CN101676060B - 利用激光焊接车辆座椅板材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，包括第一次焊接和利用所述第一次焊接余温进行的第二次焊接，两次焊接的焊缝相靠近且延伸方向相同。第一次焊接的过程中，与其焊缝相靠近的部位将得到加热，其温度大幅提高；然后在该温度提高的部位进行第二次焊接，第二次焊接的激光吸收率将大幅提高，其焊接效果必将得到显著的提升。此外，由于存在两条相靠近的焊缝，因此焊接操作的焊宽被显著地加宽，焊接效果进一步得到提高。

Description

利用激光焊接车辆座椅板材的方法

技术领域

本发明涉及车辆座椅加工技术领域，特别涉及一种利用激光焊接车辆座椅中板材的方法。

背景技术

激光技术是当前科学技术发展的主要标志之一，激光产业已经成为光电子技术领域的重要支柱。激光加工技术目前已经日益成熟，是对传统产业改造的重要手段。

激光加工是指利用激光束能够与物质相互作用的性质对加工件(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等操作，它是涉及光、机、电、材料及检测等多门学科的综合技术。其中，激光焊接具体是指利用激光作为焊接热源的焊接方法。

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎不存在连接间隙，焊接深宽度比较高，因此焊接质量显著高于传统的焊接方法。在汽车工业中，激光焊接技术已被广泛应用于车身拼焊、车身焊接以及零件焊接等领域；在零件焊接领域，激光焊接技术经常用于将两个板材焊接于一体。

请参考图1以及图2，图1为现有技术中一种典型的利用激光焊接车辆座椅板材的方法的示意图；图2为图1所示方法的流程图。

现有技术中通常采用如下方法对板材进行焊接：

首先进行步骤S11，即将待焊接的第一板材1和第二板材2相重叠地放置；上述第一板材1和第二板材2通常是指金属或者金属合金板材。

然后进行步骤S12，即将激光垂直于上述第一板材1和第二板材2射出，第一板材1和第二板材2吸收激光后迅速熔化甚至气化，在蒸汽压力作用下形成深入第二板材2中的小孔。该小孔将随着激光束沿预定的焊接方向移动，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝。该焊接方式通常被称为穿透焊。

然而，上述现有技术的焊接方法所能够达到的焊接效果不够理想。

穿透焊的焊缝通常具有较高的深宽比(焊接过程中熔深与熔宽的比例)。一方面，这是必要的，否则可能无法将位于底层的第二板材2充分熔化；另一方面，较高的深宽比会导致熔宽相对较小，不足以将第一板材1和第二板材2牢固地焊接于一体。

除了熔宽之外，影响焊接效果的另一个关键因素是被焊接金属对激光的吸收率；显然，对激光的吸收率越高，焊接效果越好，反之亦然。焊接金属对激光的吸收率通常随温度升高而增大。在室温时，金属材料的吸收率较小；而当温度升高到接近熔点时，金属材料的吸收率可达40％-50％；在温度接近沸点的情况下，金属材料的吸收率可以高达90％。上述现有技术的焊接方式中，由于第一板材1和第二板材2均处于室温下，两者对激光的吸收率都较低，这直接导致了焊接效果不理想。

因此，如何提高板材的激光焊接效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，通过该方法能够显著提高板材的焊接效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，包括如下步骤：1)将待焊接的第一板材和第二板材叠置；2)以穿透焊的方式进行第一次焊接；3)以穿透焊的方式进行第二次焊接，所述第二次焊接的焊缝靠近所述第一次焊接的焊缝，且两焊缝的延伸方向相同；所述第二次焊接利用所述第一次焊接的余温进行。

优选地，所述第一次焊接的焊缝与第二次焊接的焊缝的距离小于或者等于2毫米。

优选地，所述第二次焊接与所述第一次焊接的时间间隔小于或者等于3秒。

优选地，所述第一次焊接的焊缝形状和第二次焊接的焊缝形状均为圆形，且两者同心。

本发明还提供一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，包括如下步骤：1)在待焊接的第一板材中开设通孔，并在待焊接的第二板材表面设置能够与所述通孔相配合的凸台；2)将上述第一板材和第二板材叠置，并使所述凸台陷入所述通孔中；3)以穿透焊的方式靠近并围绕所述通孔进行第一次焊接，或者以对接焊的方式沿所述通孔与所述凸台的接触面进行第一次焊接；4)利用所述第一次焊接的余温进行第二次焊接；当所述第一次焊接为穿透焊时，以对接焊的方式沿所述通孔与所述凸台的接触面进行所述第二次焊接；当所述第一次焊接为对接焊时，以穿透焊的方式靠近并围绕所述通孔进行所述第二次焊接。

优选地，所述第一次焊接的焊缝与第二次焊接的焊缝的间距小于或者等于2毫米。

优选地，所述第二次焊接与所述第一次焊接的时间间隔小于或者等于3秒。

优选地，所述凸台和所述通孔横截面的形状相同，且两者恰好能够配合。

优选地，所述凸台和所述通孔的横截面形状均为三角形或者圆形。

优选地，所述穿透焊所形成的焊缝与所述凸台在几何上相似，且两者同心。

本发明所提供的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，将现有的“一次焊接”改进为“二次焊接”，即在第一次焊接的基础上，沿着并靠近第一次焊接的焊缝进行第二次焊接。这样，第一次焊接的过程中，与其焊缝相靠近的部位将得到加热，其温度大幅提高；然后在该温度提高的部位进行第二次焊接，显然第二次焊接的激光吸收率将大幅提高，其焊接效果必将得到显著的提升。需要指出的是，本发明所提供的焊接方法所取得的效果并非是两次单独焊接所取得效果的简单叠加；由于焊接时温度显著升高，上述第二次焊接的效果显著优于第一次焊接，两次焊接的总效果也远好于两次单独焊接的效果之和。从本质上说，本发明的核心点不是增加了焊接次数，而是在于显著提升了第二次焊接的效果；本发明关注焊接质量而非焊接次数。当然，由于存在两条相靠近的焊缝，因此焊接操作的焊宽被显著地加宽，焊接效果进一步得到提高。需要再次强调的是，由于上述第二次焊接的激光吸收率大幅提高、其焊接效果非常突出，即使不考虑上述第一次焊接的效果，本发明的技术效果也将是十分显著的。

本发明所提供的另一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法在本质上仍然是将现有的“一次焊接”改进为“二次焊接”，其与上段所述方法的区别仅在于，上段所述方法中两次焊接均为穿透焊，而本段所述方法中一次焊接为穿透焊，另一次焊接为对接焊。所述对接焊是在所述通孔与所述凸台的接触面进行的，由于接触面积较大，焊接的效果将进一步提高。此外，通过所述通孔与所述凸台的准确配合可以实现待焊接的第一板材和第二板材的快速对中，进而保证焊接精度。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的利用激光焊接车辆座椅板材的方法的示意图；

图2为图1所示方法的流程图；

图3为本发明所提供的利用激光焊接车辆座椅板材的方法的示意图；

图4为图3所示方法的流程图；

图5为本发明所提供另一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法中待焊接板材的结构示意图；

图6为图5所述方法一种具体实施方式的示意图；

图7为图5所述方法另一种具体实施方式的示意图；

图8为图6所示方法的流程图；

图9为图7所示方法的流程图；

图10为图5所述方法一种焊缝形状的示意图；

图11为图5所述方法第二种焊缝形状的示意图；

图12为图5所述方法第三种焊缝形状的示意图。

具体实施方式

本发明核心是提供一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，通过该方法能够显著提高板材的焊接效果。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3以及图4，图3为本发明所提供的利用激光焊接车辆座椅板材的方法的示意图；图4为图3所示方法的流程图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的利用激光焊接车辆座椅板材的方法包括如下步骤：

步骤S21：将待焊接的第一板材1和第二板材2叠置。

步骤S22：以穿透焊的方式进行第一次焊接。

如图3所示，以穿透焊的方式进行第一次焊接L1，第一次焊接L1沿图示方向(即大体垂直于第一板材1的方向)进行。

步骤S23：利用第一次焊接L1的余温以穿透焊的方式进行第二次焊接L2，第二次焊接L2的位置与上述第一次焊接L1的位置相靠近，从而使两者所形成的焊缝的具有相对较小的间距。此外，第二次焊接L2沿着上述第一次焊接L1进行，即第二次焊接L2的走向与第一次焊接L1的走向一致，两者所形成的焊缝具有相同的延伸方向。具体地，上述两焊缝的形状均为圆形，且两者形成同心圆。

第一次焊接L1所形成焊缝附近的第一板材1和第二板材2的温度将大幅升高，因此上述第二次焊接L2是在第一板材1和第二板材2具有较高温度的情况下进行的，该第二次焊接L2过程中激光的吸收率将大幅提高，其焊接效果也必将得到显著的提升。此外，由于存在两条相靠近的焊缝，因此焊接操作的焊宽显著地被加宽，焊接效果进一步得到提高。当然，由于上述第二次焊接L2的效果较为突出，即使不考虑上述第一次焊接L1的存在，本发明的技术效果也是十分显著的。

距离第一次焊接L1所形成的焊缝越远，第一板材1和第二板材2相关部分温度升高的幅度越小；反之，上述距离越近，第一板材1和第二板材2相关部分温度升高的幅度就越大。

为了取得进一步突出焊接效果，可以限定上述第一次焊接L1以及第二次焊接L2所形成焊缝之间的距离D。当上述两焊缝之间的距D离等于2毫米时，板材对激光吸收率所提高的幅度较为理想；当然，上述两焊缝之间的距离D小于2毫米时板材对激光吸收率所提高的幅度将更大。

此外，上述第二次焊接L2与第一次焊接L1的时间间隔对于第二次焊接L2时板材温度的升高幅度也有较大影响，进而影响着板材对激光吸收率的提高幅度。

为了取得进一步突出焊接效果，可以限定上述第二次焊接L2与第一次焊接L1的时间间隔。当上述时间间隔等于3秒时，进行第二次焊接L2时板材可以保持较高的温度，板材对激光吸收率所提高的幅度较为理想；当然，上述时间间隔等于3秒时板材对激光吸收率所提高的幅度将更大。

请参考图5、图6以及图8，图5为本发明所提供另一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法中待焊接板材的结构示意图；图6为图5所述方法一种具体实施方式的示意图；图8为图6所示方法的流程图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供另一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法包括如下步骤：

步骤S31：在待焊接的第一板材1中开设通孔11，并在待焊接的第二板材2表面设置能够与所述通孔11相配合的凸台21；凸台21可以通过冲压形成。显然，凸台21形成于第二板材2朝向第一板材1的表面。

步骤S32：将上述第一板材1和第二板材2上下叠置；由于凸台21能够与所述通孔11相配合，因此凸台21可以陷入通孔11中。通过凸台21与通孔11的配合，上述第一板材1和第二板材2可以实现快速、准确的对中。

步骤S33：以穿透焊的方式进行第一次焊接L1，第一次焊接L1所形成的焊缝靠近并围绕第一板材1的通孔11。

步骤S34：利用第一次焊接L1的余温以对接焊的方式沿第一板材1的通孔11与第二板材2的凸台21的接触面进行第二次焊接L2，以将该凸台21焊接于通孔11中。

本具体实施方式所提供的焊接方法同样是将现有的“一次焊接”改进为“二次焊接”；所不同的是，本具体实施方式所提供的焊接方法中第二次焊接L2为对接焊，而图3所示焊接方法中第二次焊接L2为穿透焊，两种焊接方式并无本质区别。由于以对接焊形式存在的第二次焊接L2是在第一板材1的通孔11与第二板材2的凸台21的接触面进行的，由于该接触面的面积相对较大，焊接的效果将进一步提高。此外，如前所述，通过通孔11与凸台21的准确配合可以实现待焊接的第一板材1和第二板材2的快速对中，进而保证焊接精度。

请参考图7以及图9，图7为图5所述方法另一种具体实施方式的示意图；图9为图7所示方法的流程图。

在另一种具体实施方式中，图7所述利用激光焊接车辆座椅板材的方法包括如下步骤：

步骤S41：在待焊接的第一板材1中开设通孔11，并在待焊接的第二板材2表面设置能够与所述通孔11相配合的凸台21；凸台21可以通过冲压形成。显然，凸台21形成于第二板材2朝向第一板材1的表面。

步骤S42：将上述第一板材1和第二板材2上下叠置；由于凸台21能够与所述通孔11相配合，因此凸台21可以陷入通孔11中。通过凸台21与通孔11的配合，上述第一板材1和第二板材2可以实现快速、准确的对中。

步骤S43：以对接焊的方式沿第一板材1的通孔11与第二板材2的凸台21的接触面进行第一次焊接L1，以将该凸台21焊接于通孔11中。

步骤S44：利用第一次焊接L1的余温以穿透焊的方式进行第二次焊接L2，第一次焊接L1所形成的焊缝靠近并围绕第一板材1的通孔11。

与图6以及图8所示焊接方法相比，本具体实施方式所提供的焊接方法的区别仅在于调整了两次焊接的顺序；然而由于同样是将现有的“一次焊接”改进为“二次焊接”，可以得到的技术效果并未受到影响。

如前所述，距离第一次焊接L1所形成的焊缝越远，第一板材1和第二板材2相关部分温度升高的幅度越小；反之，上述距离越近，第一板材1和第二板材2相关部分温度升高的幅度就越大。为了取得进一步突出焊接效果，可以限定图6以及图7所示焊接方法中第一次焊接L1以及第二次焊接L2所形成焊缝之间的距离D。当上述两焊缝之间的距D离等于2毫米时，板材对激光吸收率所提高的幅度较为理想；上述两焊缝之间的距离D小于2毫米时板材对激光吸收率所提高的幅度将更大。

同样可以限定上述第二次焊接L2与第一次焊接L1的时间间隔。当上述时间间隔等于3秒时，进行第二次焊接L2时板材可以保持较高的温度，板材对激光吸收率所提高的幅度较为理想；上述时间间隔等于3秒时板材对激光吸收率所提高的幅度将更大。

请参考图10、图11和图12，图10为图5所述方法一种焊缝形状的示意图；图11为图5所述方法第二种焊缝形状的示意图；图12为图5所述方法第三种焊缝形状的示意图。

第二板材2的凸台21和第一板材1的通孔11可以具有相同的横截面形状以及相同的尺寸，以便两者恰好能够配合；还可以进一步将上述凸台21和通孔11的横截面形状均为三角形或者圆形。当然，上述凸台21和通孔11的横截面形状还可以是其他形状，比如边长大于四的多边形等。

上述对接焊的焊缝显然应当沿上述凸台21和通孔11的横截面延伸，因此其焊缝可以是三角形、圆形以及其他形状。同时，上述穿透焊所形成焊缝同样也可以是三角形、圆形以及其他形状，且其与凸台21在几何上相似，两者还可以同心。上述穿透焊所形成焊缝可以与上述对接焊的焊缝形成同心圆(图10)、几何相似且同心的四边形(图11)以及几何相似且同心的三角形(图12)。

以上对本发明所提供的利用激光焊接车辆座椅板材的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，包括如下步骤：

1)将待焊接的第一板材和第二板材叠置；

2)以穿透焊的方式进行第一次焊接；

3)以穿透焊的方式进行第二次焊接，所述第二次焊接的焊缝靠近所述第一次焊接的焊缝，且两焊缝的延伸方向相同；其特征在于，所述第二次焊接利用所述第一次焊接的余温进行。

2.如权利要求1所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述第一次焊接的焊缝与第二次焊接的焊缝的距离小于或者等于2毫米。

3.如权利要求2所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述第二次焊接与所述第一次焊接的时间间隔小于或者等于3秒。

4.如权利要求1至3任一项所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述第一次焊接的焊缝形状和第二次焊接的焊缝形状均为圆形，且两者同心。

5.一种利用激光焊接车辆座椅板材的方法，包括如下步骤：

1)在待焊接的第一板材中开设通孔，并在待焊接的第二板材表面设置能够与所述通孔相配合的凸台；

2)将上述第一板材和第二板材叠置，并使所述凸台陷入所述通孔中；

3)以穿透焊的方式靠近并围绕所述通孔进行第一次焊接，或者以对接焊的方式沿所述通孔与所述凸台的接触面进行第一次焊接；

4)利用所述第一次焊接的余温进行第二次焊接；当所述第一次焊接为穿透焊时，以对接焊的方式沿所述通孔与所述凸台的接触面进行所述第二次焊接；当所述第一次焊接为对接焊时，以穿透焊的方式靠近并围绕所述通孔进行所述第二次焊接。

6.如权利要求5所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述第一次焊接的焊缝与第二次焊接的焊缝的间距小于或者等于2毫米。

7.如权利要求6所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述第二次焊接与所述第一次焊接的时间间隔小于或者等于3秒。

8.如权利要求5至7任一项所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述凸台和所述通孔横截面的形状相同，且两者恰好能够配合。

9.如权利要求8所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述凸台和所述通孔的横截面形状均为三角形或者圆形。

10.如权利要求9所述的利用激光焊接车辆座椅板材的方法，其特征在于，所述穿透焊所形成的焊缝与所述凸台在几何上相似，且两者同心。

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