミ合金板、チタン合金板、マグネシウム合金板等を用いることができる。鋼板としては、たとえば、亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼版、ホットスタンプ、裸鋼板等を用いることができる。また、金属板の板厚は、特に限定されるものでない。
【００４７】
本発明は、金属板の板厚が０．５〜３．２ｍｍの範囲で、最も効果が得られる。板厚が０．５ｍｍ未満であっても、溶接部の溶接継手強度の向上の効果は得られるが、継手強度が板厚に影響するので、継手全体の強度向上の効果が小さくなり、金属板部材の適用範囲が限定される。また、板厚が３．２ｍｍ超であっても、溶接部の溶接継手強度の向上の効果は得られるが、金属板部材の軽量化の観点から、金属板部材の適用範囲が限定される。
【００４８】
重ねる金属板の枚数は、特に限定されるものでなく、本発明の製法は、２枚の金属板を重ね合わせてレーザ溶接する際の適用に限らず、３枚以上の金属板を重ね合わせてレーザ溶接する際に適用してもよい。各金属板の種類や成分組成、及び板厚は、すべて同じとしても、相互に異なっていてもよい。また、３枚以上の金属板を重ね合わせて、レーザ溶接する場合、各金属板の間に金属体層を形成してもよいし、一部の金属板の間に形成してもよい。
【００４９】
（溶接継手を構成する重ね合わせ部の形態）
溶接継手の製造に用いられる金属板の形状は、少なくとも溶接継手を形成する部分が板状であればよく、全体が板でなくともよく、たとえば、断面ハット形の特定の形状にプレス成型された部材のフランジ部などを含むものである。また、別々の金属板から構成されるものに限定されず、１枚の金属板を管状などの所定の形状に成形して、端部を重ね合わせたものの重ね溶接継手であってもよい。
【００５０】
次に、（ｉｉ）の工程である被溶接材に対して、金属板の重ね方向からレーザ溶接する方法について説明する。
【００５１】
（レーザ溶接装置）
本発明では、用いるレーザ溶接装置は特に限定されるものでなく、従来のレーザ溶接装置を採用することができる。レーザ溶接装置に、リモートレーザヘッドを用いることもできる。ただし、リモートレーザヘッドは高価であるので、従来のレーザ溶接装置と同様のものを使用することが好ましい。
【００５２】
従来のレーザ溶接装置は、レーザ発振器、光路、集光光学系、駆動系、シールドガス系などで構成されている。レーザ発振器としては、たとえば、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ、ＤＩＳＫレーザ、半導体レーザなどのレーザを用いることができる。レーザ発振器で発振されたレーザは、光路を通じて集光光学系へ導かれる。集光光学系は、放物線面鏡や集光レンズなどで構成されており、伝送されてきたレーザを集光する。
【００５３】
レーザの焦点位置は可変であるが、たとえば、上側金属板３の上面に設定する。そして、集光されたレーザを鋼板に照射して溶接を行う。そして、駆動系を移動させて溶接を進行させる。また、光路を用いず発振器から出た光が直接集光光学系へ導かれる半導体レーザを用いることもできる。シールドガスは、必要によって使用してもよい。
【００５４】
（レーザ溶接方法）
レーザ溶接方法は、金属板の間に金属体層５を有する被溶接材２に溶接する以外は、従来のレーザ溶接の条件を採用することができる。たとえば、従来のレーザ溶接装置を用いて、鋼板の間に金属体層５として酸化亜鉛層を有する被溶接材２に、レーザ出力２〜３０ｋＷ、集光スポット径０．１〜１．０ｍｍ、溶接速度０．１〜６０ｍ／ｍｉｎの溶接条件で行うことができる。
【００５５】
また、レーザ溶接において形成されるキーホールは、下側金属板４を貫通するように形成してもよい。下側金属板４を貫通させない場合は、下側金属板４までキーホールが到達していることが望ましい。また溶接部の形状は、直線だけでなく、曲線、円形状、ドーナツ形状などを用いてもよい。
【００５６】
このように溶接することにより、金属体が溶融金属に巻き込まれるが、金属体の沸点は金属板の融点よりも高いため、溶融金属中で直ちに気体とはならない。しかし、キーホール中やその周囲はさらに高温となるため、金属体が気化粒子となり、それにより、キーホール内の圧力が高くなる。その結果、溶融金属が金属板間の隙間に押し出され、接合界面の溶融金属の幅を、重ね合わせた金属板の合計板厚をｔ［ｍｍ］として０．６ｔ1/3＋０．１４［ｍｍ］以上とし、好ましくは重ねあわせて溶接された金属板の表面及び裏面の溶接金属の幅よりも大きく広げることができる。このように接合界面の溶融金属の幅を広げることによって、せん断継手強度を向上させたレーザ溶接継手を得ることができる。
【００５７】
以上説明したとおり、本発明によれば、高価なリモートレーザヘッドを用いることなく、通常のレーザ溶接機を用いて、レーザ溶接継手のせん断継手強度を向上させることができる。また、金属体層を設けることによって熱処理が不要となるので、溶接時間を増加させることもない、さらに、熱処理工程による熱変形が抑制できるから、部材の精度が向上する。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。【００５９】
（実施例１）
板厚１．６ｍｍ、３０ｍｍ×１００ｍｍの鋼板を２枚用意した。一方の鋼板の上面に厚さ２０μｍとなるように、酸化亜鉛粉末（ＺｎＯ）を散布して、酸化亜鉛層を形成し、この酸化亜鉛層に、他方の鋼板を重ね合わせて、被溶接材１を作成した。また、同様の寸法の鋼板を２枚用意し、一方の鋼板の上面に、酸化亜鉛層を形成せず、溶接箇所でない部分に、厚さ２０μｍの厚さ調整部材を配置し、他方の鋼板を重ね合わせて、鋼板の間に２０μｍの隙間を有する被溶接材２を作成した。なお、被溶接材１及び２は、レーザ溶接後に、溶接部の断面観察及びせん断引張試験を行うため、それぞれ、２片ずつ作成した。【００６０】
被溶接材１及び２の溶接箇所に、ＹＡＧレーザを用いて、スポット径φ０．６ｍｍ、レーザ出力４．５ｋＷ、溶接速度４．０ｍｍ／ｍｉｎの溶接条件で、３０ｍｍの溶接を行った。以下、溶接された被溶接材１及び２を、それぞれ、試験片１及び２とする。【００６１】
次に、試験片１及び２について、溶接部の断面観察を行うため、溶接部を含む鋼板の重ね方向に対して平行に切断した。この断面において、レーザ溶接された溶接部の接合界面の溶接金属の幅を測定した。図３に、酸化亜鉛層の有無と溶接部の接合界面の幅との関係を示す。図３より、試験片１は、試験片２の約１．５倍の溶接部の接合界面の幅を有している。【００６２】
試験片１は、鋼板の間に酸化亜鉛層を配置して、また、試験片２は、厚さ調整部材を溶接箇所でない部分に配置して、試験片１及び２における鋼板の間隔を同一にしているため、試験片１及び２における溶接部の接合界面の幅の違いは、酸化亜鉛層の作用に由来するものである。【００６３】
次に、試験片１及び２について、せん断引張試験方法（ＪＩＳＺ３１３６）に基づき、せん断引張試験を実施した。図４に、酸化亜鉛層の有無とせん断継手強度との関係を示す。図４より、試験片１は、試験片２に対して、１０％程度せん断継手強度が向上している。【００６４】
図３及び図４に示されるように、溶接部の接合界面の幅及びせん断継手強度に対する酸化亜鉛層の有無の関係が同一、すなわち、酸化亜鉛層を有する場合、溶接部の接合界面の幅及びせん断継手強度が大きくなることから、試験片１において、せん断継手強度が向上したのは、溶接部の接合界面の幅が拡大したためである。そして、溶接部の接合界面の幅が拡大したのは、キーホール内の接合界面の近傍で酸化亜鉛が蒸気化し内圧が上がることで、重ね部に溶融金属が押し出されたためである。【００６５】
（実施例２）
せん断継手強度に対する酸化亜鉛層の厚さの影響を調査した。試験片は、酸化亜鉛層の厚さを１μｍ、２０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、１００μｍとしたことを除いて、試験片１と同様に作成し、同様のレーザ溶接条件で溶接した。そして、これら試験片について、ＪＩＳＺ３１３６に基づき、せん断引張試験を実施した。【００６６】
図５に、酸化亜鉛層の厚さとせん断継手強度との関係を示す。図５には、試験片１及び２の酸化亜鉛層の厚さとせん断継手強度の関係もあわせて示す。図５より、酸化亜鉛層の厚さを１μｍとした試験片は、試験片２よりせん断継手強度が向上した。しかし、酸化亜鉛層の厚さを１００μｍとした試験片は、接合界面の溶接金属内にブローホールを生じ、試験片２よりせん断継手強度が低下した。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、高価なリモートレーザヘッドを用いることなく、通常のレーザ溶接機を用いて、溶接時間を増加させずに、レーザ溶接継手のせん断継手強度を向上させることができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００６８】
１    溶接部
２    被溶接材
３    上側金属板
４    下側金属板
５    金属体層
６    レーザ
ａ    溶接予定箇所
ｔ    金属体層の厚さ
【図１】
2016068319.tif 000003
【図２】
2016068319.tif 000004
【図３】
2016068319.tif 000005
【図４】
2016068319.tif 000006
【図５】
2016068319.tif 000007
【国際調査報告】
2016068319.tif 000008
2016068319.tif 000009