CN103476535B - 激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光焊接方法。将使用不同光纤传输且正焦点处的光斑直径在0.3mm以上的两道激光束沿焊接线从被焊接件的上表面侧照射，将在被焊接件的上表面侧沿焊接进行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以从垂直于被焊接件的上表面的方向朝焊接进行方向倾斜所设置的入射角的方式照射，并且使先行激光束的入射角比后行激光束的入射角大，由此进行激光焊接。

Description

激光焊接方法
技术领域
本发明涉及抑制在焊接中产生的飞溅物(spatter)附着于被焊接件的上表面、光学部件(optical component)并且防止被焊接件的背面产生下陷(undercut)、不满(underfill)(即凹陷(depression))的激光焊接方法。
背景技术
激光焊接(laser welding)能够获得高能量密度(high-energydensity)，所以能够进行焊透(penetration)较深并且高速的焊接，被期待为高效率的焊接方法(high-efficiency welding method)。另外，由于是极其局部的熔融所以施加到被焊接件(例如薄钢板(thin steelsheet)、厚钢板(thick steel plate)、不锈钢钢板(stainless steel plateorstainless steel sheet)等)的热量的影响也变小，歪斜、变形变小，从而能够获得高品质的焊接接头(weld join)。因此，在汽车(automobile)等薄钢板的领域中，已经在部件(member of framework)、车体(automobile body)的组装工序(assembly line)中得以实施。另外，在厚钢板的领域，最近也在出售能够以高输出实现光纤传输(opticalfiber transmission)的高性能的激光焊接机，正式研究由增大可焊接的板厚带来的实用化。
然而，由于激光焊接利用光学部件将高能量密度的激光束聚光来对焊接部进行照射，所以被焊接件急剧被熔融。因此，熔融金属作为飞溅物从所形成的融池(molten weld pool)向周围飞散。如果该飞散的飞溅物附着于被焊接件，则会破坏焊接部的外观品质。并且，如果飞溅物附着于防护玻璃(guard glass)、透镜(lens)等光学部件，则激光束的聚光性(focusing property)、照射量(irradiance level)等发生变化，使激光焊接变得不稳定。
另外，如果飞溅物大量产生则熔池的熔融金属减少，所以容易产生下陷、不满(即凹陷)等焊接缺陷。如果产生下陷、不满就会导致焊接部的强度降低。
对此，例如在专利文献l中公开了如下技术：使用具有双重管状的喷嘴构造(nozzle configuration)的激光加工头(laser working head)，利用从外侧喷嘴喷出的辅助气体(assist gases)形成遮挡帘(shieldingcurtain)，从而防止飞溅物朝激光加工头内部飞散。
在专利文献2中公开了如下技术：在激光焊接的焊接部一边使焊丝(filler wire)摆动一边进行进给，从而防止不满、抑制飞溅物的产生。
在专利文献3中公开了如下技术：在激光加工喷嘴与被焊接件之间从横向喷射流体，从而防止飞溅物附着于激光加工头以及被焊接件。
在专利文献4中公开了如下技术：朝向从通过照射激光束而形成的融池飞散的飞溅物，从横向在接近被焊接件的位置喷射气体，从而防止飞溅物附着于光学部件、被焊接件。
专利文献l：日本特开平11-123578号公报
专利文献2：日本特开2004-330299号公报
专利文献3：日本特开2003-334686号公报
专利文献4：日本特开2009-166050号公报
然而，在专利文献1所公开的技术中，虽然能够防止飞溅物附着于激光加工头内部，但无法防止飞溅物附着于激光加工头前端、被焊接件。
在专利文献2所公开的技术中，焊接金属(weld metal)的组成随着所使用的焊丝的成分而变化，结果焊接金属的特性发生变动，所以需要根据被焊接件的成分选择适当的焊丝。因此，焊丝的库存管理(stockmanagement)、选择焊丝的作业管理(production control)的负担增大。
在专利文献3所公开的技术中，如果作为对象的被焊接件的板厚增大而使激光输出变大，则飞散的飞溅物量增加，所以无法彻底防止飞溅物附着于激光加工头以及被焊接件。
在专利文献4所公开的技术中，对防止在被焊接件的上表面侧(即照射激光束的一侧)产生的飞溅物的附着是有效的，但将飞散的飞溅物吹走除去，所以融池的熔融金属减少，容易在被焊接件的背面侧产生下陷、不满等焊接缺陷。
发明内容
因此，本发明涉及在设置于对焊的被焊接件的对接面的坡口从上表面侧照射激光束来进行焊接的方法，其目的在于提供一种激光焊接方法，不使用焊丝，在焊接中能够抑制飞溅物飞散并附着于被焊接件的上表面以及光学部件，并且能够防止被焊接件的背面产生下陷、不满。
发明者们注意到专利文献1～4所公开的技术都是使一道激光束垂直照射于被焊接件来进行激光焊接的技术。在仅使用一道激光束垂直照射的情况下，在该激光束照射于被焊接件的部位能量集中，所以熔融金属的温度明显上升摆动，由此不仅容易在被焊接件的上表面产生飞溅物，还容易在被焊接件的背面产生下陷、不满。
与此相对，如果通过使用两道激光束并使它们沿焊接线配置从而使能量分散，就能够抑制熔融金属的温度上升、摆动，所以能够减少在被焊接件的上表面产生的飞溅物，并且能够防止在被焊接件的背面产生下陷、不满。而且，将在该被焊接件的上表面侧沿焊接进行方向先行的激光束(以下称为先行激光束)以及后行的激光束(以下称为后行激光束)朝焊接进行方向倾斜而照射，并且使先行激光束的入射角(incidentangle)比后行激光束的入射角大，并且使先行激光束与后行激光束以不在被焊接件的内部交叉的方式照射，从而使激光束不集中在被焊接件内部的一处位置，由此减少飞溅物进而防止下陷、不满的效果显著。虽然该机制的详情不确定，但可推断是基于如下原因：使能量分散到在钢板上以一定的入射角照射的两道激光束，并且在先行激光束抑制飞溅物并预热钢板后，后行激光束熔融钢板，从而抑制飞溅物的飞散。此外，激光束的入射角是指垂直于被焊接件的上表面的方向与照射激光束的方向所成的角。
本发明是根据这样的观点而完成的。
即，本发明涉及的激光焊接方法，将使用不同的光纤传输且正焦点处的光斑直径为0.3mm以上的两道激光束沿焊接线从被焊接件的上表面侧照射，将在被焊接件的上表面侧沿焊接进行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以从垂直于上述被焊接件的上表面的方向朝上述焊接进行方向倾斜所设置的入射角的方式照射，并且使先行激光束的入射角比后行激光束的入射角大，由此进行激光焊接。
另外，本发明涉及的激光焊接方法，使上述被焊接件的上表面处的上述先行激光束的照射区域的中心与上述后行激光束的照射区域的中心之间的间隔相对于光斑直径Dmax为6×Dmax以下，并且使上述被焊接件的背面处的上述先行激光束的射出区域的中心与上述后行激光束的射出区域的中心之间的间隔相对于上述Dmax在2×Dmax～12×Dmax的范围内，其中，上述光斑直径Dmax为上述先行激光束的光斑直径Da与上述后行激光束的光斑直径Db中的较大的一方。
另外，在本发明的激光焊接方法中，优选先行激光束和后行激光束的入射角为5°～50°。
根据本发明，在进行对焊时，在焊接中能够抑制飞溅物从被焊接件的上表面飞散，并且能够防止在被焊接件的背面产生下陷、不满。
附图说明
图1是示意性表示应用本发明来利用两道激光束进行焊接的例子的立体图。
图2是示意性表示图1的钢板的上表面处的先行激光束的照射区域、后行激光束的照射区域以及焊接线的配置的例子的俯视图。
图3是示意性表示图1的先行激光束、后行激光束以及垂直于钢板的上表面的线的配置的例子的侧视图。
图4是示意性表示应用本发明来利用两道激光束进行焊接的第二发明例的立体图。
具体实施方式
图1是示意性表示应用本发明来利用两道激光束进行被焊接件的对焊的例子的立体图。图1中的箭头A表示焊接进行方向。焊接线2是表示相互对接的钢板1的接合部的线。此外，用透视图表示因照射激光束3a、3b而产生的深的空洞(cavity)(以下称为小孔(keyhole))4、和在其周围形成的熔融金属5。以下对以钢板作为被焊接件1进行焊接的例子进行说明。
在本发明中，沿钢板1的焊接线2，从钢板1的上表面侧照射两道激光束3a、3b。此时，如果将由单一的光纤传输的激光束利用光学部件(例如棱镜(prism)等)分割并照射，则无法分别独立地设定后述的入射角。另外，无法分别独立地设定后述的照射区域的中心点的间隔、入射角、光斑直径。因此，需要分别使用不同的光纤来传输两道激光束3a、3b。
可以使用1台激光振荡器，也可以使用2台。在使用1台激光振荡器传输两道激光束的情况下，只要在由光学部件分割振荡的激光之后，将它们分别供给至不同的光纤来传输即可。
(1)钢板上表面处的激光束的照射区域与焊接线的间隔：
如图1所示，激光束3a、3b沿焊接线2前后配置。将在钢板1的上表面侧沿焊接进行方向先行的激光束设为先行激光束3a，将后行的激光束设为后行激光束3b。在图2中用俯视图示意性表示钢板1的上表面处的先行激光束3a的照射区域7a、后行激光束3b的照射区域7b以及焊接线2的配置的例子。
如图2所示，优选将钢板1上表面处的先行激光束3a、后行激光束3b的照射区域7a、7b的中心配置为与焊接线2一致。但是，难以维持该配置来进行焊接，在焊接施工中钢板1上表面处的照射区域7a、7b的中心未必与焊接线2一致。如果照射区域7a、7b的中心与焊接线2的间隔增大，则先行激光束3a、后行激光束3b从对接坡口脱离，容易产生坡口的熔融残余等焊接缺陷。
即使照射区域7a、7b的中心与焊接线2不一致，如果以焊接线2通过照射区域7a、7b内的状态进行焊接，也不会产生焊接缺陷。因此，优选照射区域7a、7b的中心与焊接线2的间隔均在照射区域7a、7b的半径以内。
(2)先行激光束以及后行激光束的正焦点处的光斑直径：
先行激光束3a、后行激光束3b的正焦点处的光斑直径都需要在0.3mm以上。这里，正焦点处的光斑直径是指使激光束3a、3b光学聚光时的激光束的焦点位置处的光束直径。因此，在正对焦的位置处，激光束的能量密度最高。如果激光束3a、3b的正焦点处的光斑直径小于0.3mm，则焊接时的焊缝6的宽度变窄，产生坡口的熔融残余。另一方面，如果光斑直径超过1.2mm，则能量密度较小，所以小孔4变得不稳定。因此，激光束3a、3b的正焦点处的光斑直径优选在1.2mm以下。
通过照射激光束3a、3b使钢板1熔融并且使熔融金属5蒸发，基于其蒸发压和蒸发反作用力而产生小孔4。因此，为了应用本发明来稳定地进行钢板1的对焊，需要使小孔4稳定。
激光束3a、3b的正焦点处的光斑形状优选为圆形，也可以为椭圆形(oval figure)。在光斑形状为椭圆形的情况下，使正焦点处的短径在0.3mm以上。而且鉴于与上述的圆形的情况同样的理由，优选短径在1.2mm以下。
(3)从钢板的上表面到焦点的距离：
将从钢板1的上表面到激光束3a、3b的焦点的距离设为t(mm)，将钢板1的板厚设为T(mm)，如果从钢板1的上表面到焦点的距离t超过-3×T(即从上表面朝上方3T)，则焦点的位置过高，所以难以稳定维持小孔4。另一方面，如果超过3×T(即从上表面朝下方3T)，则焦点的位置过深，所以容易从钢板1的背面侧产生飞溅物。因此，优选将从钢板1的上表面到焦点的距离t设定在-3×T～3×T的范围内。
(4)先行激光束的入射角与后行激光束的入射角：
图3是示意性表示图1的先行激光束3a、后行激光束3b以及垂直于钢板1上表面的线的配置的例子的侧视图。如图3所示，先行激光束3a和后行激光束3b都以朝箭头A所示的焊接进行方向倾斜的方式照射于钢板1上表面。将该先行激光束3a与垂直于钢板1上表面的线构成的角θa设为先行激光束3a的入射角，将后行激光束3b与垂直于钢板1表面的线构成的角θb设为后行激光束3b的入射角，并设定为使各入射角满足θa＞θb。
并且，先行激光束3a与后行激光束3b配置为不在钢板1的内部交叉。如果将从钢板1的上表面到先行激光束3a与后行激光束3b的交叉位置的距离设为X(mm)，将钢板1的板厚设为T(mm)，则优选将X设定在0(即钢板1的上表面)≤X≤2×T(即从钢板1的上表面朝上方2T)的范围内。其理由是，在X＜0的情况下先行激光束3a和后行激光束3b在钢板1的内部交叉，所以先行激光束3a和后行激光束3b的各小孔4合为一体而产生巨大的小孔，由此容易大量产生飞溅物。另一方面，在X＞2×T的情况下，熔融金属5分离所以对接部的熔融变得不稳定，由此容易大量产生飞溅物。
此外，如果将先行激光束3a的入射角θa与后行激光束3b的入射角θb设定为θa＜θb，则从后行激光束3b所穿过的钢板1的上表面到背面的距离变长，所以后行激光束3b的能量衰减，加热效率降低。因此，虽然获得先行激光束3a对对接部的预热效果，但后行激光束3b对对接部的熔融变得不稳定。
另外，如果设定为θa=θb，则先行激光束3a和后行激光束3b的各小孔4容易合为一体而产生巨大的小孔，由此可能大量产生飞溅物。
因此，需要将先行激光束3a与后行激光束3b的入射角设定为θa＞θb。即，对先行激光束3a而言，在预热对接部时为了抑制飞溅物而增大倾斜角θa。对后行激光束3b而言，在熔融对接部时为了提高加热效率而减小倾斜角θb。
结果，能够减少飞溅物，进而能够防止下陷、不满。
在先行激光束3a的入射角θa不足5°时，由于入射角θa过小，所以表现出与垂直照射先行激光束3a的情况相同的举动，无法得到抑制飞溅物的产生的效果。另一方面，如果入射角θa超过50°，则从先行激光束3a所穿过的钢板1的上表面到背面的距离变长，所以先行激光束3a的能量衰减，无法得到充分预热的效果。因此，先行激光束3a的入射角θa优选在5°～50°的范围内。
同样，在后行激光束3b的入射角θb不足5°时，由于入射角θb过小，所以表现出与垂直照射后行激光束3b的情况相同的举动，无法得到抑制飞溅物的产生的效果。另一方面，如果入射角θb超过50°，则从后行激光束3b所穿过的钢板1的上表面到背面的距离变长，所以后行激光束3b的能量衰减，无法得到充分的熔透深度。因此，后行激光束3b的入射角θb优选在5°～50°的范围内。
(5)钢板的上表面侧的先行激光束与后行激光束的中心点的间隔：
另外，在钢板1上表面的先行激光束3a、后行激光束3b的照射区域7a、7b的中心间隔L1过大的情况下，由于熔融金属5分离，所以容易产生飞溅物。因此，使钢板1上表面的照射区域7a、7b的中心间隔L1相对于光斑直径Dmax为6×Dmax以下，其中，上述光斑直径Dmax是激光束3a、3b的正焦点处的光斑直径Da、Db中的较大的一方的。
(6)钢板的背面侧的先行激光束与后行激光束的射出区域的中心间隔：
如图4所示，在钢板1的背面，先行激光束3a的射出区域位于箭头A所示的焊接进行方向的前方，后行激光束3b的射出区域位于后方。使其射出区域的中心间隔L2在2×Dmax～12×Dmax的范围内，从而能够确保充分的熔透深度，防止钢板1背面的不满。
(7)激光束的振荡器：
本发明所使用的激光束的振荡器(oscillator)可以使用各种形态的振荡器，优选将气体(例如CO2(carbon dioxide gas)、氦-氖(helium-neon)、氩(argon)、氮气(nitrogen)、碘(iodine)等)用作介质的气体激光器(gas laser)、将固体(例如掺杂了稀土元素的YAG等)用作介质的固体激光器(solid laser)、用光纤(fiber)代替分散材料(bulk)作为激光介质(laser medium)的光纤激光器(fiber laser)等。或者也可以使用半导体激光器(semiconductor laser)。
如上所述，根据本发明，在焊接施工中能够抑制飞溅物从被焊接件的上表面飞散，并且能够防止被焊接件的背面产生下陷、不满，由此进行对焊。
而且，本发明不仅能够适用于被焊接件(例如薄钢板、厚钢板、不锈钢钢板等)的对焊，还能够适用于将这些被焊接件形成为圆筒状来制造焊接管时的焊接。
实施例1
如图1所示，在将不锈钢钢板(SUS304，板厚5mm)作为被焊接件1进行对焊时，将从2台激光振荡器振荡的激光束分别作为先行激光束3a、后行激光束3b，将各照射区域7a、7b如图2所示那样配置于焊接线2上。焊接的条件如表1所示。从不锈钢钢板1的上表面到焦点的距离t(mm)相对于板厚T都为1／2T。而且，从不锈钢钢板1的上表面到先行激光束3a与后行激光束3b的交叉位置的距离X(mm)相对于板厚T都为1／2T。表1中的激光束的入射角θa、θb是图3所示的角度。入射角为负表示使激光束朝箭头A所示的焊接进行方向的相反方向倾斜而照射。
在表1中的发明例(接头No.2、4、5、6、9)中，先行激光束3a、后行激光束3b的正焦点处的光斑直径满足本发明的范围，并且使先行激光束3a、后行激光束3b朝焊接进行方向倾斜而照射，并且将先行激光束3a的入射角θa设定为比后行激光束3b的入射角θb大。
在表1中的比较例中，接头No.1是将后行激光束3b的入射角θb设为0°的例子(即垂直照射的例子)，接头No.3是先行激光束3a的正焦点处的光斑直径超出本发明的范围的例子，接头No.7是使后行激光束3b朝焊接进行方向的相反方向倾斜而照射的例子，接头No.8是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接进行方向的相反方向倾斜而照射的例子。
这样，在进行了激光焊接后，目视观察不锈钢钢板1的上表面，调查飞溅物的附着状况。另外，目视观察不锈钢钢板1的背面的焊缝，调查下陷、不满的产生状况。其结果如表2所示。
由表2可知，发明例中不产生飞溅物的附着以及下陷、不满。
在表2中的比较例中，接头No.1是将后行激光束3b的入射角θa设为0°，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生不满。接头No.3是先行激光束3a的正焦点处的光斑直径较小，所以未抑制飞溅物的产生，焊缝产生了不满。接头No.7是使后行激光束3b朝焊接进行方向A的相反方向倾斜，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。接头No.8是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接进行方向的相反方向倾斜，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。
实施例2
如图4所示，在将不锈钢钢板(SUS304，板厚5mm、10mm)作为被焊接件1进行对焊时，将从2台激光振荡器振荡的激光束分别作为先行激光束3a、后行激光束3b，将各照射区域7a、7b如图2所示那样配置于焊接线2上。焊接的条件如表1所示。从不锈钢钢板1的上表面到焦点的距离t(mm)相对于板厚T都是1／2T。而且从不锈钢钢板1的上表面到先行激光束3a与后行激光束3b的交叉位置的距离X(mm)相对于板厚T为0、1／4T、1／2T、T。表1中的激光束的入射角θa、θb是图3所示的角度。入射角为负表示是激光束朝箭头A所示的焊接进行方向的相反方向倾斜而照射。
在表3中的发明例(接头No.2～4、6、7、11)中，不锈钢钢板1上表面处的先行激光束3a、后行激光束3b的照射区域7a、7b的中心间隔L1以及背面处的照射区域的中心间隔L2满足本发明的范围，并且使先行激光束3a、后行激光束3b朝焊接进行方向倾斜而照射。
在表3中的比较例中，接头No.1是将后行激光束3b的入射角θb设为0°的例子(即垂直照射的例子)，接头No.5、8、10是背面处的射出区域的中心间隔L2超出本发明的范围的例子，接头No.9是上表面处的照射区域的中心间隔L1以及背面处的射出区域的中心间隔L2超出本发明的范围的例子，接头No.12是使激光束3a、3b朝焊接进行方向的相反方向倾斜而照射的例子。
这样，在进行了激光焊接后，目视观察不锈钢钢板1的上表面，调查飞溅物的附着状况。另外，目视观察不锈钢钢板1的背面的焊缝，调查下陷、不满的产生状况。其结果如表4所示。
由表4可知，在发明例中不产生飞溅物的附着以及下陷、不满。
在表4中的比较例中，接头No.1是将后行激光束3b的入射角θb设为0°，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。接头No.5是先行激光束3a的入射角θa超出本发明的范围，所以预热效果不充分，飞溅物附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。接头No.8、10是背面处的射出区域的中心间隔L2超出本发明的范围，所以背面产生了不满。接头No.9是上表面处的照射区域的中心间隔L1以及背面处的射出区域的中心间隔L2超出本发明的范围，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。接头No.12是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接进行方向的相反方向倾斜，所以飞溅物大量附着于不锈钢钢板1并且焊缝产生了不满。
工业上的利用可能性
在进行对焊时，在焊接中抑制飞溅物从被焊接件的上表面飞散并且能够防止被焊接件的背面的下陷、不满产生，所以在工业上起到显著效果。
附图标记的说明
1…被焊接件；2…焊接线；3a…先行激光束；3b…后行激光束；4…小孔；5…熔融金属；6…焊缝；7a…先行激光束的照射区域；7b…后行激光束的照射区域；θa…先行激光束3a的入射角；θb…后行激光束3a的入射角；L1…被焊接件的上表面处的先行激光束的照射区域的中心与后行激光束的照射区域的中心之间的距离；L2…被焊接件的背面处的先行激光束的射出区域的中心与后行激光束的射出区域的中心之间的距离；Da…先行激光束3a的正焦点处的光斑直径；Db…后行激光束3a的正焦点处的光斑直径；Dmax…先行激光束的光斑直径Da和上述后行激光束的光斑直径Db中的较大一方的光斑直径。
表2
表4

Claims (3)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，
将使用不同的光纤传输且正焦点处的光斑直径为0.3mm以上且1.2mm以下的两道激光束沿焊接线从被焊接件的上表面侧照射，将在该被焊接件的上表面侧沿焊接进行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以从垂直于所述被焊接件的上表面的方向朝所述焊接进行方向倾斜所设置的入射角的方式照射，并且使所述先行激光束的入射角比所述后行激光束的入射角大，由此进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，
所述先行激光束和所述后行激光束的入射角为5°～50°。
3.一种激光焊接方法，其特征在于，
将使用不同的光纤传输的两道激光束沿焊接线从被焊接件的上表面侧照射，将在该被焊接件的上表面侧沿焊接进行方向先行的正焦点处的光斑直径Da的先行激光束以及后行的正焦点处的光斑直径Db的后行激光束以从垂直于所述被焊接件的上表面的方向朝所述焊接进行方向倾斜所设置的入射角的方式照射，并且使所述被焊接件的上表面处的所述先行激光束的照射区域的中心与所述后行激光束的照射区域的中心之间的间隔相对于光斑直径Dmax为6×Dmax以下，并且使所述被焊接件的背面处的所述先行激光束的射出区域的中心与所述后行激光束的射出区域的中心之间的间隔相对于所述Dmax在2×Dmax～12×Dmax的范围内，其中，所述光斑直径Dmax为所述光斑直径Da与所述光斑直径Db中的较大的一方。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6241459B2 (ja) * 2015-07-31 2017-12-06 トヨタ自動車株式会社 溶接構造体の製造方法
CN107971632B (zh) * 2016-10-21 2019-07-12 核工业西南物理研究院 一种消除背面飞溅的激光焊接方法
RU2637035C1 (ru) * 2017-02-06 2017-11-29 Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") Способ гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва трубы
DE102017120051B4 (de) * 2017-08-31 2023-01-12 Baosteel Tailored Blanks Gmbh Verfahren zum Laserstrahlschweißen eines oder mehrerer Stahlbleche aus presshärtbarem Mangan-Borstahl
US20210060702A1 (en) * 2017-09-07 2021-03-04 Shiloh Industries, Inc. Laser welded aluminum blanks
JP7081324B2 (ja) * 2018-06-19 2022-06-07 トヨタ自動車株式会社 レーザ溶接方法および溶接構造体
DE102018219280A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum spritzerfreien Schweißen, insbesondere mit einem Festkörperlaser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08257773A (ja) * 1995-03-20 1996-10-08 Toyota Motor Corp レーザ溶接方法
JP2007307591A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Nisshin Steel Co Ltd 建築部材の製造方法
JP2008502485A (ja) * 2004-06-16 2008-01-31 エルエス ケーブル リミテッド プラズマとレーザーを用いた連続的な突き合せ溶接方法及びこれを用いた金属管製造方法
CN101386467A (zh) * 2007-09-11 2009-03-18 三星钻石工业股份有限公司 脆性材料基板的分割装置和分割方法
CN101905379A (zh) * 2010-08-05 2010-12-08 武汉钢铁(集团)公司 高强耐候冷轧集装箱镀层板激光焊接工艺

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0199789A (ja) * 1987-10-13 1989-04-18 Kawasaki Steel Corp 溶接管の製造方法
DE3843841A1 (de) * 1988-12-24 1990-06-28 Fraunhofer Ges Forschung Laserstrahlschweissverfahren
US5155323A (en) * 1991-05-16 1992-10-13 John Macken Dual focus laser welding
CA2108761A1 (en) * 1992-10-23 1994-04-24 Koichi Haruta Method and apparatus for welding material by laser beam
JPH07144288A (ja) * 1993-11-19 1995-06-06 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザー製管溶接方法
JP2836498B2 (ja) 1994-09-19 1998-12-14 住友金属工業株式会社 レーザ溶接製管方法
JP3079962B2 (ja) * 1995-07-12 2000-08-21 日本鋼管株式会社 溶接鋼管の製造方法
JPH11123578A (ja) 1997-10-22 1999-05-11 Isuzu Motors Ltd レーザ加工ヘッド
WO2000066314A1 (en) 1999-04-30 2000-11-09 Edison Welding Insitute Coated material welding with multiple energy beams
JP4395217B2 (ja) * 1999-05-17 2010-01-06 株式会社アマダエンジニアリングセンター レーザ溶接用複合ヘッド
JP2003094184A (ja) 2001-09-20 2003-04-02 Nippon Steel Corp 亜鉛めっき鋼板の重ねレーザー溶接方法
WO2003031108A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-17 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Process for avoiding cracking in welding
FR2830477B1 (fr) * 2001-10-09 2004-02-06 Usinor Procede et dispositif de soudage par recouvrement a l'aide d'un faisceau a haute densite d'energie de deux toles revetues
JP2003334686A (ja) 2002-05-22 2003-11-25 Denso Corp レーザ加工スパッタ付着防止
JP2004330299A (ja) 2003-04-15 2004-11-25 Nippon Steel Corp 溶接部強度に優れたレーザ溶接方法
US8253062B2 (en) * 2005-06-10 2012-08-28 Chrysler Group Llc System and methodology for zero-gap welding
FR2908677B1 (fr) * 2006-11-17 2009-02-20 Air Liquide Procede de soudage par faisceau laser a penetration amelioree
JP5122986B2 (ja) 2008-01-10 2013-01-16 新日鐵住金株式会社 鋼板のレーザ溶接方法およびその装置
JP2009178768A (ja) 2008-02-01 2009-08-13 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
RU2448796C1 (ru) 2008-03-31 2012-04-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Сварная стальная труба, изготовленная с применением высокоэнергоплотного луча, и способ ее изготовления
JP2009269036A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Tokyu Car Corp レーザ溶接方法
JP5375527B2 (ja) * 2008-10-31 2013-12-25 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ溶接鋼管の製造方法
WO2010061422A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 パナソニック株式会社 複合溶接方法と複合溶接装置
JP5248347B2 (ja) * 2009-01-21 2013-07-31 株式会社総合車両製作所 レーザ溶接方法
US20100288738A1 (en) 2009-05-15 2010-11-18 General Electric Company Welding apparatus and method
WO2012132023A1 (ja) * 2011-03-30 2012-10-04 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ溶接鋼管の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08257773A (ja) * 1995-03-20 1996-10-08 Toyota Motor Corp レーザ溶接方法
JP2008502485A (ja) * 2004-06-16 2008-01-31 エルエス ケーブル リミテッド プラズマとレーザーを用いた連続的な突き合せ溶接方法及びこれを用いた金属管製造方法
JP2007307591A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Nisshin Steel Co Ltd 建築部材の製造方法
CN101386467A (zh) * 2007-09-11 2009-03-18 三星钻石工业股份有限公司 脆性材料基板的分割装置和分割方法
CN101905379A (zh) * 2010-08-05 2010-12-08 武汉钢铁(集团)公司 高强耐候冷轧集装箱镀层板激光焊接工艺

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KR101545423B1 (ko) 2015-08-18
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