(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス硬化性マンガン−ホウ素鋼でできた一枚以上の鋼板のレーザービーム溶接のための方法であって、前記鋼板（１、２；２’）の少なくとも一枚は、アルミニウムでできたコーティング（４）を有し、前記レーザービーム溶接は、レーザービーム（６）だけを用いて発生したメルトバス（９）中に追加のワイヤー（１１）を供給することによって行われ、前記追加のワイヤー（１１）は、少なくとも一種類のオーステナイト安定化合金元素を含有し、前記レーザービーム（６）は、溶接方向に対して直角に振動するように振動させられる方法であって、前記レーザービーム（６）の振動周波数が少なくとも２００Ｈｚ、好ましくは少なくとも５００Ｈｚであること、溶接継ぎ目（１３）の幾何形状が検出されること、および前記振動するレーザービーム（６）の振動周波数および／または振幅が検出された前記溶接継ぎ目（１３）の幾何形状の関数として変えられること、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記鋼板（１、２；２’）は、レーザービーム溶接時に突き合せ接合または重ね合せ接合において０．８ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満、特に好ましくは０．４ｍｍ未満の隙間（３）で接合されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザービーム（６）の振動の振幅は、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザービーム溶接は、４ｍ／分を超える前進速度、好ましくは５〜８ｍ／分の範囲の前進速度で実施されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザービーム（６）の振動は、線形、円形または多角形の振動軌跡で行われることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記追加のワイヤー（１１）は、少なくとも０．１重量％、好ましくは少なくとも約０．３重量％の炭素質量割合を有することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記追加のワイヤー（１１）は、以下の組成、
０．１〜４．０重量％のＣ、
０．５〜２．０重量％のＳｉ、
１．０〜２．５重量％のＭｎ、
０．５〜２．０重量％のＣｒ＋Ｍｏ、および
１．０〜４．０重量％のＮｉ、
残りは鉄および不可避不純物、
を有することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記追加のワイヤー（１１）は、前記メルトバス（９）中に供給される前に少なくとも縦方向のある部分において少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも９０℃の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザービーム溶接時に前記メルトバス（９）に不活性ガスが施用されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記鋼板（１、２；２’）は、０．５〜４ｍｍ、好ましくは０．８〜２．５ｍｍの範囲の板厚を有することを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記鋼板（１、２；２’）は、異なる板厚および／または異なる引張強度を有することを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス硬化性マンガン−ホウ素鋼でできた一枚以上の鋼板のレーザービーム溶接のための方法であって、鋼板の少なくとも一枚は、アルミニウムでできたコーティングを有し、レーザービームだけを用いて発生したメルトバス中に追加のワイヤーを供給することによってレーザービーム溶接が行われ、追加のワイヤーは、少なくとも一種類のオーステナイト安定化合金元素を含有し、レーザービームは、溶接方向に対して直角に振動するように振動させられる、方法に関する。特許文献１からこのタイプの方法が公知である。
【背景技術】
【０００２】
自動車製造において、マンガン−ホウ素鋼でできた、いわゆる熱成形可能なプレス硬化性鋼板、例えば鋼グレード２２ＭｎＢ５がますます重要になりつつある。引き渡し状態において、すなわちプレス硬化の前に、マンガン−ホウ素鋼は、約６００ＭＰａの引張強度およびフェライト−パーライト微細構造を有する。プレス硬化と、付随する成形後の急冷とによって、１５００〜２０００ＭＰａの領域の引張強度を有し得る完全マルテンサイト微細構造を生成することができる。
【０００３】
そのような鋼板から製造されるコンポーネントの熱成形時のスケール発生を避けるために、通常、関係鋼板は、アルミニウムでできたコーティング、例えばアルミニウム−シリコンコーティングを施される。この表面コーティングは、炉内での酸化に対して工作物を保護し、成形後のスケールを除去する追加のクリーニングステップを不要にする。しかし、表面コーティングは、溶接継ぎ目の品質に非常に悪い影響を及ぼす。被覆鋼板を融接する（例えばテーラードブランクの製造時のレーザービーム溶接プロセスを用いて）ことによって、基材に加えてアルミニウム含有表面コーティングも融解し、従って溶接継ぎ目にアルミニウムが導入される。
【０００４】
アルミニウムは、鉄または鋼中に最大で約１０％の質量割合しか溶解しない。これより高い質量割合の場合、溶接継ぎ目の機械−技術特性に非常に悪い影響を及ぼし、低応力の場合でも溶接継ぎ目の不良を生じ得る脆弱な金属間化合物相が生成する。溶接継ぎ目におけるアルミニウム含有率が２〜１０重量％の間である場合、金属間化合物相は生成しないが、溶接継ぎ目の強度の低下を生じるフェライト領域（相）が生成する。そのような場合、溶接継ぎ目の強度が基材の強度を下回るため、接合される板厚の組合せにかかわらず、溶接継ぎ目における問題となるコンポーネントの不良が予想される。これは、自動車産業の仕様によれば、望ましくないかまたは容認不可とさえみなされる。
【０００５】
先行技術によれば、金属間化合物相およびフェライト生成を防ぐために、溶接プロセスの前に機械的ツールまたはレーザーアブレーションを用いて、一緒に溶接される板端の端領域における表面コーティングの全体的または部分的な除去が実施される（特許文献２参照）。しかし、この少なくとも部分的な表面コーティングの除去のために、コストがかさみ、かつ時間がかかり、従って本明細書に記載されるタイプのコンポーネントの製造の効果を損なう追加のプロセスステップが必要である。
【０００６】
特許文献３に、レーザーアークハイブリッド溶接プロセスであって、アルミニウム含有表面層を有する、マンガン−ホウ素鋼でできたプレートが突き合せ接合で互いに連結され、突き合せ接合において金属を融解し、プレートを一緒に溶接するために、レーザービームが少なくとも一種類の電気アークと組み合わされるレーザーアークハイブリッド溶接プロセスが記載されている。電気アークは、タングステン溶接電極を用いて形成されるかまたは追加のワイヤーの先端においてＭＩＧ溶接バーナーを用いる間に形成される。追加のワイヤーは、鋼のオーステナイト系微細構造への変換を誘起し、メルトバス中のオーステナイト変換の維持を容易にする元素（例えばＭｎ、ＮｉおよびＣｕ）を含有することがある。このハイブリッド溶接プロセスを用いると、アルミニウム−シリコン系コーティングが施されているマンガン−ホウ素鋼でできた熱成形可能なプレートが、製造される溶接継ぎ目の領域におけるコーティング材料の事前除去なしで溶接されることが可能になるはずであり、その場合でもプレートの接合端に位置するアルミニウムが溶接継ぎ目におけるコンポーネントの強度の低下を生じないことが確保されるはずである。レーザービームの背後に電気アークを提供することによってメルトバスは均質化され、従ってフェライト構造を生み出す１．２重量％より大きな局所アルミニウム濃度が排除されるはずである。
【０００７】
この公知のハイブリッド溶接プロセスは、電気アークの発生に起因して、エネルギー消費という面で比較的コストが高い。さらに、溶接速度が比較的低い。さらに、レーザーアークハイブリッド溶接によって発生した溶接継ぎ目は、適切な場合に後続の加工を必要とする、以降の成形にとって不利な継ぎ目形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１０３１４９（Ａ１）号
【特許文献２】欧州特許第２  ００７  ５４５（Ｂ１）号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００１１７２０（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、プレス硬化されたマンガンーホウ素鋼でできたアルミニウム被覆鋼板を接合することができ、熱成形（プレス硬化）後に溶接継ぎ目が基材と同程度の強度を有するレーザービーム溶接方法であって、該方法は、高い生産性、高い溶接継ぎ目品質及び比較的低いエネルギー消費とを特徴とするはずである方法を指し示すことである。
【００１０】
この目的を実現するために、請求項１に示される特徴を有する方法が提案される。本発明による方法の好ましい構成および有利な構成が従属請求項に示される。
【００１１】
本発明は、緒論において言及されたタイプのレーザービーム溶接方法の場合に、レーザービームの振動周波数は、少なくとも２００Ｈｚ、好ましくは少なくとも５００Ｈｚであり、溶接継ぎ目の幾何形状が検出され、振動するレーザービームの振動周波数および／または振幅が検出された溶接継ぎ目の幾何形状の関数として変えられると規定する。
【００１２】
レーザービームを用いて発生したメルトバス中にアルミニウムを実質的に含まないオーステナイト安定化特性を有する追加のワイヤーを供給することによって、アルミニウム含有表面コーティングを融解することによりメルトバスに導入されたアルミニウムは希釈され、溶接継ぎ目は均質化される。
【００１３】
本発明は、溶接方向に対して直角な（線形または定義されるビーム形状で）レーザービームの振動によって溶接継ぎ目のさらなる均質化を実現し、基材への金属ノッチを最小にするという着想に基づいている。レーザービームの振動によって、溶接継ぎ目断面全体において導入されるアルミニウムの最適化混合が実現される。レーザー振動によってメルトバスへのアルミニウムの流入、したがって溶接継ぎ目中のアルミニウム含有率を最小にすることができるように、溶接継ぎ目根部の領域におけるアルミニウムコーティングがレーザービームの振動によってメルトバスから押し出されることを試験が示している。
【００１４】
本発明による方法は、この方法では溶接される板端の溶接継ぎ目の領域のアルミニウムコーティングを除去する追加のプロセスステップが省かれ得るかまたは省かれるので、コストの利点を提供する。突き合せ接合において接合される板端の端部の事前コーティング除去後のアルミニウム被覆マンガン−ホウ素鋼板の従来のレーザービーム溶接と異なり、本発明による方法は、より大きな支持断面の形で最適化された溶接継ぎ目幾何形状を実現する。これは、特に、溶接継ぎ目の動的な荷重負担能力を向上させるかまたは溶接継ぎ目の領域における材料疲労を軽減する。
【００１５】
さらに、本発明によるレーザービーム溶接方法は、レーザーアークハイブリッド溶接と異なり、発生するレーザー溶接継ぎ目が比較的狭く、特に根領域における改善された継ぎ目幾何形状を特徴とするという利点を提供する。
【００１６】
本発明による方法は、少なくとも一枚の板がマンガン−ホウ素鋼から製造され、片面または両面にアルミニウムでできたコーティングが施された、等しい板厚または異なる板厚の複数の鋼板を突き合せ接合で接合する場合だけでなく、例えば、同じくアルミニウムでできたコーティングを有するプレス硬化されたマンガン−ホウ素鋼でできた一枚の個別の板またはストリップ形の鋼板のレーザービーム溶接の場合にも用いることができ、後者の場合、一緒に溶接される板端は、成形、例えば曲げまたはロール成形によって互いに向かって動かされ、これによって板端は、最終的に突き合せ接合部において互いに対向して配置される。さらに、プレス硬化性マンガン−ホウ素鋼でできた一枚以上の鋼板の重ね合せ接合におけるレーザービーム溶接の場合に本発明による方法を用いることも本発明の意味の範囲内にあり、鋼板の少なくとも一枚の片面または両面にアルミニウムでできたコーティングが施され、レーザービーム溶接は、レーザービームだけを用いて発生したメルトバス中に追加のワイヤーを供給することによって行われ、追加のワイヤーは、少なくとも一種類のオーステナイト安定化合金元素を含有する。
本発明によれば、溶接継ぎ目の幾何形状の関数としてのレーザービームの振動周波数および振幅の調節は、好ましくは、溶接継ぎ目の幾何形状を検出するセンサー装置と、センサー装置の測定信号を評価するコンピューターと、コンピューターによって制御されて例えば回転偏向ミラーまたは振動偏向ミラーのレーザービーム発振装置とを制御する駆動装置を用いる自動調節として行われる。これによって高い溶接継ぎ目品質が高い生産性と共に確保される。
【００１７】
本発明の一つの構成は、鋼板が突き合せ接合または重ね合せ接合でのレーザービーム溶接時に０．８ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満、特に好ましくは０．４ｍｍ未満の隙間で接合されると規定する。１０分の数ミリメートルの範囲の小さな隙間幅は、本溶接方法の高い溶接速度、従って高い生産性に有利である。さらに、示される範囲の小さな隙間幅は、継ぎ目幾何形状の最適化に有利である。
【００１８】
本発明のさらに別の構成は、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満のレーザービームの振動の振幅からなる。この範囲のレーザービーム振動の振幅は、本溶接方法の高い溶接速度の使用、従って高い生産性を可能にする。レーザービーム振動の比較的小さな振幅は、小型に構築されたレーザービーム施設、好ましくは回転または振動偏向ミラーによって実現することができる。
【００１９】
本発明による方法の場合、レーザービームの振動周波数は、好ましくは２００Ｈｚ〜１．２ｋＨｚの範囲、特に好ましくは３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲である。この構成は、高い溶接速度の場合、表面コーティングからメルトバスに流入したアルミニウムの最適混合および基材への金属ノッチの軽減に有利である。
【００２０】
最小のアルミニウム含有率および最適継ぎ目幾何形状でできるだけ均質である溶接継ぎ目を実現するために本発明による方法を実施するとき、レーザービーム溶接が４ｍ／分を超える前進速度（溶接速度）、好ましくは５〜８ｍ／分の範囲の前進速度で行われても有利である。
【００２１】
本発明のさらに別の構成によると、レーザービームの振動は、線形、円形または多角形の振動軌跡で行われる。そのような振動軌跡（ビーム図形）は、溶接継ぎ目の均質化および基材への金属ノッチの軽減にとって有利である。
【００２３】
本発明の好ましい構成において、溶接される鋼板は、それらの基材（マンガン−ホウ素鋼）が以下の組成を有するように選択される。０．１０〜０．５０重量％のＣ、最高０．４０重量％のＳｉ、０．５０〜２．００重量％のＭｎ、最高０．０２５重量％のＰ、最高０．０１０重量％のＳ、最高０．６０重量％のＣｒ、最高０．５０重量％のＭｏ、最高０．０５０重量％のＴｉ、０．０００８〜０．００７０重量％のＢ、および最低０．０１０重量％のＡｌ、残りはＦｅおよび不可避不純物。そのような鋼から製造されるコンポーネントは、プレス硬化後に比較的高い引張強度を有する。
【００２４】
本発明による方法においては、プレス硬化後に１５００〜２０００ＭＰａの範囲の引張強度を有するマンガン−ホウ素鋼板が特に好ましく用いられる。
【００２５】
本発明のさらに別の有利な構成は、レーザービーム溶接方法において用いられる追加のワイヤーが少なくとも０．１重量％、好ましくは少なくとも０．３重量％の炭素質量割合を有すると規定する。これによって溶接継ぎ目の硬化性が改善される。
【００２６】
本発明による方法において用いられる追加のワイヤーは、好ましくは以下の組成を有する。０．１〜０．４重量％のＣ、０．５〜２．０重量％のＳｉ、１．０〜２．５重量％のＭｎ、０．５〜５．０重量％のＣｒ＋Ｍｏおよび１．０〜４．０重量％のＮｉ、残りは鉄および不可避不純物。そのような追加のワイヤーで本発明による方法を用いると、接合された鋼板のプレス硬化時に溶接継ぎ目のマルテンサイト微細構造への完全な変換を非常に信頼性高く確保することができることを試験が示している。
【００２７】
本発明のさらに別の有利な構成は、追加のワイヤーが、メルトバス中に供給される前に少なくとも縦方向のある部分において、少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも９０℃の温度で加熱されることを特徴とする。これによってより高いプロセス速度またはより高い生産性を実現することができる。特に、追加のワイヤーを融解するために、それほど多くのエネルギーをレーザービームで消費する必要はない。さらに、追加のワイヤーの加熱は、溶接継ぎ目の均質化に有利である。
【００２８】
溶接継ぎ目の脆化を防ぐために、本発明による方法のさらに別の構成は、レーザービーム溶接時に不活性ガスがメルトバスに施用されると規定する。用いられる不活性ガスは、好ましくは純粋なアルゴン、ヘリウム、窒素またはそれらの混合物あるいはアルゴン、ヘリウム、窒素および／または二酸化炭素および／または酸素の混合物である。
【００２９】
本発明による方法において用いられる鋼板は、例えば０．５〜４ｍｍの範囲、好ましくは０．８〜２．５ｍｍの範囲の板厚を有する。この場合、鋼板は、異なる板厚および／または異なる引張強度を有してよい。
【００３０】
下記で複数の例示実施形態を表す図面に基づいて本発明が詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】等しい厚さの二枚のプレス硬化性鋼プレートが一緒に溶接される、本発明によるレーザービーム溶接方法を実施する装置の部品の概略図を垂直断面図で部分的に示す。
【図２】異なる厚さの二枚のプレス硬化性鋼プレートが一緒に溶接される、本発明によるレーザービーム溶接方法を実施する装置の部品の概略図を垂直断面図で部分的に示す。
【図３】二枚のプレス硬化性鋼プレートが順番に一緒に溶接される、本発明によるレーザービーム溶接方法を実施するための装置の部品の透視概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明による方法を実施することができるレーザービーム溶接装置の概略が図１に示される。この装置は、等しい材料品質または異なる材料品質の鋼でできた二枚のストリップまたはプレート１、２が、溶接される端が突き合せ接合として互いに置かれるように配置される下敷（図示せず）を含む。鋼板１、２の少なくとも一方は、プレス硬化性マンガン−ホウ素鋼から製造される。鋼板１、２は、突き合せ接合において１０分の数ミリメートルの隙間３で接合される（図３参照）。隙間３は、例えば０．６ｍｍ未満、好ましくは０．４ｍｍ未満である。鋼板１、２が異なる材料品質の鋼から製造される限り、一方の鋼板１または２は、例えば比較的柔らかな深絞りグレードを有するが、他方の鋼板２または１は、より高い強度の鋼からなる。
【００３３】
例えば突き合せ接合で互いに接続さる鋼板１、２の少なくとも一方がそれからなるプレス硬化性鋼は、例えば以下の化学組成を有してよい。
最高０．４５重量％のＣ、
最高０．４０重量％のＳｉ、
最高２．０重量％のＭｎ、
最高０．０２５重量％のＰ、
最高０．０１０重量％のＳ、
最高０．８重量％のＣｒ＋Ｍｏ、
最高０．０５重量％のＴｉ、
最高０．００５０重量％のＢ、および
最低０．０１０重量％のＡｌ、
残りは鉄および不可避不純物。
【００３４】
供給中の状態において、すなわち熱処理および急速冷却の前に、プレス硬化性鋼板１、２は、好ましくは少なくとも３００ＭＰａの降伏強度Ｒｅを有し、それらの引張強度Ｒｍは、例えば少なくとも４８０ＭＰａであり、それらの破断点伸び率Ａ８０は、好ましくは少なくとも１０％である。熱成形（プレス硬化）、すなわち大体９００〜９５０℃のオーステナイト化温度への加熱と、この温度における成形と、後続の急速冷却との後に、鋼板１、２は、約１１００ＭＰａの降伏強度Ｒｅ、約１５００〜２０００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび約５．０％の破断点伸び率Ａ８０を有する。
【００３５】
鋼板１、２は、アルミニウムでできた金属コーティング４を施されている。それは、好ましくは、Ａｌ−Ｓｉコーティングである。金属コーティング４は、例えば高温ディップコーティングによって、Ａｌ−Ｓｉメルトバスを通してプレス硬化性マンガン−ホウ素鋼でできたストリップを導き、余剰コーティング材料をストリップから吹き飛ばすことによって基材の両面に施用され、次に、被覆ストリップは、続いて処理、詳しくは加熱される。コーティング４のアルミニウム含有率は、７０〜９０重量％の範囲である。
【００３６】
あるいは、溶接される鋼板１、２の一方だけがアルミニウムコーティング４を有してもよい。さらに、アルミニウムコーティング４は、適切な場合、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）を用いてまたは電解コーティングプロセスを用いて鋼板１、２の片面だけに施用されてよい。
【００３７】
鋼板１、２は、図１に示される例示実施形態において、例えば実質的に同じ厚さである。板厚は、例えば０．８〜３．０ｍｍの範囲であり、その場合、それぞれの板面におけるコーティングの厚さは、１００μｍ未満、特に５０μｍ未満である。
【００３８】
レーザービーム６を形成し軸合せする光学部品、特に集束レンズ７を設けられているレーザービーム溶接ヘッド５の部分の概略が鋼板１、２の上に示されている。例えば、レーザービーム６は、例えば５〜６ｋＷの範囲で出力を送出するＮｄ：ＹＡＧレーザーシステムによって発生される。不活性ガスを供給するためのライン８がレーザービーム溶接ヘッド５に割り当てられている。不活性ガスライン８の放出物は、レーザービーム６を用いて発生したメルトバス９に実質的に導かれる。好ましくは純粋なアルゴンあるいは例えばアルゴン、ヘリウムおよび／または二酸化炭素の混合物が不活性ガスとして用いられる。
【００３９】
さらに、同じくレーザービーム６によって融解されるワイヤー１１の形の特別な追加の材料がメルトバス９に供給されるワイヤー供給装置１０がレーザービーム溶接ヘッド５に割り当てられている。追加のワイヤー１１は、好ましくは加熱された状態でメルトバス９に供給される。この目的で、ワイヤー供給装置１０は、少なくとも一つの加熱素子１２、例えばワイヤー１１の周りの加熱スパイラルを備える。加熱素子を用いて追加のワイヤー１１は、好ましくは少なくとも５０℃の温度に、特に好ましくは少なくとも９０℃に加熱される。
【００４０】
追加のワイヤー１１は、実質的にアルミニウムを含有しない。それは、例えば以下の化学組成を有する。
０．１重量％のＣ、
０．８重量％のＳｉ、
１．８重量％のＭｎ、
０．３５重量％のＣｒ、
０．６重量％のＭｏ、および
２．２５重量％のＮｉ、
残りは鉄および不可避不純物。
【００４１】
追加のワイヤー１１は、コーティング４を融解することによってメルトバス９に導入されるアルミニウムの質量含有率を低下させ、メルトバス９または溶接継ぎ目を均質化するために、レーザービーム６を用いて発生したメルトバス９に供給される。追加のワイヤー１１は、オーステナイト安定化合金元素を含有する。
【００４２】
この場合、追加のワイヤー１１のマンガン含有率は、被覆鋼板１、２の基材のマンガン含有率より常に高い。追加のワイヤー１１のマンガン含有率は、好ましくは被覆鋼板１、２の基材のマンガン含有率より約０．２重量％高い。さらに、追加のワイヤー１１のクロムおよびモリブデンの含有率が鋼板１、２の基材中より高いと有利である。追加のワイヤー１１のクロム−モリブデン合計含有率は、好ましくは鋼板１、２の基材のクロム−モリブデン合計含有率より約０．２重量％高い。追加のワイヤー１１のニッケル含有率は、好ましくは１〜４重量％の範囲である。さらに、追加のワイヤー１１は、好ましくは少なくとも０．１重量％、特に好ましくは少なくとも０．３重量％の炭素含有率を有する。
【００４３】
溶接継ぎ目のさらなる均質化を実現し、基材への金属ノッチを軽減するために、レーザービーム６は、溶接方向に対して直角に高い周波数で振動するように振動させられる。
【００４４】
レーザービーム６の振動は、図１において、接合部に対して直角方向の矢印１４によって示される。レーザービーム６の振動周波数は、少なくとも２００Ｈｚ、好ましくは少なくとも５００Ｈｚ、特に好ましくは少なくとも６００Ｈｚである。レーザービーム６の振動は、例えば散光ミラー（偏向ミラー）１５を用いて引き起こされ、このミラー１５は、ミラー１５を高周波振動させるアクチュエーター１６、例えば圧電ドライブ（圧電アクチュエーター）を設けられている。散光ミラー１５は、集束ミラーとして有利に構成することもできる。
【００４５】
レーザービーム振動の振幅は、好ましくは２ｍｍ未満である。鋼板プレート１、２を１０分の数ミリメートルの隙間３、例えば０．９〜０．２ｍｍの範囲の隙間幅で接合するとき、レーザービームの振動の振幅は、例えば１．５〜０．５ｍｍの範囲であってよい。レーザービーム６の振動は、定められた振動軌跡（ビーム形）で実施される。散光ミラー（偏向ミラー）１５に割り当てられたアクチュエーターおよび散光ミラー１５の支持体は、好ましくは、レーザービーム６の振動が線形、円形または多角形の振動軌跡を有するように構成されるかあるいは設定可能である。この場合、円形のビーム図形は、円環、長円形または８の字形の振動軌跡輪郭を有してよい。これに対して、多角形の光線図形は、特に三角形、矩形または台形の振動軌跡輪郭を有してよい。振動することができる散光ミラー１５の支持体は、例えばばね弾性懸架および／または固定式接合体を用いて実体化される。
【００４６】
鋼板１、２は、好ましくは４ｍ／分を超える前進速度、例えば５〜６ｍ／分の範囲の前進速度で溶接され、この場合、鋼板１、２が可動下敷によってレーザービーム６に対して移動するか、あるいはレーザービーム６がロボットアームによって鋼板１、２に対して移動する。この場合、レーザービーム６の振動軌跡と鋼板１、２またはレーザービーム溶接ヘッド５の前進運動との重なり合いが生じる。
【００４７】
図２に概略が示される実施形態は、鋼板１、２’が、突き合せ接合において厚み段差ｄが存在するように異なる厚さを有するという点で、図１に示される実施例と異なる。例えば、鋼板２’は、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲の板厚を有するが、他方の鋼板１は、１．６ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲の板厚を有する。さらに、互いに突き合せ接合で接続される鋼板１、２’は、材料品質でも互いに異なってよい。例えば、厚い方のプレート１は、より強い鋼から製造されるが、薄い方の鋼板２’は、比較的柔らかな深絞りグレードを有する。鋼板１、２’も１０分の数ミリメートルの隙間で一緒に接合される。
【００４８】
鋼板１、２’を接合するために用いられるレーザービーム溶接装置は、図１に概要が示されるレーザービーム溶接装置に実質的に対応し、そのため、この装置の構成に関しては上記記載が参照される。図３に本発明によるレーザービーム溶接方法を実施するための装置のさらに別の例示実施形態の概略が示されている。レーザービーム溶接装置は、レーザービーム発生装置１７を含み、そのレーザービーム６は、偏光ミラー１８などを用いて集束レンズ７に導かれる。集束されたレーザービーム６は、次に、少なくとも一つの振動偏向装置を用いて突き合せ接合で一緒に溶接される鋼板１、２の接合部に導かれ、より小さな隙間３の境界を定める。この場合、振動偏向装置は、一つまたは複数の偏向ミラー１５、１５’によって形成されてよい。偏向ミラー１５、１５’は、振動アクチュエーター１６、１６’、例えば圧電ドライブを設けられる。
【００４９】
振動するレーザービーム６だけを用いて発生したメルトバス９に、オーステナイト安定化特性を有するワイヤー１１の形の追加の材料がワイヤー供給装置１０を介して供給され、追加のワイヤーの先端は、メルトバス９またはレーザービーム６の動作点において融解する。出口開口がメルトバス９を指向しているガス供給ライン８を用いて、不活性ガス、例えばアルゴンおよび／またはヘリウムがこのメルトバスに施用される。
【００５０】
さらに、図３によるレーザービーム溶接装置は、溶接継ぎ目１３の幾何形状が検出され、振動するレーザービーム６の振動周波数および／または振幅が検出された溶接継ぎ目１３の幾何形状の関数として自動的に変えられる装置を有する。レーザー溶接継ぎ目の幾何形状は、例えば、カメラおよびレーザーライン照明を有するセンサー装置１９を用いて検出され、溶接継ぎ目１３の幾何形状、特に、異なる高さプロファイルおよびそれらの位置は、三角法によって検出される。あるいは、またはさらに、溶接継ぎ目１３の幾何形状は、誘導測定方法、特に渦電流試験または渦電流プローブによって検出されてもよい。センサー装置の測定信号は、測定信号を評価し、振動アクチュエーター１６、１６’をセンサー装置の測定信号の関数として制御するコンピューター２０に伝達される。
【００５１】
本発明の実施は、図面に概略が示される例示実施形態に限定されない。実際は、添付の請求項に示されているように、概略が示される実施例とは異なる設計の場合にも本発明を使用する多数の変化形が考えられる。特に、図１〜３に基づいて説明される例示実施形態の個々の特徴または複数の特徴を一緒に組み合せることは、本発明の範囲内にある。
【符号の説明】
【００５２】
１            鋼板（プレート）
２            鋼板（プレート）
２’          鋼板（プレート）
３            隙間
４            Ａｌ、例えばＡｌ−Ｓｉでできた金属コーティング
５            レーザービーム溶接ヘッド
６            レーザービーム
７            集束レンズ
８            不活性ガス用供給ライン
９            メルトバス
１０          ワイヤー供給装置
１１          追加のワイヤー
１２          加熱素子
１３          溶接継ぎ目
１４          矢印
１５、１５’  散光ミラー（偏向ミラー）
１６、１６’  アクチュエーター
１７          レーザービーム発生装置
１８          偏向ミラー
１９          センサー装置
２０          コンピューター（制御装置）
ｄ            厚み段差
【図１】
0006838199.tif 000002
【図２】
0006838199.tif 000003
【図３】
0006838199.tif 000004