WO2007094442A1

WO2007094442A1 - ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いたハイブリッド溶接方法

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Inventors: Toshikazu Kamei
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Description

明細書

ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いたハイブリッド溶接方法

技術分野

[0001] 本発明は、亜鉛めつき鋼板のハイブリッド溶接方法に関し、特に重ね溶接時にビード表面に発生する表面欠陥 (ピット)及び溶け落ちを低減することが可能となる溶接方法とこの溶接方法に用いられるシールドガスに関する。また、本発明は、亜鉛めつき鋼板のハイブリッド溶接方法に関し、特に重ね隅肉溶接時にハンビング等によるビード不整 (連続ビード未形成)が無ぐかつビード表面のピットやアンダカットの発生を防止することができる溶接方法とこの溶接方法に用いられるシールドガスに関する。本願は、 2006年 2月 17曰に、日本に出願された特願 2006— 041091号、及び 2 006年 2月 17日に日本に出願された特願 2006— 041092号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 亜鉛めつき鋼板は、亜鉛を主とした防鲭処理を施した鋼板であり、耐食性に優れているため自動車産業で自動車ボデ一の部材として広く使用されており、抵抗溶接を用いた重ね溶接が接合方法として用いられて、る。

抵抗溶接は被溶接材の接合部に電流を流し、主にその抵抗発熱により接合部の温度を上げ、加圧することにより接合する溶接方法である。

し力しながら、抵抗溶接では接合部を加圧する必要があるため、片面溶接には適していない。

[0003] 一方、片面溶接が可能な溶接方法としてレーザ溶接がある。レーザ溶接では溶接速度の向上及び溶接変形の低減 (低入熱)が可能であるが、亜鉛めつき鋼板は母材の融点（1535°C)に比べ鋼板表面の亜鉛の沸点が低い（906°C)ため、溶接時に鋼板重ね部のめっき層が蒸発して亜鉛蒸気が発生し、凝固過程で溶融金属力放出されず、ブローホールまたはピット（ビード表面に開口したブローホール)等の溶接欠陥として溶融金属に残留する。 [0004] 特に、亜鉛めつき鋼板同士が密着した状態で溶接した場合は、亜鉛蒸気の逃げ場力 Sビード表面と裏面のみとなるため、溶融金属力も噴出した亜鉛蒸気により溶融金属が吹き飛ばされ、ビード形状並びに継手強度が劣化する。

したがって、亜鉛めつき鋼板のレーザ溶接を安定して行うには、鋼板間に意図的な隙間を設ける必要があるが、一定の隙間を設けることは生産性やコスト面で実用的でない。さらに、隙間が開きすぎた場合には溶け落ちを生じ、鋼板同士がつながらなくなる恐れもある。

[0005] これらの不具合を解決する方法として、例えば特開 2002— 160082号公報で開示されているように、アーク溶接とレーザ溶接を複合したハイブリッド溶接を適用することが知られている。

この従来のハイブリッド溶接法では、亜鉛めつき鋼板の重ね溶接において、鋼板の隙間がゼロでもブローホールの発生をできるだけ防止し、良好なビードが得られるというものである。この時に用いるシールドガスは、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることが望ましぐアルゴンガス中に炭酸ガスを 10〜 100%範囲で混合させたガス及びアルゴンガス中に水素或いはヘリウムガスを 2〜20%範囲で混合されたガスを用 V、ることちできるとされて、る。

[0006] レーザ溶接とアーク溶接とを併用するハイブリッド溶接において、溶接時に溶融池を遮蔽するシールドガスとしては、主にアーク溶接用のシールドガスが用いられており、一般に炭酸ガス又は酸素ガスを含む不活性ガス (アルゴンガス、ヘリウム）が用いられることが多い。

亜鉛めつき鋼板の溶接品質をあげる溶接方法として、レーザ溶接では炭酸ガスを不活性ガスに 15〜25%混合したシールドガス (特開平 6— 328279号公報）、または不活性ガスに炭酸ガスを容積比で 80〜95%混合したシールドガスを用いる（特開 2 001— 138085号公報)溶接方法が提案されて、る。

[0007] また、ハイブリッド溶接を行った際に発生するブローホール等の内部欠陥を防ぐ溶接方法として、アーク溶接用シールドガスがアルゴンガス 10%以上 80%以下、残部ヘリウムガスである金属部材の溶接方法が提案されている（特開 2003— 164983号公報)。 [0008] さらに、自動車の足回り部品等の部材として広く使用されている亜鉛めつき鋼板は、亜鉛を主とした防鲭処理を施した鋼板であり、耐食性に優れている。足回り部品では使用される板厚が比較的厚いため、接合方法としては自動溶接機を用いたアーク溶接による隅肉溶接が一般的である。

[0009] し力しながら、亜鉛めつき鋼板では鉄の融点（1535°C)に比べ鋼板表面の亜鉛の沸点が低い（906°C)ため、溶接時に鋼板重ね部のめっき層が蒸発して亜鉛蒸気が発生し、凝固過程で溶融金属から放出されず、ブローホールまたはピット等の溶接欠陥を生じる。ピットが発生すると目的とした強度や耐食性が得られないのに加え、手直しを行う手間が生じる。

[0010] 特に、鋼板同士が密着した状態で溶接した場合は、亜鉛蒸気の逃げ場がビード表面のみとなることから、溶融金属中から噴出した亜鉛蒸気が溶融池を乱しアークが安定しない。

このため、亜鉛めつき鋼板で高速溶接を行うと、ピットやブローホールを生じ、さらにビード不整ゃスパッタも増加することから好ましくない。

一方で、自動溶接機を用いた溶接作業においては、生産性の効率化に繋がる溶接速度向上の要望は高いが、従来の溶接方法では、スパッタ発生を抑えるパルスァークを用いたとしても次のような不具合が生じ、溶接速度は 150cmZmin程度が限度とされている。

[0011] (1)溶融池がアークの移動速度に追従できず、進行方向に沿って溶着金属の盛り上がりが断続的に繰り返されるハンビングビードといわれる不整ビードを生じる。

(2)上記不整ビード発生を防止するためにアーク長を短く設定すると、短絡が多くなるためスパッタが大量に発生し、溶着金属が不足する。溶着金属の不足を補うために電流値を上げると、更にスパッタの発生が激しくなる。

(3)進行方向に対して直交方向の断面形状が凸型のビードを形成しやすくなり、ビード断面の両側部若しくは片側部に沿って溝が形成されるアンダカットといわれる溶接不良を生じ、応力集中部となる。

[0012] これらの不都合を解決する方法として、例えば特開 2002— 66774号公報で開示されて！/ヽるようにアーク溶接とレーザ溶接を複合したハイブリッド溶接を適用することが知られている。このハイブリッド溶接法では亜鉛めつき鋼板の重ね溶接、重ね隅肉

、て、重ねた亜鉛めつき鋼板の隙間がゼロでもブローホールの発生を防止し、良好なビードが得られるというものである。

[0013] また、ハイブリッド溶接を行った際に発生するブローホール等の内部欠陥を防ぐ溶接方法として、アーク溶接用シールドガスがアルゴンガス 10%以上 80%以下、残部ヘリウムガスである金属部材の溶接方法が提案されている（特開 2003— 164983号公報)。

[0014] 特許文献 1 :特開 2002— 160082号公報

特許文献 2：特開平 6— 328279号公報

特許文献 3：特開 2001— 138085号公報

特許文献 4:特開 2003— 164983号公報

特許文献 5 :特開 2002— 66774号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0015] しかし、本発明者が上記特開 2002— 160082号公報で開示されている溶接方法に開示された亜鉛めつき鋼板の重ね溶接にハイブリッド溶接を確認したところ、単にノ、イブリツド溶接を亜鉛めつき鋼板の重ね溶接に適用しただけでは、隙間ゼロの場合ではブローホールだけでなぐビード表面にピットが発生し良好な溶接が行えず、上記公報に好まヽと記載されてヽる組成のシールドガスを適用しても改善されなかつた。

[0016] また、上記特開 2003— 164983号公報に開示されたシールドガスは、溶接欠陥発生の低減策として、アルゴンガスと高価なヘリウムを混合したガス用いるためコスト高となる。また、炭酸ガスや酸素ガスといったアークを安定ィ匕又は亜鉛蒸気の排出を促進する元素を含有して、な、ため、亜鉛めつき鋼板のハイブリッド溶接ではアークの溶滴移行が不安定となり溶接不良が発生する。

[0017] さらに、本発明者が、レーザ溶接で溶接品質をあげる上記特開平 6— 328279号公報に開示されたシールドガスをノヽイブリツド溶接で試験した結果では、単に炭酸ガスを 15〜25%混合しただけでは、ビード形状が安定せず、ピットを満足できる程度まで低減できなかった。

特開 2001— 138085号公報に開示された炭酸ガスの容積比を 80〜95%とした場合におていも、ピットを満足できる程度まで低減することができず、スパッタの発生も著、ため好ましくな、結果となった。

[0018] よって、本発明における第一の課題は、亜鉛めつき鋼板重ねハイブリッド溶接のシ一ルドガスとして適正な混合比のアルゴンガスと炭酸ガス、酸素ガスの混合ガスを使用することにより、安価かつ簡便な方法によりビード表面のピット発生及び溶け落ち等の溶接不良を低減することを目的とする。

[0019] さらに、上記特開 2002— 66774号公報で開示されている溶接方法では、ブローホールとピットの合計数で評価が行われており、溶接後の手直し及び耐食性低下の原因となるピット数のみの評価は行われていない。また、実施例では引張試験による継手評価は行われているものの、ビード形状に関する評価は行われておらず、応力集中による疲労亀裂の起点となるアンダカット等の切欠きの有無は明示されて、な、。

[0020] また、上記特開 2003— 164983号公報に開示されているシールドガスでは溶接欠陥発生の低減策として、アルゴンガスと高価なヘリウムを混合したガス用いるためコスト高となる。また、炭酸ガスや酸素ガスといったアークを安定ィ匕又は亜鉛蒸気の排出を促進する元素を含有してヽな、ため、亜鉛めつき鋼板のハイブリッド溶接ではァークの溶滴移行が不安定となり溶接不良が発生する。

[0021] ノ、イブリツド溶接において、亜鉛めつき鋼板重ね隅肉溶接のピットや溶接不良を低減するためには、レーザ出力を大きくし、貫通溶接にすることにより亜鉛蒸気の排出をビード表面又は裏面力積極的に行うことや、板間に隙間を設けることなどが手段として考えられる。

[0022] し力しながら、レーザ出力を大きくすることは設備コストを増大させるという不具合があり、比較的厚い板厚の継手では貫通溶接を行うために溶接速度を落とす必要がある。また、板間に一定の隙間を設けることによりピット発生を無くすことができるものの、ギャップの管理が難しく生産性やコスト面で実用的でな!、。

[0023] よって、本発明における第二の課題は、亜鉛めつき鋼板重ね隅肉ハイブリッド溶接のシールドガスとして適正な混合比のアルゴンガスと炭酸ガス、酸素ガスの混合ガスを使用することにより、安価かつ簡便な方法によりビード表面のピット発生及びビード不整やアンダカット等の発生を防止することを目的とする。課題を解決するための手段

[0024] (1)本発明の一の態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

鋼板間のギャップがゼロである場合、

前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、

15≤A≤50, 5≤B≤9,力つ B≥21— 0. 8A

の範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガスである。

[0025] (2)本発明のもう一つの態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

鋼板間のギャップを Gとし、溶接トーチ側に位置する鋼板の厚さを Tとし、 GZTが 1 以下で、鋼板の厚さが同じである場合、

前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、炭酸ガスと酸素ガスとの混合割合を、

15≤A≤50、 3≤B≤9、力つ B≥0. 1A

[0026] (3)本発明のもう一つの態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

鋼板間のギャップを Gとし、溶接トーチ側に位置する鋼板の厚さを Tとし、 GZTが 1 以下で、鋼板の厚さが異なる場合、

10≤A≤50, 3≤B≤9,力つ B≥0. 1A、力つ B≥15— 0. 6A、

[0027] (4)また、本発明の他の態様としては、レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接するハイブリッド溶接において、

鋼板間のギャップを Gとし、溶接トーチ側に位置する鋼板の厚さを Tとし、 GZTが 0 である場合、請求項 1記載のシールドガスを用い、 GZTが 1以下で、鋼板の厚さが同じである場合、上記（2)に記載のシールドガスを用い、

GZTが 1以下で、鋼板の厚さが異なる場合、上記（3)に記載のシールドガスを用いることを特徴とするハイブリッド溶接方法である。

[0028] (5)さら〖こ、本発明の他の態様は、レーザ溶接及びアーク溶接を併用し、被溶接鋼板の両方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたときに、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、

3≤A≤25, 5≤B≤13,力つ B≥10— 0. 33 XA

の範囲とし、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とする溶接用シールドガスである。

[0029] (6)また、本発明のもう一つの態様は、レーザ溶接及びアーク溶接を併用し、被溶接鋼板の一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

3≤A≤25、 5≤B≤13、力つ B≥10. 5— 0. 5 XA

[0030] (7)本発明の他の態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して被溶接鋼板の両方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接するハイブリッド溶接にぉ、て、上記（5)に記載のシールドガスを用いることを特徴とするハイブリッド溶接方法である。

[0031] (8)さらに、本発明の他の態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して被溶接鋼板の一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接するハイブリッド溶接にぉヽて、

上記（6)に記載のシールドガスを用いることを特徴とするハイブリッド溶接方法である。

発明の効果

[0032] 本発明者は、シールドガス中の炭酸ガス、酸素ガス、アルゴンガスの割合を重ね合わせる鋼板の厚さ、鋼板間のギャップとの関係で上記のように定めることで、ハイブリッド溶接を用いた亜鉛めつき鋼板の重ね溶接にぉ、て、レーザ溶接と同等の溶接速度である 1. 5mZmin以上の溶接速度において、ギャップゼロにおいてもピットの発生を抑制することができることを見出した。

[0033] また、溶接する亜鉛めつき鋼板間にギャップが存在する場合でも、上記組成範囲のシールドガスを用い、亜鉛めつき鋼板間のギャップ (G)を溶接トーチ側にある亜鉛めつき鋼板の板厚 (T)以下、つまり GZTが 1. 0以下に調整することにより、溶接トーチ側の溶接金属の溶け落ちや穴開きが防止できるという効果が得られることがわ力つた

[0034] これは、例えば亜鉛めつき鋼板を 3枚以上重ねた継手においても同様であり、一番上の板厚以下にギャップを制御することにより、上板側の溶接金属の溶け落ちや穴開きが防止できる。

高速溶接を行う場合にはシールド性が低下する恐れがあるが、別途進行方向に対し前方にシールドガスノズルを設けることにより、同様の効果が得られる。

[0035] さらに、本発明によれば、ハイブリッド溶接を用いた亜鉛めつき鋼板の重ね隅肉溶接において、上述の組成の混合ガスを使用することにより、非貫通溶接かつ鋼板間の隙間を Ommとしても、ピットの発生を防止することができ、高速溶接におけるハンピングなどのビード不整の発生が防止できる。

また、ぬれ性が良ぐ幅広で平坦なビードを形成するため、アンダカット等の切欠き発生を防止できるという効果が得られることがわ力つた。

[0036] さらに、スパッタの発生が少ない良好な溶接状態が得られるため、保護ガラス等のレーザの光学系に対するスパッタ付着が低減され、保護ガラスの交換回数の低減が図れる。

また、高速溶接を行う場合にはシールド性が低下する恐れがあるが、別途前方にシ一ルドガスノズルを設けることにより、同様の効果が得られる。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]本発明のハイブリッド溶接 (重ね溶接）に用いられる溶接装置の要部を示す概略構成図である。

[図 2]本発明での実験例 1の結果を表した図表である。

[図 3]本発明での実験例 2の結果を表した図表である。

[図 4]本発明での実験例 3の結果を表した図表である。

[図 5]本発明のハイブリッド溶接方法 (重ね隅肉溶接)の例を示す概略構成図である。

[図 6]本発明のハイブリッド溶接方法 (重ね隅肉溶接)の例を示す概略構成図である。

[図 7]本発明でのアンダカットを説明する図である

[図 8]本発明での実験例 4の結果を表した図表である。

[図 9]本発明での実験例 5の結果を表した図表である。

符号の説明

1 レーサーヘッド

2 光ファイバ

3 被溶接部材

4 アークトーチ

5 ワイヤ

6 先端部材

7 パイプ

8 シールドガス流入口

9 アシストガスノズル発明を実施するための最良の形態

[0039] (亜鉛めつき鋼板の重ね継手のハイブリッド溶接）

以下、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接するための、本発明のノ、イブリツド溶接方法、及びこれに用いるシールドガスについて、その態様を詳しく説明する。

図 1は、本発明の上記ハイブリッド溶接方法に用いられる溶接装置の一例の要部を示すもので、図中符号 1はレーザヘッドを示す。

このレーザヘッド 1は、その内部に集光レンズなどの光学レンズ系が収められているこのレーザヘッド 1には、光ファイバ 2により図示しない YAGレーザ発振装置などのレーザ光源から導光された波長 1. 064 mのレーザ光が入力され、レーザ光がここで集光されてビーム状になって、被溶接部材 3の溶接部位に照射されるようになっている。

[0040] また、符号 4はアークトーチを示す。このアークトーチ 4には、図示しな、ワイヤ供給装置力軟鋼用ソリッドタイプのワイヤ 5が送給され、このワイヤ 5の先端部がアークトーチ 4の先端部材 6から溶接部位に向けて突出し、溶接チップとして機能するようになっている。

さらに、先端部材 6には、ワイヤ 5の外周側からシールドガスが噴出する噴射口が形成されており、シールドガス供給源（図示略)からパイプ 7を通り、アークトーチ 4のシ一ルドガス流入口 8の供給されたシールドガスが上記先端部材 6の噴射口から溶接部位にめがけて噴射されるようになって!/、る。

[0041] また、ワイヤ 5は、ワイヤ供給装置を介して図示しない溶接電源に接続されており、これによつてワイヤ 5の先端部力も溶接部位に向けてアークが飛ぶようになつている。さらに、図 1中の矢印は、溶接進行方向を示している。

[0042] さらに、図中符号 9はアシストガスノズルを示す。このアシストガスノズル 9は、溶接進行方向側に配置されて、パイプ 10を経てアシストガス供給源（図示略）に接続されており、これによりアシストガスがその先端力ゝら被溶接部材 3の溶接部位に向けて噴射されるようになつている。 [0043] また、図 1に示すように、アークトーチ 4の中心軸、レーザ光の光軸およびアシストガスノズル 9の中心軸は、いずれも鉛直線に対して傾斜しており、アークトーチ 4の傾斜方向とレーザ光軸およびアシストガスノズル 9の傾斜方向は、互いに相対するように配置されている。

[0044] 次に、このような溶接装置を用い、被溶接部材 3として亜鉛めつき鋼板を重ね溶接形式でノ、イブリツド溶接する方法について説明する。

ここで溶接対象となる亜鉛めつき鋼板は、冷間圧延鋼板を母材とし、これの片面または両面に電気亜鉛めつき、溶融亜鉛めつきを施してなるもので、亜鉛目付量が 10 〜60gZm²の範囲であるものである。亜鉛中のィォゥ含量が 0. 02wt%以下であることが好ましい。

また、被溶接部材 3のうち、少なくとも 1枚が亜鉛めつき鋼板であればよぐそれ以外の鋼板としては亜鉛めつき鋼板でもその他の鋼板、例えば冷間圧延鋼板などであつてもよい。

[0045] また、亜鉛めつき鋼板の厚さは、 0. 6〜2. 3mmとされるがこの範囲に限定されるものではない。重ね形式としては、 2枚以上の亜鉛めつき鋼板を鋼板間にギャップを設けなくあるいは設けて重ね合わせる形態とする。ギャップを設けて重ね合わせる形態では、そのギャップ Gmmを、溶接トーチ側に位置する亜鉛めつき鋼板の板厚 Tmm 以下となるように、すなわち GZTが 1以下となるようにすることが好ましい。

[0046] レーザヘッド 1から波長 1. 064 μ m、出力 l〜20kWのレーザ光を出射し、レーザビームを被溶接部材 3の溶接部位に照射する。なお、その他のレーザ光として、 YA G (Yb)レーザ、波長 1. 03 /ζ πι、炭酸ガスレーザ、波長 10. 6 /ζ πι、半導体レーザ、波長 0. 8 /ζ πι、0. 95 /z m力使用できる。

[0047] また、アークトーチ 4のワイヤ 5に直流電流を印加し、ワイヤ 5の先端部からアークを溶接部位に向けて飛ばす。これと同時にアークトーチ 4の先端部材 6の噴射ロカ溶接部位にめがけてシールドガスを噴射する。ワイヤ 5には、軟鋼用のソリッドタイプが用いられ、母材の溶け落ちを防止するため、径 0. 8〜 lmmのワイヤが好ましい。

[0048] このシールドガスは、その組成がアルゴンガスと炭酸ガスと酸素ガスからなり、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、亜鉛めつき鋼板と鋼板との間のギャップ Gが Ommである場合、すなわち、少なくとも 2枚の鋼板を密着させた場合には、

15≤A≤50,力つ 5. 0≤B≤9. 0、力つ B≥21— 0. 8Aの範囲に調整したちのである。

この混合割合の範囲内であると、ピットの発生を抑えることができ溶接トーチ側の溶接金属の溶け落ちや穴開きが防止できる。

[0049] 本発明の上記シールドガスにおける炭酸ガスと酸素ガスとの混合比は、後述する実験例に示すように、実際に溶接作業を実施し、溶接作業性、溶接部での欠陥発生状況等を評価することで求められたものである。

また、このシールドガスの噴射流量は、通常 10〜30リットル Z分程度とされる。

[0050] また、本発明の上記溶接方法では、溶接速度が 200cmZ分以上の高速とする場合には、アシストガスノズル 9からアシストガスを溶接部位に向けて流すことが好ましい。このアシストガスとしては、シールドガスと同じ組成のガスが用いられ、その流量は

10〜40リットル/分程度とされる。

[0051] すなわち、溶接速度が高速となると、シールドガスによる溶融池のシールドが乱され

、シールド性が低下する可能性が生じる力このアシストガスを流すことにより、このシ一ルド性の低下を防ぐことができ、高速溶接においても良好な溶接を行うことができる。

[0052] また、本発明では、溶接時の亜鉛めつき鋼板間にギャップを配し、そのギャップ Gm mと溶接トーチ側に配される鋼板の厚さ Tmmとの比 GZTが 1以下である場合には、シールドガスの組成を若干変えてノ、イブリツド溶接することができる。

すなわち、鋼板間のギャップを Gとし、溶接トーチ側に位置する鋼板の厚さを Tとし、 GZTが 1以下で、鋼板の厚さが同じである場合、前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、炭酸ガスと酸素ガスとの混合割合を、 15≤A≤50, 3≤B≤9、かつ B≥0. 1Aの範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたシールドガスを用いることで同様にピットの発生を抑制することができ、溶接トーチ側の溶接金属の溶け落ちや穴開きが防止できる。

[0053] また、 GZTが 1以下で、鋼板の厚さが異なる場合には、炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、炭酸ガスと酸素ガスとの混合割合を、 10≤A≤50、 3 ≤B≤9、かつ B≥0. 1A、かつ B≥15— 0. 6Aの範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたハイブリッド溶接用シールドガスを用いることで、同様にピットの発生を抑制することができ、溶接トーチ側の溶接金属の溶け落ちや穴開きが防止できる。

[0054] (亜鉛めつき鋼板の重ね隅肉継手のハイブリッド溶接）

以下、被溶接鋼板の両方が亜鉛めつき鋼板である鋼板、又は、被溶接鋼板の片方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね隅肉溶接する場合における、本発明のハイプリッド溶接方法、及びこれに用いるシールドガスについて、その好ましい態様を説明する。

図 5は、本発明の上記ハイブリッド溶接方法の一例を示すもので、図中符号 1はレ一ザヘッドを示す。

このレーザヘッド 1は、その内部に集光レンズなどの光学レンズ系が収められているこのレーザヘッド 1には、光ファイバ 2により図示しない YAGレーザ発振装置などのレーザ光源力導光されたレーザ光が入力され、レーザ光がここで集光されてビーム状になって、 2枚の亜鉛めつき鋼板が重ね合わされて形成された被溶接鋼板 3の溶接部位に照射されるようになって!/、る。

[0055] また、符号 4はアークトーチを示す。このアークトーチ 4には、図示しな、ワイヤ供給装置力もワイヤ 5が送給され、このワイヤ 5の先端部がアークトーチ 4の先端部材 6から溶接部位に向けて突出し、溶接チップとして機能するようになっている。

[0056] また、ワイヤ 5は、ワイヤ供給装置を介して図示しない溶接電源に接続されており、これによつてワイヤ 5の先端部力も溶接部位に向けてアークが飛ぶようになつている。さらに、図 5中の矢印は、溶接進行方向を示している。また、アークトーチ 4の中心線と被溶接部材 3とがなす角 Θは、アークトーチ前進角であり、この角度は 0〜45度とされるのが普通である。

[0057] さらに、図中符号 9はアシストガスノズルを示す。このアシストガスノズル 9は、溶接進行方向側に配置されて、パイプ 10を経てアシストガス供給源（図示略）に接続されており、これによりアシストガスがその先端力ゝら被溶接部材 3の溶接部位に向けて噴射されるようになつている。

[0058] また、図 5に示すように、アークトーチ 4の中心軸、レーザ光の光軸およびアシストガスノズル 9の中心軸は、いずれも鉛直線に対して傾斜している力アークトーチ 4がレ一ザ光と干渉しない限りは、アークトーチ 4の中心線と被溶接部材 3とがなす角 Θは 0 (ゼロ）度であることが好ましい。アークトーチ 4の傾斜方向とレーザ光軸およびアシストガスノズル 9の傾斜方向は、アークトーチ 4の中心線と被溶接部材 3とがなす角 Θが 0 (ゼロ）度以外の場合には、互いに相対するように配置されて、る。

[0059] 図 6は、図 5に示した状態をその側面から見た状態を示すもので、被溶接鋼板である亜鉛めつき鋼板 3aと 3bとが、 2枚位置をずらして段差を形成して重ね合わされ、この段差部分が溶接部位とされ、ここにレーザ光が照射され、かつアークトーチ（図示略）のワイヤ 5からのアークの先端が達するようになって、る。

[0060] ここで溶接対象となる亜鉛めつき鋼板は、冷間圧延鋼板を母材とし、これの片面または両面に電気亜鉛めつき、溶融亜鉛めつきを施してなるもので、亜鉛目付量が 10 〜60gZm²の範囲であるものである。亜鉛中のィォゥ含量が 0. 02wt%以下であることが好ましい。

[0061] また、亜鉛めつき鋼板の厚さは、 1. 0〜3. 2mmとされるがこの範囲に限定されるものではない。重ね形式としては、 2枚以上の亜鉛めつき鋼板を、図 6に示すように、密着させて重ね合わせる形態とし、隅肉溶接が可能なようにする。

[0062] レーザヘッド 1から出力 l〜20kWのレーザ光を出射し、レーザビームを被溶接部材 3の溶接部位に照射する。なお、その他のレーザ光として、 YAG (Yb)レーザ、波長 1. 03 /ζ πι、炭酸ガスレーザ、波長 10. 6 m、半導体レーザ、波長 0. 8 /ζ πι、0. 95 /z mが使用できる。

[0063] また、アークトーチ 4のワイヤ 5に直流電流を印加し、ワイヤ 5の先端部からアークを溶接部位に向けて飛ばす。これと同時にアークトーチ 4の先端部材 6の噴射ロカ溶接部位にめがけてシールドガスを噴射する。

ワイヤ 5には、炭素鋼用のソリッドワイヤが用いられ、 JIS Z3312に規定される MA G用ソリッドワイヤ、例えば YGW— 15、一 16、一 17、一 19などが用いられ、その径は、 1. 0〜1. 2mmが好ましい。

[0064] 上記シールドガスには、 2枚の被溶接鋼板がともに亜鉛めつき鋼板である場合には、その組成がアルゴンガスと炭酸ガスと酸素ガスカゝらなり、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、

3≤A≤25, 5≤B≤13,かつ B≥10— 0. 33Aの範囲に調整したものが用いられる。

[0065] この混合割合の範囲内では、ピットの発生を防止することができ、高速溶接におけるハンビングなどのビード不整の発生が防止できる。また、ぬれ性が良ぐ幅広で平坦なビードを形成するため、アンダカット等の切欠き発生を防止できるという効果が得られる。

この領域を満たす組成のシールドガスを用いることで、後述の実験例からも明らかなように、ビード不整、ピット、アンダカットの発生が無ぐスパッタの発生が少ないものとなる。

[0066] 本発明の上記シールドガスにおける炭酸ガスと酸素ガスとの混合比は、後述する実験例に示すように、実際に溶接作業を実施し、溶接作業性、溶接部での欠陥発生状況等を評価することで求められたものである。

[0067] また、本発明の上記溶接方法では、溶接速度が 200cmZ分以上の高速とする場合には、アシストガスノズル 9からアシストガスを溶接部位に向けて流すことが好ましい。このアシストガスとしては、シールドガスと同じ組成のガスが用いられ、その流量は 10〜40リットル/分程度とされる。

[0068] すなわち、溶接速度が高速となると、シールドガスによる溶融池のシールドが乱され、シールド性が低下する可能性が生じる力このアシストガスを流すことにより、このシ一ルド性の低下を防ぐことができ、高速溶接においても良好な溶接を行うことができる。 [0069] また、本発明の上記溶接方法にお!ヽては、被溶接鋼板の一方が亜鉛めつき鋼板であり、他方が冷間圧延鋼板などの他の鋼板である場合には、シールドガスとして、その組成がアルゴンガスと炭酸ガスと酸素ガスカゝらなり、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたとき、

3≤A≤25、 5≤B≤13、力つ B≥10. 5— 0. 5Aの範囲に調整したものが用いられる。

[0070] この混合割合の範囲内では、ピットの発生を防止することができ、高速溶接におけるハンビングなどのビード不整の発生が防止できる。また、ぬれ性が良ぐ幅広で平坦なビードを形成するため、アンダカット等の切欠き発生を防止できるという効果が得られる。

実施例

[0071] 以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。

[0072] (亜鉛めつき鋼板の重ね継手のハイブリッド溶接）

シールドガスを用いたハイブリッド溶接を、図 1に示した溶接装置を用いて実施した溶接は、鋼板を重ね合わせた重ね継ぎ手にて、次の条件で行った。シールドガスはアークトーチより供給した。被溶接材料には、厚さ 0. 7mm、 0. 8mmの合金化溶融亜鉛めつき鋼板 (亜鉛目付量 45gZm²)、厚さ 1. Ommの冷間圧延鋼板を用いた。シールドガスには、アルゴンガスと酸素ガスと炭酸ガスの 3成分混合ガスを用い、これら 3成分を種々の割合で混合し、多数の組成の異なるシールドガスとした。また、ギヤップの無、場合、ギャップのある場合にっ、ても検討した。

[0073] 溶接部のピット発生数から、混合比の最適範囲を実験的に求めた。

以下の溶接条件でハイブリッド溶接し、溶接時に生じたピット発生数から、望ましい範囲と望ましくない範囲を求めた。

良否の基準は、ビード表面の溶接長 100mm当たりのピット数が 0となるガス組成を良とし、同じくピット数が 1個以上となるガス組成を不良として、その領域を求めた。

[0074] (実験例 1 ギャップが無い場合で、亜鉛めつき鋼板の厚さが同じ場合）

溶接条件は、以下の通りである。

母材板厚: 0. 7mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）（上板、下板ともに）

溶接速度： 1. 5 m/min

溶接長： 100mm

ヤップ： Omm

チップ母材間距離： 15mm

溶接ワイヤ： θ. 9mm ソリッドワイヤ

レーザ出力： 2. OkW

溶接電流： 100A

電圧範囲： 17. 0〜23. 0V

レーザ.アーク間距離： ₂. omm シールドガス流量： 20LZmin

[0075] 溶接を 100mm行い、溶接長 100mm当たりのピット数を調査した。その結果を表 1 に示し、この結果から良好な溶接が可能な酸素ガス、炭酸ガスの濃度領域を図 2に示した。図 2において、実線で囲まれた領域が好ましい濃度範囲を示す。

[0076] [表 1]

酸素二酸化炭素

s キ' "' ピ'ト数その他評価度 (w 濃度 (%)

0.0 10.0 0 14 ，ト多い

0.0 15.0 0 12 ピ i 多い

0.0 20.0 0 12 ピ'ト多い

0.0 30.0 0 13 ピ^多い

0.0 50.0 0 23 ピト多い

0.0 60.0 0 18 匕' 'ノト多い、スハ' ^多い

3.0 10.0 0 20 ピ？ト多い

3.0 15.0 0 15 ピト多い

3.0 20.0 0 16 ピ？ト多い

3.0 30,0 0 16 ピ'ト多い

3.0 50.0 0 6 ピ 'ト多い

5.0 10.0 0 15 ピ'/ト多い

5,0 15.0 0 8 ヒ'',ト多い

5.0 20.0 0 0 〇

5.0 30.0 0 0 〇

5.0 50.0 0 0 〇

5.0 60.0 0 7 t''ノト多い、スタ多い

9.0 10.0 0 4 ピ'/ト発生

8.0 15.0 0 0 〇

9,0 20.0 0 0 〇

9.0 30.0 0 0 o

9.0 50.0 0 0 〇

9.0 60.0 0 3 ト発生、スハ'プタ多い

10.0 10.0 0 5 ピ'ノト多い

10.0 15.0 0 2 ^発生

10.0 20.0 0 3 ビ^発生

10.0 30.0 0 1 ピ Ϊト発生

10.0 50.0 0 2 ピ^発生

[0077] (実験例 2 ギャップがある場合で、亜鉛めつき鋼板の厚さが同じ場合）

ギャップ Gが 0.7mm(GZT=l)及び 1. Omm (GZTが 1を越える）場合について

、ビード全長において溶接不良 (スタート不良や上板の溶け落ち、穴開き）が発生する範囲（ Xで表記）と、発生しな!、範囲 (好ま、範囲：〇で表記）を調べた。

その結果を表 2 (ギャップ 0.7mm)、表 3 (ギャップ 1. Omm)に示す。表 3の結果から、ギャップを 1. Ommにすると、あらゆる範囲で良好な溶接することができなかった。

[0078] 母材板厚: 0.7mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）（上板、下板ともに）

溶接速度： 2.0 m/min

板間ギャップ： 0.7、 1.0 mm

溶接長： 100mm

チップ母材間距離： 15mm 溶接ワイヤ： θ. 9mm ソリッドワイヤレーザ出力： 2. OkW

溶接電流： 100A

電圧範囲： 19. 0〜22. OV レーザ.アーク間距離： ₂. omm シールドガス流量： 20 L/min [0079] [表 2]

[0080] [表 3] 酸素二酸化炭素キ'ャ'" ' 他評価

濃度 (¾) 濃度 (¾) (■) その

0.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 20,0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 50.0 1.0 穴開き X

0.0 60.0 1.0 穴開き X

3.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

5.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

5.0 50.0 1.0 穴関き X

5.0 60.0 1.0 穴関き X

9.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

9.0 20.0 1,0 上板溶け落ち X

9.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

9.0 50.0 1.0 穴開き X

9.0 60.0 1.0 穴開き X

10.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

10.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

10.0 50.0 1.0 穴開き X

[0081] 表 2に示したギャップ 0.7mm (G/T= 1)の場合に、良好な溶接が可能なシールドガスの組成比を図表とし、図 3に示す。図 3の領域内の組成のシールドガスを用いると良好な結果が得られること〖こなる。

[0082] (実験例 3 ギャップがある場合で、鋼板の厚さが異なる場合）

板厚 0.8mmの亜鉛めつき鋼板と板厚 1. Ommの冷延鋼板（SPCC)を重ね合せ、亜鉛めつき鋼板を上板として、ギャップ 0.8mm (上板の板厚相当）及び 1. Omm (上板の板厚を超える）の重ね溶接を行った。溶接不良 (スタート不良や上板の溶け落ち

、穴開き）が発生する範囲（Xで表記）と、発生しない範囲 (好ましい範囲：〇で表記）をビード全長にて調べた。

その結果を表 4 (ギャップ 0.8mm)、表 5 (ギャップ 1. Omm)に示す。表 5の結果から、ギャップ 1. Ommとすると全ての範囲で良好な溶接を行うことができな力つた。

[0083] 母材板厚: 0.8mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）上板

1. Omm (冷延鋼板 (SPCC)) 下板

溶接速度： 1.5m/min

板間ギャップ： 0.8、 1.0 mm

溶接長： 100mm

溶接電流： 100A

電圧範囲： 20. 0〜22. 0V レーザ.アーク間距離： ₂. omm シールドガス流量： 20 L/min [0084] [表 4]

[0085] [表 5]

酸素二酸化炭素キ'ャ'フ'

その他

濃度 ί¾) 濃度 {mm)

0.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 20,0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

0.0 50.0 1.0 穴癱き X

0.0 60.0 1.0 穴開き X

3.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

3.0 30.0 1,0 上枉溶け落ち X

5.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

5.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

5.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

5.0 50.0 1.0 穴開き X

5.0 60.0 1.0 穴開き X

9.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

9.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

9.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

9.0 50.0 1.0 穴開き X

9.0 60.0 1.0 穴開き X

10.0 10.0 1.0 上板溶け落ち X

10.0 20.0 1.0 上板溶け落ち X

10.0 30.0 1.0 上板溶け落ち X

10.0 50.0 1.0 穴関き X

[0086] 表 4に示したギャップ 0.8mm (G/T= 1)の場合に、良好な溶接が可能なシールドガスの組成比を図表とし、図 4に示す。図 4の領域内の組成のシールドガスを用いると良好な結果が得られること〖こなる。

[0087] (比較実験例 1)

ギャップなし及びギャップ形成時（50、 100、 300 m)の亜鉛めつき鋼板重ね溶接において、レーザ溶接のみとした場合のピット発生状況及びアンダフィル、上板の溶け落ち（下板と未接合)状況を溶接長 100mm当たりにおいて調べた。

その結果を表 6に示した。

[0088] 母材板厚: 0.7mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）（上板、下板ともに）

溶接速度： 1.5 m/min

溶接長： 100mm

板間ギャップ： 0、 50 ^m, 100 ^m, 300

レーザ出力： 2. OkW

シーノレドガス：ァノレゴンガス

シールドガス流量： 20 L/min [0089] [表 6]

[0090] 表 6において、アンダフィルとは、溶接ビードが下に凸となった状態である。

[0091] ノ、イブリツド溶接において、亜鉛めつき鋼板重ね溶接の際のピットや溶接不良を低減するためには、レーザ出力を大きくし、貫通溶接することにより亜鉛蒸気の排出をビード表面又は裏面力積極的に行うことや、板間に隙間を設けること等が手段として考えられる。

[0092] し力しながら、レーザ出力を大きくすることは設備コストを増大させるという不具合がある。また、比較実験例に示すように、板間にギャップを設けることによりピット発生を無くすことができるものの、ギャップの管理が難しく生産性やコスト面で実用的でない

[0093] 以下に、亜鉛めつき鋼板の重ね継手をハイブリッド溶接の際に用いられる、本発明のシールドガス組成限定の理由につ!/、て述べる。

酸素ガスは、鋼板重ね部のめっき層が蒸発して発生する亜鉛蒸気の除去に影響する。これは、シールドガス中に酸素ガスを添加することにより、溶融金属の表面張力が低下し亜鉛蒸気が溶融金属から適切に排出、又はシールドガス中の酸素ガスにより酸ィ匕し酸ィ匕物として溶融金属中に閉じ込められる効果が得られる。

[0094] 本発明では、ギャップゼロの場合にビード表面に発生するピットがゼロであり、かつギャップが発生した場合にステイツキングや上板の溶け落ち、穴開き等が無いという条件で種々の検討を行った結果、添加する酸素ガスの最低濃度を 5. 0体積％以上になるものと思われる。一方、酸素ガスを添加することにより溶融金属の表面張力が低下するため、必要以上の酸素ガスを添加するとスパッタが発生する。ハイブリッド溶接では、熱源としてレーザを使用しているため、照射エネルギの減少に繋がる保護ガラス等へのスパッタ付着は好ましくなぐ上限濃度を 10体積％以下になるものと思われる。 [0095] 炭酸ガスは、アークを緊縮し安定させるため一定量必要であるが、一方で酸素ガスと同様に添加しすぎるとスパッタの発生が著しくなり、アーク力が強くなることからギヤップが発生した場合には穴開きを生じる。よって、濃度範囲を 15体積％以上 50体積 %以下になるものと思われる。

[0096] (亜鉛めつき鋼板の重ね隅肉継手のハイブリッド溶接）

(実験例 4)

板厚 1. 8mmの亜鉛めつき鋼板を 2枚用いて、上板と下板の間の隙間を Omm、ァークトーチの前進角を 20度とし、隅肉溶接で溶接長 100mm当たりのピット数及びノヽンビングなどで連続ビードが形成できな、ビード不整の有無、スパッタの発生状況を確認した。シールドガスとして、アルゴンガス、炭酸ガスおよび酸素ガスの 3種類からなる混合ガスを用い、シールドガス中の炭酸ガス、酸素ガスの組成を変えてハイブリッド溶接を行った。

[0097] また、比較として MAG溶接用のシールドガスとして一般的なアルゴンガス一炭酸ガス系およびアルゴンガス酸素ガス系シールドガスを用、た例も示した。

また、ビード不整の無い溶接サンプルは、ビードの中央部を切断してアンダカットの有無を確認し、無いものを合格とした。

ここでいうアンダカットとは、図 7に示すように、溶接部 Mの断面のビード両端部を直線 Nで結んだときに、直線 Nの下側に存在する凹みを指し、応力集中による疲労亀裂の起点となる恐れがあるものである。

[0098] 評価事項および評価基準は以下の通りである。

(a)ピットの発生有無及び発生数の確認

(b)ハンビング等のビード不整 (連続ビード未形成)発生の確認

(c)スパッタ発生の確認

(d)アンダカット発生の確認

[0099] (a)〜（d)の発生の確認は以下の 4段階で評価を行ヽ総合評価で合否の判定を行つた o

〇：各現象の発生がなく非常に良好

△:各現象の発生が幾分認められるが、継手として支障がなく合格 X：各現象が発生して継手として不合格

：ハンビング等のビード不整発生で評価不可

[0100] 溶接条件は、以下の通りである。

アーク溶接:消耗電極式溶接、パルスアーク

母材板厚： 1. 8mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）

継手形状:重ね継手

溶接姿勢:水平隅肉

溶接速度： 2. 0 m/min

溶接長： 100mm

板間隙間: 0

アークトーチ前進角： 20°

チップ母材間距離： 15mm

溶接ワイヤ： Φ 1. 2mm

レーザ出力： 2. OkW

溶接電流： 180A

電圧範囲： 22. 0〜25. OV

レーザ.アーク間距離： ₂. omm

シールドガス流量： 20LZmin

[0101] 結果を表 7に示すとともに、図 8に、ビード不整、ピット、アンダカットの発生がなぐスノッタの発生が少な、炭酸ガス濃度と酸素ガス濃度の好適な範囲を示す。図 8の実線で囲まれた領域が上記関係式で表される濃度範囲である。

[0102] [表 7]

(実験例 5)

上板に板厚 1. 2mmの冷延鋼板を下板に板厚 1. 6mmの亜鉛めつき鋼板を用い、隙間を Omm、アークトーチの前進角を 20度として隅肉溶接を行った。ここでは実験例 4と同様に、溶接長 1 OOmm当たりのピット数及びハンビング等で連続ビード形成できな、ビード不整の有無、スパッタの発生状況を確認した。

シールドガスとして、アルゴンガス及び炭酸ガス並びに酸素ガスの 3種類カゝらなる混合ガスを用い、シールドガス中の炭酸ガス、酸素ガスの組成を変えてハイブリッド溶接を行った。また比較として MAG溶接用のシールドガスとして一般的な Ar—C02 系及び Ar— 02系シーノレドガスを用いた。

ビード不整の無い溶接サンプルは、実験例 4と同様にビードの中央部を切断してァンダカットの有無を確認し、無いものを合格とした。

[0104] 溶接条件は、以下の通りである。

アーク溶接:消耗電極式溶接、パルスアーク

母材板厚:上板 1. 2mm (冷延鋼板）

下板 1. 6mm (合金化溶融亜鉛めつき鋼板）

継手形状:重ね継手

溶接姿勢:水平隅肉

溶接速度： 2. 5 m/min

溶接長： 100mm

板間隙間: 0

アークトーチ前進角： 20°

チップ母材間距離： 15mm

溶接ワイヤ： Φ 1. 2mm

レーザ出力： 2. OkW

溶接電流： 240A

電圧範囲： 22. 0〜25. OV

レーザ'アーク間距離： 2. Omm

シールドガス流量： 20 L/min

[0105] 結果を表 8に示すとともに、図 9に、ビード不整、ピット、アンダカットの発生がなぐスノッタの発生が少なレ、炭酸ガス濃度と酸素ガス濃度の好適な範囲を示す。図 9の実線で囲まれた領域が上記関係式で表される濃度範囲である。

[0106] [表 8]

[0107] 以下に、亜鉛めつき鋼板の重ね隅肉継手をハイブリッド溶接する場合の、本発明のシールドガスの組成限定理由につ、て説明する。

[0108] し力しながら、シールドガス中への酸素ガスは溶接金属の脱酸不足等により、溶接金属のじん性を低下させる原因となる。一方で、亜鉛めつき鋼板は薄板構造物の材料として主に使用されるため、じん性の低下は大きな問題とならない。むしろ、酸素ガスを添加しないことにより、ピットやブローホール等の欠陥が生じた場合のじん性低下が問題となる。なお、本発明の溶接継手は引張強度に問題が無いことを確認している。

[0109] 亜鉛めつき鋼板の重ね隅肉継手をハイブリッド溶接する場合において、本発明では、板間の隙間が Ommの場合にビード表面に発生するピットがゼロであり、かつ 2. 0 mZmin以上の溶接速度で溶接を行った際にハンビング等のビード不整やアンダカット発生を防止するという条件で種々の検討を行った結果、添加する酸素ガスの最低濃度を 5. 0%以上とした。

[0110] 一方、ハイブリッド溶接では熱源としてレーザを使用しているため、溶融池の凝固時間が長くなる。このため、酸素ガスを必要以上の酸素ガスを添加すると溶融池の流動性が増しすぎるためスパッタが発生し易くなる。レーザ光の照射エネルギの減少に繋力 ¾保護ガラス等へのスパッタ付着は好ましくないため上限濃度を 13%以下になるものと思われる。

[0111] 炭酸ガスは、アークを緊縮し安定させるため一定量必要である力一方で酸素ガスと同様に添加しすぎるとスパッタの発生が著しくなり、アーク力が強くなることからアンダカットを生じさせやすい。よって、濃度範囲を 3%以上 25%以下になるものと思われる。

産業上の利用可能性

[0112] 本発明のハイブリッド溶接方法及びこれに用いるシールドガスによれば、自動車等の部材として用いられる亜鉛めつき鋼板について、高効率かつ高品質なハイブリッド溶接を実現できる。したがって、本発明は、自動車産業等の様々な分野に適用可能であり、その産業上の利用可能性は極めて高い。

Claims

請求の範囲

[1] レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

鋼板間のギャップがゼロである場合、

15≤A≤50, 5≤B≤9、かつ B≥21— 0. 8Aの範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とするノ、イブリツド溶接用シールドガス。

[2] レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

15≤A≤50, 3≤B≤9、かつ B≥0. 1Aの範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガス。

[3] レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

10≤A≤50, 3≤B≤9,力つ： B≥0. 1A、力つ： B≥15— 0. 6A、の範囲に調整し、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガス。

[4] レーザ溶接とアーク溶接とを併用し、被溶接鋼板の少なくとも一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を重ね溶接するハイブリッド溶接において、

鋼板間のギャップを Gとし、溶接トーチ側に位置する鋼板の厚さを Tとし、 GZTが 0 である場合、請求項 1に記載のシールドガスを用い、 GZTが 1以下で、鋼板の厚さが同じである場合、請求項 2に記載のシールドガスを用い、

GZTが 1以下で、鋼板の厚さが異なる場合、請求項 3に記載のシールドガスを用

V、ることを特徴とするハイブリッド溶接方法。

[5] レーザ溶接及びアーク溶接を併用し、被溶接鋼板の両方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたときに、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、 3≤A≤25、 5≤B≤13、力つ B≥10— 0. 33

X Aの範囲とし、残部をアルゴンガスとしたことを特徴とする溶接用シールドガス。

[6] レーザ溶接及びアーク溶接を併用し、被溶接鋼板の一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接する際に使用するシールドガスにおいて、

前記シールドガス中の炭酸ガスの体積％を A、酸素ガスの体積％をとしたときに、炭酸ガスと酸素ガスの混合割合を、 3≤A≤25、 5≤B≤13、力つ B≥10. 5— 0. 5

[7] レーザ溶接とアーク溶接とを併用して被溶接鋼板の両方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接するハイブリッド溶接において、請求項 5に記載のシールドガスを用いることを特徴とするハイブリッド溶接方法。

[8] レーザ溶接とアーク溶接とを併用して被溶接鋼板の一方が亜鉛めつき鋼板である鋼板を、重ね隅肉溶接するハイブリッド溶接において、請求項 6に記載のシールドガスを用いることを特徴とするハイブリッド溶接方法。