CN102615428B - 钢板的激光焊接方法和激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低被焊接件焊接部的形状不良，能得到足够的接合强度的钢板的激光焊接方法和激光焊接装置。该钢板的激光焊接方法是将多个钢板的端面彼此间对接、对对接的钢板的对接部分照射激光束而焊接对接部分的钢板的激光焊接方法，其包括：将钢板的端面形成为适合于对接的形状的切断工序；使经由切断工序形成的端面对接的对接工序；对对接部分及进行加热的第1加热工序；利用激光对经由第1加热工序加热后的对接部分进行焊接的激光焊接工序。

Description

钢板的激光焊接方法和激光焊接装置

本申请是申请日为2008年2月14日、中国申请号为200880004583.8、国际申请号为PCT/JP2008/052400、发明名称为“钢板的激光焊接方法和激光焊接装置”的发明申请的分案申请

技术领域

本发明涉及钢板的对接部分的激光焊接方法和其激光焊接装置。

背景技术

一般地，在对热轧钢板、冷轧钢板等钢板进行处理的工艺流水线(酸洗、退火、轧制、卷绕(rewinding)、检查等的流水线)中，经常使用连续地供给钢板、对被供给的钢板进行连续处理的连续流水线。

为了将要处理的钢板连续地供给到这样的能连续处理的连续流水线，需要在该连续流水线的上游工序中将钢板和钢板对接焊接而不间断地将钢板供给到连续流水线。

作为配置在该连续流水线的上游工序的一般的焊接装置，有以下的焊接装置：将作为前一个钢板的焊接件(以下称为前一个被焊接件)的端面和作为相对于前一个被焊接件为后一个钢板的焊接件(以下称为后一个被焊接件)的端面焊接而连接起来。而且，在要焊接的被焊接件是高碳钢和高张力钢板的情况下，以提高生产率、稳定质量为目的，经常使用采用激光进行焊接的激光焊接装置。但是，在这样的高碳钢和高张力钢板的激光焊接中，随着由于焊接后的骤冷而在被焊接件内部生成马氏体，多会产生焊接裂纹。为此，为了降低马氏体生成量而减少焊接裂纹，需要降低被焊接件的急剧的温度变化。

例如，在专利文献1中记载有包括台车、旋转式垫板构件、线圈的对焊装置(butt welding apparatus)，上述台车沿着使进行激光焊接的端面相面对了的钢板的对接部与焊机的焊炬的移动同步地行驶；上述旋转式垫板构件构成为能旋转地配设于该台车上，并且随着台车的行驶从下方衬托焊接部；上述线圈随着台车的行驶在焊炬之前对对接部和其附近部分进行预热。

在专利文献2中公开有这样一种高张力钢板的激光焊接方法：通过在激光束通过之后加热到规定温度来防止焊缝金属固化，从而形成成形性良好的焊接部。

专利文献1：日本特开平6-312285号公报

专利文献2：日本特开2004-209497号公报

但是，在专利文献1中记载的接板焊接装置，存在如以下那样的问题。即，在对钢板进行连续处理的连续流水线所使用的激光焊接装置中，为了高精度地对前一个被焊接件的端部和后一个被焊接件的端部进行焊接，作为前处理，利用内置在接板焊接装置中的切断装置切断前一个被焊接件的端部和后一个被焊接件的端部。此时，形成对接部的端部有时不是平坦面，会产生微小形状的偏差，并且会产生飞边。若在这样的端部的形状产生偏差或产生飞边的状态下进行感应加热和激光焊接，则由于板端的对接间隙的变化，有产生焊接错边或焊接穿孔等焊接部的形状不良这样的问题。

此外，在专利文献1中记载的接板焊接装置中，特别是在前一个被焊接件的板厚和后一个被焊接件的板厚不同的情况下，在焊接部处母材之间会产生台阶。因此，在产生了该台阶的状态下，在被焊接件被供给到后工序的连续流水线而进行反复弯曲的情况下，存在焊接部出局部作用有弯曲应力而在该焊接部处产生断裂这样的问题。

而且，在专利文献1中记载的接板焊接装置中，由于在被焊接件的板厚方向上产生磁通，因此，贯穿磁通量会因被焊接件的端面间接触的状况而发生变化，存在难以稳定地均匀地加热这样的问题。

在钢板被供给到连续流水线之前，通常会为了去除钢板表面的氧化皮粉等异物而进行向钢板表面供给喷洗水的操作。或者，为了避免钢板表面的氧化皮粉等异物附着于辊上，有时也一边对辊表面喷射喷洗水一边进行钢板供给。而且，即使在不供给喷洗水的情况下，钢板在经过水冷却工序等的情况下，有时也会在钢板上残留有冷却水。因此，在进行上述的钢板的焊接时，钢板端部的对接部分被清洗水、冷却水润湿的情况较多。对残留有水分的对接部照射激光进行焊接时，会产生水蒸气。该水蒸气会吹散熔融金属而使焊接部的表面形成较大凹陷缺陷，或者该水蒸气会残留在焊缝金属中而形成气泡缺陷。含有这样的缺陷的焊接部导致接合强度降低。结果，钢板在连续流水线的中途从焊接部处断裂，需要停止制造流水线而进行修复。这是在制造效率上应该避免的问题。

另一方面，在为了使用激光焊接而不用水进行清洗的情况下，氧化皮粉等会残留在钢板上，这有时会导致在后处理中在钢板表面上产生缺陷等。

利用以专利文献2等中记载的发明为首的以往技术，虽然适用于激光焊接钢板但并不能解决上述问题，解决上述问题的希望依然很高。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而做成的，其目的在于提供一种能够降低被焊接件焊接部的形状不良、得到足够的接合强度的钢板的激光焊接方法和其装置。

以下，说明本发明。

技术方案1所述的发明通过提供一种钢板的激光焊接方法来解决上述课题，该钢板的激光焊接方法是将多个钢板的端面彼此间对接、对对接后的钢板的对接部分照射激光束而焊接对接部分的钢板的激光焊接方法，该钢板的激光焊接方法包括：将钢板的端面形成为适合于对接的形状的切断工序；使经由切断工序形成的上述端面对接的对接工序；对对接部分进行加热的第1加热工序；利用激光对经由第1加热工序加热了的对接部分进行焊接的激光焊接工序。

技术方案2所述的发明以技术方案1所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，第1加热工序利用产生与钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈进行加热。

技术方案3所述的发明以技术方案1所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，在对接工序和第1加热工序之间还设有整形工序，该整形工序通过从板厚的上下方向按压对接部分而对对接部分的钢板表背面进行整形。

技术方案4所述的发明以技术方案1所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，该钢板的激光焊接方法包括：对经由激光焊接工序焊接了的钢板的焊接部进行加热的第2加热工序；通过从板厚的上下方向按压经由第2加热工序加热后的焊接部而对焊接部进行整形的加压工序。

技术方案5所述的发明以技术方案4所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，第2加热工序利用产生与钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈进行加热。

技术方案6所述的发明以技术方案4所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，第2加热工序的加热与激光焊接工序同时进行。

技术方案7所述的发明以技术方案1～6中任一项所述的钢板的激光焊接方法为基础，其特征在于，在第1加热工序中，通过对接部分的加热使该对接部分的钢板表背面的温度均达到200℃以上。

技术方案8所述的发明通过提供一种钢板的激光焊接装置来解决上述课题，该钢板的激光焊接装置是使多个钢板的端面彼此间对接、对对接了的钢板的对接部分照射激光束而焊接对接部分的钢板的激光焊接装置，该钢板的激光焊接装置包括：将钢板的端面形成为适合于对接的形状的切断部件；对对接部分进行加热的第1加热部件；利用激光对利用第1加热部件加热了的对接部分进行焊接的激光焊接部件。

技术方案9所述的发明以技术方案8所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，第1加热部件是产生与钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈。

技术方案10所述的发明以技术方案8所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，该钢板的激光焊接装置包括整形部件，该整形部件通过在利用激光焊接部件焊接对接部分之前从板厚的上下方向按压该对接部分而对对接部分的钢板表背面进行整形。

技术方案11所述的发明以技术方案8所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，该钢板的激光焊接装置包括：对利用激光焊接部件焊接后的钢板的焊接部进行加热的第2加热部件；通过从板厚的上下方向按压利用第2加热部件加热后的焊接部而对焊接部进行整形的加压部件。

技术方案12所述的发明以技术方案11所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，第2加热部件是产生与钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈。

技术方案13所述的发明以技术方案11所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，该钢板的激光焊接装置设有能行驶的焊接滑架，该焊接滑架具有整形部件、第1加热部件、激光焊接部件、第2加热部件和加压部件。

技术方案14所述的发明以技术方案8～13中任一项所述的钢板的激光焊接装置为基础，其特征在于，激光焊接部件包括：由并列配置的多个纤维状或盘状的结晶体构成的激光振荡器和用于传导从该振荡器发出的激光的光纤。

采用本发明的激光焊接装置和激光焊接方法，能够降低被焊接件焊接部的形状不良，进一步能降低被焊接件的焊接裂纹。而且，能防止焊接部在连续工艺中断裂，由此也能防止生产流水线的工作停止，能提高生产率。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的激光焊接装置的立体图。

图2是表示第1实施方式的激光焊接装置的焊接滑架的截面的剖视图。

图3是用于切断被焊接件的闸刀式剪切机的说明图。

图4是说明预热处理用感应加热头和后热处理用感应加热头的加热作用的说明图。

图5是自板厚方向观察到的表示使由闸刀式剪切机切断了的被焊接件对接的状态的截面的说明图。

图6是表示使由闸刀式剪切机切断后的被焊接件对接的状态的俯视图。

图7是用整形辊按压的被焊接件的剖视图。

图8是不使用填充焊丝焊接被焊接件的情况下的焊接部的剖视图。

图9是使用填充焊丝焊接被焊接件的情况下的焊接部的剖视图。

图10是用加工辊按压的被焊接件的剖视图。

图11是在被焊接件的厚度不同的情况下用加工辊按压的被焊接件的剖视图。

图12是第3实施方式的激光焊接装置的立体图。

图13是表示实施例的焊接部截面的图。

图14是表示实施例的焊接部截面的图。

附图标记说明

1、1a、1b、激光焊接装置；2、夹具(保持部件)；3、焊接滑架；4、二氧化碳激光振荡器；4b、YAG系激光振荡器；5、闸刀式剪切机；6、整形辊(整形部件)；7、预热处理用感应加热头(第1加热部件)；8、支承辊；9、加工头(激光焊接部件)；10、后热处理用感应加热头(第2加热部件)；11、加压辊(加压部件)；100a、100b、被焊接件。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。

第1实施方式

图1是本发明的第1实施方式的激光焊接装置的立体图。

如图1所示，第1实施方式的激光焊接装置1包括：用于保持板状的被焊接件的夹具2；一边向图1的Y方向移动一边焊接被向X方向输送的被焊接件的焊接滑架3；二氧化碳激光振荡器4。

图2是表示第1实施方式的激光焊接装置1的焊接滑架3的截面的剖视图。

如图2所示，焊接滑架3包括：闸刀式剪切机5a、5b，其作为用于切断被输送的被焊接件的两端的部件；整形辊6a、6b，其作为通过从板厚的上下方向按压由夹具2所保持的被焊接件的对接部分而进行整形的部件；预热处理用感应加热头7，其作为对利用整形辊6a、6b整形后的被焊接件进行感应加热的第1加热部件；加工头9，其作为通过对利用预热处理用感应加热头7加热后的被焊接件照射激光而焊接该被焊接件的部件；支承辊8，其配置在加工头9的正下方，从下面支承焊接中的前一个被焊接件和后一个被焊接件的端面，并且防止从焊接中的被焊接件的下表面泄漏的激光照射到外部；后热处理用感应加热头10，其作为对利用加工头9焊接后的被焊接件进行感应加热的第2加热部件；加压辊11a、11b，其作为通过从板厚的上下方向夹持利用加工头9焊接后的焊接部而进行整形的加压部件。

焊接滑架3被配设成从上下夹持被焊接件，借助利用伺服电动机控制转速的滚珠丝杠(未图示)向箭头Y的正向或箭头Y的反向移动。而且，闸刀式剪切机5a、5b、整形辊6a、6b、预热处理用感应加热头7、支承辊8、加工头9、后热处理用感应加热头10和加压辊11a、11b设有规定间隔地沿直线配置在Y方向上。

图3是用于切断被焊接件的闸刀式剪切机5a、5b的说明图。

如图3所示，夹具2包括夹持前一个被焊接件100a的前方夹具2F和夹持后一个被焊接件100b的后方夹具2R。前方夹具2F包括前方夹具下部2Fa、前方夹具上部2Fb和沿上下方向驱动前方夹具上部2Fb的前方夹具作动缸2Fc。同样，后方夹具2R包括后方夹具下部2Ra、后方夹具上部2Rb和沿上下方向驱动后方夹具上部2Rb的后方夹具作动缸2Rc。

而且，如图3所示，闸刀式剪切机5包括下部切刀5a、上部切刀5b和沿上下方向驱动上部切刀5b的作动缸5c。而且，闸刀式剪切机5随着焊接滑架3的移动进入到前方夹具2F和后方夹具2R之间或自前方夹具2F和后方夹具2R之间后退。

图4是说明预热处理用感应加热头7和后热处理用感应加热头10的加热动作的说明图。由于后热处理用感应加热头10具有与预热处理用感应加热头7相同的结构，因此，在此仅对预热处理用感应加热头7进行说明。

如图4所示，预热处理用感应加热头7包括铁心7a和缠绕在该铁心7a上的线圈7b。而且，从电源(未图示)对该线圈7b通电电流而产生磁通(交变磁通)，使该磁通贯穿被焊接件100a、100b而在被焊接件100a、100b内产生涡电流，利用该涡电流产生焦耳热而对被焊接件100a、100b进行加热。

在此，如图4所示，由预热处理用感应加热头7的铁心7a、线圈7b产生的磁通沿与被焊接件100a、100b的板厚方向垂直的方向、即与被焊接件100a、100b的表面平行地贯穿。因此，不论被焊接件100a、100b的对接端面沿板宽度方向为接触还是非接触的状态，即不论被焊接件100a、100b的相对的端面间有无间隙，贯穿被焊接件100a、100b的磁通量沿板宽度方向都为相同程度。由此，预热处理用感应加热头7和后热处理用感应加热头10对被焊接件100a、100b的对接部(焊接)均匀地加热而使其升温，因此，能够分别均匀地进行预热、后热。而且，在图4中，表示了将预热处理用感应加热头7设置在被焊接件的下方的情况，但是不限定于此，也可以设置在被焊接件的上方。

利用预热处理用感应加热头7进行加热的程度根据上游工序的水清洗的程度、被焊接件的板厚、预热处理用感应加热头7与被焊接件之间的位置关系等采用适当的目标温度(achieving temperature)和保持时间。因此，没有特别地限定。尤其是从能可靠地去除水分及提高制造效率、能量效率的观点出发，优选使对接部分的被焊接件的表背面的温度均为200℃以上，并且加热保持1秒钟以上。由此，能不消耗必要以上的能量而适当地维持制造效率。

此外，如图2所示，支承辊8被配置在加工头9的正下方。支承辊8从下面支承焊接中的被焊接件100a、100b的端面，从而能谋求提高被焊接件100a、100b的对接精度，而且防止了从焊接中的被焊接件100a、100b的下表面泄漏的激光束照射到外部。

如所示图2，整形辊6包括下部整形辊6a、上部整形辊6b、沿上下方向驱动上部整形辊6b的作动缸6c(未图示)。下部整形辊6a和上部整形辊6b沿上下方向配置，能够利用作动缸6c调整下部整形辊6a和上部整形辊6b之间的上下间隔。此外，下部整形辊6a和上部整形辊6b具有以各自的支承轴(未图示)为中心进行旋转的结构。

如图2所示，加压辊11包括下部加压辊11a、上部加压辊11b、沿上下方向驱动上部加压辊11b的作动缸11c(未图示)。下部加压辊11a和上部加压辊11b沿上下方向配置，下部加压辊11a和上部加压辊11b之间的上下间隔由作动缸11c调整。此外，下部加压辊11a和上部加压辊11b具有以各自的支承轴(未图示)为中心进行旋转的结构。

接着，参照图1和图2说明第1实施方式的激光焊接装置1的作用。

首先，前一个被焊接件100a朝向图1的箭头X所示的方向被输送到激光焊接装置1的焊接滑架3内。之后，与被输送的前一个被焊接件100a的末端空出规定间隔的后一个被焊接件100b被输送到激光焊接装置1的焊接滑架3内。

然后，如图3所示，被输送到焊接滑架3内的前一个被焊接件100a在前一个被焊接件100a的末端被导入到闸刀式剪切机5内、图3所示的位置停止。此外，被输送到焊接滑架3内的后一个被焊接件100b也同样地，在后一个被焊接件100b的前端相同地被导入到闸刀式剪切机5内、图3所示的位置停止。

之后，夹具2F、2R固定前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b。具体来说，前方夹具上部2Fb利用前方夹具作动缸2Fc的动力下降，通过将前一个被焊接件100a夹入前方夹具上部2Fb和前方夹具下部2Fa之间进行固定。同样，后方夹具上部2Rb利用后方夹具作动缸2Rc的动力下降，通过将后一个被焊接件100b夹入后方夹具上部2Rb和后方夹具下部2Ra之间进行固定。

然后，内置于焊接滑架3内的闸刀式剪切机5的上部切刀5b利用作动缸5c的动力下降，将前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b夹入上部切刀5b和下部切刀5a之间，从而同时切断前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的相对的端部(切断工序)。由此，能够使前一个被焊接件100a的截面与后一个被焊接件100b的截面大致平行，能容易地进行焊接。

接着，激光焊接装置1的闸刀式剪切机5使上部切刀5b上升。然后，使限制后一个被焊接件100b的后方夹具2R向限制前一个被焊接件100a的前方夹具2F侧移动与上部切刀5b的刀宽度W相应的量。由此，前一个被焊接件100a的末端和后一个被焊接件100b的前端相对接(对接工序)。

图5是表示自利用闸刀式剪切机5切断了的前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的板厚方向观察到的截面的剖视图，图6是表示使利用闸刀式剪切机5切断后的被焊接件100a、100b对接的状态的俯视图。

如图5所示，在使利用闸刀式剪切机5切断后的前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的端面对接时，有时会产生微小的形状偏差或产生飞边。而且，如图6所示，有时在被焊接件100a、100b的对接部上局部产生间隙。

在这样的对接状态下焊接前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的情况下，有时会由于板端的对接间隙的变化而产生焊接错边或焊接穿孔。

因此，通过整形辊6a、6b按压利用闸刀式剪切机5切断后的对接部(整形工序)，能够矫正因切断而产生的飞边、切断形状的偏差等对接部处的形状不良。

具体来说，首先，激光焊接装置1使焊接滑架3向图2所示的箭头Y所示的方向移动。此时，上部整形辊6b利用作动缸6c的动力下降至上部整形辊6b和下部整形辊6a之间为预先设定的间隔。然后，如图7所示，上部整形辊6b随着焊接滑架3向Y方向的移动到达前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的对接部，一边旋转一边用预先设定的负载按压在前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的对接部。由此，能矫正因切断产生的被焊接件100a、100b的对接部的形状不良。

接着，激光焊接装置1使焊接滑架3进一步向图2所示的箭头Y所示的方向移动。

随着焊接滑架3的移动，被焊接件100a、100b的对接部通过与整形辊6a、6b隔开规定间隔地配置的预热处理用感应加热头7的上部。此时，被焊接件100a、100b的对接部利用预热处理用感应加热头7感应加热到激光焊接的预热所需的温度(第1加热工序)。具体来说，从电源(未图示)向预热处理用感应加热头7的线圈7b通电电流而产生磁通(交变磁通)，使该磁通与被焊接件100a、100b的表面平行地贯穿被焊接件100a、100b内。由此，在被焊接件100a、100b内产生涡电流，利用该涡电流产生焦耳热而进行感应加热。

这样，预热处理用感应加热头7使磁通沿与被焊接件100a、100b的板厚方向垂直的方向、即与被焊接件100a、100b的表面平行地贯穿，从而对被焊接件100a、100b进行感应加热，因此能对被焊接件100a、100b的焊接部均匀地进行加热而使其升温。由此，能使被焊接件100a、100b的焊接部的水分蒸发，防止产生焊接缺陷。

而且，通过预热处理用感应加热头7的加热，焊接部的冷却速度变小，能得到抑制出现马氏体的效果、利用加热对马氏体进行回火的效果等。而且，由于在利用整形辊6a、6b进行整形后对被焊接件100a、100b进行感应加热，因此，能够利用热膨胀使对接间隙最适化。此外，也能得到后述的降低加工头9的激光功率、增加焊接速度的效果。利用预热处理用感应加热头7预热的程度根据上游工序的水清洗的程度、被焊接件100a、100b的厚度、预热处理用感应加热头7与被焊接件100a、100b之间的位置关系等采用适当的到达温度和保持时间。因此没有特别地限定。尤其是从能可靠地去除水分及提高制造效率和能量效率的观点出发，优选使对接部分的被焊接件的表背面的温度均为200℃以上，并且加热保持1秒钟以上。由此，能不消耗必要以上的能量而适当地维持制造效率。

接着，激光焊接装置1使焊接滑架3进一步向图2所示的箭头Y所示的方向移动。

随着焊接滑架3的移动，被焊接件100a、100b的对接部通过支承辊8的上部。此时，利用加工头9和支承辊8对被焊接件100a、100b进行激光焊接(激光焊接工序)。具体来说，来自二氧化碳激光振荡器4的、经由空气传导来的激光被从加工头9照射到被焊接件100a、100b的对接部上，由此来对前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b进行焊接。激光的输出、焦点直径、焦点位置、焊接速度等条件根据钢板的种类和板厚、对接的钢板之间的间隙的大小、钢板与加工头之间的距离等适宜选择。

然后，激光焊接装置1使焊接滑架3进一步向图2所示的箭头Y所示的方向移动。

随着焊接滑架3的移动，被焊接件100a、100b的对接部(焊接部)通过后热处理用感应加热头10的上部。此时，被焊接件100a、100b的对接部(焊接部)利用后热处理用感应加热头10感应加热到规定温度(第2加热工序)。例如，加热到400℃～900℃的温度。由此，由于焊接后的骤冷得到抑制，因此，伴随骤冷的焊接部的过度地固化得到抑制，防止了供给钢板时的断裂。加热温度优选为550℃左右以上且800℃以下。具体来说，从电源(未图示)向后热处理用感应加热头10的线圈10b通电电流而产生磁通(交变磁通)，使该磁通与被焊接件100a、100b的表面平行地贯穿被焊接件100a、100b内，从而在被焊接件100a、100b内产生涡电流，利用该涡电流产生焦耳热而进行感应加热。

接着，激光焊接装置1使焊接滑架3进一步向图2所示的箭头Y所示的方向移动。此时，上部加压辊11b利用作动缸11c的动力下降至上部整形辊11b和下部整形辊11a之间为预先设定的间隔。然后，随着焊接滑架3的移动，上部加压辊11b到达被焊接件100a、100b的焊接部分，一边旋转一边用预先设定的负载按压被焊接件100a、100b的焊接部分(加压工序)。由此，在将被焊接件100a、100b的表背面加工平滑、前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的板厚相同的情况下，能使焊接部的板厚和前一个被焊接件100a、后一个被焊接件100b的板厚大致相同。

此外，即使在前一个被焊接件100a和后一个被焊接件100b的板厚不同的情况下，也能够利用上部加压辊11b和下部加压辊11a的按压使焊接部的表面形状平滑。

通过以上所述，采用第1实施方式的激光焊接装置1，能矫正被焊接件100a、100b的对接部的形状不良，能防止焊接时的穿孔等焊接缺陷，进一步能防止焊接裂纹。

另外，整形辊6a、6b、预热处理用感应加热头7、加工头9、支承辊8、后热处理用感应加热头10、加压辊11a、11b朝向焊接进行方向以规定间隔配置。因此，在对不需要利用预热处理用感应加热头7进行预热处理及/或利用后热处理用感应加热头10进行后热处理的钢种的被焊接件100a、100b进行焊接的情况下，也能够省略上述预热处理及/或后热处理地进行控制。

第2实施方式

在第1实施方式的激光焊接装置1中，设置了通过对利用预热处理用感应加热头7加热后的被焊接件100a、100b照射激光来焊接该被焊接件100a、100b的加工头9。

在第2实施方式的激光焊接装置1a中，替代加工头9而设置具有注入填充焊丝的功能的加工头9a。

在此所说的填充焊丝是金属的焊接材料(weldingmaterial)，特别是在被焊接件100a、100b为高碳钢、高Si钢等的难焊接材料的情况等经常使用。在利用加工头9a一边向焊接部注入填充焊丝一边进行激光焊接的情况下，有稀释焊缝金属的效果，能提高焊接质量。此外，在闸刀式剪切机5长年老化而机械精度降低、被焊接件100a、100b的对接部的形状产生偏差的情况下，通过一边向该焊接部注入填充焊丝一边进行激光焊接，还能够吸收该被焊接件100a、100b的对接部的形状偏差。

图8是不使用填充焊丝进行焊接的情况下的焊接部的剖视图，图9是使用填充焊丝进行焊接的情况的焊接部的剖视图。

如图8所示，在不使用填充焊丝焊接被焊接件100a、100b的情况下，焊接部比被焊接件100a、100b的原先的厚度稍微变薄。另一方面，如图9所示，在用填充焊丝进行焊接的情况下，焊接部比被焊接件100a、100b的原先的厚度变厚。这样的被焊接件100a、100b的焊接部接头形状的变化成为在轧制流水线上进行轧制时钢板断裂的原因。

但是，在该第2实施方式的激光焊接装置中，通过利用上部加压辊11b和下部加压辊11a以预先设定的负载按压焊接部，能如图10所示地将焊接部的表背面加工圆滑。

因此，由于焊接部的被焊接件100a、100b的焊接部接头形状不骤变，因此，即使在轧制流水线中也能防止钢板的断裂。

此外，即使在前一个被焊接件100a的板厚和后一个被焊接件100b的板厚不同的情况下，如图11所示，由于能使焊接部形状平滑，因此在轧制流水线中也能防止钢板的断裂。

第3实施方式

图12是第3实施方式的激光焊接装置的立体图。

在第1实施方式的激光焊接装置1中，设置了二氧化碳激光振荡器4和对被焊接件100a、100b的对接部照射来自该二氧化碳激光振荡器4的经由空中传导来的激光的加工头9。

在第3实施方式的激光焊接装置1b中，替代二氧化碳激光振荡器4而设置YAG系激光振荡器，或并列配置多个纤维状结晶体的纤维状激光振荡器或盘状激光振荡器等振荡器4b，设置了对被焊接件100a、100b的对接部照射由该振荡器4b发出的、由光纤12传导来的激光的加工头9b。

另外，所谓纤维状激光振荡器是如下构成的公知的振荡器：在双包层光纤(double-clad fiber)的芯光纤上添加Yb(镱)，用于传导被导入到该双包层中的LD(激光二极管)激发光，从而通过芯光纤进行激发、放大而并列连接用于获取激光束的组件，从而增大输出功率。

这样，本发明的激光焊接装置能适用于所有激光振荡器，同样能够降低被焊接件100a、100b的焊接部的形状不良和焊接裂纹。

实施例

接着利用实施例进一步详细地说明。但是，本发明不限定于本实施例。

在实施例中，在表背面上残留有水分，使用将端部切断成形为对接形状的钢板，使该钢板对接，在将其对接部加热到规定温度之后用激光焊接对接部的本发明方法的情况(本发明例)下和不加热对接部而用激光进行焊接的情况(比较例)下，比较接合强度。另外，本发明例和比较例2是使用水分残留量较大的钢板的情况，比较例1是使用水分残留量较小的钢板的情况。

条件

以下表示条件。

·激光的种类：二氧化碳激光、光纤激光

·激光的输出：10kW

·钢板的对接间隙：0.0mm

·钢板的板厚：2.2mm、4.0mm

·焊接速度：8.0m/分钟(板厚2.2mm时)、6.0m/分钟(板厚4.0mm时)

·对接部的加热：通过感应加热使表背面的温度为200℃以上，200℃以上的保持时间为1.0秒以上

评价方法

进行曲率半径60mm的反复折弯试验，通过比较一直到断裂的次数而评价了接合强度。将最大反复次数设为20次，对于即使进行20次的反复折弯也不断裂的情况判断其接合强度为良好。

结果

将结果示于表1中。

表1

如表1所示，利用本发明的激光焊接方法进行激光焊接的钢板，不论板厚如何均能得到高的反复折弯强度，能得到良好的接合强度。另一方面，在比较例中，在水分残留量较大的情况(比较例1-2、比较例2-2)下，不论板厚如何接合强度均非常低，即使在水分残留量较小的情况(比较例1-1、比较例2-1)下，板厚4.0mm的接合强度也较低。

在图13、图14中分别表示了利用二氧化碳激光和光纤激光焊接的焊接部的截面的例子。图13的(a)和图14的(a)是利用本发明的激光焊接方法进行焊接的图，图13的(b)和图14的(b)是利用比较例进行焊接的图。从图13的(b)和图14的(b)看出，在残留有水分的状态下进行激光焊接，出现图13的(b)的A所示那样的气泡缺陷、图13的(b)的B和图14的(b)所示的表面较大的凹陷缺陷，通过该缺陷推测出焊接强度降低。

以上，与目前最实际且认为优选的实施方式相关联地说明了本发明，但本发明并不限定于本申请说明书中公开的实施方式，能够从权利要求书和说明书整体中理解的发明要旨或在不违反思想的范围内进行适宜变更，随着这样的变更的钢板的激光焊接方法和其激光焊接装置也不能不理解为包含在本发明的技术范围内的内容。

Claims (9)

1.一种钢板的激光焊接方法，该钢板的激光焊接方法是将被水湿润的多个钢板的端面彼此对接、对对接的上述钢板的对接部分照射激光束而焊接上述对接部分的钢板的激光焊接方法，

该钢板的激光焊接方法包括：

将上述钢板的端面形成为适合于对接的形状的切断工序；

将经由上述切断工序形成的上述端面对接的对接工序；

对上述对接部分进行加热而除去上述水的第1加热工序；

利用激光对经由上述第1加热工序加热后的上述对接部分进行焊接的激光焊接工序，

上述第1加热工序利用产生与上述钢板表面平行地从一侧的上述钢板朝向另一侧的上述钢板贯穿上述钢板的对接部分的磁通的线圈进行加热，

还包括对经由上述激光焊接工序焊接后的上述钢板的焊接部进行加热的第2加热工序；通过从板厚的上下方向按压经由上述第2加热工序加热后的焊接部来对上述焊接部进行整形的加压工序，上述第2加热工序的加热与激光焊接工序同时进行。

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，在上述对接工序和上述第1加热工序之间还具有整形工序，该整形工序是通过从板厚的上下方向按压上述对接部分来对上述对接部分的上述钢板表背面进行整形。

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，上述第2加热工序利用产生与上述钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈进行加热。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钢板的激光焊接方法，其特征在于，在第1加热工序中，通过上述对接部分的加热使该对接部分的上述钢板表背面的温度均达到200℃以上。

5.一种钢板的激光焊接装置，该钢板的激光焊接装置位于比使钢板被水湿润的装置靠下游的位置，该钢板的激光焊接装置是将多个上述钢板的端面彼此对接、对对接的上述钢板的对接部分照射激光束而焊接上述对接部分的钢板的激光焊接装置，

该钢板的激光焊接装置包括：

将上述钢板的端面形成为适合于上述对接的形状的切断部件；

对上述对接部分进行加热的第1加热部件；

利用激光对利用上述第1加热部件加热后的上述对接部分进行焊接的激光焊接部件，

上述第1加热部件是产生与上述钢板表面平行地从一侧的上述钢板朝向另一侧的上述钢板贯穿上述钢板的对接部分的磁通的线圈，

还包括对利用上述激光焊接部件焊接后的上述钢板的焊接部进行加热的第2加热部件；通过从板厚的上下方向按压利用该第2加热部件加热后的上述焊接部而对上述焊接部进行整形的加压部件。

6.根据权利要求5所述的钢板的激光焊接装置，其特征在于，该钢板的激光焊接装置包括整形部件，该整形部件通过在利用上述激光焊接部件焊接上述对接部分之前从板厚的上下方向按压该对接部分来对上述对接部分的钢板表背面进行整形。

7.根据权利要求5所述的钢板的激光焊接装置，其特征在于，上述第2加热部件是产生与上述钢板表面平行地贯穿的磁通的线圈。

8.根据权利要求6所述的钢板的激光焊接装置，其特征在于，该钢板的激光焊接装置设有能行驶的焊接滑架，该焊接滑架具有上述整形部件、上述第1加热部件、上述激光焊接部件、上述第2加热部件和上述加压部件。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的钢板的激光焊接装置，其特征在于，上述激光焊接部件包括：由并列配置的多个纤维状或盘状的结晶体构成的激光振荡器和用于传导由该振荡器发出的激光的光纤。