BR112013027441B1

BR112013027441B1 - Aparelho de soldagem a laser e método de soldagem a laser

Info

Publication number: BR112013027441B1
Application number: BR112013027441-7A
Authority: BR
Inventors: Shuhei Ogura; Atsushi Kawakita; Toshiri Yui
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2021-04-27
Also published as: BR112013027441A2; US9815142B2; CN107160037A; US10005156B2; JP5902400B2; WO2012146965A1; CN107160037B; JP2012228715A; KR101520566B1; US20180029162A1; CN103492117B; BR112013027441B8; KR20130122691A; EP2701875B1; CN103492117A; EP2701875A1; US20140048518A1

Abstract

aparelho de soldagem a laser e método de soldagem a laser. a presente invenção refere-se a um aparelho de soldagem a laser que gera laser por um oscilador a laser, que converge o laser por uma lente de condensador, e aplica o laser a uma chapa superior (101) e a uma chapa inferior (102), superpostas juntas, de modo a soldar a chapa superior (101) e a chapa inferior (102) entre si. de acordo com este aparelho, por ir- radiação do laser, uma poça de fundido y é formada na chapa superior (101) e na chapa inferior (102), superpostas juntas. além disso, por irradiação do laser, a poça de fundido y é forçada a escoar, e a chapa superior (101) e a chapa inferior (102) são soldadas juntas.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

[0001] A invenção se refere a uma tecnologia concernente a um aparelho de soldagem a laser e um método de soldagem à laser.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[0002] A soldagem a laser é um método de soldagem em que laser gerado por um oscilador a laser é convergido por uma lente de condensador, e é aplicado às chapas de aço superpostas de modo a soldar as chapas. Contudo, na soldagem a laser, a resistência da junta declina no caso onde a folga da chapa entre chapas de aço que são superpostas juntas é grande. Por exemplo, se existe uma folga interchapa maior do que ou igual a 0,3 mm, uma superfície de gota de solda às vezes assenta, resultando em uma resistência de junta reduzida. Além disso, se a folga inter-chapa é maior do que 0,5 mm, às vezes acontece que um furo de penetração se forma, e a resistência da junta declina.

[0003] Na soldagem de um objeto de forma tridimensional, por exemplo, um corpo de veículo motor, etc., é difícil de controlar corretamente a folga inter-chapa a, por exemplo, 0,3 mm ou menos. Por enquanto, uma folga inter-chapa de cerca de 1 mm é permitida praticamente, no caso de manufaturamento de corpos de veículo motor, e similares. Portanto, tem se tornado um objetivo soldar chapas de aço com uma folga inter-chapa de cerca de 1 mm sem um declínio na resistência da junta. Agora, algumas medidas contra a redução da resistência da junta da soldagem à laser de uma grande folga interchapa são tomadas na prática.

[0004] A Publicação de Pedido de Patente Japonês No. 2004- 025219 (JP 2004-025219 A) revela um método em que uma folga interchapa é soldada pelo uso de um rolamento de calço. Contudo, no caso onde um corpo do veículo motor, ou similar, é soldado, duas ou três chapas de aço, são, às vezes, soldadas. Portanto, na tecnologia de método de soldagem revelada pelo JP 2004-025219 A, existe uma necessidade de efetuar altamente frequentemente a substituição de calços ou similares, e, portanto, a eficiência de produção declina.

[0005] A Publicação de Pedido de Patente Japonês No. 2005 131707 (JP 2005-131707 A) revela um método em que soldagem em pontos de laser é realizada alternadamente com locais de soldagem com o uso de um grampo. Contudo, em um método revelado por JP 2005-131707 A, um grampo de tamanho maior dedicado é necessário para a soldagem de um corpo do veículo motor, ou similares. Além disso, no método de soldagem revelado no JP 2005-131707 A, quando um aço revestido de zinco é para ser soldado, a soldagem por pontos de laser resulta em uma falha de soldagem causada por sopro de vapor de deposição.

[0006] Na Publicação de Pedido de Patente Japonês No. 2010 023047 (JP 2010-023047 A), a primeira irradiação de laser é realizada em um estado desfocado para fundir a chapa superior de modo que uma saliência é formada em direção ao lado da chapa inferior e, portanto, a folga é reduzida, e, em seguida, a segunda irradiação de laser é realizada para efetuar uma solda de penetração. Contudo, de acordo com o método de soldagem revelado no JP 2010-023047 A, desde que a primeira irradiação de laser é irradiação de baixa energia, a primeira irradiação de laser alcança a fusão de condução de calor na chapa superior, ao invés da fusão guiada. Portanto, o tempo de processamento torna-se longo, e a produtividade declina.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] A invenção proporciona um aparelho de soldagem a laser e um método de soldagem à laser capaz de soldar uma pluralidade de chapas sem um declínio na resistência da junta mesmo no caso onde existe uma folga inter-chapa grande.

[0008] Um primeiro aspecto da invenção é um aparelho de soldagem a laser para soldagem de uma pluralidade de chapas, superpostas juntas, o aparelho de soldagem a laser incluindo: um oscilador a laser que gera laser; e uma lente de condensador que converge o laser, no qual o aparelho de soldagem a laser é configurado para soldar a pluralidade de chapas superpostas juntas por aplicação do laser à pluralidade de chapas superpostas juntas de modo a formar uma poça de fundido na pluralidade de chapas, e aplicação do laser à poça de fundido de modo que a poça de fundido escoe.

[0009] No primeiro aspecto da invenção, o aparelho de soldagem a laser pode ser configurado para fazer com que a poça de fundido escoe por varredura do laser aplicado à poça de fundido, por acionamento da lente de condensador.

[00010] No primeiro aspecto da invenção, o aparelho de soldagem a laser pode adicionalmente incluir um gabarito que é acionável enquanto que retém a pluralidade de chapas, e o aparelho de soldagem a laser pode ser configurado para fazer com que a poça de fundido escoe pelo varredura do laser aplicado à poça de fundido, por acionamento do gabarito.

[00011] No primeiro aspecto da invenção, o aparelho de soldagem a laser pode ser configurado para fazer com que a poça de fundido escoe em uma direção de rotação predeterminada sobre um eixo predeterminado que se estende através da poça de fundido, por varredura do laser aplicado à poça de fundido na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

[00012] No primeiro aspecto da invenção, o aparelho de soldagem a laser pode ser configurado para fazer com que a poça de fundido escoe por varredura do laser na direção de rotação predeterminada ao longo de uma porção de borda externa da poça de fundido após a poça de fundido ser forçada a escoar na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

[00013] No primeiro aspecto da invenção, o aparelho de soldagem a laser pode ser configurado para fazer com que a poça de fundido escoe na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado que se estende através da poça de fundido, e converge em direção ao eixo predeterminado por varredura do laser na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado de modo que a varredura converge ao eixo predeterminado.

[00014] Um segundo aspecto da invenção é um método de soldagem à laser, pelo qual uma pluralidade de chapas superpostas juntas são soldadas, o método de soldagem à laser incluindo: geração de laser por um oscilador à laser; convergência do laser por uma lente de condensador; formação de uma poça de fundido na pluralidade de chapas superpostas juntas pela aplicação do laser à pluralidade de chapas; e fazer com que a poça de fundido escoe pela aplicação do laser à poça de fundido.

[00015] No segundo aspecto da invenção, quando a poça de fundido é forçada a escoar, o laser aplicado à poça de fundido pode ser varrido por acionamento da lente de condensador.

[00016] No segundo aspecto da invenção, quando a poça de fundido é forçada a escoar, o laser aplicado à poça de fundido pode ser varrido por acionamento de um gabarito que retém a pluralidade de chapas.

[00017] No segundo aspecto da invenção, quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido pode ser forçada a escoar em uma direção de rotação predeterminada sobre um eixo predeterminado que se estende através da poça de fundido por varredura do laser aplicado à poça de fundido na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

[00018] No segundo aspecto da invenção, quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido pode ser forçada a escoar, e se amplia por varredura do laser na direção de rotação predeterminada ao longo de uma porção de borda externa da poça de fundido após fazer com que a poça de fundido escoe na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

[00019] No segundo aspecto da invenção, quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido pode ser forçada a escoar na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado, de modo a convergir em direção ao eixo predeterminado por varredura do laser na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado, de modo que a varredura converge ao eixo predeterminado.

[00020] De acordo com o aparelho de soldagem a laser e o método de soldagem à laser, de acordo com a invenção, é possível soldar uma pluralidade de chapas sem um declínio na resistência da junta, mesmo se a folga inter-chapa é grande.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00021] Características, vantagens e significância técnica e industrial de concretizações exemplares da invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos acompanhantes, em que numerais similares denotam elementos similares, e no qual: A FIG. 1 é um diagrama de construção mostrando uma construção de um aparelho de soldagem a laser de acordo com uma concretização da invenção; A FIG. 2 é um fluxograma mostrando um fluxo de um método de soldagem de acordo com uma primeira concretização; As FIGS. 3A e 3B mostram vistas em perspectivas esquemáticas e suas vistas em cortes correspondentes cada uma tomada ao longo da linha B-B, respectivamente, mostrando a operação do método de soldagem da primeira concretização; A FIG. 4 é um fluxograma mostrando um fluxo de um método de soldagem de acordo com uma segunda concretização; As FIGS. 5A e 5B mostram vistas em perspectivas esquemáticas e suas vistas em cortes correspondentes cada uma tomada ao longo da linha B-B, respectivamente, mostrando a operação do método de soldagem da segunda concretização; A FIG. 6 é um fluxograma mostrando um fluxo de um método de soldagem de acordo com uma terceira concretização; As FIGS. 7A e 7B mostram vistas em perspectivas esquemáticas e suas vistas em cortes correspondentes cada uma tomada ao longo da linha B-B, respectivamente, mostrando a operação do método de soldagem de acordo com uma terceira concretização; A FIG. 8 é um fluxograma mostrando um fluxo de um método de soldagem de acordo com uma quarta concretização; e As FIGS. 9A e 9B mostram vistas em perspectivas esquemáticas e suas vistas em cortes correspondentes cada uma tomada ao longo da linha B-B, respectivamente, mostrando a operação do método de soldagem de acordo com uma quarta concretização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES

[00022] Com referência à FIG. 1, um aparelho de soldagem a laser 10 será descrito. O aparelho de soldagem a laser 10 é uma concretização do aparelho de soldagem a laser da invenção. O aparelho de soldagem a laser 10 é um aparelho que realiza soldagem a laser. A soldagem a laser é um método de soldagem em que enquanto que a luz de laser é aplicada, como uma fonte de calor, às peças de metal enquanto que focalizadas nas peças de metal de modo que as peças de metal são localmente fundidas e solidificadas para se unirem juntas.

[00023] Na concretização descrita abaixo, é assumido que de modo a construir um corpo do veículo motor, duas chapas de aço superpostas, isto é, uma chapa superior 101 e uma chapa inferior 102, são soldadas juntas pela soldagem à laser que usa o aparelho de soldagem a laser 10. É também assumido que a chapa superior 101 e a chapa inferior 102 superpostas têm uma folga inter-chapa de 1 mm.

[00024] A construção do aparelho de soldagem a laser 10 será descrito. O aparelho de soldagem a laser 10 inclui um oscilador à laser 11, uma trajetória ótica 12, uma cabeça de irradiação de laser 13, e lentes de condensador 14. O oscilador à laser 11 gera laser de CO2 ou laser de YAG como uma fonte de calor de soldagem. A trajetória ótica 12 guia o laser gerado pelo oscilador à cabeça de irradiação de laser 13. A trajetória ótica 12 transmite o laser por encurvamento do mesmo via espelhos, ou transmite o laser por encurvamento do mesmo através de uma fibra ótica.

[00025] A cabeça de irradiação de laser 13 aplica o laser transmitido através da trajetória ótica 12, à chapa superior 101 e à chapa inferior 102 de cima da chapa superior 101. A cabeça de irradiação de laser 13 é movida para uma posição sobre a chapa superior 101 por um robô (não mostrado). As lentes de condensador 14 condensam o laser transmitido através da trajetória ótica 12 a um tamanho apropriado para irradiação, e varrem o laser em um objeto a ser soldado. As lentes de condensador 14 são alojadas dentro da cabeça de irradiação de laser 13.

[00026] A operação do aparelho de soldagem a laser 10 será descrita. O aparelho de soldagem a laser 10 gera laser pelo oscilador à laser 11, e converge o laser gerado pelo oscilador à laser 11 através do uso das lentes de condensador 14, e aplica o laser convergido pelas lentes de condensador 14 à chapa superior 101 e à chapa inferior 102 superpostas juntas, e, desse modo, soldam a chapa superior 101 e a chapa inferior 102 juntas.

[00027] Com referência à FIG. 2 e FIG. 3, um método de soldagem a laser S100 será descrito. O método de soldagem à laser S100 é uma primeira concretização do método de soldagem à laser que usa o aparelho de soldagem a laser da invenção. Incidentalmente, as etapas na FIG. 2 correspondem às etapas nas FIGS. 3A e 3B. Além disso, a FIG. 3B mostra vistas em corte cada uma tomada ao longo da linha BB na FIG. 3A.

[00028] Com referência à FIG. 2, um fluxo do método de soldagem à laser S100 será descrito. Na etapa S110, o aparelho de soldagem a laser 10 aplica um feixe de laser à chapa superior 101 e à chapa inferior 102, superpostas juntas, de cima da chapa superior 101. Neste momento, o aparelho de soldagem a laser 10 varre o feixe de laser aplicado de modo que uma região ocupada pelo traço de irradiação com o feixe de laser forma uma conformação retangular em uma vista plana, pelo que uma poça de fundido Y é formada na chapa superior 101 e na chapa inferior 102, superpostas juntas. Incidentalmente, embora nesta concretização, o traço de irradiação com laser forma uma conformação retangular, a forma do traço de irradiação pode também ser uma forma diferente, tal como uma forma circular, uma forma elíptica, etc.

[00029] Na etapa S120, o aparelho de soldagem a laser 10 aplica um feixe de laser à poça de fundido Y formada conforme descrito acima, e varre o feixe de laser de modo que o traço de irradiação com o feixe de laser torna-se uma gota em linha, pelo que um interior da poça de fundido Y formada entre a chapa superior 101 e a chapa inferior 102 é forçada a escoar. Embora o traço de irradiação com laser seja a gota em linha neste caso, qualquer outro traço de irradiação de laser é apropriado, considerando-se que seja um traço de irradiação de laser que faça com que a poça de fundido Y escoe.

[00030] Com referência à FIG. 3, a operação do método de soldagem à laser S100 será descrita. Na etapa Sll0, o aparelho de soldagem a laser 10 aplica um feixe de laser, de cima, à chapa superior 101 e à chapa inferior 102, superpostas juntas, de modo que a poça de fundido Y é formada na chapa superior 101 e na chapa inferior 102, superpostas juntas. Neste caso, é indiferente se um furo de penetração ou uma gota separada se forma na poça de fundido Y formada.

[00031] Na etapa S120, a varredura de irradiação do laser pelo aparelho de soldagem a laser 10 causa o fluxo da poça de fundido Y formada conforme descrito acima. Neste momento, ondulação ocorre na poça de fundido Y que escoa. A poça de fundido Y em que ondulação ocorre é recolhida devido a tensão superficial, e forma uma porção de junção sem um furo de penetração, nem uma gora separada.

[00032] Os efeitos do método de soldagem a laser S100 serão descritos.

[00033] No campo da soldagem de um objeto de forma tridimensional, tal como um corpo do veículo motor, e similares, tem sido difícil controlar corretamente a folga inter-chapa de modo que a folga inter-chapa seja menor do que ou igual a, por exemplo, 0,3 mm. Por outro lado, quando um corpo do veículo motor, ou similares, é para ser produzido, uma folga inter-chapa de cerca de 1 mm tem sido permitida na prática. Portanto, tem sido objetivado realizar soldagem com uma folga inter-chapa de cerca de 1 mm sem declínio na resistência da junta. De acordo com o método de soldagem a laser S100, a chapa superior 101 e a chapa inferior 102, com uma folga inter-chapa de 1 mm, podem ser soldadas juntas sem declínio na resistência da junta.

[00034] Com referência às FIGS. 4, 5A, e 5B, um método de soldagem à laser S200 será descrito. O método de soldagem à laser S200 é uma segunda concretização do método de soldagem à laser que usa o aparelho de soldagem a laser da invenção. Incidentalmente, as etapas na FIG. 4 correspondem às etapas nas FIGS. 5A e 5B. Além disso, a FIG. 5B mostra vistas em corte, cada uma tomada ao longo da linha B-B na FIG. 5A.

[00035] Com referência à FIG. 4, um fluxo de um método de soldagem à laser S200 será descrito. Na etapa S210, o aparelho de soldagem a laser 10 usando a cabeça de irradiação de laser 13, aplica um feixe de laser à chapa superior 101 e à chapa inferior 102, superpostas juntas, de cima. Neste momento, o aparelho de soldagem a laser 10 varre o feixe de laser aplicado de modo que uma região ocupada pelo traço de irradiação de laser forma uma conformação circular em uma vista plana, pelo que uma poça de fundido Y é formada na chapa superior 101 e na chapa inferior 102, superpostas juntas. Incidentalmente, embora nesta concretização o traço de irradiação de laser forma uma conformação circular, é suficiente que a forma do traço de irradiação de laser seja uma conformação concêntrica, tal como uma conformação elíptica, etc.

[00036] Na etapa S220, o aparelho de soldagem a laser 10 varre a irradiação do laser de modo a causar fluxo na poça de fundido Y formada na chapa superior 101 e na chapa inferior 102. Aqui, um eixo que se estende na direção vertical através de um centro da poça de fundido Y em uma vista plana é definido como um eixo P. Na etapa S220, a irradiação do laser é varrida de modo a girar em uma direção predeterminada sobre o eixo P (a direção de uma seta R nas FIGS. 5A e 5B).

[00037] Com referência às FIGS. 5A e 5B, a operação do método de soldagem à laser S200 será descrita. Na etapa S210, o aparelho de soldagem a laser 10 aplica um feixe de laser à chapa superior 101 e à chapa inferior 102, superpostas juntas, de cima, de modo que a poça de fundido Y, que é circular em uma vista plana, é formada entre a chapa superior 101 e a chapa inferior 102, superpostas juntas. Neste caso, é indiferente se um furo de penetração ou uma gota separada se forme na poça de fundido Y formada conforme descrita acima.

[00038] Na etapa S220, a varredura da irradiação do laser pelo aparelho de soldagem a laser 10 causa rotação da poça de fundido Y formada conforme descrita acima. Especificamente, a varredura da irradiação do laser pelo aparelho de soldagem a laser 10 faz com que a poça de fundido Y formada escoe circunferencialmente, e seja agitada. Neste momento, a poça de fundido Y que está girando flui em uma direção circunferencial, de modo a ser formada em uma forma de copo ou de pilão.

[00039] Simultaneamente, ondulação ocorre na poça de fundido Y em escoamento. A poça de fundido Y em que ondulação ocorre é recolhida devido a tensão superficial, e forma uma porção de junção sem um furo de penetração ou uma gota separada.

[00040] Os efeitos do método de soldagem a laser S200 serão descrito. De acordo com o método de soldagem a laser S200, a chapa superior 101 e a chapa inferior 102, que têm uma folga inter-chapa de 1 mm entre as mesmas, podem ser soldadas juntas sem declínio na resistência da junta.

[00041] Com referência às FIGS. 6, 7A, e 7B, um método de soldagem à laser S300 será descrito. O método de soldagem a laser S300 é uma terceira concretização do método de soldagem à laser que usa o aparelho de soldagem a laser da invenção. Incidentalmente, as etapas na FIG. 6 correspondem às etapas nas FIGS. 7A e 7B. Além disso, a FIG. 7B mostra vistas em corte, cada uma tomada ao longo da linha B-B na FIG. 7A.

[00042] Com referência à FIG. 6, um fluxo do método de soldagem a laser S300 será descrito. O fluxo da etapa S310 a etapa S320 é substancialmente o mesmo conforme o fluxo da etapa S210 a etapa S220 na segunda concretização, e, portanto, não será descrito.

[00043] Na etapa S330, o aparelho de soldagem a laser 10 varre o feixe de laser ao longo de uma porção de borda externa da poça de fundido Y formada em uma forma de pilão na etapa S320. Neste momento, como na etapa S320, a varredura da irradiação do laser é realizado de modo a girar em uma direção predeterminada (a direção de uma seta Rl nas FIGS. 7A e 7B) sobre o eixo P.

[00044] Com referência às FIGS. 7A e 7B, a operação do método de soldagem à laser S300 será descrita. O processo da etapa S310 a etapa S320 opera em uma maneira substancialmente a mesma conforme o processo da etapa S210 a etapa S220 na segunda concretização, e não será descrita novamente.

[00045] Na etapa S330, a varredura da irradiação do laser pelo aparelho de soldagem a laser 10 amplia o diâmetro da poça de fundido Y formada. Neste momento, a expansão radial da poça de fundido Y é realizada usando como uma base a poça de fundido Y que escoa totalmente como uma massa na etapa S320, e, portanto, um furo de penetração não se forma na poça de fundido Y. No caso onde é tentado formar uma poça de fundido Y radialmente expandida a partir do começo, uma poça de fundido Y com um diâmetro maior é formada a partir do começo, e, portanto, a probabilidade de formação de um furo de penetração é alta. Contudo, na etapa S330, o diâmetro da poça de fundido Y é aumentado pelo uso como uma base da poça de fundido Y que escoa totalmente como uma massa, e, portanto, a probabilidade de formação de um furo de penetração é baixa.

[00046] Os efeitos do método de soldagem a laser S300 serão descritos. De acordo com o método de soldagem a laser S300, a chapa superior 101 e a chapa inferior 102, com uma folga inter-chapa de 1 mm, podem ser soldadas juntas sem declínio na resistência da junta.

[00047] Com referência às FIGS. 8, 9A, e 9B, um método de soldagem à laser S400 será descrito. O método de soldagem à laser S400 é uma quarta concretização do método de soldagem à laser que usa o aparelho de soldagem a laser da invenção. Incidentalmente, as etapas na FIG. 8 correspondem às etapas nas FIGS. 9A e 9B. Além disso, a FIG. 9B mostra vistas em corte, cada uma tomada ao longo da linha B-B na FIG. 9A.

[00048] Com referência à FIG. 8, um fluxo do método de soldagem à laser S400 será descrito. O fluxo da S410 a etapa S420 é substancialmente o mesmo como o fluxo da etapa S210 a etapa S220 na segunda concretização, e, portanto, não será descrito.

[00049] Na etapa S430, o aparelho de soldagem a laser 10 varre o feixe de laser de modo que a varredura converge em direção ao centro da poça de fundido Y formada em uma forma de pilão na etapa S320. Isto é, a irradiação do laser é feita por varredura de modo a convergir em direção ao eixo P. Neste momento, como na etapa S320, a varredura da irradiação do laser é realizado de modo a girar em uma direção predeterminada (a direção de uma seta R2 nas FIGS. 9A e 9B) sobre o eixo P. Em outras palavras, o laser é varrido espiralmente sobre o eixo P.

[00050] Com referência às FIGS. 9A e 9B, a operação do método de soldagem à laser S400 será descrito. O processo das etapas S410 a S420 opera em uma maneira substancialmente a mesma conforme o processo das etapas S210 a S220 na segunda concretização, e não será descrito abaixo.

[00051] Na etapa S430, a varredura da irradiação do laser pelo aparelho de soldagem a laser 10 faz com que uma porção central da poça de fundido Y formada se estenda para baixo.

[00052] Neste momento, a poça de fundido Y escoando totalmente como uma massa na etapa S420 se estende para baixo, de modo que a chapa inferior 102 é soldada com resistência mais alta.

[00053] Os efeitos do método de soldagem à laser S400 serão descritos. De acordo com o método de soldagem à laser S400, a chapa superior 101 e a chapa inferior 102, que têm uma folga inter-chapa de 1 mm, podem ser soldadas juntas sem declínio na resistência da junta.

[00054] Embora na primeira a quarta concretizações precedentes o laser é aplicado de cima na chapa superior 101 e na chapa inferior 102 (duas chapas de aço) superpostas juntas, a invenção não é limitada a esta construção. Mesmo em uma construção em que laser é aplicado de cima em três ou mais chapas de aço superpostas juntas, substancialmente os mesmos efeitos podem ser alcançados.

[00055] Embora na primeira a quarta concretizações o objeto a ser soldado é chapas de aço, estas não limitam a invenção. Por exemplo, em uma construção em que o objeto a ser soldado é chapas de alumínio, substancialmente os mesmos efeitos podem ser alcançados.

[00056] Embora na primeira e quarta concretizações o laser é aplicado de cima na chapa superior 101 e na chapa inferior 102 superpostas juntas, a invenção não é limitada a isto. Mesmo em uma construção em que o laser é aplicado a uma superfície lateral (superfícies terminais) da chapa superior 101 e da chapa inferior 102 superpostas juntas, substancialmente os mesmos efeitos podem ser alcançados.

[00057] Incidentalmente, a varredura de laser pode ser efetuado pela mudança da posição de focalização de laser através de, por exemplo, acionamento da lente de condensador como nas concretizações precedentes, ou pode também ser efetuado pelo movimento de uma pluralidade de chapas relativamente ao laser através de acionamento de gabaritos (não mostrados) que retêm a pluralidade de chapas.

[00058] Isto é, é suficiente que o laser e uma pluralidade de chapas se movam relativamente entre si de modo que uma poça de fundido é forçada a escoar. Contudo, no caso onde uma pluralidade de chapas a serem soldadas são grandes de modo que é difícil mover as chapas, é preferível varrer o laser pela mudança da posição de focalização do laser através de, por exemplo, acionamento das lentes de condensador.

[00059] Além disso, exemplos de gabaritos para uso na invenção incluem um grampo que prende uma pluralidade de chapas de modo que as chapas são fixadas imovelmente relativas entre si, uma mesa na qual uma pluralidade de chapas é colocada, combinações destes gabaritos, etc.

[00060] A invenção foi descrita com referência a concretizações de exemplo para proposta ilustrativa somente. Deve ser compreendido que a descrição não é pretendida para ser exaustiva, ou para limitar a forma da invenção, e que a invenção pode ser adaptada para uso em outros sistemas e aplicações. O escopo da invenção envolve várias modificações e arranjos equivalentes que podem ser concebidos por um técnico no assunto.

Claims

1. Aparelho de soldagem a laser (10) para soldagem de uma pluralidade de chapas superpostas juntas, que compreende: um oscilador a laser (11) que gera laser; e uma lente de condensador (14) que converge o laser, em que o aparelho de soldagem à laser (10) é configurado para soldar a pluralidade de chapas (101, 102) superpostas juntas pela aplicação do laser à pluralidade de chapas superpostas juntas de modo a formar uma poça de fundido (Y) na pluralidade de chapas, caracterizado pelo fato de que: o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado ainda para varrer o laser na poça de fundido com um traço de irradiação de modo a fazer com que o fluxo do interior da poça de fundido escoe e de modo a causar ondulação na poça de fundido que escoa de modo a recolher a poça de fundido devido à tensão superficial gerada na poça de fundido.

2. Aparelho de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado para fazer com que a poça de fundido (Y) escoe por varredura do laser aplicado à poça de fundido, acionando a lente de condensador (14).

3. Aparelho de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um gabarito que é acionável, enquanto retém a pluralidade de chapas, em que o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado para fazer com que a poça de fundido escoe por varredura do laser aplicado à poça de fundido, por acionamento do gabarito.

4. Aparelho de soldagem a laser, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado para fazer com que a poça de fundido escoe em uma direção de rotação predeterminada sobre um eixo predeterminado (P) que se estende através da poça de fundido, por varredura do laser aplicado à poça de fundido na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

5. Aparelho de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado para fazer com que a poça de fundido escoe e se amplie pela varredura do laser na direção de rotação predeterminada ao longo de uma porção de borda externa da poça de fundido após a poça de fundido ser impelida a escoar na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

6. Aparelho de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o aparelho de soldagem a laser (10) é configurado para impelir a poça de fundido a escoar na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado que se estende através da poça de fundido e converge em direção ao eixo predeterminado por varredura do laser na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado, de modo que a varredura convirja para o eixo predeterminado.

7. Método de soldagem a laser, pelo qual uma pluralidade de chapas superpostas juntas é soldada que compreende: geração de laser por um oscilador a laser (11); convergência do laser por uma lente de condensador (14); formação de uma poça de fundido na pluralidade de chapas (101, 102) superpostas juntas pela aplicação do laser a pluralidade de chapas, caracterizado por varredura do laser sobre a poça de fundido com um traço de irradiação de modo a fazer com que o interior da poça de fundido escoe e causar ondulação na poça de fundido, de modo a recolher a poça de fundido devido à tensão superficial gerada pela poça de fundido.

8. Método de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que quando a poça de fundido é forçada a escoar, o laser aplicado à poça de fundido é varrido pelo acionamento da lente do condensador (14).

9. Método de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que quando a poça de fundido é impelida a escoar, o laser aplicado à poça de fundido é varrido pelo acionamento de um gabarito que retém a pluralidade de chapas.

10. Método de soldagem a laser, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido é forçada a escoar em uma direção de rotação predeterminada sobre um eixo predeterminado (P) que se estende através da poça de fundido por varredura do laser aplicado à poça de fundido na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

11. Método de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido é forçada a escoar e se amplia por varredura do laser na direção de rotação predeterminada ao longo de uma porção de borda externa da poça de fundido após fazer com que a poça de fundido escoe na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado.

12. Método de soldagem a laser, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que quando a poça de fundido é forçada a escoar, a poça de fundido é forçada a escoar na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado, de modo a convergir em direção ao eixo predeterminado por varredura do laser na direção de rotação predeterminada sobre o eixo predeterminado, de modo que a varredura converge para o eixo predeterminado.