レーザ溶接欠陥の発生機構の解明と防止法の開発

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現在、産業界で最も注目されているアルミニウム合金、ステンレス鋼及び亜鉛めっき鋼板のCO_2レーザ溶接とYAGレーザ溶接を種々の条件で行い、溶接中のキ-ホール挙動や溶融部の湯流れをマイクロフォーカスX線透過映像装置等を用いて高速度で観察し、溶接欠陥の生成挙動や原因を解明し、欠陥防止に有効なレーザ溶接条件ならびに高品質・高信頼性のレーザ溶接部を作製するためのレーザ溶接法に関する知見を得た。それらの結果は、以下のとおりである。1)アルミニウム合金A5083および6N01ならびにステンレス鋼SUS304板の連続発振CO2レーザビ-ド溶接時の溶接現象をマイクロフォーカスX線透過映像装置で観察し、キ-ホール挙動に関連して気孔がキ-ホール底部から生成し、ポロシティとなることを明確にした。2)露点計およびガスクロマトグラフを用いて、シールドガス中の酸素、窒素および水素量の時間的・場所的変化を測定し、種々のプリフロー時間でレーザ溶接部を作製し、ポロシティの実際の生成状況を調査し、ポロシティの生成に及ぼすシールドガス純度(酸素、水素)の影響を明確にした。3)亜鉛めっき付着量の異なる鋼板を用い、連続およびパルス発振の条件でCO2レーザおよびYAGレーザによるビ-ド溶接を行い、スパッタやポロシティの発生に及ぼす亜鉛めっき量の影響を明確にし、ポロシティ低減に有効なレーザ溶接条件、亜鉛めっき付着量および隙間の影響に関する知見を得た。4)亜鉛めっき鋼板の重ね溶接では、ポロシティ生成は重ね面での亜鉛の影響によることを示すと共に、生成機構は、高速度・低入熱溶接と低速度・高入熱溶接で異なり、さらに、アルミニウム合金やステンレス鋼と異なることを明確にし、防止法を開発した。5)ポロシティおよび凝固割れ破面の特徴を明らかにし、さらに、ミクロ組織、ミクロ偏析、結晶構造、結晶方位関係等を分析・解析し、溶接欠陥の生成機構や防止法、高品質材の作製法に関する知見を得た。