(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層の面を有するフレア継手当接部又は１つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層と、該亜鉛メッキ層に端面が突き当てられたもう一つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層との交わりである隅のＴ継手当接部をレーザ光で溶接するにおいて、レーザ溶接点又はその近傍の溶融プールに、シリコンブロンズ製のフィラーワイヤを供給することを特徴とする亜鉛メッキ層がある当接部のレーザ溶接方法。
【請求項２】
レーザ光は、ＹＡＧレーザである、請求項１記載の亜鉛メッキ層がある当接部のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光による亜鉛メッキ鋼板の溶接に関し、特に、これに限定する意図ではないが、２鋼板の亜鉛メッキ層どうしの面当接部、あるいは、１鋼板の亜鉛メッキ層とそれに立てたもう１つの鋼板の亜鉛メッキ層とが直交する隅、のレーザ溶接に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛メッキ鋼板におけるレーザ溶接は高速・低歪溶接が可能なことから自動車用鋼板の溶接に広く使用されている。しかし、亜鉛メッキ鋼板の鋼基材の溶融温度が１５００°Ｃであるのに対し、亜鉛の溶融温度は約４００°Ｃと低い。このため溶接中に亜鉛が蒸発する。突合せ溶接の場合には、図５の（ａ）に示すような突合せ溶接においては、突合せ面が切断面であるので亜鉛メッキ層が存在しないため、比較的良好な溶接が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、図５の（ｂ），（ｃ）および（ｄ）に示すような継手においては、亜鉛メツキ層が突合せ面あるいは交わりの隅に存在する。このような継手のレーザ溶接では下記のような問題が発生する。
・溶接時の亜鉛溶融蒸気圧のため、ピットが発生する，
・溶接強度を要求しない継手であっても、ピットのため外観が悪い，
・亜鉛メッキ層が厚い（目付量が多い）たとえば建材用亜鉛メッキ鋼板の場合には特にピットの発生が顕著である。
【０００４】
本発明は、溶接ビードの外観を良くすることを第１の目的とし、溶接部位近傍の亜鉛メッキ層と滑らかに連なる表面が滑らかな溶接ビードを形成することを第２の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）２つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層の面を有するフレア継手当接部又は１つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層と、該亜鉛メッキ層に端面が突き当てられたもう一つの合金化亜鉛メッキ鋼板のメッキ層との交わりである隅のＴ継手当接部をレーザ光で溶接するにおいて、レーザ溶接点又はその近傍の溶融プールに、シリコンブロンズ製のフィラーワイヤを供給することを特徴とする亜鉛メッキ層がある当接部のレーザ溶接方法。
【０００６】
これによればシリコンブロンズ製のフィラーワイヤが、溶融して基材鋼板のレーザによる溶着部のピットを埋め溶着部を覆う。基材鋼板の溶着凝固が終ってから、溶融した亜鉛と略同時に、フィラーワイヤ組成が凝固するので、フィラーワイヤ組成が表面部で近傍の亜鉛メッキ層と滑らかに連続して溶接部の表面が滑らかなビードとなり、溶接ビードの外観が良くなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（２）レーザ光はＹＡＧレーザである、上記（１）の亜鉛メッキ層がある当接部のレーザ溶接方法。
【０００８】
ＹＡＧレーザは比較的に可撓性が高い光ファイバによる伝送が可能であるので、ロボットアームあるいはその他の可動部材でＹＡＧレーザ照射ヘッドを支持して溶接狙い位置を容易に変更，調整あるいは制御することができ、カーブした当接面あるいは隅のレーザ溶接を容易に行うことができる。
【０００９】
【実施例】
図１に、本発明の実施例で使用したＹＡＧレーザヘッドの外観を示す。図示しないＹＡＧレーザ光源から図示しない光ファイバケーブルを通してＹＡＧレーザ光束６が、ＹＡＧレーザ照射ヘッド１２に導かれ、ヘッド１２内のレンズを通って収束して、ヘッド１２のノズルボディ１４に装着された銅チップ１６から焦点８に向けて出る。
【００１０】
ヘッド１２にはフレーム１８が固着されており、このフレーム１８に上下（ｚ）位置調節用のねじ棒２２が、その軸心を中心に回転自在に支持されている。ねじ棒２０と一体連続の摘み２２がフレーム１８の上方に突出している。
【００１１】
ねじ棒２０は、中継部材２４のナット部分にねじ結合してそれをｚ方向に貫通している。摘み２２を時計方向（ねじ込み方向）に廻すと、フレーム１８に対して中継部材２４が相対的に上向きに移動し、摘み２２を反時計方向（戻し方向）に廻すと、下向きに移動する。
【００１２】
ワイヤガイドホルダ２６は、ｘ，ｙ平面に投影すると略Ｕ型であり、Ｕの底辺に相当する部分をワイヤガイド３４が貫通している。Ｕの縦２辺に相当する板部の間の空間に中継部材２４の一部分が位置している。ホルダ２６にｘ位置調節用のねじ棒２８が、その軸心を中心に回転自在に支持されている。このねじ棒２８は、中継部材２４の雌ねじ穴にねじ結合し、それをｘ方向に貫通している。ねじ棒２８と平行なガイド棒３０の両端がホルダ２６に固定されている。このガイド棒３０は中継部材２４の横向きＵ型の開口をｘ方向に貫通している。ねじ棒２８を時計方向（ねじ込み方向）に廻すと、中継部材２４に対してホルダ２６が相対的に図１紙面の表から裏に向う方向に移動し、ねじ棒２８を反時計方向（戻し方向）に廻すと、図１紙面の裏から表に向う方向に移動する。
【００１３】
亜鉛に対して濡れ性がよく、基材鋼板の溶融温度より低く亜鉛の溶融温度に近いシリコンブロンズ製のフィラーワイヤ３８が、図示しないワイヤ送給装置から送りだされてワイヤガイド３４に送りこまれ、ワイヤガイド３４の下端のワイヤ送給チップ３６からチップ１６直下のレーザ焦点８の近傍に送り出される。この送りだしの狙い位置を、摘み２２（ねじ棒２０）を廻すことによりｚ方向（高さ方向）に調整することができ、また、ねじ棒２８を廻すことによりｘ方向（溶接線に直交する横方向）に調整することができる。なお、溶接対象材４０が固定で溶接線がｙ軸に平行な場合、ヘッド１２をｙ方向に駆動してレーザ６を照射し、しかも図示しないワイヤ送給装置でフィラーワイヤ３８をチップ１６の直下に連続的に送り込むことにより、溶接対象材４０を溶接する。
【００１４】
図２には、図１のヘッド１２の右側面を示す。レーザ６の焦点８は、溶接対象材である合金化溶融亜鉛メッキ鋼板４０ａ，４０ｂの表面（図２上で上面）の亜鉛メッキ層の当接上端位置から略１ｍｍ下方の位置、フィラーワイヤ３８の送り込み狙い位置は、焦点８直下の、焦点８から略０．５ｍｍ下方の位置、である。
【００１５】
図３には、図２に示す、亜鉛メッキ鋼板４０ａ，４０ｂを亜鉛メッキ層どうしを面当接した継手の、上述の位置関係を示す。図３上に示す４０ｃが、亜鉛メッキ鋼板４０ａ，４０ｂの表面の亜鉛メッキ層の当接上端位置である。
【００１６】
図４には、１つの合金化溶融亜鉛メッキ鋼板４０ａの表面の亜鉛メッキ層に、両面に亜鉛メッキ層があるもう１つの合金化溶融亜鉛メッキ鋼板４０ｂの切断端面を当てて立てた態様で、直交する２鋼板４０ａ，４０ｂの隅を隅肉溶接する態様を示す。この図４は、図２と同様な側面図である。この場合には、焦点８は２鋼板４０ａ，４０ｂの亜鉛メッキ層の交点（隅）から、ヘッド１２の中心軸（光軸）に沿う方向に略１ｍｍ基材鋼板に入り込んだ位置、フィラーワイヤ３８の送り込み狙い位置は、焦点８から更にヘッド１２の中心軸に沿う方向に略０．５ｍｍ基材鋼板側に入り込んだ位置、である。
【００１７】
上述の、図３（図２）に示す２鋼板の表面の亜鉛メッキ層が面当接した個所をレーザ溶接する、面当接部の溶接態様、および、図４に示す隅肉溶接態様のいずれでも、フィラーワイヤ３８は、レーザ溶接点又はその近傍の溶融プールに送りこまれて溶融して基材鋼板のレーザによる溶着部のピットを埋め溶着部を覆う。フィラーワイヤ３８の組成が、亜鉛に対して濡れ性がよく、基材鋼板の溶融温度より低く亜鉛の溶融温度に近いシリコンブロンズであるので、レーザ溶接点の基材鋼板が溶着凝固してから、亜鉛の凝固とほぼ同時にフィラーワイヤの溶融シリコンブロンズが凝固し、表面部で近傍の亜鉛メッキ層と滑らかに連続して滑らかな溶接ビードを形成する。
【００１８】
次の表１に、５態様の溶接条件と溶接結果を、実施例１〜５として示す。表１上の評価の列の二重丸は、表面にピットがなく近傍の亜鉛メッキ層と滑らかに連続して滑らかな溶接ビードが得られたことを意味する。
【００１９】
【表１】
0003901964.tif 000002
【００２０】
なお、レーザヘッド（１２）を溶接線（面当接線又は隅）に倣わせる操作が容易なため、ＹＡＧレーザヘッドを用いたが、本発明はＣＯ２レーザを用いても実施できる。たとえば、溶接線が直線などレーザヘッドの運行が簡単な場合あるいはレーザヘッドを固定し溶接対象材を移送する場合などには、ＣＯ２レーザを用いても本発明を実施できる。
【００２１】
【発明の効果】
フィラーワイヤが、溶融して基材鋼板のレーザによる溶着部のピットを埋め溶着部を覆うので、溶接部の表面が滑らかなビードとなり、溶接ビードの外観が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施するに用いたＹＡＧレーザヘッド１２の先端部の正面図である。
【図２】  図１に示すＹＡＧレーザヘッド１２の右側面図であり、溶接対象材４０ａ，４０ｂは横断面を示す。
【図３】  図１に示すＹＡＧレーザヘッド１２の最先端部を拡大して示す正面図であり、溶接対象材４０ａ，４０ｂはそれらの面当接部（溶接線）の縦断面を示す。
【図４】  図１に示すＹＡＧレーザヘッド１２の、隅肉溶接態様での右側面図であり、溶接対象材４０ａ，４０ｂは横断面を示す。
【図５】  亜鉛メッキ鋼板の溶接対象個所を示す横断面図であり、（ａ）は、鋼板切断面どうしの突合せ線が溶接線（溶接対象個所）である場合を、（ｂ）はともに直角に曲げた２つの亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッキ層どうしの面突合せ（面当接）個所が溶接対象である場合を、（ｃ）は亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッキ層にもう１つの亜鉛メッキ鋼板の切断端面を当てた隅肉溶接個所を、（ｄ）は平板状の亜鉛メッキ鋼板に直角に曲げた亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッキ層どうしの面突合せ個所が溶接対象である場合の隅肉溶接個所を、それぞれ示す。
【符号の説明】
６：レーザ光束        ８：レーザ光の焦点
１０：フィラーワイヤ送給のレーザ溶接装置
１２：ＹＡＧレーザヘッド
１４：ノズルボディ    １６：胴チップ
１８：フレーム        ２０：ねじ棒
２２：摘み            ２４：中継部材
２６：ワイヤガイドホルダ
２８：ねじ棒          ３０：ガイド棒
３４：ワイヤガイド    ３６：ワイヤ送給チップ
３８：フィラーワイヤ
４０（４０ａ，４０ｂ）：溶接対象材（合金化溶融亜鉛メッキ鋼板）
【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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