ホーム > 特許ランキング > 古河電気工業株式会社
(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】
(24)【登録日】2024-08-30
(45)【発行日】2024-09-09
(54)【発明の名称】溶接方法およびレーザ溶接システム
(51)【国際特許分類】
B23K 26/21 20140101AFI20240902BHJP
B23K 26/064 20140101ALI20240902BHJP
B23K 26/082 20140101ALI20240902BHJP
B23K 26/073 20060101ALI20240902BHJP
【ＦＩ】
B23K26/21 G
B23K26/064 Z
B23K26/082
B23K26/21 N
B23K26/073
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2022211138
(22)【出願日】2022-12-28
(62)【分割の表示】P 2022506866の分割
【原出願日】2021-03-12
(65)【公開番号】P2023029489
(43)【公開日】2023-03-03
【審査請求日】2022-12-28
(31)【優先権主張番号】P 2020044765
(32)【優先日】2020-03-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020097702
(32)【優先日】2020-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松本 暢康
(72)【発明者】
【氏名】西野 史香
(72)【発明者】
【氏名】安岡 知道
(72)【発明者】
【氏名】寺田 淳
(72)【発明者】
【氏名】尹 大烈
(72)【発明者】
【氏名】梅野 和行
(72)【発明者】
【氏名】金子 昌充
【審査官】山下 浩平
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１５９８５７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－１４８３３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２１９５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／２０３３６７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２６９３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０２８２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０９４６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０４６８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５１６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０３３１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１９８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２１２７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０４７６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６１８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２７６９８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０２５２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】Markus Rutering，Hybrid Solution Moves Boundaries of Copper Welding，PhotonicsViews，米国，John Wiley & Sons, Inc.，2019年10月09日，Vol. 16, Issue 5，P46-50，https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/phvs.201900044
【文献】武田 晋，高出カダイレクト半導体レーザ発振器の動向と遥用事例，レーザ加工学会誌，Ｖol. 26 No. 3，日本，レーザ加工学会，2019年10月，P13-19，https://www.jstage.jst.go.jp/article/jlps/26/3/26_13/_pdf/-char/ja
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
Ｃ２１Ｄ １／０２ － １／８４
Ｃ２１Ｄ ７／００ － ８／１０
Ｃ２１Ｄ ９／６６３ －１１／００
Ｃ２１Ｆ １／００ － ３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するレーザ光を前記加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象のレーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う、溶接方法であって、前記レーザ光は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光と、５５０［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光と、を含み、
前記表面上において、前記第二レーザ光のパワーの前記第一レーザ光のパワーに対する出力比が、０．１以上２以下であり、
前記第二レーザ光を照射せずに前記第一レーザ光のみを照射した場合に前記表面に形成される溶接部の幅をｗｂ［μｍ］、前記第一レーザ光および前記第二レーザ光を照射する場合において前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの外径をＤ２［μｍ］としたとき、次の式（１）
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、前記第二スポットの外径を設定した、溶接方法。
【請求項2】
前記加工対象は、銅系金属材料、アルミニウム系金属材料、ニッケル系金属材料、鉄系金属材料、およびチタン系金属材料のうちのいずれか一つである、請求項１に記載の溶接方法。
【請求項3】
次の式（１Ａ）ｗｂ－５０＜Ｄ２＜ｗｂ＋５０ ・・・（１Ａ）
を満たすよう、前記第二スポットの外径を設定した、請求項１または２に記載の溶接方法。
【請求項4】
前記レーザ光は、複数のビームを含む、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項5】
前記複数のビームは、ビームシェイパによって形成される、請求項４に記載の溶接方法。
【請求項6】
前記表面の算術平均粗さが、２１［μｍ］以下である、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項7】
前記レーザ光の前記表面上における掃引速度は、５０［ｍｍ／ｓ］以上である、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項8】
前記加工対象は、重ねられた複数枚の板状の金属材料を有した、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項9】
前記加工対象は、導体としての、端子、バスバー、コイル、電池のタブのうちいずれか一つである、請求項１～８のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項10】
前記レーザ光をウォブリング、ウィービング、または出力変調を行いながら前記表面に照射する、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項11】
前記加工対象は、めっき付き金属板を含む、請求項１～１０のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項12】
前記表面上において、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットは、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットより広い、請求項１～１１のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項13】
前記表面上における前記第二レーザ光のパワー密度は、０．１６［ＭＷ／ｃｍ２］以上１．５［ＭＷ／ｃｍ２］以下である、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項14】
前記表面上において、前記レーザ光によって前記表面上に形成されるスポットの形状は、当該スポットの中心に対する点対称形状を有する、請求項１～１３のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項15】
前記表面上において、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットの中心と、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの中心とが略一致する、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項16】
前記第一レーザ光と前記第二レーザ光とが同軸で照射される、請求項１～１５のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項17】
前記表面上において、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットの中心と、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの中心とがずれている、請求項１～１３のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項18】
前記表面上において、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットは、部分的に、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの外側に位置する、請求項１～１３、１７のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項19】
前記表面上において、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットと、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットとが、互いにずれている、請求項１～１３、１７、１８のうちいずれか一つに記載の溶接方法。
【請求項20】
８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光を発振する第一レーザ発振器と、５５０［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光を発振する第二レーザ発振器と、
前記第一レーザ光および前記第二レーザ光を含むレーザ光を加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う光学ヘッドと、
前記第一レーザ光および前記第二レーザ光のレーザ発振タイミングおよびパワーを制御する制御部と、
前記第一レーザ発振器、前記第二レーザ発振器、および前記光学ヘッドを冷却する冷却機構と、
を備え、
前記レーザ光が前記加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するよう、前記加工対象と前記レーザ光とが相対移動可能に構成され、
前記表面上において、前記第二レーザ光のパワーの前記第一レーザ光のパワーに対する出力比が、０．１以上２以下であり、
前記第二レーザ光を照射せずに前記第一レーザ光のみを照射した場合に前記表面に形成される溶接部の幅をｗｂ［μｍ］、前記第一レーザ光および前記第二レーザ光を照射する場合において前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの外径をＤ２［μｍ］としたとき、次の式（１）
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、前記第二スポットの外径を設定した、レーザ溶接システム。
【請求項21】
前記レーザ光が前記表面上で前記掃引方向に移動するよう前記レーザ光の出射方向を変化させるガルバノスキャナを備えた、請求項２０に記載のレーザ溶接システム。
【請求項22】
前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパを備えた、請求項２０または２１に記載のレーザ溶接システム。
【請求項23】
前記光学ヘッドは、前記レーザ光をウォブリング、ウィービング、または出力変調を行いながら前記表面に照射する、請求項２０～２２のうちいずれか一つに記載のレーザ溶接システム。
【請求項24】
前記光学ヘッドは、前記第一レーザ光と前記第二レーザ光とを同軸で照射する、請求項２０～２３のうちいずれか一つに記載のレーザ溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接方法およびレーザ溶接システムに関する。
【背景技術】
【0002】
金属材料からなる加工対象を溶接する手法の一つとして、レーザ溶接が知られている。レーザ溶接とは、レーザ光を加工対象の溶接すべき部分に照射し、レーザ光のエネルギで当該部分を溶融させる溶接方法である。レーザ光が照射された部分には、溶融池と呼ばれる溶融した金属材料の液溜りが形成され、その後、溶融池が固化することによって溶接が行われる。
【0003】
また、レーザ光を加工対象に照射する際には、その目的に応じ、レーザ光のプロファイルが成形されることもある。例えば、レーザ光を加工対象の切断に用いる場合に、レーザ光のプロファイルを成形する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特表２０１０－５０８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、溶接時には、スパッタやブローホールのような溶接欠陥を抑制することが求められている。スパッタは、溶融金属が飛散したものであるため、当該スパッタが発生すると溶接個所における金属材料が減少してしまっていることにもなる。つまり、スパッタの発生が多くなると、溶接個所の金属材料が不足してしまい、強度不良等を引き起こすことにもなる。また、発生したスパッタは、溶接個所の周辺に付着することになるが、これがのちに剥離し、電気回路等に付着すると、電気回路に異常をきたしてしまう。したがって、電気回路用の部品に対して溶接を行うことは困難な場合がある。また、ブローホールは、溶接部に生じた略球形の空洞であり、溶接強度の低下の一因となる。
【0006】
そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より溶接欠陥を抑制することが可能な、溶接方およびレーザ溶接システムを得ること、である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の溶接方法にあっては、例えば、加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するレーザ光を前記加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象のレーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う、溶接方法であって、前記レーザ光は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光と、５５０［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光と、を含む。
【0008】
前記溶接方法では、前記第二レーザ光の波長は、４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下であってもよい。
【0009】
前記溶接方法では、前記加工対象は、銅系金属材料、アルミニウム系金属材料、ニッケル系金属材料、鉄系金属材料、およびチタン系金属材料のうちのいずれか一つであってもよい。
【0010】
前記溶接方法では、前記表面上において、前記第二レーザ光によって前記表面上に形成される第二スポットの少なくとも一部は、前記第一レーザ光によって前記表面上に形成される第一スポットよりも前記掃引方向の前方に位置してもよい。
【0011】
前記溶接方法では、前記表面上において、前記第一スポットと前記第二スポットとは少なくとも部分的に重なってもよい。
【0012】
前記溶接方法では、前記表面上において、前記第二スポットの第二外縁は、前記第一スポットの第一外縁を取り囲んでもよい。
【0013】
前記溶接方法では、前記第二レーザ光を照射せずに前記第一レーザ光のみを照射した場合に前記表面に形成される溶接部の幅をｗｂ、前記第一レーザ光および前記第二レーザ光を照射する場合における前記第二スポットの外径をＤ２としたとき、次の式（１）
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、前記第二スポットの外径を設定してもよい。
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、前記第二スポットの外径を設定してもよい。
【0014】
前記溶接方法では、前記表面上において、前記第二レーザ光のパワーの前記第一レーザ光のパワーに対する出力比が、０．１以上２以下であってもよい。
【0015】
前記溶接方法では、前記レーザ光は、複数のビームを含んでもよい。
【0016】
前記溶接方法では、前記複数のビームは、ビームシェイパによって形成されてもよい。
【0017】
前記溶接方法では、前記表面の算術平均粗さが、２１［μｍ］以下であってもよい。
【0018】
前記溶接方法では、前記レーザ光の前記表面上における掃引速度は、５０［ｍｍ／ｓ］以上であってもよい。
【0019】
また、本発明のレーザ溶接システムは、例えば、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光を発振する第一レーザ発振器と、５００［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光を発振する第二レーザ発振器と、前記第一レーザ光および前記第二レーザ光を含むレーザ光を加工対象の表面に照射することにより、前記加工対象の前記レーザ光が照射された部分を溶融して溶接を行う光学ヘッドと、前記第一レーザ光および前記第二レーザ光のレーザ発振タイミングおよびパワーを制御する制御部と、前記第一レーザ発振器、前記第二レーザ発振器、および前記光学ヘッドを冷却する冷却機構と、を備え、前記レーザ光が前記加工対象に対して相対的に掃引方向に移動するよう、前記加工対象と前記レーザ光とが相対移動可能に構成される。
【0020】
前記レーザ溶接システムは、前記レーザ光が前記表面上で前記掃引方向に移動するよう前記レーザ光の出射方向を変化させるガルバノスキャナを備えてもよい。
【0021】
前記レーザ溶接システムは、前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパを備えてもよい。
【0022】
また、本発明の金属部材は、例えば、第一表面と、当該第一表面の裏側の第二表面と、前記第一表面に沿って延びた溶接部と、を備えた金属部材であって、前記溶接部は、前記第一表面から前記第二表面に向けて延びた溶接金属と、前記溶接金属の周囲に位置される熱影響部と、を有し、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第一部位と、当該第一部位と前記第一表面との間に位置され前記第一部位よりも前記溶接部の延び方向と直交する断面における結晶粒の断面積の平均値が大きい第二部位と、を有する。
【0023】
前記金属部材では、前記第二部位に含まれる結晶粒の断面積の平均値は、前記第一部位に含まれる結晶粒の断面積の平均値の１．８倍以上であってもよい。
【0024】
また、本発明の金属部材は、例えば、第一表面と、当該第一表面の裏側の第二表面と、前記第一表面に沿って延びた溶接部と、を備えた金属部材であって、前記溶接部は、前記第一表面から前記第二表面に向けて延びた溶接金属と、前記溶接金属の周囲に位置される熱影響部と、を有し、第一粒界数比率を次の式（３－１）
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
（ここに、Ｒｂ１は、第一粒界数比率、Ｎ１１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿った所定の長さの直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ１２は、前記試験断面において、前記第一表面と直交した方向に延びた前記所定の長さの直線試験線と交差した粒界数である。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第一粒界数比率が前記第三部位の前記第一粒界数比率よりも低い第四部位と、を有する。
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
（ここに、Ｒｂ１は、第一粒界数比率、Ｎ１１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿った所定の長さの直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ１２は、前記試験断面において、前記第一表面と直交した方向に延びた前記所定の長さの直線試験線と交差した粒界数である。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第一粒界数比率が前記第三部位の前記第一粒界数比率よりも低い第四部位と、を有する。
【0025】
また、本発明の金属部材は、例えば、第一表面と、当該第一表面の裏側の第二表面と、前記第一表面に沿って延びた溶接部と、を備えた金属部材であって、前記溶接部は、前記第一表面から前記第二表面に向けて延びた溶接金属と、前記溶接金属の周囲に位置される熱影響部と、を有し、第二粒界数比率を次の式（３－２）
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
（ここに、Ｒｂ２は、第二粒界数比率、Ｎ２１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿う方向および前記第一表面と直交する方向の間の第一方向に延びた所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ２２は、前記試験断面おいて、前記第一方向と直交した第二方向に延びた前記所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合は（Ｎ２２／Ｎ２１）とし、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合は（Ｎ２１／Ｎ２２）とする。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第二粒界数比率が前記第三部位の前記第二粒界数比率よりも高い第四部位と、を有する。
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
（ここに、Ｒｂ２は、第二粒界数比率、Ｎ２１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿う方向および前記第一表面と直交する方向の間の第一方向に延びた所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ２２は、前記試験断面おいて、前記第一方向と直交した第二方向に延びた前記所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合は（Ｎ２２／Ｎ２１）とし、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合は（Ｎ２１／Ｎ２２）とする。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第二粒界数比率が前記第三部位の前記第二粒界数比率よりも高い第四部位と、を有する。
【0026】
また、本発明の金属部材は、例えば、第一表面と、当該第一表面の裏側の第二表面と、前記第一表面に沿って延びた溶接部と、を備えた金属部材であって、前記溶接部は、前記第一表面から前記第二表面に向けて延びた溶接金属と、前記溶接金属の周囲に位置される熱影響部と、を有し、第一粒界数比率を次の式（３－１）
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
（ここに、Ｒｂ１は、第一粒界数比率、Ｎ１１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿った所定の長さの直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ１２は、前記試験断面において、前記第一表面と直交した方向に延びた前記所定の長さの直線試験線と交差した粒界数である。）と表し、かつ、第二粒界数比率Ｒｂ２を次の式（３－２）
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
（ここに、Ｒｂ２は、第二粒界数比率、Ｎ２１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿う方向および前記第一表面と直交する方向の間の第一方向に延びた所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ２２は、前記試験断面おいて、前記第一方向と直交した第二方向に延びた前記所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合は（Ｎ２２／Ｎ２１）とし、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合は（Ｎ２１／Ｎ２２）とする。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第一粒界数比率が前記第三部位の前記第一粒界数比率よりも低くかつ前記第二粒界数比率が前記第三部位の前記第二粒界数比率よりも高い第四部位と、を有する。
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
（ここに、Ｒｂ１は、第一粒界数比率、Ｎ１１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿った所定の長さの直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ１２は、前記試験断面において、前記第一表面と直交した方向に延びた前記所定の長さの直線試験線と交差した粒界数である。）と表し、かつ、第二粒界数比率Ｒｂ２を次の式（３－２）
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
（ここに、Ｒｂ２は、第二粒界数比率、Ｎ２１は、前記第一表面と直交しかつ前記溶接部の延び方向に沿った試験断面において、前記第一表面に沿う方向および前記第一表面と直交する方向の間の第一方向に延びた所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、Ｎ２２は、前記試験断面おいて、前記第一方向と直交した第二方向に延びた前記所定の長さを有する直線試験線と交差した粒界数であり、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合は（Ｎ２２／Ｎ２１）とし、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合は（Ｎ２１／Ｎ２２）とする。）と表した場合に、前記溶接金属は、前記第一表面に対して当該第一表面から前記第二表面に向かう厚さ方向に離れて位置された第三部位と、当該第三部位と前記第一表面との間に位置され前記第一粒界数比率が前記第三部位の前記第一粒界数比率よりも低くかつ前記第二粒界数比率が前記第三部位の前記第二粒界数比率よりも高い第四部位と、を有する。
【0027】
また、本発明の電気部品は、例えば、前記金属部材を導体として有してもよい。
【0028】
また、本発明の電子機器は、例えば、前記金属部材を導体として有してもよい。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、例えば、より溶接欠陥を抑制することが可能な、溶接方法、レーザ溶接システム、金属部材、電気部品、および電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
【0032】
以下に示される実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。
【0033】
また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表している。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに直交している。Ｚ方向は、加工対象Ｗの表面Ｗａ（加工面）の法線方向である。
【0034】
また、本明細書において、序数は、部品や、部材、部位、レーザ光、方向等を区別するために便宜上付与されており、優先度や順番を示すものではない。
【0035】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００の概略構成図である。図１に示されるように、レーザ溶接装置１００は、レーザ装置１１１と、レーザ装置１１２と、光学ヘッド１２０と、光ファイバ１３０と、を備えている。
図１は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００の概略構成図である。図１に示されるように、レーザ溶接装置１００は、レーザ装置１１１と、レーザ装置１１２と、光学ヘッド１２０と、光ファイバ１３０と、を備えている。
【0036】
レーザ装置１１１，１１２は、それぞれ、レーザ発振器を有しており、一例としては、数ｋＷのパワーのレーザ光を出力できるよう構成されている。また、レーザ装置１１１，１１２は、例えば、内部に複数の半導体レーザ素子を備え、当該複数の半導体レーザ素子の合計の出力として数ｋＷのパワーのマルチモードのレーザ光を出力できるよう構成されてもよい。また、レーザ装置１１１，１１２は、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ディスクレーザ等様々なレーザ光源を備えてもよい。
【0037】
レーザ装置１１１は、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光を出力する。レーザ装置１１１は、第一レーザ装置の一例である。レーザ装置１１１が有するレーザ発振器は、第一レーザ発振器の一例である。
【0038】
他方、レーザ装置１１２は、５００［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光を出力する。レーザ装置１１２は、第二レーザ装置の一例である。レーザ装置１１２は、４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光を出力するのが好適である。レーザ装置１１２が有するレーザ発振器は、第二レーザ発振器の一例である。
【0039】
光ファイバ１３０は、それぞれ、レーザ装置１１１，１１２から出力されたレーザ光を光学ヘッド１２０に導く。
【0040】
光学ヘッド１２０は、レーザ装置１１１，１１２から入力されたレーザ光を、加工対象Ｗに向かって照射するための光学装置である。光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２と、ミラー１２３と、フィルタ１２４と、を備えている。コリメートレンズ１２１、集光レンズ１２２、ミラー１２３、およびフィルタ１２４は、光学部品とも称されうる。
【0041】
光学ヘッド１２０は、加工対象Ｗの表面Ｗａ上でレーザ光Ｌの照射を行いながらレーザ光Ｌを掃引するために、加工対象Ｗとの相対位置を変更可能に構成されている。光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対移動は、光学ヘッド１２０の移動、加工対象Ｗの移動、または光学ヘッド１２０および加工対象Ｗの双方の移動により、実現されうる。
【0042】
なお、光学ヘッド１２０は、図示しないガルバノスキャナ等を有することにより、表面Ｗａ上でレーザ光Ｌを掃引可能に構成されてもよい。
【0043】
コリメートレンズ１２１（１２１－１，１２１－２）は、それぞれ、光ファイバ１３０を介して入力されたレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光は、平行光になる。
【0044】
ミラー１２３は、コリメートレンズ１２１－１で平行光となった第一レーザ光を反射する。ミラー１２３で反射した第一レーザ光は、Ｚ方向の反対方向に進み、フィルタ１２４へ向かう。なお、第一レーザ光が光学ヘッド１２０においてＺ方向の反対方向へ進むように入力される構成にあっては、ミラー１２３は不要である。
【0045】
フィルタ１２４は、第一レーザ光を透過し、かつ第二レーザ光を透過せずに反射するハイパスフィルタである。第一レーザ光は、フィルタ１２４を透過してＺ方向の反対方向へ進み、集光レンズ１２２へ向かう。他方、フィルタ１２４は、コリメートレンズ１２１－２で平行光となった第二レーザ光を反射する。フィルタ１２４で反射した第二レーザ光は、Ｚ方向の反対方向に進み、集光レンズ１２２へ向かう。
【0046】
集光レンズ１２２は、平行光としての第一レーザ光および第二レーザ光を集光し、レーザ光Ｌ（出力光）として、加工対象Ｗへ照射する。加工対象Ｗは、金属部材の一例である。
【0047】
レーザ光Ｌの照射により、加工対象Ｗには、溶接部１４が形成される。溶接部１４は、表面Ｗａから裏面Ｗｂに向けて延びるとともに、表面Ｗａに沿って掃引方向ＳＤに線状に延びる。表面Ｗａは、第一表面の一例であり、裏面Ｗｂは、第二表面の一例である。
【0048】
図２は、加工対象Ｗの表面Ｗａ上に照射されたレーザ光Ｌのビーム（スポット）を示す模式図である。図２に示されるように、表面Ｗａ上において、レーザ光Ｌのビームは、第一レーザ光のビームＢ１と第二レーザ光のビームＢ２とが重なり、ビームＢ２がビームＢ１よりも大きく（広く）、かつ、ビームＢ２の外縁Ｂ２ａがビームＢ１の外縁Ｂ１ａを取り囲むように、形成されている。表面Ｗａ上において、ビームＢ１は、第一スポットの一例であり、ビームＢ２は、第二スポットの一例である。
【0049】
図２に示される矢印ＳＤは、掃引方向を示す。図２に示されるように、レーザ光Ｌのビームは、中心点Ｃに対する点対称形状を有しているため、任意の掃引方向ＳＤについて、レーザ光Ｌのビーム（スポット）の形状は同じになる。よって、レーザ光Ｌの表面Ｗａ上での掃引のために光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとを相対的に動かす移動機構を備える場合、当該移動機構は、少なくとも相対的に並進可能な機構を有すればよく、相対的に回転可能な機構は省略できる場合がある。
【0050】
加工対象Ｗは、それぞれ、熱伝導率の比較的高い金属材料で作られ得る。金属材料は、例えば、銅系金属材料や、アルミニウム系金属材料、ニッケル系金属材料、鉄系金属材料、チタン系金属材料などであり、具体的には、銅や、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、錫、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ステンレス、チタン、チタン合金等である。加工対象Ｗは、金属部材の一例である。
【0051】
［波長と光の吸収率、溶融状態］
ここで、金属材料の光の吸収率について説明する。図３は、照射するレーザ光Ｌの波長に対する各金属材料の光の吸収率を示すグラフである。図３のグラフの横軸は波長であり、縦軸は吸収率である。図３には、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、およびチタン（Ｔｉ）について、波長と吸収率との関係が示されている。
ここで、金属材料の光の吸収率について説明する。図３は、照射するレーザ光Ｌの波長に対する各金属材料の光の吸収率を示すグラフである。図３のグラフの横軸は波長であり、縦軸は吸収率である。図３には、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、およびチタン（Ｔｉ）について、波長と吸収率との関係が示されている。
【0052】
材料によって特性が異なるものの、図３に示されている各金属に関しては、一般的な赤外線（ＩＲ）のレーザ光（第一レーザ光）を用いるよりも、青や緑のレーザ光（第二レーザ光）を用いた方が、エネルギの吸収率がより高いことが理解できよう。この特徴は、銅（Ｃｕ）や、金（Ａｕ）等においては顕著となる。
【0053】
使用波長に対して吸収率が比較的低い加工対象Ｗにレーザ光が照射された場合、大部分の光エネルギは反射され、加工対象Ｗに熱としての影響を及ぼさない。そのため、十分な深さの溶融領域を得るには比較的高いパワーを与える必要がある。その場合、ビーム中心部は急激にエネルギが投入されることで、昇華が生じ、キーホールが形成される。
【0054】
他方、使用波長に対して吸収率が比較的高い加工対象Ｗにレーザ光が照射された場合、投入されるエネルギの多くが加工対象Ｗに吸収され、熱エネルギへと変換される。すなわち、過度なパワーを与える必要はないため、キーホールの形成を伴わず、熱伝導型の溶融となる。
【0055】
本実施形態では、加工対象Ｗの第二レーザ光に対する吸収率が、第一レーザ光に対する吸収率よりも高くなるよう、第一レーザ光の波長、第二レーザ光の波長、および加工対象Ｗの材質が、選択される。この場合、掃引方向が図２中の掃引方向ＳＤ１である場合、レーザ光Ｌのスポットの掃引により、加工対象Ｗの溶接される部位（以下、被溶接部位と称する）には、まずは、第二レーザ光のビームＢ２の、図２におけるＳＤの前方に位置する領域Ｂ２ｆによって、第二レーザ光が照射される。その後、被溶接部位には、第一レーザ光のビームＢ１が照射され、その後、第二レーザ光のビームＢ２の、掃引方向ＳＤ１の後方に位置する領域Ｂ２ｂによって、再度第二レーザ光が照射される。
【0056】
したがって、被溶接部位には、まずは、領域Ｂ２ｆにおける吸収率が高い第二レーザ光の照射により、熱伝導型の溶融領域が生じる。その後、被溶接部位には、第一レーザ光の照射によって、より深いキーホール型の溶融領域が生じる。この場合、被溶接部位には、予め熱伝導型の溶融領域が形成されているため、当該熱伝導型の溶融領域が形成されない場合に比べて、より低いパワーの第一レーザ光によって所要の深さの溶融領域を形成することができる。さらにその後、被溶接部位には、領域Ｂ２ｂにおける吸収率が高い第二レーザ光の照射により、溶融状態が変化する。このような観点から、第二レーザ光の波長は５５０ｎｍ以下とするのが好ましく、５００ｎｍ以下とするのがより好ましい。
【0057】
また、発明者らの実験的な研究により、図２のようなビームのレーザ光Ｌの照射による溶接にあっては、溶接欠陥を低減できることが確認されている。これは、ビームＢ１が到来する前にビームＢ２の領域Ｂ２ｆによって加工対象Ｗを予め加熱しておくことにより、ビームＢ２およびビームＢ１によって形成される加工対象Ｗの溶融池がより安定化するためであると推定できる。
【0058】
［溶接方法］
レーザ溶接装置１００を用いた溶接にあっては、まず、加工対象Ｗが、レーザ光Ｌが加工対象Ｗの表面Ｗａに照射されるよう、セットされる。そして、ビームＢ１およびビームＢ２を含むレーザ光Ｌが表面Ｗａに照射されている状態で、レーザ光Ｌと加工対象Ｗとが相対的に動かされる。これにより、レーザ光Ｌが表面Ｗａ上に照射されながら当該表面Ｗａ上を掃引方向ＳＤに移動する（掃引する）。レーザ光Ｌが照射された部分は、溶融し、その後、温度の低下に伴って凝固することにより、加工対象Ｗが溶接される。
レーザ溶接装置１００を用いた溶接にあっては、まず、加工対象Ｗが、レーザ光Ｌが加工対象Ｗの表面Ｗａに照射されるよう、セットされる。そして、ビームＢ１およびビームＢ２を含むレーザ光Ｌが表面Ｗａに照射されている状態で、レーザ光Ｌと加工対象Ｗとが相対的に動かされる。これにより、レーザ光Ｌが表面Ｗａ上に照射されながら当該表面Ｗａ上を掃引方向ＳＤに移動する（掃引する）。レーザ光Ｌが照射された部分は、溶融し、その後、温度の低下に伴って凝固することにより、加工対象Ｗが溶接される。
【0059】
［溶接部の断面］
図４は、加工対象Ｗに形成された溶接部１４の断面図である。図４は、掃引方向ＳＤ（Ｘ方向）と垂直であるとともに厚さ方向（Ｚ方向）に沿う断面図である。溶接部１４は、掃引方向ＳＤ、すなわち図４の紙面と垂直な方向に、延びている。なお、図４は、厚さ２［ｍｍ］の１枚の銅板である加工対象Ｗに形成された溶接部１４の断面を示している。厚さ方向（Ｚ方向）に重ねられた複数枚の板状の金属材料に形成される溶接部１４の形態は、同じ厚さの１枚の金属材料に形成される溶接部の形態と略同等であると推定できる。
図４は、加工対象Ｗに形成された溶接部１４の断面図である。図４は、掃引方向ＳＤ（Ｘ方向）と垂直であるとともに厚さ方向（Ｚ方向）に沿う断面図である。溶接部１４は、掃引方向ＳＤ、すなわち図４の紙面と垂直な方向に、延びている。なお、図４は、厚さ２［ｍｍ］の１枚の銅板である加工対象Ｗに形成された溶接部１４の断面を示している。厚さ方向（Ｚ方向）に重ねられた複数枚の板状の金属材料に形成される溶接部１４の形態は、同じ厚さの１枚の金属材料に形成される溶接部の形態と略同等であると推定できる。
【0060】
図４に示されるように、溶接部１４は、表面ＷａからＺ方向の反対方向に延びた溶接金属１４ａと、当該溶接金属１４ａの周囲に位置される熱影響部１４ｂと、を有している。溶接金属１４ａは、レーザ光Ｌの照射によって溶融し、その後凝固した部位である。溶接金属１４ａは、溶融凝固部とも称されうる。また、熱影響部１４ｂは、加工対象Ｗの母材が熱影響を受けた部位であって、溶融はしていない部位である。
【0061】
溶接金属１４ａのＹ方向に沿う幅は、表面Ｗａから離れるほど狭くなっている。すなわち、溶接金属１４ａの断面は、Ｚ方向の反対方向に向けて細くなるテーパ形状を有している。
【0062】
また、発明者らによる当該断面の詳細な分析により、溶接金属１４ａは、表面Ｗａから離れた第一部位１４ａ１と、第一部位１４ａ１と表面Ｗａとの間の第二部位１４ａ２と、を含むことが判明した。
【0063】
第一部位１４ａ１は、第一レーザ光の照射によるキーホール型の溶融によって得られた部位であり、第二部位１４ａ２は、第二レーザ光のビームＢ２中の掃引方向ＳＤ１の後方に位置する領域Ｂ２ｂの照射による溶融によって得られた部位である。ＥＢＳＤ法（electron back scattered diffraction pattern、電子線後方散乱回折)による解析により、第一部位１４ａ１と第二部位１４ａ２とでは、結晶粒のサイズが異なっており、具体的には、Ｘ方向（掃引方向ＳＤ）と直交する断面において、第二部位１４ａ２の結晶粒の断面積の平均値は、第一部位１４ａ１の結晶粒の断面積の平均値よりも大きいことが判明した。
【0064】
発明者らは、被溶接部位に、第一レーザ光のビームＢ１のみが照射された場合、すなわちビームＢ２中の掃引方向ＳＤ１の後方に位置する領域Ｂ２ｂの照射が無かった場合には、第二部位１４ａ２が形成されず、第一部位１４ａ１が表面ＷａからＺ方向の反対方向に深く延びていることを確認した。すなわち、本実施形態にあっては、ビームＢ２中の掃引方向ＳＤ１の後方に位置する領域Ｂ２ｂの照射によって、表面Ｗａの近くに第二部位１４ａ２が形成されるため、第一部位１４ａ１は、当該第二部位１４ａ２に対して表面Ｗａとは反対側、言い換えると、表面ＷａからＺ方向の反対方向に離れた位置に、形成されていると推定できる。
【0065】
図５は、溶接部１４の一部を示す断面図である。図５は、ＥＢＳＤ法によって得られた結晶粒の境界を示している。また、図５中、一例として結晶粒径が１３［μｍ］以下の結晶粒Ａは、黒色に塗られている。なお、１３［μｍ］は、物理的特性の閾値ではなく、当該実験結果の分析のために設定した閾値である。また、図５から、結晶粒Ａは、第一部位１４ａ１には比較的多く存在し、第二部位１４ａ２には比較的少なく存在していることが明らかである。すなわち、第二部位１４ａ２内の結晶粒の断面積の平均値は、第一部位１４ａ１内の結晶粒の断面積の平均値よりも大きい。発明者らは、実験的な分析により、第二部位１４ａ２内の結晶粒の断面積の平均値は、第一部位１４ａ１内の結晶粒の断面積の平均値の１．８倍以上であることを確認した。
【0066】
図５中の領域Ｉ内に示されているように、このような比較的サイズが小さい結晶粒Ａは、表面ＷａからＺ方向に離れた位置で、Ｚ方向に細長く延びた状態で密集している。また、Ｘ方向（掃引方向ＳＤ）の位置が異なる複数箇所での分析から、結晶粒Ａが密集した領域は、掃引方向ＳＤにも延びていることが確認されている。掃引しながらの溶接であるため、掃引方向ＳＤには結晶が同様の形態に形成されることが推定できる。
【0067】
断面における外観あるいは硬度分布等からは第一部位１４ａ１と第二部位１４ａ２とを判別し難い場合にあっては、図４，５のような、溶接金属１４ａの表面Ｗａにおける位置および幅ｗｂから幾何学的に定めた第一領域Ｚ１および第二領域Ｚ２を、それぞれ、第一部位１４ａ１および第二部位１４ａ２としてもよい。一例として、第一領域Ｚ１および第二領域Ｚ２は、掃引方向ＳＤと直交する断面において、幅ｗｍ（Ｙ方向における等幅）で、Ｚ方向に延びた四角形状の領域であり、第二領域Ｚ２は、表面ＷａからＺ方向に深さｄまでの領域とし、第一領域Ｚ１は、深さｄよりもさらに深い領域、言い換えると深さｄの位置に対して表面Ｗａとは反対側の領域とすることができる。幅ｗｍは、例えば、溶接金属１４ａの表面Ｗａでの幅ｗｂ（ビード幅の平均値）の１／３とし、第二領域Ｚ２の深さｄ（高さ、厚さ）は、例えば、幅ｗｂの１／２とすることができる。また、第一領域Ｚ１の深さは、例えば、第二領域Ｚ２の深さｄの３倍とすることができる。発明者らは、複数サンプルに対する実験的な分析により、このような第一領域Ｚ１および第二領域Ｚ２の設定において、第二領域Ｚ２における結晶粒の断面積の平均値は、第一領域Ｚ１における結晶粒の断面積の平均値よりも大きく、かつ、１．８倍以上となっていたことを確認した。このような第一領域Ｚ１および第二領域Ｚ２の結晶粒の大きさの関係は、加工対象Ｗにおいて強固な溶接強度を実現する要因と考えられるとともに、このような判別も、溶接により、溶接金属１４ａにおいて第一部位１４ａ１と第二部位１４ａ２とが形成されていることの証拠となりうる。
【0068】
また、発明者らの実験的な研究により、本実施形態のレーザ溶接による加工対象Ｗの厚さＴ（図１参照）が、０．０５［ｍｍ］以上でありかつ２．０［ｍｍ］以下である場合に、同様の結果が得られることが判明した。
【0069】
［レーザ光のパワー密度］
図６は、加工対象Ｗの表面Ｗａ上における第一レーザ光のパワー密度Ｐｄ１と第二レーザ光のパワー密度Ｐｄ２との組み合わせにおける溶接の実験結果を示すグラフである。図６中、「○」は、スパッタおよびブローホールが非常に少なかった場合（優）、「◇」は、スパッタおよびブローホール数が少なかった場合（良）、△は、スパッタおよびブローホールは少ないものの例えばエネルギロスが大きいなど他に若干の不都合が生じている場合（可）を示す。ここでは、一例として、「優」は、線状の溶接部位の単位長さ（例えば、１［ｃｍ］）あたりのブローホール数が１個以下であった場合を示し、「良」および「可」は、溶接部位の単位長さあたりのブローホール数が２個以上５個未満であった場合を示す。また、この実験において、第一レーザ光の波長は、１０７０［ｎｍ］、出力は、１．５［ｋＷ］であり、第二レーザ光の波長は、４５０［ｎｍ］、出力は、１５０［Ｗ］であった。
図６は、加工対象Ｗの表面Ｗａ上における第一レーザ光のパワー密度Ｐｄ１と第二レーザ光のパワー密度Ｐｄ２との組み合わせにおける溶接の実験結果を示すグラフである。図６中、「○」は、スパッタおよびブローホールが非常に少なかった場合（優）、「◇」は、スパッタおよびブローホール数が少なかった場合（良）、△は、スパッタおよびブローホールは少ないものの例えばエネルギロスが大きいなど他に若干の不都合が生じている場合（可）を示す。ここでは、一例として、「優」は、線状の溶接部位の単位長さ（例えば、１［ｃｍ］）あたりのブローホール数が１個以下であった場合を示し、「良」および「可」は、溶接部位の単位長さあたりのブローホール数が２個以上５個未満であった場合を示す。また、この実験において、第一レーザ光の波長は、１０７０［ｎｍ］、出力は、１．５［ｋＷ］であり、第二レーザ光の波長は、４５０［ｎｍ］、出力は、１５０［Ｗ］であった。
【0070】
図６から、第二レーザ光のパワー密度Ｐｄ２が、０．１６［ＭＷ／ｃｍ２］以上１．５［ＭＷ／ｃｍ２］以下である場合に、スパッタ数およびブローホール数を抑制できることが判明した。これは、第二レーザ光のパワー密度Ｐｄ２が０．１６［ＭＷ／ｃｍ２］（下限値）よりも低い場合には、銅板表面に吸収される光エネルギ量が不足することにより予熱効果が充分得られないからであり、パワー密度Ｐｄ２が１．５［ＭＷ／ｃｍ２］（上限値）よりも高い場合には、第二レーザにおいてもキーホール型の溶融となるからであると、考えられる。
【0071】
［スポット径］
ビームＢ１およびビームＢ２のそれぞれは、そのビームの光軸方向と直交する断面の径方向において、たとえばガウシアン形状のパワー分布を有する。ただし、ビームＢ１およびビームＢ２のパワー分布はガウシアン形状に限定されない。また、図２のように各ビームＢ１，Ｂ２を円で表している各図において、当該ビームＢ１，Ｂ２を表す円の直径が、各ビームＢ１，Ｂ２のビーム径である。各ビームＢ１，Ｂ２のビーム径は、そのビームのピークを含み、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度の領域の径として定義する。なお、図示されないが、円形でないビームの場合は、掃引方向ＳＤと垂直方向における、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度となる領域の長さをビーム径と定義できる。また、加工対象Ｗの表面Ｗａにおけるビーム径は、スポット径と称する。
ビームＢ１およびビームＢ２のそれぞれは、そのビームの光軸方向と直交する断面の径方向において、たとえばガウシアン形状のパワー分布を有する。ただし、ビームＢ１およびビームＢ２のパワー分布はガウシアン形状に限定されない。また、図２のように各ビームＢ１，Ｂ２を円で表している各図において、当該ビームＢ１，Ｂ２を表す円の直径が、各ビームＢ１，Ｂ２のビーム径である。各ビームＢ１，Ｂ２のビーム径は、そのビームのピークを含み、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度の領域の径として定義する。なお、図示されないが、円形でないビームの場合は、掃引方向ＳＤと垂直方向における、ピーク強度の１／ｅ２以上の強度となる領域の長さをビーム径と定義できる。また、加工対象Ｗの表面Ｗａにおけるビーム径は、スポット径と称する。
【0072】
図７は、ビームＢ１の単体照射時の溶接部の幅ｗｂ（ビード幅）とビームＢ２のスポット径Ｄ２（外径、図２参照）との組み合わせによる溶接の実験結果を示す図である。図７中の記号（○，◇，△）の意味および基準は、図６と同じである。また、この実験において、第一レーザ光の波長は、１０７０［ｎｍ］、出力は、１［ｋＷ］であり、第二レーザ光の波長は、４５０［ｎｍ］、出力は、４００［Ｗ］であった。
【0073】
発明者らの実験的研究により、ビームＢ１の単体照射時の溶接部の幅ｗｂとスポット径Ｄ２とが所定の関係にある場合、すなわち、以下の式（１）
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たす場合に、スパッタ数を抑制できることが判明した。
さらに、以下の式（１Ａ）
ｗｂ－５０＜Ｄ２＜ｗｂ＋５０ ・・・（１Ａ）
を満たす場合に、エネルギロスの増大のような他の不都合を生じることなくスパッタ数を抑制できることが判明した。
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たす場合に、スパッタ数を抑制できることが判明した。
さらに、以下の式（１Ａ）
ｗｂ－５０＜Ｄ２＜ｗｂ＋５０ ・・・（１Ａ）
を満たす場合に、エネルギロスの増大のような他の不都合を生じることなくスパッタ数を抑制できることが判明した。
【0074】
［第一レーザ光と第二レーザ光の出力比によるスパッタの抑制］
図８は、第一レーザ光のパワー（Ｐｗ１）に対する第二レーザ光のパワー（Ｐｗ２）の比である出力比（Ｒｐ＝Ｐｗ２／Ｐｗ１）と、スパッタ抑制率との相関関係を示すグラフである。ここで、スパッタ抑制率Ｒｓは、以下の式（２）のように定義する。
Ｒｓ＝１－Ｎｈ／Ｎｉｒ ・・・（２）
ここに、Ｎｈは、第一レーザ光と第二レーザ光との双方を照射した場合に所定エリア内に生じたスパッタ数であり、Ｎｉｒは、Ｎｈの計測時と同じパワーで第一レーザ光のみを照射した場合に所定エリア内に生じたスパッタ数である。また、図８は、各出力比において複数回実験を行った結果を示している。出力比に対応した線分は当該出力比における複数サンプル（少なくとも３サンプル以上）の実験結果におけるスパッタ抑制率のばらつきの範囲を示し、□は、出力比毎のスパッタ抑制率の中央値を示している。
図８は、第一レーザ光のパワー（Ｐｗ１）に対する第二レーザ光のパワー（Ｐｗ２）の比である出力比（Ｒｐ＝Ｐｗ２／Ｐｗ１）と、スパッタ抑制率との相関関係を示すグラフである。ここで、スパッタ抑制率Ｒｓは、以下の式（２）のように定義する。
Ｒｓ＝１－Ｎｈ／Ｎｉｒ ・・・（２）
ここに、Ｎｈは、第一レーザ光と第二レーザ光との双方を照射した場合に所定エリア内に生じたスパッタ数であり、Ｎｉｒは、Ｎｈの計測時と同じパワーで第一レーザ光のみを照射した場合に所定エリア内に生じたスパッタ数である。また、図８は、各出力比において複数回実験を行った結果を示している。出力比に対応した線分は当該出力比における複数サンプル（少なくとも３サンプル以上）の実験結果におけるスパッタ抑制率のばらつきの範囲を示し、□は、出力比毎のスパッタ抑制率の中央値を示している。
【0075】
図８に示されるように、発明者らの実験的な研究により、出力比Ｒｐは、０．１以上かつ０．１８未満である場合が好ましく（○）、０．１８以上かつ０．３未満である場合により好ましく（◎）、０．３以上かつ２以下である場合により一層好ましい（◎◎）ことが判明した。
【0076】
［掃引速度］
また、発明者らは、異なる掃引速度で複数サンプルについて実験を実施し、掃引速度により、スパッタやブローホールの発生状況が異なるという知見を得た。具体的に、スパッタやブローホールの発生数が減少するという観点において、掃引速度は、５０［ｍｍ／ｓ］以上であるのが好ましく、１００［ｍｍ／ｓ］以上であるのがより好ましいことが判明した。
また、発明者らは、異なる掃引速度で複数サンプルについて実験を実施し、掃引速度により、スパッタやブローホールの発生状況が異なるという知見を得た。具体的に、スパッタやブローホールの発生数が減少するという観点において、掃引速度は、５０［ｍｍ／ｓ］以上であるのが好ましく、１００［ｍｍ／ｓ］以上であるのがより好ましいことが判明した。
【0077】
［ボイドの抑制効果］
また、発明者らの実験的な研究により、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射による溶接においては、第一レーザ光の単独での照射による溶接に比べて、溶接部１４におけるボイド（ブローホール）の発生が少なくなることが判明した。
また、発明者らの実験的な研究により、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射による溶接においては、第一レーザ光の単独での照射による溶接に比べて、溶接部１４におけるボイド（ブローホール）の発生が少なくなることが判明した。
【0078】
図９は、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射により形成された溶接部１４の、掃引方向に沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図である。また、図１０は、参考例として図９の場合と同じパワーでの第一レーザ光の単独の照射により形成された溶接部１４の、掃引方向に沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図である。なお、図１０の例における第一レーザ光の単独照射である点以外の条件は、図９の例の場合と同じに設定されている。
【0079】
図９と図１０とを比較すれば、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射による溶接（図９）においては、第一レーザ光の単独での照射による溶接（図１０）に比べて、溶接部１４におけるボイドＶの発生が少なくなることが、明らかである。
【0080】
［結晶粒の向きによる部位の区別］
図１１は、図９の一部の拡大図である。発明者らの実験的な研究により、図１１に示されるように、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射により形成された溶接部１４にあっては、表面Ｗａからの深さに応じて結晶粒の向き（長手方向、成長方向）が異なることが判明した。これは、第一レーザ光の照射によるキーホール型の溶融によって得られた第三部位１４ａ３と、第二レーザ光のビームＢ２中の掃引方向の後方に位置する領域Ｂ２ｂの照射による溶融によって得られた第四部位１４ａ４とで、凝固時の結晶粒の成長の状況が異なることに起因するものと考えられる。ここで、第三部位１４ａ３は、表面Ｗａから離れて位置された部位であって、上述した第一部位１４ａ１に相当する部位である。また、第四部位１４ａ４は、第三部位１４ａ３と表面Ｗａとの間に位置した部位であって、上述した第二部位１４ａ２に相当する部位である。
図１１は、図９の一部の拡大図である。発明者らの実験的な研究により、図１１に示されるように、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射により形成された溶接部１４にあっては、表面Ｗａからの深さに応じて結晶粒の向き（長手方向、成長方向）が異なることが判明した。これは、第一レーザ光の照射によるキーホール型の溶融によって得られた第三部位１４ａ３と、第二レーザ光のビームＢ２中の掃引方向の後方に位置する領域Ｂ２ｂの照射による溶融によって得られた第四部位１４ａ４とで、凝固時の結晶粒の成長の状況が異なることに起因するものと考えられる。ここで、第三部位１４ａ３は、表面Ｗａから離れて位置された部位であって、上述した第一部位１４ａ１に相当する部位である。また、第四部位１４ａ４は、第三部位１４ａ３と表面Ｗａとの間に位置した部位であって、上述した第二部位１４ａ２に相当する部位である。
【0081】
このような構成を数値的に表すため、発明者らは、ＪＩＳ Ｇ ０５５１：２０２０のＡ．２：切断法に準拠し、溶接部１４内の各部における結晶粒の向き（長手方向）を表す指標を定義した。
【0082】
具体的には、図１１に示されるように、断面の画像において、互いに直交した２本の直線試験線を含む二種類の第一基準線Ｒ１および第二基準線Ｒ２を用いる。図１１において、第一基準線Ｒ１は、実線で示されており、第二基準線Ｒ２は、破線で示されている。第一基準線Ｒ１は、直線試験線Ｌ１１，Ｌ１２として、基準円Ｒ０の互いに直交する２本の直径を有しており、一つの直線試験線Ｌ１１は、表面Ｗａに沿うＸ方向（掃引方向）に延びており、もう一つの直線試験線Ｌ１２は、表面Ｗａと直交するＺ方向に延びている。また、第二基準線Ｒ２は、直線試験線Ｌ２１，Ｌ２２として、第一基準線Ｒ１と同じ基準円Ｒ０の互いに直交する２本の直径を有しており、一つの直線試験線Ｌ２１は、Ｘ方向とＺ方向との間の方向に延びており、もう一つの直線試験線Ｌ１２は、Ｘ方向の反対方向とＺ方向の間の方向、あるいはＺ方向の反対方向とＸ方向の間の方向に、延びている。直線試験線Ｌ１１と直線試験線Ｌ２１との間の角度差は４５°または１３５°であり、直線試験線Ｌ１２と直線試験線Ｌ２２との間の角度差は４５°または１３５°である。基準円Ｒ０の直径の長さ、すなわち、直線試験線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２の長さは、一例としては、２００［μｍ］に対応する長さ（所定の長さ、の一例）であるが、結晶粒の大きさに応じて、適宜に設定することができる。
【0083】
そして、溶接部１４内の各点Ｐにおいて、第一基準線Ｒ１および第二基準線Ｒ２を適用し、次の式（３－１），（３－２）により、第一粒界数比率Ｒｂ１および第二粒界数比率Ｒｂ２を求める。
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
ここに、Ｎ１１は、直線試験線Ｌ１１と交差する結晶粒の数であり、Ｎ１２は、直線試験線Ｌ１２と交差する結晶粒の数である。Ｎ２１は、直線試験線Ｌ２１と交差する結晶粒の数であり、Ｎ２２は、直線試験線Ｌ２２と交差する結晶粒の数である。結晶粒の数は、粒界数とも称されうる。また、式（３－２）において、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は（Ｎ２２／Ｎ２１）であり、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は（Ｎ２１／Ｎ２２）である。実際の測定では、５０倍で撮影されたＸ－Ｚ断面の顕微鏡写真において、任意の所定箇所以上、例えば１０箇所以上で上記の測定を行い、その平均値をそれぞれＲｂ１，Ｒｂ２とすることができる。尚、溶接部１４内のある点ＰにおいてＮ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２のいずれかが０となる場合、当該点Ｐでの粒界数はＲｂ１，Ｒｂ２の算出に用いなくてよい。
Ｒｂ１＝Ｎ１２／Ｎ１１ ・・・（３－１）
Ｒｂ２＝ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２） ・・・（３－２）
ここに、Ｎ１１は、直線試験線Ｌ１１と交差する結晶粒の数であり、Ｎ１２は、直線試験線Ｌ１２と交差する結晶粒の数である。Ｎ２１は、直線試験線Ｌ２１と交差する結晶粒の数であり、Ｎ２２は、直線試験線Ｌ２２と交差する結晶粒の数である。結晶粒の数は、粒界数とも称されうる。また、式（３－２）において、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）以上である場合、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は（Ｎ２２／Ｎ２１）であり、（Ｎ２２／Ｎ２１）が（Ｎ２１／Ｎ２２）未満である場合、ｍａｘ（Ｎ２２／Ｎ２１，Ｎ２１／Ｎ２２）は（Ｎ２１／Ｎ２２）である。実際の測定では、５０倍で撮影されたＸ－Ｚ断面の顕微鏡写真において、任意の所定箇所以上、例えば１０箇所以上で上記の測定を行い、その平均値をそれぞれＲｂ１，Ｒｂ２とすることができる。尚、溶接部１４内のある点ＰにおいてＮ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２のいずれかが０となる場合、当該点Ｐでの粒界数はＲｂ１，Ｒｂ２の算出に用いなくてよい。
【0084】
図１２，１３は、溶接部１４の断面内の一つの点Ｐについて、第一基準線Ｒ１を適用した場合（図１２）、および第二基準線Ｒ２を適用した場合（図１３）を示す模式的な説明図である。図１２，１３に示されるように、結晶粒Ａ（粒界）が直線試験線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２と交差する数は、それぞれ異なっている。図１２，１３の例では、直線試験線Ｌ２１と結晶粒Ａとの角度差が比較的小さいため、粒界数Ｎ２１が、他の粒界数Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２２よりも小さくなる。よって、図１２，１３の例に示す点Ｐは、第二粒界数比率Ｒｂ２が第一粒界数比率Ｒｂ１よりも高い点Ｐということになる。同様に、上述した定義においては、基準円Ｒ０内において結晶粒Ａの長手方向とＸ方向との角度差が比較的小さい点Ｐでは、第一粒界数比率Ｒｂ１が比較的高くなるとともに第二粒界数比率Ｒｂ２よりも大きくなる。また、結晶粒Ａの長手方向とＸ方向およびＺ方向の間の方向（４５°方向）との角度差が比較的小さい点Ｐにおいては、第二粒界数比率Ｒｂ２が比較的高くなるとともに第一粒界数比率Ｒｂ１よりも大きくなる。
【0085】
発明者らの実験的な研究により、第四部位１４ａ４内の各点Ｐにおける第一粒界数比率Ｒｂ１は、第三部位１４ａ３内の各点Ｐにおける第一粒界数比率Ｒｂ１よりも低いことが判明した。また、第四部位１４ａ４内の各点Ｐにおける第二粒界数比率Ｒｂ２は、第三部位１４ａ３内の各点Ｐにおける第二粒界数比率Ｒｂ２よりも高いことが判明した。また、第三部位１４ａ３内の各点Ｐにおいては、第一粒界数比率Ｒｂ１が第二粒界数比率Ｒｂ２よりも高く、第四部位１４ａ４内の各点Ｐにおいては、第二粒界数比率Ｒｂ２が第一粒界数比率Ｒｂ１よりも高いことが判明した。溶接部１４内にこのような第一粒界数比率Ｒｂ１および第二粒界数比率Ｒｂ２の異なる部位が存在していることは、加工対象Ｗにおいて強固な溶接強度を実現する要因と考えられるとともに、第一レーザ光と第二レーザ光との双方の照射による溶接が行われたことの証拠となりうる。
【0086】
また、発明者らの実験的な研究により、本実施形態のレーザ溶接装置１００による第一レーザ光と第二レーザ光との照射による溶接において、加工対象Ｗの表面Ｗａの算術平均粗さＲａが２１［μｍ］以下である場合にあっても、良好な結果（上記の「優」相当）が得られることが判明した。当該実験は、算術平均粗さＲａが２１［μｍ］、８［μｍ］、および６［μｍ］である各場合において実施され、いずれにおいても良好な結果が得られた。従来のレーザ溶接装置にあっては、表面Ｗａが例えば鏡面に近いような場合には、当該表面Ｗａでレーザ光が反射し、溶接が困難になったりできなかったりすることがあった。この点、本実施形態によれば、表面Ｗａにおいてレーザ光がより効率良く吸収されるため、算術平均粗さＲａが２１［μｍ］以下であり、さらに低い８［μｍ］や６［μｍ］であるような鏡面に近い表面Ｗａを有する加工対象Ｗに対しても、より低いパワーのレーザ光によって、より良好な溶接を実行することができる。
【0087】
以上、説明したように、本実施形態の溶接方法では、例えば、表面Ｗａに、当該表面Ｗａに沿って相対的にスポットが移動するようレーザ光Ｌを照射することにより、加工対象Ｗを溶接する。レーザ光Ｌは、８００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下の波長の第一レーザ光と、５５０［ｎｍ］以下の波長の第二レーザ光と、を含んでいる。
【0088】
また、第二レーザ光の波長は、４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下であるのが好適である。
【0089】
このような方法によれば、例えば、より溶接欠陥の少ないより高品質な溶接を実行することができる。
【0090】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａにおいて、第二レーザ光のビームＢ２（第二照射領域）は、第一レーザ光のビームＢ１（第一照射領域）よりも広く、かつビームＢ２の外縁Ｂ２ａ（第二外縁）は、ビームＢ１の外縁Ｂ１ａ（第一外縁）を取り囲んでいる。
【0091】
このような方法によれば、例えば、より溶接欠陥の少ないより溶接品質の高い溶接部１４を備えた加工対象Ｗを得ることができる。また、例えば、第一レーザ光のパワーをより低くすることができたり、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対的な回転が不要となったりといった、利点も得られる。
【0092】
また、本実施形態では、例えば、加工対象Ｗは、銅系金属材料、アルミニウム系金属材料、ニッケル系金属材料、鉄系金属材料、およびチタン系金属材料のうちのいずれかで作られる。なお、金属材料は、導電性を有してもよいし導電性を有しなくてもよい。
【0093】
本実施形態の溶接方法による効果は、加工対象Ｗが上記材料のうちのいずれかで作られている場合に、得られる。
【0094】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａ上において、第二レーザ光のビームＢ２（第二スポット）の少なくとも一部は、第一レーザ光のビームＢ１（第一スポット）よりも掃引方向ＳＤの前方に位置している。
【0095】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａ上において、ビームＢ１とビームＢ２とは少なくとも部分的に重なっている。
【0096】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａ上において、ビームＢ２は、ビームＢ１よりも広い。
【0097】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａ上において、ビームＢ２の外縁Ｂ２ａ（第二外縁）は、ビームＢ１の外縁Ｂ１ａ（第一外縁）を取り囲んでいる。
【0098】
また、本実施形態では、例えば、ビームＢ１の単体照射時の溶接部の幅ｗｂと、スポット径Ｄ２と、について、次の式（１）
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、スポット径Ｄ２が設定される。
ｗｂ－４００＜Ｄ２＜ｗｂ＋４００ ・・・（１）
を満たすよう、スポット径Ｄ２が設定される。
【0099】
また、本実施形態では、例えば、表面Ｗａ上において、第二レーザ光のパワーの第一レーザ光のパワーに対する出力比が、０．１以上２以下である。
【0100】
上述したように、発明者らは、表面Ｗａ上にこのようなビームＢ１，Ｂ２を形成するレーザ光Ｌのビームの照射による溶接にあっては、溶接欠陥を低減できることを確認した。これは、上述したように、ビームＢ１が到来する前にビームＢ２の領域Ｂ２ｆによって加工対象Ｗを予め加熱しておくことにより、ビームＢ２およびビームＢ１によって形成される加工対象Ｗの溶融池がより安定化するためであると推定できる。よって、このようなビームＢ１，Ｂ２を有したレーザ光Ｌによれば、例えば、より溶接欠陥の少ないより溶接品質の高い溶接を実行することができる。また、このようなビームＢ１，Ｂ２の設定によれば、例えば、第一レーザ光のパワーをより低くすることができるという利点も得られる。また、ビームＢ１とビームＢ２とが同軸で照射される場合にあっては、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対的な回転が不要となるという利点も得られる。
【0101】
また、本実施形態の加工対象Ｗ（金属部材）の溶接金属１４ａは、表面Ｗａ（第一表面）から厚さ方向（Ｚ方向の反対方向）に離れて位置された第一部位１４ａ１と、当該第一部位１４ａ１と表面Ｗａとの間に位置され第一部位１４ａ１よりも結晶粒の断面積の平均値が大きい第二部位１４ａ２と、を有している。
【0102】
また、本実施形態では、溶接部１４の延び方向（Ｘ方向、掃引方向ＳＤ）と直交する断面において、第二部位１４ａ２に含まれる結晶粒の断面積の平均値は、第一部位１４ａ１に含まれる結晶粒の断面積の平均値の、１．８倍以上である。
【0103】
上述したように、このような溶接部１４は、図２に示されるような第一レーザ光のビームＢ１と第二レーザ光のビームＢ２とを有したレーザ光Ｌのビームを表面Ｗａに掃引方向ＳＤに掃引しながら照射することによって得られたものである。また、上述したように、発明者らは実験的に、図２のようなレーザ光Ｌのビームの照射による溶接にあっては、溶接欠陥を低減できることを確認した。よって、上記構成によれば、例えば、より溶接欠陥の少ないより溶接品質の高い溶接部１４を備えた加工対象Ｗ（金属部材）を得ることができる。また、本実施形態によれば、例えば、第一レーザ光のパワーをより低くすることができたり、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとの相対的な回転が不要となったりといった、利点も得られる。
【0104】
加工対象Ｗとしての金属部材は、種々の電気部品や、当該電気部品を有した電子機器に適用することができる。電気部品は、例えば、端子、バスバー、コイル、電池のタブのような、導体である。また、電子機器は、例えば、当該導体を有したものであり、具体的には、モータや、組電池、インバータ、コンピュータ、等である。
【0105】
［第２実施形態］
図１４は、第２実施形態のレーザ溶接装置１００Ａの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－１とミラー１２３との間に、ＤＯＥ１２５を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ａは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００と同様の構成を備えている。
図１４は、第２実施形態のレーザ溶接装置１００Ａの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－１とミラー１２３との間に、ＤＯＥ１２５を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ａは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００と同様の構成を備えている。
【0106】
ＤＯＥ１２５は、第一レーザ光のビームＢ１の形状（以下、ビーム形状と称する）を成形する。図１５に概念的に例示されるよう、ＤＯＥ１２５は、例えば、周期の異なる複数の回折格子１２５ａが重ね合わせられた構成を備えている。ＤＯＥ１２５は、平行光を、各回折格子１２５ａの影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりすることにより、ビーム形状を成形することができる。ＤＯＥ１２５は、ビームシェイパとも称されうる。
【0107】
なお、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－２の後段に設けられ第二レーザ光のビーム形状を調整するビームシェイパや、フィルタ１２４の後段に設けられ第一レーザ光および第二レーザ光のビーム形状を調整するビームシェイパ等を有してもよい。ビームシェイパによってレーザ光Ｌのビーム形状を適宜に整えることにより、溶接において溶接欠陥の発生をより一層抑制することができる。
【0108】
［第３実施形態］
図１６は、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、フィルタ１２４と集光レンズ１２２との間に、ガルバノスキャナ１２６を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ｂは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００と同様の構成を備えている。
図１６は、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、フィルタ１２４と集光レンズ１２２との間に、ガルバノスキャナ１２６を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ｂは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００と同様の構成を備えている。
【0109】
ガルバノスキャナ１２６は、２枚のミラー１２６ａ，１２６ｂを有しており、当該２枚のミラー１２６ａ，１２６ｂの角度を制御することで、光学ヘッド１２０を移動させることなく、レーザ光Ｌの照射位置を移動させ、レーザ光Ｌを掃引することができる装置である。ミラー１２６ａ，１２６ｂの角度は、それぞれ、例えば不図示のモータによって変更される。このような構成によれば、光学ヘッド１２０と加工対象Ｗとを相対的に移動する機構が不要になり、例えば、装置構成を小型化できるという利点が得られる。
【0110】
［第４実施形態］
図１７は、第４実施形態のレーザ溶接装置１００Ｃの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－２とフィルタ１２４との間に、ＤＯＥ１２５（ビームシェイパ）を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ｃは、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂと同様の構成を備えている。このような構成によれば、ガルバノスキャナ１２６を有することによる第３実施形態と同様の効果、およびＤＯＥ１２５（ビームシェイパ）を有することによる第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
図１７は、第４実施形態のレーザ溶接装置１００Ｃの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－２とフィルタ１２４との間に、ＤＯＥ１２５（ビームシェイパ）を有している。この点を除き、レーザ溶接装置１００Ｃは、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂと同様の構成を備えている。このような構成によれば、ガルバノスキャナ１２６を有することによる第３実施形態と同様の効果、およびＤＯＥ１２５（ビームシェイパ）を有することによる第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0111】
なお、本実施形態においても、光学ヘッド１２０は、コリメートレンズ１２１－１の後段に設けられ第一レーザ光のビーム形状を調整するビームシェイパや、フィルタ１２４の後段に設けられ第一レーザ光および第二レーザ光のビーム形状を調整するビームシェイパ等を有してもよい。
【0112】
［第５実施形態］
図１８は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００を含むレーザ溶接システム１０００の概略構成図である。なお、レーザ溶接システム１０００は、レーザ溶接装置１００に替えて他の実施形態のレーザ溶接装置１００Ａ～１００Ｃを備えてもよい。
図１８は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００を含むレーザ溶接システム１０００の概略構成図である。なお、レーザ溶接システム１０００は、レーザ溶接装置１００に替えて他の実施形態のレーザ溶接装置１００Ａ～１００Ｃを備えてもよい。
【0113】
レーザ溶接システム１０００は、レーザ溶接装置１００の他に、メイン電源１００１、サブ電源１００２，１００３、統合コントローラ１００４、および冷却機構１００５を備えている。
【0114】
メイン電源１００１は、サブ電源１００２，１００３に電力を供給する。また、サブ電源１００２は、レーザ装置１１１に電力を供給し、サブ電源１００３は、レーザ装置１１２に電力を供給する。
【0115】
統合コントローラ１００４は、レーザ装置１１１およびレーザ装置１１２の双方の作動を制御する。具体的には、レーザ装置１１１，１１２の出力するレーザ光のパワーや、発振するタイミング、波長を制御するとともに、掃引に関する作動、例えば、相対移動機構やガルバノスキャナ１２６の作動を、制御することができる。これにより、レーザ装置１１１（第一レーザ発振器）およびレーザ装置１１２（第二レーザ発振器）を統括的により確実に制御することができる。統合コントローラ１００４は、制御部の一例である。
【0116】
冷却機構１００５は、例えば冷却液のような冷媒を流す配管１００６を備えている。配管１００６は、それぞれ、レーザ装置１１１，１１２および光学ヘッド１２０を通るよう配置されている。冷却機構１００５は、各配管１００６を流れる冷媒の供給と停止とを切り替えたり、流量を変更したり、冷媒の温度を調整したりすることができる。これにより、レーザ装置１１１，１１２および光学ヘッド１２０を冷却し、例えば、レーザ装置１１１，１１２の作動を安定化させたり、光学ヘッド１２０の過度の温度上昇を抑制したりすることができる。なお、冷却機構１００５の作動は、統合コントローラ１００４が制御してもよい。
【0117】
［第６実施形態］
図１９は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００を含むレーザ溶接システム１０００Ａの概略構成図である。なお、レーザ溶接システム１０００Ａは、レーザ溶接装置１００に替えて他の実施形態のレーザ溶接装置１００Ａ～１００Ｃを備えてもよい。本実施形態では、レーザ溶接システム１０００Ａは、統合コントローラ１００４に替えてレーザ装置１１１用のコントローラ１００４－１と、レーザ装置１１２用のコントローラ１００４－２と、を備えている点を除き、第５実施形態のレーザ溶接システム１０００と同様の構成を備えている。このような構成によっても、第５実施形態のレーザ溶接システム１０００と同様の効果が得られる。コントローラ１００４－１，１００４－２は、制御部の一例である。
図１９は、第１実施形態のレーザ溶接装置１００を含むレーザ溶接システム１０００Ａの概略構成図である。なお、レーザ溶接システム１０００Ａは、レーザ溶接装置１００に替えて他の実施形態のレーザ溶接装置１００Ａ～１００Ｃを備えてもよい。本実施形態では、レーザ溶接システム１０００Ａは、統合コントローラ１００４に替えてレーザ装置１１１用のコントローラ１００４－１と、レーザ装置１１２用のコントローラ１００４－２と、を備えている点を除き、第５実施形態のレーザ溶接システム１０００と同様の構成を備えている。このような構成によっても、第５実施形態のレーザ溶接システム１０００と同様の効果が得られる。コントローラ１００４－１，１００４－２は、制御部の一例である。
【0118】
［第７実施形態］
図２０は、第７実施形態のレーザ溶接装置１００Ｄの概略構成図である。レーザ溶接装置１００Ｄは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００をベースとして改変されている。図２０に示されるように、本実施形態では、光学ヘッド１２０は、第一部位１２０－１と、第二部位１２０－２と、第三部位１２０－３と、を有している。第一部位１２０－１は、コリメートレンズ１２１－１およびミラー１２３を含む。第二部位１２０－２は、コリメートレンズ１２１－２、フィルタ１２４、および集光レンズ１２２を含む。第三部位１２０－３は、第一部位１２０－１と第二部位１２０－２との間に介在している。ミラー１２３で反射し第一部位１２０－１から出力された第一レーザ光は、第三部位１２０－３の開口部を貫通し、第二部位１２０－２へ入力されフィルタ１２４へ入力される。また、第一部位１２０－１、第二部位１２０－２、および第三部位１２０－３は、それぞれ、第一部位１２０－１から出力され第二部位１２０－２へ入力されるレーザ光の光軸が平行な状態のまま、当該光軸に対して直交する方向（Ｚ方向に対して直交する方向）にずれることが可能となるよう、相対スライド可能に構成されている。具体的に、図２０の例では、第一部位１２０－１と第三部位１２０－３とは、Ｚ方向に対する姿勢変化の無い状態でＸ方向またはＸ方向の反対方向に相対スライド可能に構成されている。また、第二部位１２０－２と第三部位１２０－３とは、Ｚ方向に対する姿勢変化の無い状態でＹ方向およびＹ方向の反対方向に相対スライド可能に構成されている。具体的に、第一部位１２０－１の第一レーザ光の出口、および第二部位１２０－２の第一レーザ光の入口には、それぞれ、第一レーザ光の光軸方向と直交する方向に広がる円環状かつ板状のフランジ１２０ａが設けられている。そして、これら二つのフランジ１２０ａの間に、第一レーザ光の光軸方向と直交する方向に広がる円環状かつ板状の形状を有した第三部位１２０－３が挟まれている。二つのフランジ１２０ａおよび第三部位１２０－３は、それぞれの当接面に沿ってＺ軸に対する姿勢変化の無い状態で相対的にスライドすることができる。第一部位１２０－１と第三部位１２０－３との間には、Ｘ方向への相対スライドをガイドするとともにＸ方向における任意の相対位置で固定可能なガイド機構（不図示）が設けられる。第二部位１２０－２と第三部位１２０－３との間には、Ｙ方向への相対スライドをガイドするとともにＹ方向における任意の相対位置で固定可能なガイド機構（不図示）が設けられる。このような構成において、二つのガイド機構におけるスライド位置の調整により、フィルタ１２４へ入力されフィルタ１２４から出力される第一レーザ光の光軸とフィルタ１２４から出力される第二レーザ光の光軸とを、それら光軸に対して直交する方向にずらすことができる。なお、第一部位１２０－１とレーザ装置１１１との間、および第二部位１２０－２とレーザ装置１１２との間は、それぞれ可撓性を有した光ファイバ１３０で接続されているため、第一部位１２０－１あるいは第二部位１２０－２の位置の変化が生じた場合にあっても、レーザ装置１１１，１１２は固定しておくことができる。
図２０は、第７実施形態のレーザ溶接装置１００Ｄの概略構成図である。レーザ溶接装置１００Ｄは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００をベースとして改変されている。図２０に示されるように、本実施形態では、光学ヘッド１２０は、第一部位１２０－１と、第二部位１２０－２と、第三部位１２０－３と、を有している。第一部位１２０－１は、コリメートレンズ１２１－１およびミラー１２３を含む。第二部位１２０－２は、コリメートレンズ１２１－２、フィルタ１２４、および集光レンズ１２２を含む。第三部位１２０－３は、第一部位１２０－１と第二部位１２０－２との間に介在している。ミラー１２３で反射し第一部位１２０－１から出力された第一レーザ光は、第三部位１２０－３の開口部を貫通し、第二部位１２０－２へ入力されフィルタ１２４へ入力される。また、第一部位１２０－１、第二部位１２０－２、および第三部位１２０－３は、それぞれ、第一部位１２０－１から出力され第二部位１２０－２へ入力されるレーザ光の光軸が平行な状態のまま、当該光軸に対して直交する方向（Ｚ方向に対して直交する方向）にずれることが可能となるよう、相対スライド可能に構成されている。具体的に、図２０の例では、第一部位１２０－１と第三部位１２０－３とは、Ｚ方向に対する姿勢変化の無い状態でＸ方向またはＸ方向の反対方向に相対スライド可能に構成されている。また、第二部位１２０－２と第三部位１２０－３とは、Ｚ方向に対する姿勢変化の無い状態でＹ方向およびＹ方向の反対方向に相対スライド可能に構成されている。具体的に、第一部位１２０－１の第一レーザ光の出口、および第二部位１２０－２の第一レーザ光の入口には、それぞれ、第一レーザ光の光軸方向と直交する方向に広がる円環状かつ板状のフランジ１２０ａが設けられている。そして、これら二つのフランジ１２０ａの間に、第一レーザ光の光軸方向と直交する方向に広がる円環状かつ板状の形状を有した第三部位１２０－３が挟まれている。二つのフランジ１２０ａおよび第三部位１２０－３は、それぞれの当接面に沿ってＺ軸に対する姿勢変化の無い状態で相対的にスライドすることができる。第一部位１２０－１と第三部位１２０－３との間には、Ｘ方向への相対スライドをガイドするとともにＸ方向における任意の相対位置で固定可能なガイド機構（不図示）が設けられる。第二部位１２０－２と第三部位１２０－３との間には、Ｙ方向への相対スライドをガイドするとともにＹ方向における任意の相対位置で固定可能なガイド機構（不図示）が設けられる。このような構成において、二つのガイド機構におけるスライド位置の調整により、フィルタ１２４へ入力されフィルタ１２４から出力される第一レーザ光の光軸とフィルタ１２４から出力される第二レーザ光の光軸とを、それら光軸に対して直交する方向にずらすことができる。なお、第一部位１２０－１とレーザ装置１１１との間、および第二部位１２０－２とレーザ装置１１２との間は、それぞれ可撓性を有した光ファイバ１３０で接続されているため、第一部位１２０－１あるいは第二部位１２０－２の位置の変化が生じた場合にあっても、レーザ装置１１１，１１２は固定しておくことができる。
【0119】
図２１～２３は、レーザ溶接装置１００Ｄによって加工対象Ｗの表面Ｗａ上に形成されたレーザ光のビームＢ１，Ｂ２の例を示している。図２１～２３に示されるように、レーザ溶接装置１００Ｄによれば、ビームＢ１，Ｂ２の相対位置を、任意に変更することができる。発明者らの研究により、表面Ｗａ上において、図２１～２３のように、ビームＢ２（第二スポット）の少なくとも一部がビームＢ１（第一スポット）よりも掃引方向ＳＤの前方に位置している場合、およびビームＢ１とビームＢ２とが互いに接するかあるいは少なくとも部分的に重なっている場合においては、ビームＢ２の予熱効果による第１実施形態と同様の効果が得られることが判明している。また、ビームＢ２の少なくとも一部がビームＢ１よりも掃引方向ＳＤの前方に位置している場合にあっては、ビームＢ１とビームＢ２とは微少距離離間していてもよいことも判明している。なお、図２１～２３は、それぞれ一例に過ぎず、レーザ溶接装置１００Ｄによって得られるビームＢ１，Ｂ２の配置や各ビームＢ１，Ｂ２のサイズは、図２１～２３の例には限定されない。なお、ビームＢ２がビームＢ１よりも掃引方向ＳＤの前方に位置するとは、図２３に示されるように、表面Ｗａ上において、ビームＢ１の掃引方向ＳＤの前端を通り掃引方向ＳＤと直交する仮想直線ＶＬよりも掃引方向ＳＤの前方の領域内に、ビームＢ２の少なくとも一部が存在していることを言う。
【0120】
［第８実施形態］
図２４は、第８実施形態のレーザ溶接装置１００Ｅの概略構成図である。レーザ溶接装置１００Ｅは、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂをベースとして改変されている。図２４に示されるように、レーザ溶接装置１００Ｂは、コリメートレンズ１２１の光軸方向における位置を可変設定する位置調整機構１４０を有している。位置調整機構１４０により、加工対象Ｗの表面ＷａにおけるビームＢ１，Ｂ２のサイズ（スポット径Ｄ１，Ｄ２）を適宜に変更することができる。すなわち、位置調整機構１４０は、スポットサイズ可変機構とも称されうる。なお、同様の位置調整機構１４０は、集光レンズ１２２に対しても適用可能であるし、コリメートレンズ１２１および集光レンズ１２２の双方に適用してもよいし、他の実施形態のレーザ溶接装置１００，１００Ａ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｆのコリメートレンズ１２１や集光レンズ１２２に対しても適用可能である。
図２４は、第８実施形態のレーザ溶接装置１００Ｅの概略構成図である。レーザ溶接装置１００Ｅは、第３実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂをベースとして改変されている。図２４に示されるように、レーザ溶接装置１００Ｂは、コリメートレンズ１２１の光軸方向における位置を可変設定する位置調整機構１４０を有している。位置調整機構１４０により、加工対象Ｗの表面ＷａにおけるビームＢ１，Ｂ２のサイズ（スポット径Ｄ１，Ｄ２）を適宜に変更することができる。すなわち、位置調整機構１４０は、スポットサイズ可変機構とも称されうる。なお、同様の位置調整機構１４０は、集光レンズ１２２に対しても適用可能であるし、コリメートレンズ１２１および集光レンズ１２２の双方に適用してもよいし、他の実施形態のレーザ溶接装置１００，１００Ａ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｆのコリメートレンズ１２１や集光レンズ１２２に対しても適用可能である。
【0121】
［第９実施形態］
図２５は、第９実施形態のレーザ溶接装置１００Ｆの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、それぞれ別のボディ（ハウジング）によって構成された、第一レーザ光Ｌ１を照射する第一部位１２０－１と、第二レーザ光Ｌ２を照射する第二部位１２０－２と、を備えている。このような構成によっても、上記実施形態と同様の作用および効果が得られる。
図２５は、第９実施形態のレーザ溶接装置１００Ｆの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド１２０は、それぞれ別のボディ（ハウジング）によって構成された、第一レーザ光Ｌ１を照射する第一部位１２０－１と、第二レーザ光Ｌ２を照射する第二部位１２０－２と、を備えている。このような構成によっても、上記実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【0122】
また、図２６は、上述したいずれかの実施形態のレーザ溶接装置１００，１００Ａ～１００Ｆによって加工対象Ｗの表面Ｗａ上に形成されたビームＢ１，Ｂ２のスポットの一例を示す。図２６に示されるように、ビームＢ２のスポット径は、ビームＢ１のスポット径と略同等であってもよい。また、図示されないが、ビームＢ２のスポット径は、ビームＢ１のスポット径より小さくてもよい。
【0123】
以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
【0124】
例えば、加工対象に対してレーザ光を掃引する際に、公知のウォブリングやウィービングや出力変調等により掃引を行い、溶融池の表面積を調節するようにしてもよい。
【0125】
また、加工対象は、めっき付き金属板のように、金属の表面に薄い他の金属の層が存在するものでもよい。
【0126】
また、第一レーザ光のビームの中心と、第二レーザ光のビームの中心は必ずしも一致している必要はなく、ずれていてもよい。
【0127】
また、第一レーザ光のビームは、部分的に第二レーザ光のビームの外側に位置してもよい。
【0128】
［溶接部の断面］
図２７は、実施形態の溶接部１４の掃引方向ＳＤに沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図であって、溶接部１４の掃引方向ＳＤの前端部分の断面図である。また、図２８は、参考例として図２７の場合と同じパワーでの第一レーザ光の単独の照射により形成された溶接部１４の掃引方向ＳＤに沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図であって、溶接部１４の掃引方向ＳＤの前端部分の断面図である。
図２７は、実施形態の溶接部１４の掃引方向ＳＤに沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図であって、溶接部１４の掃引方向ＳＤの前端部分の断面図である。また、図２８は、参考例として図２７の場合と同じパワーでの第一レーザ光の単独の照射により形成された溶接部１４の掃引方向ＳＤに沿うとともに表面Ｗａと直交した断面における断面図であって、溶接部１４の掃引方向ＳＤの前端部分の断面図である。
【0129】
図２７，２８に示す断面図では、画像処理により溶融池（溶接部１４）の輪郭が可視化されている。図２７に示される本実施形態の第一レーザ光と第二レーザ光とを照射するハイブリッドレーザでの加工において形成される溶融池は、図２８に示される第一レーザ光のみを照射するファイバレーザでの加工によって形成される溶融池に比べて、図２７中に破線枠ＤＬで示されるように、掃引方向ＳＤの後方に長く尾を引いている。また、図２７に示されるように、本実施形態の溶融池（溶接部１４）の前部１４ｆは、掃引方向ＳＤの前方に張り出している。これらにより、ハイブリッドレーザでの加工において形成された溶融池の掃引方向ＳＤにおける長さＬｗ１（図２７参照）は、ファイバレーザでの加工において形成された溶融池の掃引方向ＳＤにおける長さＬｗ２（図２８参照）よりも長くなっている。すなわち、ハイブリッドレーザでの加工においては、ファイバレーザでの加工に比べて、溶融池が大きくなる。本実施形態の第一レーザ光と第二レーザ光とを照射するハイブリッドレーザ加工によれば、第二レーザ光（青色レーザ光）の照射により、溶融池が拡大し内部の熱対流がより安定化するとともに、キーホール開口部の拡大が生じて蒸発時の蒸気圧がより外へ逃げ易くなるため、第一レーザ光の単独照射に比べてスパッタの発生が抑えられるとともに安定した溶融池が得られると推定できる。
【符号の説明】
【0130】
１４…溶接部
１４ａ…溶接金属
１４ａ１…第一部位
１４ａ２…第二部位
１４ａ３…第三部位
１４ａ４…第四部位
１４ｂ…熱影響部
１４ｆ…前部
１００，１００Ａ～１００Ｆ…レーザ溶接装置
１１１…レーザ装置（第一レーザ発振器）
１１２…レーザ装置（第二レーザ発振器）
１２０…光学ヘッド
１２０－１…第一部位
１２０－２…第二部位
１２０－３…第三部位
１２０ａ…フランジ
１２１，１２１－１，１２１－２…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１２３…ミラー
１２４…フィルタ
１２５…ＤＯＥ（回折光学素子）
１２５ａ…回折格子
１２６…ガルバノスキャナ
１２６ａ，１２６ｂ…ミラー
１３０…光ファイバ
１４０…位置調整機構
１０００，１０００Ａ…レーザ溶接システム
１００１…メイン電源
１００２，１００３…サブ電源
１００４…統合コントローラ（制御部）
１００４－１，１００４－２…コントローラ（制御部）
１００５…冷却機構
１００６…配管
Ａ…結晶粒
Ｂ１…ビーム（第一スポット）
Ｂ１ａ…外縁
Ｂ２…ビーム（第二スポット）
Ｂ２ａ…外縁
Ｂ２ｂ…領域
Ｂ２ｆ…領域
Ｃ…中心点
Ｄ１…スポット径（外径）
Ｄ２…スポット径（外径）
ｄ…深さ
Ｉ…領域
Ｌ…レーザ光
Ｌ１…第一レーザ光
Ｌ２…第二レーザ光
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２…直線試験線
Ｌｗ１，Ｌｗ２…長さ
Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２…粒界数
Ｐ…点
Ｐｄ１…（第一レーザ光の）パワー密度
Ｐｄ２…（第二レーザ光の）パワー密度
Ｒ０…基準円
Ｒ１…第一基準線
Ｒ２…第二基準線
ＳＤ，ＳＤ１…掃引方向
Ｔ…厚さ
Ｖ…ボイド（ブローホール）
Ｗ…加工対象
Ｗａ…表面
Ｗｂ…裏面
ｗｂ…（溶接金属の表面での）幅
ｗｍ…（第一領域および第二領域の）幅
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向（厚さ方向）
Ｚ１…第一領域（第一部位）
Ｚ２…第二領域（第二部位）
１４ａ…溶接金属
１４ａ１…第一部位
１４ａ２…第二部位
１４ａ３…第三部位
１４ａ４…第四部位
１４ｂ…熱影響部
１４ｆ…前部
１００，１００Ａ～１００Ｆ…レーザ溶接装置
１１１…レーザ装置（第一レーザ発振器）
１１２…レーザ装置（第二レーザ発振器）
１２０…光学ヘッド
１２０－１…第一部位
１２０－２…第二部位
１２０－３…第三部位
１２０ａ…フランジ
１２１，１２１－１，１２１－２…コリメートレンズ
１２２…集光レンズ
１２３…ミラー
１２４…フィルタ
１２５…ＤＯＥ（回折光学素子）
１２５ａ…回折格子
１２６…ガルバノスキャナ
１２６ａ，１２６ｂ…ミラー
１３０…光ファイバ
１４０…位置調整機構
１０００，１０００Ａ…レーザ溶接システム
１００１…メイン電源
１００２，１００３…サブ電源
１００４…統合コントローラ（制御部）
１００４－１，１００４－２…コントローラ（制御部）
１００５…冷却機構
１００６…配管
Ａ…結晶粒
Ｂ１…ビーム（第一スポット）
Ｂ１ａ…外縁
Ｂ２…ビーム（第二スポット）
Ｂ２ａ…外縁
Ｂ２ｂ…領域
Ｂ２ｆ…領域
Ｃ…中心点
Ｄ１…スポット径（外径）
Ｄ２…スポット径（外径）
ｄ…深さ
Ｉ…領域
Ｌ…レーザ光
Ｌ１…第一レーザ光
Ｌ２…第二レーザ光
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２…直線試験線
Ｌｗ１，Ｌｗ２…長さ
Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２１，Ｎ２２…粒界数
Ｐ…点
Ｐｄ１…（第一レーザ光の）パワー密度
Ｐｄ２…（第二レーザ光の）パワー密度
Ｒ０…基準円
Ｒ１…第一基準線
Ｒ２…第二基準線
ＳＤ，ＳＤ１…掃引方向
Ｔ…厚さ
Ｖ…ボイド（ブローホール）
Ｗ…加工対象
Ｗａ…表面
Ｗｂ…裏面
ｗｂ…（溶接金属の表面での）幅
ｗｍ…（第一領域および第二領域の）幅
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向（厚さ方向）
Ｚ１…第一領域（第一部位）
Ｚ２…第二領域（第二部位）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
