专利名称：钢板的激光焊接方法以及复合板材的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过激光焊接，对用于汽车的车身部件等的钢板进行对焊的方法，以及由通过此方法焊接的钢板构成的复合板材。
本申请主张2003年7月2日申请的日本国专利申请2003-270529的优先权，引用了其内容。
背景技术：
在汽车制造等中，采用着对将板厚、材质等特性不同的多个钢板进行对焊而一体化的复合板材(以下，称为拼焊板坯)进行冲压成型的方法(以下，称为拼焊方法)。此方法被用于制造被要求的强度和成形特性等根据部位的不同而不同的构件。
当制造拼焊板坯的时候，对钢板进行对焊接时，多使用激光焊接。对于激光焊接，通常是，将氩气作为保护气体使用。
作为激光焊接方法，特开平08-276290号公报中已公开了，将CO2和Ar的混合气体作为保护气体使用，并对带状钢板的端部进行对焊接的方法。
而且，还已知如特开平06-328279号公报中公开的方法，其将二氧化碳15～25％掺杂到氩气等的惰性气体中的气体作为保护气体使用，并对重叠的钢材进行激光焊接。
另外，还已知如专利3176778号公报中公开的方法，其将包含0.5～10vol％的氧气的、Ar、He或Ar-He混合气体作为保护气体使用，并对钢材进行激光焊接。
另外，还已知如专利第3383444号公报中公开的方法，其将包含1～10％O2的Ar气体、包含1～10％O2的He气体、包含5～50％CO2的Ar气体、包含5～50％CO2的He气体、空气、之一作为保护气体，进行激光焊接。
另外，还已知如专利2842967号公报中公开的方法，其使用CO2、O2、CO2和其他气体的混合气体、或者O2和其他气体的混合气体作为保护气体，进行激光焊接。
在激光焊接中，由于光束的直径非常小(通常是0.5mm左右)，因此可以对被焊接物局部性地施加大的能量。因此，可以使焊接焊道的宽度狭窄，并能可提高焊接的速度。
然而，在进行激光焊接时，由于焊接焊道的宽度变小，因此在进行钢板的对焊的时候，如果对接部的钢板间隙局部性变大，那么就使此部分的焊接不充分，且降低焊接部的强度和成形特性。特别是，在使用大型钢板的时候，容易产生所述的间隙，并带来容易引起焊接部的强度和成形特性降低等问题。
另外，在进行激光焊接时，由于对于钢板局部性地施加了大的能量，且焊速变快了，因此，就会产生由于骤冷骤热，焊接部的硬度变大，其结果，焊接部的成形特性降低的问题。
此外，在使用由不同板厚的多个钢板构成的拼焊板坯的时候，焊接金属就会变成从厚板侧向薄板侧厚度逐渐减少的形状。
而在钢板的焊接金属表面的倾斜是陡峭的情况下，因为在进行冲压成型时，会由于应力集中而产生裂纹，或由厚板侧的边缘部，冲压模受损伤的情况发生，因此，人们希望能降低焊接金属的倾斜。
发明内容
本发明是鉴于以上所述的事实做出来的。本发明的目的如下。
(1)提供即使在对接部上的钢板间隙大的时候，也能防止焊接质量不良，且能提高焊接部的成形特性的焊接方法以及复合板材。
(2)提供在对板厚不同的钢板进行对焊的时候，减小焊接金属表面的倾斜角度的焊接方法以及复合板材。
有关本发明第一方案的钢板的激光焊接方法中，作为保护气体，使用包含氩、氦、氮中的一种或两种以上，和20～50vol％二氧化碳的混合气体。
所述钢板的激光焊接方法可以是，在对钢板进行冲压成型之前、通过激光焊接进行对焊接的方法。
所述保护气体可以包含不足1vol％的氧气。
所述钢板的激光焊接方法，可以对板厚或材质相互不同的钢板进行对焊接。
有关本发明的第一方案的复合板材，可以由有关本发明的第一方案的激光焊接方法焊接的钢板形成。
有关本发明第二方案的钢板的激光焊接方法中，作为保护气体，使用了包含氩、氦、氮中的一种或两种以上，和10～40vol％二氧化碳，以及1～5vol％氧气的混合气体。
所述钢板的激光焊接方法可以是，在对钢板进行冲压成型之前，通过激光焊接，进行对焊接的方法。
所述钢板的激光焊接方法，可以对板厚或材质相互不同的钢板进行对焊接。
有关本发明的第二方案的复合板材，可以由有关本发明的第二方案的激光焊接方法焊接的钢板形成。
本发明中，使用包含20～50vol％二氧化碳的混合气体，或使用包含10～40vol％二氧化碳、1～5vol％氧气的混合气体，可以得到以下的效果。
(1)由于使用了包含二氧化碳的保护气体，因此比起用仅由惰性气体构成的保护气体，可以增加焊接时的熔深(熔入)。
因此，即使在对接部的钢板间隙大的时候，也能防止焊接质量不佳，并能提高焊接部的机械强度和成形特性。
从而，在对已焊接的钢板进行成型的时候，可以防止焊接部破损。同时，可以降低对于对接精度的要求。
(2)在激光焊接中，由于对狭窄的范围施加很大的能量导致了钢板的骤热骤冷，因此焊接部的硬度容易上升，而焊接部的成形特性则很容易恶化。
本发明中，由于使用了包含氧化性气体二氧化碳的保护气体，因此，能降低焊接部的硬度，提高韧性，同时改善成形特性。
从而，可以防止冲压成型时，焊接部破损的情况。
(3)由于使用包含二氧化碳的保护气体，因此可以适度地氧化熔融金属，且能将润湿性和流动性抑制在合适的范围。
因此，可防止由于熔入过量，焊接部的形状不佳的情况的发生。从而，可以提高焊接部的机械强度和成形特性。
(4)由于可以适度地氧化熔融金属，且能将润湿性和流动性抑制在合适的范围，因此，在对板厚不同的钢板进行对焊接的时候，可以缓和对于钢板的焊接金属表面的倾斜。
从而，可以防止冲压成型时的焊接部的裂纹和由厚板侧的边缘部造成的冲压模的损伤。
(5)由于使用包含二氧化碳气体的保护气体，因此可防止焊接时飞溅的产生。
从而，可防止由飞溅的附着产生焊接物的外观恶化的情况。另外，还可以防止由于飞溅产生冲压成型用的金属模具受损伤的情况。
(6)由于可以增加熔深从而防止焊接质量不佳，因此没必要使用大功率激光或混合激光，从而能降低设备成本。
(7)由于可以增加熔深从而防止焊接质量不佳，因此可提高焊速。从而，可提高生产率。
图1是表示保护气体的成分浓度和背面焊道宽度之间的关系的曲线图。
图2是表示作为保护气体使用了Ar时的焊接部截面的照片。
图3是表示作为保护气体使用了Ar-CO2混合气体时的焊接部截面的照片。
图4是表示作为保护气体使用了Ar-O2-CO2混合气体时的焊接部截面的照片。
图5是表示最小焊接金属厚度测定方法的示意图。
图6是表示保护气体的成分浓度和最小焊接金属厚度的比之间的关系的曲线图。
图7是表示保护气体的成分浓度和焊接金属的硬度之间的关系的曲线图。
图8是表示作为保护气体使用了Ar时的焊接部截面的照片。
图9是表示作为保护气体使用了Ar-O2混合气体时的焊接部截面的照片。
图10是表示作为保护气体使用了Ar-CO2混合气体时的焊接部截面的照片。
图11是表示作为保护气体使用了Ar-CO2混合气体或Ar-O2混合气体时的焊接部外观的照片。
图12是表示作为保护气体使用了Ar-CO2混合气体时的焊接部外观的照片。
图13是表示作为保护气体使用了Ar-O2-CO2混合气体时的成分浓度和背面焊道宽度之间的关系的曲线图。
图14是表示作为保护气体使用了Ar-O2-CO2混合气体时的成分浓度和最小焊接金属厚度的比之间的关系的曲线图。
图15是表示作为保护气体使用了Ar-O2-CO2混合气体时的成分浓度和焊接金属硬度之间的关系的曲线图。
具体实施例方式
本发明中，通过激光焊接，对钢板进行对焊。作为激光光源，可使用通常用的YAG激光器、二氧化碳激光器等。焊接是在向金属供给保护气体的气氛下进行的。
本发明的焊接方法中，作为保护气体，使用了包含氩、氦、氮中的一种或两种以上，和20～50vol％二氧化碳的混合气体。
此保护气体可包含20～50vol％二氧化碳，而剩下的部分是由氩、氦、氮中的一种或两种以上构成的混合气体。
二氧化碳的浓度可以是25vol％以上或30vol％以上。二氧化碳的浓度可以是45vol％以下或40vol％以下。
所述保护气体可以包含不足1vol％的氧气。
即，可使用包含氩、氦、氮中的一种或两种以上，和20～50vol％二氧化碳，以及不足1vol％的氧气的混合气体。
二氧化碳的浓度在所述范围以下，则很容易发生熔入不充分的情况，且容易降低焊接部的强度、成形特性。另外，如果二氧化碳的浓度超过所述范围，则很容易使焊道不均匀。另外，如果氧气的浓度过高，则会很容易引起焊接部的形状不佳和飞溅的产生。
本发明的焊接方法中，作为保护气体，也可以使用了包含氩、氦、氮中的一种或两种以上，和10～40vol％二氧化碳和1～5vol％氧气的混合气体。
此保护气体可包含10～40vol％二氧化碳和1～5vol％氧气，而剩下的部分是由氩、氦、氮中的一种或两种以上构成的混合气体。
二氧化碳的浓度可以是15vol％以上或20vol％以上。二氧化碳的浓度可以是35vol％以下或30vol％以下。
氧气的浓度可以是1.5vol％以上或2vol％以上。氧气的浓度可以是4.5vol％以下或4vol％以下。
二氧化碳的浓度在所述范围以下，则会发生熔化不充分的情况，且容易降低焊接部的强度和成形特性。另外，如果二氧化碳的浓度超过所述范围，则很容易使焊道不均匀。
氧气的浓度在所述范围以下，则会发生熔化不充分的情况，且容易降低焊接部的强度和成形特性。如果氧气的浓度超过所述范围，则会很容易引起焊接部的形状不佳和飞溅的产生。
而且，保护气体中可以包含其他成分，例如可以包含不可避免的杂质。
作为本发明的对象的钢板，可以列举出镀锌钢板。
本发明的焊接方法中，可以适用在后工序中冲压成型的钢板、例如使用于拼焊方法的拼焊板坯。
所谓拼焊板坯指的是，对板厚或材料不同的板材彼此间进行对焊而一体化了的复合板材。所谓拼焊方法指的是，用多个板材制造拼焊板坯，并进行冲压成型的方法。
本发明特别适用于对于板厚相互不同的钢板进行对焊接的差厚对焊接(存在厚度差的对焊)。
本发明可适用于汽车部件、例如车身部件的制造。
本发明中，使用包含20～50vol％二氧化碳的混合气体，或使用包含10～40vol％二氧化碳和1～5vol％氧气的混合气体，得到以下的效果。
(1)由于使用了包含二氧化碳的保护气体，因此与使用仅由惰性气体构成的保护气体的情况相比，可以增加焊接时的熔入，并能得到深度方向上宽度均匀的熔化形状。
由于熔入很充分，因此，即使在对接部的钢板间隙大的时候，也能防止焊接质量不佳，并能提高焊接部的机械强度和成形特性。
从而，在对已焊接的钢板进行冲压成型的时候，可以防止焊接部破损。而且，可以降低对对接精度的要求，从而使制造更加容易。
本发明还适用于拼焊板的制造。由于作为拼焊板坯，常使用大型钢板，因此在焊接部很容易会出现间隙，而应用本发明，则可以有效地防止焊接质量不佳，并能提高焊接部的机械强度和成形特性。
关于通过使用所述混合气体能增加熔深的理由，可以有以下的推测。即，由于通过作为氧化性气体的二氧化碳，焊接部适当地被氧化，因此，可以在产生氧化热的同时，提高激光的光吸收能力。因此，焊接部被有效加热，从而熔深增加了。
(2)在激光焊接中，由于对狭窄的范围施加很大的能量导致了钢板的骤热骤冷，因此焊接部的硬度容易上升，而焊接部的成形特性很容易恶化。
本发明中，由于使用了包含二氧化碳的保护气体，因此可由二氧化碳在焊接部生成氧化物，从而抑制成为硬度上升的原因的奥氏体晶粒的长大。
由此，可降低焊接部的硬度，提高韧性，并提高成形特性。
从而，可以防止冲压成型时，焊接部破损的情况发生。
(3)由于使用包含二氧化碳的保护气体，因此可以适度地氧化熔融金属，且能将润湿性和流动性抑制在合适的范围。
因此，可防止由于过度熔入，焊接部的形状不佳的情况的发生。从而，可以提高焊接部的机械强度和成形特性。
相对于此，在使用由氧气和惰性气体组成的保护气体的时候，会产生由氧气的氧化力使熔入过量，和由熔融金属的流动使焊接部形状不稳定的担心。
(4)由于可以适度地氧化熔融金属，且能将润湿性和流动性抑制在合适的范围，因此，在对板厚不同的钢板进行对焊接的时候，可以缓和对于钢板的焊接金属表面的倾斜。
从而，可以防止冲压成型时的焊接部的裂纹和由厚板侧的边缘部造成的冲压模的损伤。
相对于此，在使用由氧气和惰性气体组成的保护气体的时候，会由于熔融金属的流动，焊接金属表面的倾斜变得陡峭。
(5)由于使用包含二氧化碳气体的保护气体，因此可防止焊接时飞溅的产生。
从而，可防止由飞溅的附着而焊接物的外观恶化的情况的发生。另外，还可防止由飞溅，冲压成型用的金属模具受损伤。
相对于此，在使用由氧气和惰性气体组成的保护气体的时候，会产生剧烈的氧化反应，且容易产生飞溅。
本发明中，由于可以得到没有飞溅附着且表面光滑性好的焊接物，因此，在应用于汽车部件制造时，特别有用。
(6)由于可以增加熔深从而防止焊接质量不佳，因此，即使在激光的输出功率低的时候，也能使焊接部具有足够的机械强度和成形特性。
从而，没必要使用大功率激光或混合激光，从而能控制设备成本。
(7)由于可以增加熔深从而防止焊接质量不佳，因此可提高焊速。从而，可提高生产率。
下面，通过具体实例，明确本发明的效果。
(试验1背面焊道宽度的测定)(试验例1-1)通过激光焊接对厚度不同的两片双面镀锌钢板(单位面积重量为45g/m2)(板厚分别是0.7mm、1.4mm)进行对焊接。以下，将厚度为0.7mm的钢板称为薄板，而将厚度为1.4mm的钢板称为厚板。
钢板端面的处理激光划片使用激光器YAG激光器激光功率2kW焊接方法向下差厚对焊接对准错位量0mm焊速3.0m/min间隙(两块钢板的间隙)0mm保护气体Ar-CO2混合气体(或Ar)保护气体流量40L/min喷嘴(保护气体供给用)同轴双重喷嘴图1表示测定背面焊道宽度(平均值)的结果。图中，添加气体浓度表示保护气体的二氧化碳浓度(xvol％)。
(试验例1-2)作为保护气体，使用了Ar-O2-CO2混合气体(或Ar-O2混合气体)，对钢板进行对焊接。保护气体的氧气浓度为5vol％。其他的条件按照试验例1-1。
背面焊道宽度的测定结果如图1所示。图中，添加气体浓度表示氧气浓度(5vol％)和二氧化碳浓度(yvol％)之和。
(试验例1-3)作为保护气体，使用Ar-O2混合气体(或Ar)，对钢板进行了对焊接。其他的条件按照试验例1-1。
背面焊道宽度的测定结果如图1所示。图中，添加气体浓度表示氧气浓度(xvol％)。
如图1所示，在使用Ar-CO2混合气体的情况下，在二氧化碳浓度达到10vol％以上的时候，能得到充分的背面焊道宽度(0.7mm以上)。
而且，在以上的任何一个试验例中，背面焊道都没有在其长度方向上产生间断地形成。
(试验2熔入形状的评价)(试验例2)作为保护气体，使用了Ar、Ar-CO2混合气体(CO2的浓度为30vol％)、或Ar-O2-CO2混合气体(O2浓度为5vol％、CO2的浓度为20vol％)，对钢板进行了对焊接。其他的条件按照试验例1-1。
图2表示使用了Ar时的焊接部截面、图3表示使用了Ar-CO2混合气体时的焊接部截面、图4表示使用了Ar-O2-CO2混合气体时的焊接部截面。
如图2所示，使用Ar时，与正面焊道宽度(上面侧)相比，背面焊道宽度(下面侧)要窄。
如图3、4所示，在使用Ar-CO2混合气体或Ar-O2-CO2混合气体时，正面焊道宽度(上面侧)和背面焊道宽度(下面侧)之间没有了大的差距，并得到了在深度方向上宽度大致均匀的熔化形状。
(试验3耐间隙性评价的评价)(试验例3)作为保护气体，使用了Ar、Ar-CO2混合气体、或Ar-O2-CO2混合气体，且将间隙(两块钢板间的间隙)设置为0～0.3mm，进行了对焊接，并检查背面焊道。当间隙为0mm的时候，对准错位量定为0mm，而当间隙为0.1mm以上的时候，对准错位量定为0.1mm(对于厚板，将激光照射于从对接端面错开0.1mm的位置)。其他的条件按照试验例1-1。
表1显示了结果。将观察到背面焊道时的情况评价为○，而将没有观察到背面焊道时的情况评价为×。
(表1)
○焊接良好(观察到了背面焊道)×不能焊接(没观察到背面焊道)如表1所示，在使用Ar-CO2混合气体的时候，在二氧化碳浓度在20vol％以上的情况下，得到了优越的耐间隙性(0.25mm以上的间隙下，也能焊接)。
(试验4焊接金属的厚度测定)(试验例4)作为保护气体，使用了Ar、Ar-CO2混合气体、Ar-O2混合气体、或Ar-O2-CO2混合气体(O2的浓度为5vol％)，且将间隙设置为0.25mm，进行了对焊接。对准错位量定为0.1mm。其他的条件按照试验例1-1。
如图5所示，测定了焊接部的焊接金属的最小厚度t，并算出了此厚度与薄板厚度T(0.7mm)之间的比率(t/T)。
结果如图6所示。图中，添加气体浓度与试验1中相同，是Ar以外的成分浓度。将不能焊接时的焊接金属厚度比定为零。
如图6所示，在使用Ar-CO2混合气体的时候，二氧化碳浓度达到20vol％以上的情况下，焊接金属的厚度成为充分大的值(t/T为0.8以上)。
(试验5焊接金属的硬度测定)(试验例5)作为保护气体，使用Ar、Ar-CO2混合气体、Ar-O2混合气体、或Ar-O2-CO2混合气体(O2的浓度为5vol％)，对钢板进行了对焊接，并测定焊接金属的维氏硬度(最大硬度)。其他的条件按照试验例1-1。
结果如图7所示。图中，添加气体浓度与试验1中相同，是Ar以外的成分浓度。
维氏硬度是，在将顶角为136度的金刚石四方锥体按压至试件表面形成 凹坑时，施加的载荷除以形成的凹坑表面积得到的值。即，维氏硬度Hv＝1.8544p/d(p按压载荷(kg)、d(凹坑对角线长度的平均值(mm))。
如图7所示，在使用Ar-CO2混合气体的时候，二氧化碳浓度达到20vol％以上的情况下，可以将硬度抑制在低的值(170以下)。
(试验6焊接部倾斜的评价)(试验例6)作为保护气体，使用Ar、Ar-O2混合气体(O2的浓度为10vol％)、或Ar-CO2混合气体(CO2的浓度为30vol％)，对钢板进行了对焊接。其他的条件按照试验例1-1。
对于构成从厚板侧向薄板侧逐渐减少厚度的形状的焊接金属表面(上面)的倾斜，进行了评价。
图8表示使用了Ar时的焊接部截面、图9表示使用了Ar-O2混合气体时的焊接部截面、图10表示使用了Ar-CO2混合气体时的焊接部截面。
如图8～10所示，在使用Ar-O2混合气体时，焊接金属表面的倾斜角度(最大倾斜角度)变得非常大，而相对于此，使用了Ar-CO2混合气体时，倾斜角度则变得比较小。
(试验7是否产生飞溅)(试验例7)
作为保护气体，使用Ar-CO2混合气体(CO2的浓度为30vol％)，或Ar-O2混合气体(O2的浓度为10vol％)，对钢板进行了对焊接。其他的条件按照试验例1-1。
观察焊接部，确认是否产生飞溅。
图11表示焊接部的外观(正面焊道和背面焊道)。图中，以在水平方向延伸的焊接部为界，上方部分是厚板，而下方部分是薄板。
如图11所示，使用Ar-O2混合气体时，观察到飞溅的产生，而相对于此，使用Ar-CO2混合气体时，却几乎看不到飞溅的产生。
(试验8焊道均匀性的评价(1))(试验例8)作为保护气体，使用Ar-CO2混合气体(CO2的浓度为30vol％或70vol％)，对钢板进行了对焊接，并对正面焊道的均匀性进行了评价。其他的条件按照试验例1-1。
图12表示焊接部的外观(正面焊道)。图中，以在水平方向延伸的焊接部为界，上方部分是厚板，而下方部分是薄板。
如图12所示，在Ar-O2混合气体中二氧化碳浓度为30％时，得到了均匀的焊道，而在二氧化碳浓度为70％时，则看到了厚板侧边缘部的缺陷，得到了不均匀的焊道。
(试验9焊道均匀性的评价(2))(试验例9)作为保护气体，使用Ar、Ar-CO2混合气体，或CO2，对钢板进行了对焊接，并通过目视，对正面焊道的均匀性进行了评价。其他的条件按照试验例1-1。其结果如表2所示。
(表2)
○均匀×不均匀如表2所示，二氧化碳浓度在50vol％以下的时候，得到了优良的焊道均匀性。
(试验10背面焊道宽度的测定)(试验例10)作为保护气体，使用Ar-O2-CO2混合气体(或Ar-O2混合气体)，对钢板进行了对焊接。保护气体中的氧气浓度定为0.5～20vol％。其他的条件按照试验例1-1。
背面焊道宽度的测定结果如图13所示。图中，混合比表示保护气体中的二氧化碳气体浓度(xvol％)。
如图13所示，在氧气浓度为0.5vol％或2vol％的时候，如果二氧化碳浓度为10vol％以上，则背面焊道宽度可以达到足够大的值(0.7mm以上)。
另外，氧气浓度达到5vol％以上的时候，无论二氧化碳浓度多少，背面焊道宽度均可以达到足够大的值(0.7mm以上)。
(试验11耐间隙性的测定)(试验例11)作为保护气体，使用Ar、Ar-O2混合气体、或Ar-O2-CO2混合气体，并将间隙(两块钢板的间隙)设置为0～0.3mm，对钢板进行对焊接，再检查背面焊道。当间隙为0mm的时候，对准错位量定为0mm，而当间隙为0.1mm以上的时候，对准错位量定为0.1mm。其他的条件按照试验例1-1。
表3显示了结果。将观察到背面焊道时的情况评价为○，而将没观察到背面焊道时的情况评价为×。
(表3)
○焊接良好(观察到了背面焊道)×不能焊接(没观察到背面焊道)
如表3所示，在氧气浓度为0.5vol％的情况下，在二氧化碳浓度为20vol％以上时，能得到优良的耐间隙性(可对0.25mm以上的间隙进行焊接)。
在氧气浓度为2vol％的情况下，在二氧化碳浓度为10vol％以上时，能得到优良的耐间隙性。
在氧气浓度为5vol％的情况下，无论二氧化碳浓度多少，均能得到优良的耐间隙性。
(试验12焊道金属厚度的测定)(试验例12)作为保护气体，使用Ar-O2-CO2混合气体(或Ar-O2混合气体)，并将间隙(两块钢板的间隙)设置为0.25mm，对钢板进行对焊接。对准错位量定为0.1mm。其他的条件按照试验例1-1。测定焊接部的焊接金属的最小厚度t，并算出了此厚度与薄板厚度T(0.7mm)之间的比率(t/T)。
结果如图14所示。图中，混合比表示保护气体的二氧化碳浓度(xvol％)。
如图14所示，在氧气浓度为0.5vol％的情况下，在二氧化碳浓度为20vol％以上时，焊接金属的厚度为足够值(t/T为0.8以上)。
另外，在氧气浓度为2～10vol％的情况下，在二氧化碳浓度为10vol％以上时，焊接金属的厚度为足够的值(t/T为0.8以上)。
另外，在氧气浓度为20vol％的情况下，无论二氧化碳浓度多少，焊接金属的厚度均为足够值(t/T为0.8以上)。
(试验13焊接金属的硬度测定)(试验例13)作为保护气体，使用Ar-O2-CO2混合气体(或Ar-O2混合气体)，对钢板进行了对焊接。并测定了焊接金属的维氏硬度(最大硬度)。其他的条件按照试验例1-1。
结果如图15所示。图中，混合比表示保护气体的二氧化碳浓度(xvol％)。
如图15所示，在氧气浓度为0.5vol％的情况下，在二氧化碳浓度为10vol％以上时，可以使焊接金属的硬度为低的值(170以下)。
在氧气浓度为2vol％以上的情况下，无论二氧化碳浓度多少，均可以使焊接金属的硬度为低的值(170以下)。
综合以上的试验结果，并示于表4～9。
表4是汇总了主要是关于Ar-CO2混合气体的试验结果，而表5～9是汇总了关于Ar-O2-CO2混合气体的试验结果。
表5～9中，使用了与试验10～13中一样的Ar-O2-CO2混合气体，且一并表示了对焊接部倾斜、是否产生飞溅、焊道的均匀性，进行评价的结果。
关于背面焊道宽度(试验1、10)，对于0.7mm以上的，评价为○。
关于耐间隙性(试验3、11)，将观察到背面焊道时的情况评价为○。
关于最小焊接金属厚度比(试验4，12)，将0.8以上的评价为○。
关于焊接部倾斜(试验6)，在相对钢板的焊接金属表面(上面)的最大倾斜角度与使用Ar时(图8)大致一样的情况下，评价为○；而在显著大于使用Ar时的倾斜角度的情况下，则评价为×。
关于飞溅(试验7)，检查焊接部表面是否有飞溅，并将没观察到飞溅的产生的情况评价为○、而将观察到飞溅的产生的情况评价为×。
关于焊道均匀性(试验8，9)，将正面焊道宽度大致均匀的情况，评价为○。
关于硬度(试验5，13)，将170以下时的情况，评价为○。
关于熔入形状(试验2)，得到在深度方向上宽度大致均匀的熔入形状时，评价为○。
(表4)
●背面焊道宽度为0.7mm以上时为○●耐间隙性为0.25mm以上时为○●最小焊接金属厚度比为0.8以上时为○●硬度为170以下时为○
(表5)
(表6)
(表7)
(表8)
(表9)
如表4所示，在使用Ar-CO2混合气体时，在二氧化碳浓度为20～50vol％的情况下，在所有的评价项目上，都得到了优良的结果。
如表5所示，在使用氧气浓度不足1vol％的Ar-O2-CO2混合气体时，在二氧化碳浓度为20～50vol％的情况下，得到了与使用Ar-CO2混合气体(二氧化碳浓度为20～50vol％)时，大致一样的优良结果。
如表6，7所示，在使用二氧化碳浓度为10～40vol％，氧气浓度为1～5vol％的Ar-O2-CO2混合气体时，在所有的评价项目上，都得到了优良的结果。
如表8，9所示，在使用氧气浓度超过5vol％的Ar-O2-CO2混合气体时，在任何一个的评价项目上，都得到了差的结果。
以上，对本发明的优选实施例进行了说明，然而，本发明不仅限于这些实施例。在没有逃出本发明宗旨的范围内，可以进行构成的附加、省略、置换，以及其他的更改。本发明并不是限定在所述的说明中，而只限定于附加的技术方案的范围。
权利要求
1.一种钢板的激光焊接方法，其特征在于作为保护气体，使用包含氩、氦及氮中的一种或两种以上，和20～50vol％二氧化碳的混合气体。
2.根据权利要求1所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于，此方法是在对钢板进行冲压成型之前、通过激光焊接对钢板进行对焊接的方法。
3.根据权利要求1所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于所述保护气体包含不足1vol％的氧气。
4.根据权利要求1所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于对板厚或材质相互不同的钢板进行对焊接。
5.一种复合板材，其特征在于由通过权利要求1所述的激光焊接方法进行焊接的钢板构成。
6.一种钢板的激光焊接方法，其特征在于作为保护气体，使用包含氩、氦及氮中的一种或两种以上，10～40vol％二氧化碳，和1～5vol％氧气的混合气体。
7.根据权利要求6所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于，此方法是在对钢板进行冲压成型之前、通过激光焊接对钢板进行对焊接的方法。
8.根据权利要求6所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于对板厚或材质相互不同的钢板进行对焊接。
9.一种复合板材，其特征在于由通过权利要求6所述的激光焊接方法进行焊接的钢板构成。
全文摘要
本发明提供一种钢板的激光焊接的方法，以及由通过此方法焊接的钢板构成的复合板材。在钢板的激光焊接方法中，作为保护气体，可使用包含氩、氦及氮中的一种或两种以上和20～50vol％二氧化碳的混合气体，或者，可使用包含氩、氦及氮中的一种或两种以上、10～40vol％二氧化碳、以及1～5vol％氧气的混合气体。
文档编号B23K26/20GK1608787SQ20041006196
公开日2005年4月27日 申请日期2004年6月29日 优先权日2003年7月2日
发明者中井知章, 龟井俊和 申请人:日本酸素株式会社