特許 6947669 レーザ溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6947669

(24)【登録日】2021年9月21日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】レーザ溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/21 20140101AFI20210930BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/21 G

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-52367(P2018-52367)

(22)【出願日】2018年3月20日

(65)【公開番号】特開2019-162652(P2019-162652A)

(43)【公開日】2019年9月26日

【審査請求日】2020年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390010227

【氏名又は名称】株式会社三五

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小倉 修平

(72)【発明者】

【氏名】杉野 弘宜

(72)【発明者】

【氏名】松尾 隆太

(72)【発明者】

【氏名】瀧下 一穂

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−４２７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４４５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１１９０２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−７４０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下に重ねられた上側金属板および下側金属板における、隙間を有する重ね合せ部にレーザビームを照射して部分的な溶接部を形成することにより、当該上側金属板と当該下側金属板とを溶接するレーザ溶接方法であって、
レーザビームの焦点が上記下側金属板よりも下側に位置するように、上記上側金属板の上方から当該上側金属板および当該下側金属板に対してレーザビームを照射することで、当該上側金属板における溶融して下方に凹むレーザ照射部と、当該下側金属板における熱膨張して上方に膨らむレーザ照射部とを連結して上記溶接部を形成す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、レーザ溶接方法に関し、特に、重ねられた金属板同士における、隙間を有する重ね合せ部にレーザビームを照射することで金属板同士を溶接するレーザ溶接方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば車体のルーフやピラー等では、重ねられた金属板同士を、両者の重ね合せ部に適宜の間隔を開けて点状にレーザビームを照射することにより形成される溶接部によって連結することが行われている。

【0003】

もっとも、溶接対象たる金属板同士における重ね合せ部には不可避的に隙間が生じ、しかも、かかる隙間の大きさにはばらつきがあることから、重ね合せ部における隙間が相対的に大きい場合には、溶接部における溶融金属量が不足するため、溶接部に欠陥が生じるおそれがある。

【0004】

このような溶接部の欠陥は、主に接合強度に影響を与え、その程度に応じて手直しが必要となるため、生産性を低下させる原因となり得る。また、近年、自動車用のプレス成形品では軽量化による燃費向上を図るため薄肉化が進んでおり、薄肉の金属板をプレス成形することで発生する皺により、重ねられた金属板同士の間に隙間が生じ易くなっている。このため、重ねられた金属板同士の間に隙間がある場合でも、接合強度を確保するニーズが高まっている。

【0005】

そこで、例えば特許文献１には、溶接部に金属板同士を溶接可能な高入熱量のレーザビームを照射する本溶接工程と、この本溶接工程におけるレーザビームの照射範囲の外周部に本溶接工程よりも照射深さが浅いレーザビームを照射する補熱工程と、を有するレーザ溶接方法が開示されている。

【0006】

この特許文献１のものでは、本溶接工程におけるレーザビームの照射範囲の外周部にレーザビームを照射して溶接部における溶融金属量を確実に増加させることで、レーザ溶接による溶接不良を抑制することができるとされている。

【0007】

また、特許文献２には、焦点を外したデフォーカス状態で１回目のレーザ照射を行い、レーザ照射側の上板（上側金属板）を溶融させて下板側に凹ませた上で隙間を低減し、２回のレーザ照射で下板（下側金属板）の裏側まで貫通して溶接を行うレーザ溶接方法が開示されている。

【0008】

この特許文献２のものでは、１回目のレーザ照射によって隙間が減少もしくは無くなった状態で２回目以降のレーザ照射を行うことで、金属板同士の間に隙間がある場合でも安定したレーザ溶接を行えるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１１−１７３１４６号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１のものでは、本溶接工程で高入熱且つ小集光径で上下の板を貫通させるため、上側金属板が１ｍｍを超える場合でなければ溶融部がスパッタで飛散するおそれがある。さらに、特許文献１のものでは、入熱量を下げた場合でも１ｍｍ未満の薄板同士の溶接で且つ板厚に対する隙間の比率が５０％を超える場合には、上側金属板の溶融金属が自重で隙間に落下することで上側金属板と離れてしまい、溶け落ちや穴あき等の溶接不良を誘発するおそれがある。

【0011】

また、特許文献２のものでは、デフォーカス状態での１回目のレーザ照射で上板を溶融させ、その自重で隙間を低減し、その後、下板の裏側まで貫通する２回目以降のレーザ照射で上板と下板とをつなぐが、板厚に対する隙間の比率が５０％を超えると、薄板の溶融金属で広い隙間を埋めることが困難になるという問題がある。

【0012】

このように、従来のレーザ溶接方法では、金属板同士の間の隙間を上側金属板の溶融金属だけで埋めようとするため、板厚に対する隙間の比率が５０％を超えるような場合には、溶融金属量が不足し、安定した品質で金属板同士を溶接することが困難になるという問題がある。

【0013】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重ねられた金属板同士のレーザ溶接方法において、板厚に対する隙間の比率が５０％を超えるような、相対的に隙間が大きい場合でも金属板同士を確実に溶接する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記目的を達成するため、本発明に係るレーザ溶接方法では、焦点を下側にシフトさせて上側および下側金属板にレーザビームを照射して、上側および下側金属板に同時並行的に入熱することで、両者のレーザ照射部を互いに接近させるようにしている。

【0015】

具体的には、本発明は、上下に重ねられた上側金属板および下側金属板における、隙間を有する重ね合せ部にレーザビームを照射して部分的な溶接部を形成することにより、当該上側金属板と当該下側金属板とを溶接するレーザ溶接方法を対象としている。

【0016】

そして、上記レーザ溶接方法は、レーザビームの焦点が上記下側金属板よりも下側に位置するように、上記上側金属板の上方から当該上側金属板および当該下側金属板に対してレーザビームを照射することで、当該上側金属板における溶融して下方に凹むレーザ照射部と、当該下側金属板における熱膨張して上方に膨らむレーザ照射部とを連結して上記溶接部を形成することを特徴とするものである。

【0017】

なお、本発明において「部分的な溶接部」とは、上側金属板と下側金属板とを両者の全長に亘ってレーザビームを照射するのではなく、適宜の間隔を開けて点状にレーザビームを照射することで形成される溶融凝固部を意味し、抵抗溶接における溶接ナゲットに相当するものである。

【0018】

この構成によれば、レーザビームの焦点が下側金属板よりも下側に位置するように、上側金属板の上方から上側金属板および下側金属板に対してインフォーカスされたレーザビームが照射されることから、上側金属板および下側金属板には、同時並行的に入熱がなされることになる。しかも、インフォーカスされたレーザビームが照射されるため、上側金属板に照射されるレーザビーム径は、下側金属板に照射されるレーザビーム径よりも大きいので、上側金属板に相対的に小さい入熱量でレーザビームが照射されると同時に、下側金属板に相対的に大きい入熱量でレーザビームが照射されることになる。

【0019】

それ故、上側金属板では、小さな入熱によりレーザ照射部が溶融し、かかる溶融したレーザ照射部が自重により下方に凹むことで隙間が低減される一方、下側金属板では、大きな入熱によりレーザ照射部が熱膨張して上方に膨らむことで隙間がより一層低減されることになる。そうして、溶融して下方に凹んだ上側金属板のレーザ照射部と、熱膨張して上方に膨らんだ下側金属板のレーザ照射部とが接触し、両者が連結されることで部分的な溶接部が形成される。

【0020】

このように、本発明によれば、同時並行的にレーザビームが照射される上側金属板のレーザ照射部と下側金属板のレーザ照射部とが、上下両側から近づいて連結されることで溶接部が形成されることから、上側金属板と下側金属板との隙間が相対的に大きい場合でも、溶融金属量が不足することがなく、恰も隙間を埋めるような溶接部を確実に形成することができる。

【0021】

しかも、上述の如く、上側金属板および下側金属板にはインフォーカスされたレーザビームが照射されることから、相対的に広い溶接部を形成することが可能なので、上側金属板と下側金属板とを強固に溶接することができる。

【発明の効果】

【0022】

以上説明したように、本発明に係るレーザ溶接方法によれば、板厚に対する隙間の比率が５０％を超えるような、相対的に隙間が大きい場合でも金属板同士を部分的な溶接部にて確実に溶接することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係るレーザ溶接方法によって溶接された、上側鋼板と下側鋼板との重ね合せ部を模式的に示す断面図である。

【図2】本実施形態に係るレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置を模式的に示す概略構成図である。

【図3】重ね合せ部における、材料板厚と隙間との関係を示すグラフ図である。

【図4】レーザ溶接方法例１を模式的に説明する図である。

【図5】レーザ溶接方法例２における予熱工程を模式的に説明する図である。

【図6】レーザ溶接方法例２における本溶接工程を模式的に説明する図である。

【図7】実験例における鋼板のセット方法を模式的に示す斜視図である。

【図8】実験例の結果を示すグラフ図である。

【図9】従来のレーザ溶接方法を模式的に説明する図である。

【図10】従来のレーザ溶接方法によって形成された溶接部を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

【0025】

図１は、本実施形態に係るレーザ溶接方法によって溶接された、上側鋼板１０と下側鋼板２０との重ね合せ部１を模式的に示す断面図である。図１に示すように、上側鋼板（上側金属板）１０と下側鋼板（下側金属板）２０とは、共に板厚ｔを有していて、重ね合せ部１において、隙間Ｇを有して上下に対向しているとともに、当該隙間Ｇを埋めるように形成された部分的な溶接部３０によって上下に連結されている。

【0026】

なお、「部分的な溶接部」とは、上側鋼板１０と下側鋼板２０との重ね合せ部１に、全長に亘ってレーザビームＬＢを照射するのではなく、適宜の間隔を開けて点状にレーザビームＬＢを照射することで形成される溶融凝固部を意味し、抵抗溶接における溶接ナゲットに相当するものである。

【0027】

ここで注目すべきは、上側鋼板１０と下側鋼板２０との間の隙間Ｇの寸法ｔ_Gが、従来限界とされた板厚比（板厚ｔに対する隙間Ｇの比率）５０％を超えて、１／２ｔ（板厚比５０％）＜ｔ_G≦ｔ（板厚比１００％）であるにもかかわらず、上側鋼板１０と下側鋼板２０とが穴あき等の溶接不良なく強固に溶接されている点である。以下、このような相対的に大きな隙間Ｇを有する重ね合せ部１の溶接を可能とする本実施形態のレーザ溶接方法について詳細に説明する。

【0028】

−レーザ溶接装置−
図２は、本実施形態に係るレーザ溶接方法を実施するためのレーザ溶接装置５０を模式的に示す概略構成図である。このレーザ溶接装置５０は、ワークＷから離れた位置でレーザビームＬＢを照射してレーザ溶接を行うリモートレーザとして構成されている。レーザ溶接装置５０は、図２（ａ）に示すように、レーザビームＬＢを出力するレーザ発振器５１と、ロボット５２と、ファイバケーブル５４を介してレーザ発振器５１から供給されたレーザビームＬＢを走査してワークＷに照射する３Ｄスキャナ６０と、を備えている。ロボット５２は、複数のサーボモータ（図示せず）によって駆動される複数の関節を有する多関節型ロボットであり、制御装置（図示せず）の指令に基づき、先端部に取り付けられた３Ｄスキャナ６０を移動させるように構成されている。

【0029】

３Ｄスキャナ６０は、図２（ｂ）に示すように、センサー６１と、集光レンズ６２と、固定ミラー６３と、可動ミラー６４と、収束レンズ６５と、を備えている。レーザ発振器５１から３Ｄスキャナ６０に供給されたレーザビームＬＢは、センサー６１から集光レンズ６２に出射され、集光レンズ６２により集光された後、固定ミラー６３で可動ミラー６４に向けて反射され、可動ミラー６４により方向が変化された後、収束レンズ６５を介して所定のスポット径となるようにワークＷに向けて照射される。このような構成により、本実施形態のレーザ溶接装置５０では、制御装置（図示せず）の指令に基づいて、可動ミラー６４が駆動することによって、例えばワークＷから５００ｍｍ離れた状態で２００ｍｍ四方の範囲内における所定の位置にレーザビームＬＢを照射することが可能になっている。

【0030】

集光レンズ６２は、アクチュエータ（図示せず）により上下方向に移動可能に構成されていて、当該集光レンズ６２を上下方向に移動させることで、焦点距離が上下方向に調整されるようになっている。それ故、本実施形態のレーザ溶接装置５０では、ワークＷの上面を基準（０）とした場合における焦点Ｆを＋側にシフトさせることで、焦点ＦがワークＷよりも上側に位置するデフォーカス状態と、焦点Ｆを−側にシフトさせることで、焦点ＦがワークＷよりも下側に位置するインフォーカス状態と、を容易に実現することが可能になっている。

【0031】

−レーザ溶接方法−
次に、上記レーザ溶接装置５０を用いた本実施形態のレーザ溶接方法について説明するが、本発明を理解し易くするために、これに先立ち、重ねられた鋼板同士の間に隙間Ｇがある場合における従来のレーザ溶接方法について説明する。図９は、従来のレーザ溶接方法を模式的に説明する図であり、図１０は、従来のレーザ溶接方法によって形成された溶接部１３０，２３０を模式的に示す断面図である。

【0032】

先ず、図９（ａ）に示す従来のレーザ溶接方法では、溶接部１３０（図１０（ａ）参照）における溶融金属１１１の量を確実に増加させるべく、焦点Ｆを絞って高入熱量のレーザビームＬＢを上側鋼板１１０に照射するが、これでは、レーザビームＬＢが下側鋼板１２０まで貫通してしまい、図１０（ａ）に示すように、穴あき等の溶接不良を誘発するおそれがある。

【0033】

また、図９（ｂ）に示す従来のレーザ溶接方法では、上側鋼板２１０と下側鋼板２２０との隙間Ｇが減少もしくは無くなった状態で２回目以降のレーザ照射を行うべく、焦点Ｆを＋側にシフトすることでデフォーカスされた弱い照射で上側鋼板２１０だけを溶融させるが、板厚比５０％を超えると、相対的に量が少ない上側鋼板２１０の溶融金属２１１だけでは相対的に広い隙間Ｇを埋めることができず、図１０（ｂ）に示すように、溶接部２３０が上側鋼板２１０と離れてしまうおそれがある。

【0034】

このように、図９（ａ）および（ｂ）に示すレーザ溶接方法は、焦点Ｆの位置が上側鋼板１１０，２１０を基準とするレーザビームＬＢを照射し、上側鋼板１１０，２１０のみを溶融させ、溶融金属１１１，２１１を自重で落下させて隙間Ｇを埋めるという手法であり、重ねられた鋼板同士の片側（上側鋼板１１０，２１０）のみから入熱を行う点で共通している。このため、これらの手法では、板厚比５０％を超えるような隙間Ｇを埋めるには、上側鋼板１１０，２１０のみを溶融させた溶融金属１１１，２１１だけでは体積が不足し、上側鋼板１１０，２１０と下側鋼板１２０，２２０とを強固に連結することができず、溶接不良が多発することになる。

【0035】

図３は、重ね合せ部における、材料板厚ｔと隙間Ｇとの関係を示すグラフ図である。なお、図中の従来実力値は、上側鋼板のみを溶融させる手法において、溶接不良が生じることなく、所定の強度を有する製品としての限界値を示している。図３を見れば明らかなように、１ｍｍ未満の薄板同士を溶接する場合には、板厚比５０％以上になると従来実力値を超えてしまうため、上側鋼板のみを溶融させた溶融金属だけでは隙間Ｇを埋めることが困難であることが分かる。

【0036】

そこで、本実施形態では、上側鋼板１０および下側鋼板２０に同時並行的に入熱することで、両者１０，２０のレーザ照射部１１，２１（図４参照）を互いに接近させるようにしている。具体的には、本実施形態のレーザ溶接方法では、レーザビームＬＢの焦点Ｆが下側鋼板２０よりも下側に位置するように、上側鋼板１０の上方から上側鋼板１０および下側鋼板２０に対してレーザビームＬＢを照射することで、上側鋼板１０における溶融して下方に凹むレーザ照射部１１と、下側鋼板２０における熱膨張して上方に膨らむレーザ照射部２１とを連結して部分的な溶接部３０を形成するようにしている。以下、このようなレーザ溶接方法について詳細に説明する。

【0037】

＜レーザ溶接方法例１＞
図４は、本レーザ溶接方法例を模式的に説明する図である。本レーザ溶接方法例では、先ず、上下に重ねられた上側鋼板１０および下側鋼板２０における、相対的に大きな隙間Ｇを有する重ね合せ部１に対して、図４（ａ）に示すように、上側鋼板１０の上面を基準（０）とした場合における焦点Ｆを−側にシフトさせることで上側鋼板１０および下側鋼板２０にインフォーカスされたレーザビームＬＢを照射する。つまり、レーザビームＬＢの焦点Ｆが下側鋼板２０よりも下側に位置するように、上側鋼板１０の上方から上側鋼板１０および下側鋼板２０に対してレーザビームＬＢを照射するので、上側鋼板１０および下側鋼板２０には同時並行的にインフォーカスされたレーザビームＬＢが照射される。なお、「相対的に大きな隙間Ｇ」とは、板厚比（上側鋼板１０および下側鋼板２０の板厚ｔに対する隙間Ｇの比率）が５０％を超えるものを意味する。

【0038】

ここで、上側鋼板１０および下側鋼板２０にはインフォーカスされたレーザビームＬＢが照射されることから、図４（ａ）に示すように、上側鋼板１０に照射されるレーザビーム径は、下側鋼板２０に照射されるレーザビーム径よりも大きいので、上側鋼板１０には相対的に小さい入熱量でレーザビームＬＢが照射されると同時に、下側鋼板２０には相対的に大きい入熱量でレーザビームＬＢが照射されることになる。

【0039】

そうして、相対的に小さい入熱量でレーザビームＬＢが照射される上側鋼板１０では、図４（ｂ）に示すように、小さな入熱によりレーザ照射部１１が溶融され、溶融金属（溶融されたレーザ照射部１１）が自重により下方に凹み、その凹んだ分だけ隙間Ｇが低減されることになる。

【0040】

一方、相対的に大きい入熱量でレーザビームＬＢが照射される下側鋼板２０では、図４（ｃ）に示すように、大きな入熱によりレーザ照射部２１が熱膨張して上方に膨らみ、その膨らんだ分だけ隙間Ｇがより一層低減されることになる。

【0041】

そうして、このようなレーザ照射部１１，２１の変化が同時並行的に生じることで、図４（ｄ）に示すように、溶融して下方に凹んだ上側鋼板１０のレーザ照射部１１と、熱膨張して上方に膨んだ下側鋼板２０のレーザ照射部２１とが接触する。ここで、熱膨張したレーザ照射部２１は、溶融して下方に凹んだレーザ照射部１１と接触して融合することでエネルギー的に安定するように、下方には凹まず上方に流れることになり、これにより、上下のレーザ照射部１１，２１が連結されることで部分的な溶接部３０が形成される。

【0042】

このように、本レーザ溶接方法例によれば、同時並行的にレーザビームＬＢが照射される上側鋼板１０の溶融金属部（レーザ照射部１１）と下側鋼板２０の熱膨張部（レーザ照射部２１）とが、上下両側から近づいて連結されることで溶接部３０が形成されるので、上側鋼板１０と下側鋼板２０との隙間Ｇが相対的に大きい場合でも、溶融金属量が不足することがなく、恰も隙間Ｇを埋めるような溶接部３０を確実に形成することができる。

【0043】

しかも、上述の如く、上側鋼板１０および下側鋼板２０にはインフォーカスされたレーザビームＬＢが照射されることから、相対的に広い溶接部３０を形成することが可能なので、上側鋼板１０と下側鋼板２０とを強固に溶接することができる。

【0044】

＜レーザ溶接方法例２＞
上記レーザ溶接方法例１では、レーザビームＬＢを動かすことなく照射することで溶接部３０を形成したが、本レーザ溶接方法例では、所謂ＬＳＷ（Laser Screw Welding）を用いて円を描くように走査しながらレーザビームＬＢを照射することで溶融池３１を形成して、より広い、換言すると、より強い溶接部３０を形成するようにしている。

【0045】

本レーザ溶接方法例は、予熱工程と本溶接工程とを含んでいる。図５は、本レーザ溶接方法例における予熱工程を模式的に説明する図であり、図６は、本レーザ溶接方法例における本溶接工程を模式的に説明する図である。

【0046】

先ず、予熱工程として、上下に重ねられた上側鋼板１０および下側鋼板２０における、相対的に大きな隙間Ｇを有する重ね合せ部１に対して、図５に示すように、上側鋼板１０の上面を基準（０）とした場合における焦点Ｆを＋側にシフトさせることでデフォーカスされたレーザビームＬＢを照射して、上側鋼板１０のレーザ照射部１１を低入熱で溶融させる。このとき、円を描くようにレーザビームＬＢを走査することで、レーザビームＬＢの軌跡の内側を低速かつ低入熱で円形に溶かす。なお、予熱工程では、デフォーカスされたレーザビームＬＢを照射することから、上記図９（ａ）に示したような従来のレーザ溶接方法とは異なり、レーザビームＬＢが下側鋼板２０を貫通する穴あき等は生じず、下側鋼板２０では、上側鋼板１０が溶融するときの熱により、例えばレーザ照射部１１の真下が焼ける程度の変化しか起こらない。

【0047】

次に、本溶接工程として、図６（ａ）に示すように、焦点Ｆを−側にシフトさせて、中速（４０００〜５０００ｃｍ／ｍｉｎ）の溶接速度で、円を１回または複数回描くようにインフォーカスされたレーザビームＬＢを走査することで、溶融池３１を形成する。

【0048】

ここで、上側鋼板１０および下側鋼板２０にはインフォーカスされたレーザビームＬＢが照射されることから、図６（ａ）に示すように、上側鋼板１０に照射されるレーザビーム径は、下側鋼板２０に照射されるレーザビーム径よりも大きいので、上側鋼板１０には相対的に小さい入熱量で且つ広い入熱範囲でレーザビームＬＢが照射されると同時に、下側鋼板２０には相対的に大きい入熱量で且つ狭い入熱範囲でレーザビームＬＢが照射されることになる。

【0049】

そうして、相対的に小さい入熱量でレーザビームＬＢが照射される上側鋼板１０では、例えば複数回走査を行う場合には、図６（ｂ）に示すように、小さな入熱によるレーザ照射部１１の溶融が広範囲に拡大しながら、溶融金属（溶融されて広範囲に拡大するレーザ照射部１１）が自重により下方に凹むことになる。

【0050】

一方、相対的に大きい入熱量でレーザビームＬＢが照射される下側鋼板２０では、例えば複数回走査を行う場合には、図６（ｃ）に示すように、大きな入熱によりレーザ照射部２１の熱膨張が加速することになる。

【0051】

そうして、このようなレーザ照射部１１，２１の変化が同時並行的に生じることで、溶融して下方に凹んだレーザ照射部１１と、熱膨張して上方に膨らんだレーザ照射部２１とが接触し、連結した状態を絶えず維持しながら、広い溶融池３１が形成され、これが凝固することにより、広範囲な溶接部３０が形成される。したがって、上記レーザ溶接方法例１よりもさらに強固に上側鋼板１０と下側鋼板２０とを溶接することができる。

【0052】

−実験例−
次に、本実施形態のレーザ溶接方法の効果を確認するために行った実験例について説明する。

【0053】

実験例では、上側鋼板１０および下側鋼板２０として厚さ０．７ｍｍの亜鉛めっき鋼板を用意し、隙間Ｇを０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍの３水準で変化させて、上記レーザ溶接装置５０（レーザ最大出力６０００.Ｗ）を用いた上記レーザ溶接方法例２で溶接を行った。より詳しくは、円形状の溶接パターンで、且つ、打点ピッチ１５ｍｍにて、隙間Ｇ＝０ｍｍについては５００打点、隙間Ｇ＝０．５ｍｍについては５００打点、隙間Ｇ＝０．７ｍｍについては１０００打点の計２０００打点行った。

【0054】

なお、隙間Ｇの調整は、図７に示すように、上側鋼板１０と下側鋼板２０と間にスペーサ４０を挟むことで行った。

【0055】

一方、図９（ａ）および（ｂ）に示すレーザ溶接方法を用いた比較例については、０．１ｍｍ刻みで隙間Ｇを大きくして、溶接不良なく、溶接することが可能な隙間Ｇの限界値を調査した。

【0056】

図８は、実験例の結果を示すグラフ図である。図８に示すように、従来のレーザ溶接方法を用いた比較例については、隙間Ｇが０．３ｍｍ（板厚比約４０％）が限界であり、板厚比５０％には遠く及ばなかった。これに対し、本実施形態のレーザ溶接方法を用いた本実施例では、隙間Ｇが０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍのいずれの水準でも、溶接不良なく、隙間Ｇを埋めるような強固な溶接部３０を確実に形成可能であることが確認された。

【0057】

なお、上側鋼板１０および下側鋼板２０として厚さ０．６ｍｍの亜鉛めっき鋼板を用いて、上記と同様の実験を行った結果、隙間０．６ｍｍ（板厚比１００％）でも、溶接不良なく、隙間Ｇを埋めるような強固な溶接部３０を確実に形成可能であることが確認された。

【0058】

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

【0059】

上記実施形態におけるレーザ溶接方法例２では、本溶接工程に先立ち予熱工程を行ったが、予熱工程は必須ではなく、初めから本溶接工程を行ってもよい。

【0060】

また、上記実施形態におけるレーザ溶接方法例２では、本溶接工程において、円を描くようなレーザビームＬＢの走査を複数回行ったが、これに限らず、円を描くようなレーザビームＬＢの走査は１回でもよい。

【0061】

さらに、上記実施形態では、厚さが１ｍｍ以下の相対的に薄肉な金属板同士の溶接に本発明を適用したが、これに限らず、厚さが１ｍｍを超えるような金属板同士の溶接に本発明を適用してもよい。

【0062】

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明によると、板厚に対する隙間の比率が５０％を超えるような、相対的に隙間が大きい場合でも金属板同士を確実に溶接することができるので、隙間を有する重ね合せ部にレーザビームを照射して金属板同士を溶接するレーザ溶接方法に適用して極めて有益である。

【符号の説明】

【0064】

１ 重ね合せ部
１０ 上側鋼板（上側金属板）
１１ レーザ照射部
２０ 下側鋼板（下側金属板）
２１ レーザ照射部
３０ 溶接部
Ｆ 焦点
Ｇ 隙間
ＬＢ レーザビーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】