(57)【要約】【課題】カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士の溶接にあたって健全な溶接部を形成できるレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】このレーザ溶接方法は、基準母材Ｓ，Ｓ同士を溶接し、当該溶接中のレーザ出力値及び形成された溶接部Ｗｂの断面積に基づいて、レーザ出力値と溶接部Ｗｂの落込量との相関を求める相関算出ステップと、実母材Ｍ，Ｍ同士を事前溶接し、当該溶接中のレーザ出力値と相関算出ステップで求めた相関とを照合して、事前溶接で形成された溶接部の推定落込量を求める推定落込量算出ステップと、推定落込量算出ステップで求めた推定落込量に基づいて、レーザ出力条件及びフィラー供給条件を含む溶接条件を決定し、当該溶接条件に基づいて実母材Ｍ，Ｍ同士の実溶接を実行する実溶接実行ステップと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士を溶接するレーザ溶接方法であって、
基準母材同士を溶接し、当該溶接中のレーザ出力値及び形成された溶接部の断面積に基づいて、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関を求める相関算出ステップと、
実母材同士を事前溶接し、当該溶接中のレーザ出力値と前記相関算出ステップで求めた前記相関とを照合して、前記事前溶接で形成された溶接部の推定落込量を求める推定落込量算出ステップと、
前記推定落込量算出ステップで求めた前記推定落込量に基づいて、レーザ出力条件及びフィラー供給条件を含む溶接条件を決定し、当該溶接条件に基づいて実母材同士の実溶接を実行する実溶接実行ステップと、を備えたレーザ溶接方法。
【請求項２】
前記相関算出ステップは、
前記基準母材の本体部分に対してレーザを照射し、レーザ照射面の反対面の直前まで到達するように前記本体部分に溶接部を形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と前記本体部分に形成された前記溶接部の落込量とを求める第１ステップと、
前記基準母材同士の溶接予定部分に対して第１ステップと同条件でレーザを照射し、前記溶接予定部分に溶接部を形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と前記溶接予定部分に形成された前記溶接部の落込量とを求める第２ステップと、
前記第１ステップで求めた前記レーザ出力値と前記第２ステップで求めた前記レーザ出力値との差分値、及び前記第１ステップで求めた前記落込量と前記第２ステップで求めた前記落込量との差分値をそれぞれ求める第３ステップと、を有する請求項１記載のレーザ溶接方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記基準母材同士の溶接予定部分に照射する前記レーザのフォーカス位置を変位させ、前記第３ステップにおいて、前記フォーカス位置ごとの複数の前記レーザ出力値の差分値と複数の前記落込量の差分値とをそれぞれ求める請求項２記載のレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両などの車体の軽量化を目的として、アルミニウム合金が用いられてきた。近年では、更なる軽量化及び強度の向上を両立させるために、マグネシウム合金が着目されている。マグネシウム合金を母材とする溶接技術としては、例えば特許文献１に記載の溶接方法がある。この溶接方法は、アーク溶接に関するものであり、レーザの出力値やビームスポット径等を調整することにより、溶融池にキーホールが形成されず、かつ所定の溶け込み深さが得られるようにレーザ照射部のエネルギー密度を設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マグネシウム合金からなる母材同士をレーザ溶接する場合にも、解決すべき課題が存在する。一般に、マグネシウムは、アルミニウムに比べて液相温度が低く、かつ比重が小さい。したがって、マグネシウムは、アルミニウムに比べて沸点が低く、かつ表面張力が小さい。このため、母材をレーザ溶接する際に母材のぬれ性が過剰となり、溶融した金属が溶接部から流失し易く、溶接中のスパッタも発生し易くなるおそれがある。この傾向は、特にカルシウムを含むマグネシウム合金の場合に顕著なものとなる。
【０００５】
母材同士の継手において、溶接部の一方側（レーザ照射側）は、母材の表面と面一であることが理想的である。しかしながら、実際のレーザ溶接においては、上記の理由によって溶接落ち込みが発生する。このため、溶接部の一方側が減肉して凹状となり、健全な溶接部が形成されないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士の溶接にあたって健全な溶接部を形成できるレーザ溶接方法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】
【０００７】
本発明の一側面に係るレーザ溶接方法は、カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士を溶接するレーザ溶接方法であって、基準母材同士を溶接し、当該溶接中のレーザ出力値及び形成された溶接部の断面積に基づいて、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関を求める相関算出ステップと、実母材同士を事前溶接し、当該溶接中のレーザ出力値と相関算出ステップで求めた相関とを照合して、事前溶接で形成された溶接部の推定落込量を求める推定落込量算出ステップと、推定落込量算出ステップで求めた推定落込量に基づいてフィラー供給条件を含む溶接条件を決定し、当該溶接条件に基づいて実母材同士の実溶接を実行する実溶接実行ステップと、を備える。
【０００８】
このレーザ溶接方法では、基準母材に対して溶接を実施し、溶接中のレーザ出力値と溶接部の落込量との相関を予め求める。そして、実母材同士の事前溶接の際のレーザ出力値を相関と照合して推定落込量を求め、この推定落込量に基づいて決定した溶接条件によって実母材同士の実溶接を実行する。このような手法により、カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士を溶接する場合のように、レーザ溶接の際の母材のぬれ性が大きい場合でも、溶接条件の適正化によって溶接落ち込みを抑制することが可能となり、健全な溶接部を形成できる。
【０００９】
また、相関算出ステップは、基準母材の本体部分に対してレーザを照射し、レーザ照射面の反対面の直前まで到達するように本体部分に溶接部を形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と本体部分に形成された溶接部の落込量とを求める第１ステップと、基準母材同士の溶接予定部分に対して第１ステップと同条件でレーザを照射し、溶接予定部分に溶接部を形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と溶接予定部分に形成された溶接部の落込量とを求める第２ステップと、第１ステップで求めたレーザ出力値と第２ステップで求めたレーザ出力値との差分値、及び第１ステップで求めた落込量と第２ステップで求めた落込量との差分値をそれぞれ求める第３ステップと、を有していてもよい。
【００１０】
この場合、第１ステップにより理想的な形状の溶接部に対するレーザ出力値及び落込量が求まり、これを基準として第２ステップで求めたレーザ出力値及び落込量との差分値が求まる。したがって、溶接中のレーザ出力値と溶接部の落込量との相関を精度良く求めることができる。
【００１１】
また、第２ステップにおいて、基準母材同士の溶接予定部分に照射するレーザのフォーカス位置を変位させ、第３ステップにおいて、フォーカス位置ごとの複数のレーザ出力値の差分値と複数の落込量の差分値とをそれぞれ求めてもよい。この場合、複数のレーザ出力値の差分値と複数の落込量の差分値とのプロット結果を近似することで、溶接中のレーザ出力値と溶接部の落込量との相関を精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材同士の溶接にあたって健全な溶接部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るレーザ溶接方法の実施に用いるレーザ溶接装置の概略図である。
【図２】本実施形態に係るレーザ溶接方法の全体ステップの一例を示すフローチャートである。
【図３】相関算出ステップの一例を示すフローチャートである。
【図４】相関算出ステップの第１ステップにおける溶接形態を示す図である。
【図５】相関算出ステップの第２ステップにおける溶接形態を示す図である。
【図６】レーザ出力値と溶接部の落込量との相関の一例を示すグラフである。
【図７】推定落込量算出ステップの一例を示すフローチャートである。
【図８】実溶接実行ステップの一例を示すフローチャートである。
【図９】レーザ溶接装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係るレーザ溶接方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るレーザ溶接方法の実施に用いるレーザ溶接装置の概略図である。同図に示すように、レーザ溶接装置１は、例えば母材Ｍ，Ｍの端面同士の突き合わせ溶接を行う装置として構成されている。母材Ｍは、例えば鉄道車両構体の外板として用いられる厚さ数ｍｍ程度の平板部材である。母材Ｍは、鉄道車両の車体の更なる軽量化及び強度の向上を両立させるため、マグネシウム合金によって形成されている。
【００１６】
本実施形態では、母材Ｍは、特にカルシウムを含むマグネシウム合金によって形成されている。このような合金としては、例えばＭｇ−６Ａｌ−Ｚｎ−Ｃａ合金（ＡＺＸ６１１合金）が挙げられる。ＡＺＸ６１１合金は、Ａｌを６％、亜鉛を１％、カルシウムを１％含有する難燃性マグネシウム合金である。
【００１７】
レーザ溶接装置１は、図１に示すように、レーザ光源２と、フィラー供給ノズル３と、アシストガス供給ノズル４と、光検出部５とを備えて構成されている。また、レーザ溶接装置１は、不図示の制御部を有している。制御部は、例えばプロセッサ、メモリ等を含んで構成されるコンピュータシステムである。制御部は、レーザ光源２、フィラー供給ノズル３、アシストガス供給ノズル４、及び光検出部５の制御を実行する。また、制御部は、後述するレーザ溶接方法における各種の演算を実行する。
【００１８】
レーザ光源２は、レーザビームＬを発生させる装置である。レーザ光源２としては、例えばファイバレーザを用いることができる。レーザ光源２の加工ヘッド１１は、ハンドリング用ロボットなどによって支持され、レーザ溶接装置１の制御部によって駆動・走査の制御がなされる。レーザビームＬが母材Ｍ，Ｍ同士の溶接予定部分Ａに沿って走査されることにより、溶接予定部分Ａに沿って溶接部Ｗが形成される。
【００１９】
母材Ｍ，Ｍの板厚が４ｍｍである場合を例示すると、レーザ光源２から例えば波長１０６４ｎｍ、スポット径φ０．６ｍｍのレーザビームＬが出力される。また、加工ヘッド１１の走査速度は、例えば１．２ｍ／ｍｉｎに設定される。加工ヘッド１１によるレーザビームＬの走査速度は、すなわち溶接速度である。この条件下では、母材Ｍ，Ｍの溶接予定部分Ａの表面において、直径約２ｍｍ程度の溶融池が約２０ｍｍ／ｓで移動していくこととなる。
【００２０】
フィラー供給ノズル３は、溶接部Ｗの減肉を抑制するため、レーザビームＬの照射点に向けてフィラーワイヤＦを供給する部分である。フィラー供給ノズル３は、例えば加工ヘッド１１の走査方向の前方側において、母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置されている。フィラー供給ノズル３の先端から供給されるフィラーワイヤＦは、例えば母材Ｍ，Ｍと同材質の断面円形の線状部材である。フィラーワイヤＦの径は、例えばレーザビームＬのスポット径と同径となっている。
【００２１】
また、フィラー供給ノズル３には、ヒータ１２が取り付けられていてもよい。ヒータ１２によってフィラー供給ノズル３を加熱することにより、レーザビームＬの照射位置に向けてホットワイヤを供給できる。これにより、レーザビームＬの照射点で形成される溶融池の凝固後の冷却速度を緩和することが可能となる。
【００２２】
アシストガス供給ノズル４は、レーザビームＬの照射点に向けてアシストガスを供給する部分である。アシストガス供給ノズル４は、例えばレーザビームＬと略同軸に配置され、レーザ溶接装置１の制御部（不図示）により、加工ヘッド１１と同期して駆動・走査される。アシストガスとしては、例えばヘリウムガス又はアルゴンガスが用いられる。これにより、母材Ｍ，Ｍの酸化防止及びスパッタ防止が図られる。なお、アシストガス供給ノズル４は、加工ヘッド１１の走査方向の後方側において、母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置されていてもよい。
【００２３】
レーザ光源２によるレーザ出力条件及びフィラー供給ノズル３によるフィラー供給条件は、後述する相関算出ステップ及び推定落込量算出ステップを経て決定される。レーザ溶接装置１の制御部は、決定されたレーザ出力条件及びフィラー供給条件に従ってレーザ出力及びフィラー供給を制御する。
【００２４】
光検出部５は、レーザビームＬの照射点近傍の光量を検出する部分である。光検出部５としては、例えばフォトダイオードが用いられる。光検出部５は、加工ヘッド１１の走査方向の後方側において、母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置され、レーザ溶接装置１の制御部（不図示）により、加工ヘッド１１と同期して駆動・走査される。
【００２５】
光検出部５は、照射点近傍の赤外線を一定の時間間隔（例えば０．５秒間隔）で検出し、検出結果を示す信号をレーザ溶接装置１の制御部に出力する。照射点近傍の赤外線を検出することにより、溶接中のレーザビームＬの出力が間接的に取得される。
【００２６】
続いて、上述したレーザ溶接装置１を用いたレーザ溶接方法について詳細に説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るレーザ溶接方法の全体ステップの一例を示すフローチャートである。同図に示すように、このレーザ溶接方法は、相関算出ステップ（ステップＳ０１）、推定落込量算出ステップ（ステップＳ０２）、及び実溶接実行ステップ（ステップＳ０３）を含んで構成されている。
【００２８】
相関算出ステップは、基準母材同士を溶接し、当該溶接中のレーザ出力値及び形成された溶接部の断面積に基づいて、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関を求めるステップである。相関算出ステップでは、図３に示すように、まず、基準母材の本体部分に対する溶接部の形成、及びレーザ照射中のレーザ出力値と溶接部の落込量との取得がなされる（ステップＳ１１：第１ステップ）。
【００２９】
基準母材は、溶接対象である母材Ｍと同一の部材である。すなわち、基準母材は、カルシウムを含むマグネシウム合金によって母材Ｍと同形状に形成された平板部材である。第１ステップでは、図４に示すように、単体の基準母材Ｓを用意し、基準母材Ｓの本体部分ＳａにレーザビームＬを照射する。そして、レーザ照射面の反対面の直前まで到達するように本体部分Ｓａに溶接部Ｗａを形成する。この溶接部Ｗａは、溶接落ち込みが殆ど生じない理想的な溶接部として位置付けられる。溶接部Ｗａの形成にあたっては、フィラーの供給は行わない。
【００３０】
なお、第１ステップでは、基準母材Ｓの本体部分Ｓａに溶融・凝固部を形成しているのであり、基準母材Ｓ，Ｓ同士の溶接は行ってはいないが、説明の便宜上、当該溶融・凝固部を溶接部Ｗａと称す。溶接部Ｗａを本体部分Ｓａにおける反対面ａの直前まで到達させるためのレーザ照射条件（出力・時間）は、予め複数回の試行により決定される。
【００３１】
溶接部Ｗａを形成する際のレーザ照射中のレーザ出力値は、光検出部５で検出された照射点近傍の赤外線強度の積分値（若しくは二乗和）によって求められる。また、溶接部Ｗａの落込量は、溶接部Ｗａの形成後に基準母材Ｓを切断し、溶接部Ｗａの断面をマクロ観察することによって求められる。マクロ観察にあたっては、溶接部Ｗの断面を研磨及びエッチングしておくことが好適である。マクロ観察によって溶接部Ｗａの断面積を求め、当該断面積から溶接部Ｗａの落込量（体積）を求めることができる。
【００３２】
第１ステップの後、図３に示すように、基準母材同士の溶接予定部分に対して第１ステップと同条件でレーザを照射し、溶接予定部分に溶接部を形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と溶接予定部分に形成された溶接部の落込量とを求める（ステップＳ１２：第２ステップ）。
【００３３】
第２ステップでは、図５に示すように、実溶接と同様に基準母材Ｓ，Ｓの端面同士を突き合わせ、基準母材Ｓ，Ｓの溶接予定部分ＡにレーザビームＬを照射し、溶接予定部分Ａに溶接部Ｗｂを形成する。溶接部Ｗｂの形成にあたっては、フィラーの供給は行わない。この第２ステップの後、光検出部５で検出された照射点近傍の赤外線強度の積分値（若しくは二乗和）によって溶接部Ｗｂを形成する際のレーザ照射中のレーザ出力値を求める。また、溶接部Ｗｂの形成後に基準母材Ｓ，Ｓの接合体を切断し、溶接部Ｗｂの断面をマクロ観察することによって溶接部Ｗｂの落込量（体積）を求める。
【００３４】
第２ステップの後、図３に示すように、第１ステップで求めたレーザ出力値と第２ステップで求めたレーザ出力との差分値、及び第１ステップで求めた落込量と第２ステップで求めた落込量との差分値をそれぞれ算出する（ステップＳ１３：第３ステップ）。
【００３５】
第２ステップ及び第３ステップは、基準母材Ｓ，Ｓの溶接予定部分Ａに対するレーザビームＬのフォーカス位置を基準母材Ｓ，Ｓの厚さ方向に変えながら複数回実行する。第３ステップの後、予定されていた全てのフォーカス位置についてレーザ出力値の差分値及び落込量の差分値の算出が完了したか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００３６】
全てのフォーカス位置について差分値の算出が完了していない場合、レーザのフォーカス位置を基準母材Ｓ，Ｓの厚さ方向に調整し、第２ステップ及び第３ステップを再び実行する。全てのフォーカス位置について差分値の算出が完了した場合、レーザ出力値の差分値に対する落込量の差分値をプロットし、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関を算出する（ステップＳ１５）。相関の算出には、例えばプロットされたデータを直線近似する。
【００３７】
図６は、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関の一例を示すグラフである。レーザ出力値は、レーザ照射中の光検出部５で検出された照射点近傍の赤外線強度の積分値（若しくは二乗和）から求めたものである。同図の例では、横軸がレーザ出力値の差分値、縦軸が落込量の差分値となっており、フォーカス位置±０．５ｍｍ、±１．０ｍｍ、±１．５ｍｍ、±２．０ｍｍの場合の計８点の相関がプロットされている。フォーカス位置は、基準母材Ｓにおけるレーザ照射側の表面を基準としている。フォーカス位置が−にシフトしている場合、レーザビームＬのフォーカス位置は、基準母材Ｓの内部となり、フォーカス位置が＋にシフトしている場合、レーザビームＬのフォーカス位置は、基準母材Ｓの表面よりも手前（加工ヘッド１１側）となる。フォーカス位置が−側にシフトするほど溶け込み（落ち込み）が深くなる傾向があり、フォーカス位置が＋側にシフトするほど溶け込み（落ち込み）が浅くなる傾向がある。
【００３８】
推定落込量算出ステップは、実母材同士を事前溶接し、当該溶接中のレーザ出力値と相関算出ステップで求めた相関とを照合して、事前溶接で形成された溶接部の推定落込量を求めるステップである。推定落込量算出ステップでは、図７に示すように、まず、実母材同士の事前溶接を実行する（ステップＳ２１）。すなわち、実母材同士の溶接予定部分に沿ってレーザビームＬを照射し、溶接部を形成する。この溶接部の形成にあたっては、フィラーの供給は行わない。
【００３９】
実母材は、実際に製品の対象となる母材（すなわち、図１に示した母材Ｍ）を用いてもよく、母材Ｍと実質的に同等の別の母材Ｍを用いてもよい。実母材として母材Ｍを用いる場合、母材Ｍに予め余白部分を設け、実溶接後に溶接部を含む余白部分を切断してもよい。こうすると、事前溶接のために新たな母材Ｍを用意する必要がなくなり、溶接継手の製造コストの低減化が図られる。
【００４０】
事前溶接における溶接部の形成にあたっては、相関算出ステップと同様に、レーザ照射中のレーザ出力値を取得する（ステップＳ２２）。このレーザ出力値も、光検出部５で検出された照射点近傍の赤外線強度の積分値（若しくは二乗和）によって求められる。次に、ステップＳ２２で取得したレーザ出力値と、相関算出ステップの第１ステップで求めたレーザ出力値との差分値を算出する（ステップＳ２３）。事前溶接における必要熱量（レーザ出力の初期設定値）Ｑｍｅｌｔ−０は、Ｑｍｅｌｔ−０＝（母材の比熱×母材の融点＋潜熱）×溶融体積分の質量で表される。この式における溶融体積とは、相関算出ステップの第１ステップで基準母材Ｓの本体部分Ｓａに形成した理想的な溶接部Ｗａの体積である。
【００４１】
レーザ出力値の差分値を算出した後、当該レーザ出力値と相関算出ステップで求めた相関とを照合し、推定落込量を算出する（ステップＳ２４）。図６に示した例では、レーザ出力値と溶接部の落込量との相関が近似直線によって表されている。したがって、ステップＳ２３で求めたレーザ出力値の差分値を近似直線の式に代入することにより、推定落込量を求めることができる。
【００４２】
実溶接実行ステップは、推定落込量算出ステップで求めた推定落込量に基づいて、レーザ出力条件及びフィラー供給条件を含む溶接条件を決定し、当該溶接条件に基づいて実母材Ｍ，Ｍ同士の実溶接を実行するステップである。実溶接実行ステップでは、図８に示すように、まず、推定落込量に基づいて、フィラー添加のための必要熱量を算出する（ステップＳ３１）。
【００４３】
必要熱量Ｑｍｅｌｔは、Ｑｍｅｌｔ＝（母材の比熱×母材の融点＋潜熱）×推定落込量分の質量で表される。したがって、必要熱量Ｑｍｅｌｔ≒入熱量Ｑｉｎ＝熱源による出力の不足分／溶接速度としてレーザ出力条件を決定できる（ステップＳ３２）。熱源による出力の不足分は、フィラー供給ノズル３にヒータ１２が設けられる場合には、レーザ出力値の増加分とヒータ出力値とによって補われる。また、熱源による出力の不足分は、フィラー供給ノズル３にヒータ１２が設けられない場合には、レーザ出力値の増加分のみによって補われる。
【００４４】
次に、推定落込量に基づいてフィラー供給条件を決定する（ステップＳ３３）。フィラー供給条件の決定にあたっては、まず、推定落込量（体積）と理想溶融体積との比を算出する。理想溶融体積は、例えば相関算出ステップの第１ステップで基準母材Ｓに形成した溶接部Ｗａの体積である。算出した比と溶接速度との積をフィラー供給速度とする。そして、フィラー供給速度からフィラー供給量を算出する。フィラー供給量は、フィラー供給速度とフィラー断面積との積によって算出できる。
【００４５】
フィラー供給条件の決定後、フィラー加熱条件を決定する（ステップＳ３４）。ここでは、例えばフィラーワイヤＦの温度がフィラーワイヤＦを構成する材料の融点の９０％となる温度となるように、ヒータ１２によるフィラー加熱条件を決定する。すなわち、ヒータ１２によるフィラーワイヤＦの加熱温度は、材料の融点の９０％となる温度からフィラーワイヤＦの加熱前の温度（≒室温）を差し引いた温度となる。ヒータ出力は、母材の比熱×母材の密度×加熱温度×フィラー供給量で求められる。
【００４６】
なお、フィラーワイヤＦの温度は、温度測定によって制御するものではなく、ヒータ１２に供給される電流値によって制御するものであってもよい。この場合、ヒータ１２の電源電圧値と電流値との積によってヒータ１２の電力を算出し、ヒータ１２の電力と通電時間との積によってフィラーワイヤＦに供給されるエネルギーを算出すればよい。
【００４７】
レーザ出力条件、フィラー供給条件、及びフィラー加熱条件を決定した後、実母材Ｍ，Ｍ同士の実溶接を実行する（ステップＳ３５）。実溶接では、決定した溶接条件に基づいてレーザ溶接を実施し、実母材Ｍ，Ｍ同士の溶接予定部分Ａに沿って溶接部Ｗを形成する（図１参照）。
【００４８】
以上説明したように、このレーザ溶接方法では、基準母材Ｓに対して溶接を実施し、溶接中のレーザ出力値と溶接部Ｗｂの落込量との相関を予め求める。そして、実母材Ｍ，Ｍ同士の事前溶接の際のレーザ出力値を相関と照合して推定落込量を求め、この推定落込量に基づいて決定した溶接条件によって実母材Ｍ，Ｍ同士の実溶接を実行する。このような手法により、カルシウムを含むマグネシウム合金からなる母材Ｍ，Ｍ同士を溶接する場合のように、レーザ溶接の際の母材のぬれ性が大きい場合でも、溶接条件の適正化によって溶接落ち込みを抑制することが可能となり、健全な溶接部Ｗを形成できる。
【００４９】
また、本実施形態では、相関算出ステップは、基準母材Ｓの本体部分Ｓａに対してレーザを照射し、レーザ照射面の反対面の直前まで到達するように本体部分Ｓａに溶接部Ｗａを形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と本体部分Ｓａに形成された溶接部Ｗａの落込量とを求める第１ステップと、基準母材Ｓ，Ｓ同士の溶接予定部分Ａに対して第１ステップと同条件でレーザを照射し、溶接予定部分Ａに溶接部Ｗｂを形成すると共に、当該レーザ照射中のレーザ出力値と溶接予定部分Ａに形成された溶接部Ｗｂの落込量とを求める第２ステップと、第１ステップで求めたレーザ出力値と第２ステップで求めたレーザ出力値との差分値、及び第１ステップで求めた落込量と第２ステップで求めた落込量との差分値をそれぞれ求める第３ステップと、を有している。
【００５０】
このような手法によれば、第１ステップにより理想的な形状の溶接部Ｗａに対するレーザ出力値及び落込量が求まり、これを基準として第２ステップで求めたレーザ出力値及び落込量との差分値が求まる。したがって、溶接中のレーザ出力値と溶接部Ｗｂの落込量との相関を精度良く求めることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、第２ステップにおいて、基準母材Ｓ，Ｓ同士の溶接予定部分Ａに照射するレーザのフォーカス位置を変位させ、第３ステップにおいて、フォーカス位置ごとの複数のレーザ出力値の差分値と複数の落込量の差分値とをそれぞれ求めている。この場合、複数のレーザ出力値の差分値と複数の落込量の差分値とのプロット結果を近似することで、溶接中のレーザ出力値と溶接部Ｗｂの落込量との相関を精度良く求めることができる。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、母材Ｍ，Ｍの突き合わせ溶接を例示したが、本発明の手法は、隅肉溶接などの他の溶接形態についても適用可能である。また、上記実施形態では、加工ヘッド１１の走査方向の後方側において、光検出部５が母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置されているが（図１参照）、図９に示すように、加工ヘッド１１の走査方向の前方側において、光検出部５が母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置されていてもよい。
【００５３】
この場合、アシストガス供給ノズル４は、加工ヘッド１１の走査方向の後方側において、母材Ｍ，Ｍの表面に対して４５°程度傾斜した状態で配置されていてもよい。また、図１の場合と同様に、レーザビームＬと略同軸に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ…溶接予定部分、Ｍ…母材，実母材、Ｓ…基準母材、Ｓａ…本体部分、Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ…溶接部。
【図１】
2017131918.tif 000003
【図２】
2017131918.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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