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公開番号2025147492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047758
出願日2024-03-25
発明の名称レーザー溶接方法及び装置
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人
主分類B23K 26/21 20140101AFI20250930BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】溶接材料を用いて板厚の異なる鋼板同士を接合するレーザー溶接において、溶接部段差5を緩やかにし、かつ溶接部4における溝6の発生を抑制して、レーザー溶接継手部の破断のリスクを低減させる。
【解決手段】鋼板1、2の対向端面のギャップ中央位置C、ギャップ量G及び上面段差量Dを設定する工程100と、設定したG及び/又はDを測定する工程110と、レーザー光軸8をギャップ中央位置Cに配置する工程120と、G及びDの各測定値又はいずれか一方の測定値と他方の設定値から、前記位置Cからのレーザー光軸のシフト方向及びシフト量Sを導出する工程130と、導出したシフト方向へシフト量Sだけレーザー光軸8をシフトさせてレーザー溶接を実施する工程140とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
溶接材料を用いて板厚の異なる２枚の鋼板の対向端面を接合するレーザー溶接方法であって、
前記対向端面のギャップ中央位置、ギャップ量及び上面段差量を設定する工程１００と、
設定したギャップ量及び／又は上面段差量を測定する工程１１０と、
レーザー光軸をギャップ中央位置に配置する工程１２０と、
前記ギャップ量及び前記上面段差量の各測定値又はいずれか一方の測定値と他方の設定値から、前記ギャップ中央位置からのレーザー光軸のシフト方向及びシフト量を導出する工程１３０と、
レーザー光軸を前記導出したシフト方向へシフト量だけシフトさせてレーザー溶接を実施する工程１４０とを有することを特徴とするレーザー溶接方法。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記シフト方向が、前記２枚の鋼板のうち薄肉側へのシフト方向であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー溶接方法。
【請求項３】
さらに、前記ギャップ量及び前記上面段差量の少なくともいずれか一方を前記レーザー光軸に先行して走行するセンサで測定する工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー溶接方法。
【請求項４】
前記ギャップ量の設定値を０．０１～０．５０ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー溶接方法。
【請求項５】
前記ギャップ量の設定値を０．０１～０．５０ｍｍとすることを特徴とする請求項３に記載のレーザー溶接方法。
【請求項６】
前記２枚の鋼板が、連続製造ライン上の先行板と後行板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー溶接方法。
【請求項７】
前記２枚の鋼板が、連続製造ライン上の先行板と後行板であることを特徴とする請求項３に記載のレーザー溶接方法。
【請求項８】
前記２枚の鋼板が、連続製造ライン上の先行板と後行板であることを特徴とする請求項４に記載のレーザー溶接方法。
【請求項９】
前記２枚の鋼板が、連続製造ライン上の先行板と後行板であることを特徴とする請求項５に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１０】
溶接材料を用いて板厚の異なる２枚の鋼板の対向端面を接合するレーザー溶接装置であって、
前記対向端面のギャップ中央位置、ギャップ量及び上面段差量を設定する手段と、
設定したギャップ量及び／又は上面段差量を測定する手段と、
レーザー光軸をギャップ中央位置に配置する手段と、
前記ギャップ量及び上面段差量の各測定値から、前記ギャップ中央位置からのレーザー光軸のシフト方向及びシフト量を導出する手段と、
レーザー光軸を前記導出したシフト方向へシフト量だけ移動してレーザー溶接を実施する手段とを有することを特徴とするレーザー溶接装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続製造ライン上の板厚の異なる２枚の鋼板を接合するレーザー溶接方法及び装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼板の圧延ライン、焼鈍ライン及びめっきライン等の連続製造ライン（以下、単に「ライン」ともいう）では、生産性向上を目的として、先行板と後行板を突き合わせて対向端面を接合し、１枚の板として連続的に処理することが行われる。これらの連続製造ラインにおける鋼板の接合には、レーザー溶接が多用され、被溶接部のギャップを充満させるための溶接材料（フィラー）が用いられる。
【０００３】
一般に、ライン上に通板される２枚の鋼板の板幅、板厚の寸法はそれぞれ必ずしも同一ではない。これら２枚の鋼板をレーザー溶接する際、前記２枚の鋼板（先行板１、後行板２）は、通常、中央揃え（図２（ａ））又は下面揃え（図２（ｂ））の配置形態がとられる。ここで、「中央揃え」とは前記２枚の鋼板１、２の板厚中央ＴＣを、「下面揃え」とは下面ＢＳを、それぞれ同一平面上に揃える形態をいう。したがって、前記２枚の鋼板１、２はそれらの上面が同一平面上にない所謂板厚段差３を有する。なお、図２及び後掲の図では先行板１を厚肉側、後行板２を薄肉側としたが、その逆の場合（図示せず）も同様に板厚段差を有する。
【０００４】
板厚段差３を有する２枚の鋼板１、２のレーザー溶接継手部では、図３に示すように、主として溶接材料が溶融した溶接部４の上端面は、溶接後にスエージングロールにより平坦に加工され、スエージング面７となるが、それに連なる溶接部段差５が存在する。この溶接部段差５が切欠として作用してレーザー溶接継手部の破断強度が低下する。なお、図３の溶接部４は、接合前の鋼板１、２のギャップの充填部及び余盛部のみ図示し、鋼板１、２の溶融凝固部分は図示を省略した（以下同じ）。そこで、レーザー溶接継手部の破断強度低下が一定限度を超えると予測される場合には、溶接部を切除し、溶接条件を変更し、再度新たに溶接する工程（「再溶接」という）を実施している。
【０００５】
しかし再溶接を実施すると生産能率が低下する問題や、さらにはレーザー溶接継手部の破断強度低下の予測を誤るとライン上でレーザー溶接継手部が破断し、生産能率が著しく低下する問題がある。
【０００６】
一方、溶接材料を用いないで板厚の異なる金属板同士を接合するレーザー溶接において、図９に示すように、全てのレーザー光（レーザービーム全部）を厚肉側の板材に照射する方法が知られている（特許文献１）。なお、８は、レーザービームの中心軸であり、以下、「レーザー光軸」という。
【０００７】
特許文献１ではその方法により、溶接部の上面側の鋭い段差及び下面側の凹みを解消して、プレス成型時の金型かじりを防止すると共に、溶接ビードへの応力集中を緩和し、良好なプレス成型品を得ているとしている。
【０００８】
また、溶接材料を用いるレーザー溶接においては、レーザー光を厚肉側の板材に照射する又はレーザー光軸８の位置を厚肉側の鋼材と重なる位置とする溶接方法が行われている。しかし、そのような溶接方法では、図４に示すように、溶接部４において溝６が発生し、破断のリスクが増大し、再溶接の頻度増加を余儀なくされて、生産能率の向上が困難であるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００６－２１８４９７号公報
【非特許文献】
【００１０】
https://www.keyence.co.jp「超高精細インラインプロファイル測定器 LJ-Xシリーズ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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