CN105555465A - 激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序。螺旋状通过将使激光以圆形形状移动的圆形轨道与使激光在沿着焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到。另外，圆形轨道中以具有行进方向上的分量的方式移动的激光的第一能量大于圆形轨道中以具有与行进方向相反的方向上的分量的方式移动的激光的第二能量。

Description

激光焊接方法
技术领域
本发明涉及一边使激光以螺旋状进行扫描一边将激光照射于加工物的激光焊接方法。
背景技术
激光焊接通过将激光照射于欲接合的两个加工物的接合部，从而利用激光的能量使照射部的加工物熔融并接合。激光焊接由于不进行与加工物的物理接触，因而能够高速地进行焊接。另外，激光焊接由于激光的能量密度高，因此能够将因热造成的影响限制到加工物的较窄范围内来进行焊接。
另一方面，在激光焊接中，成为被焊接的区域的焊道的宽度窄。因此，激光的瞄准偏差的裕度窄，要求加工物中的激光的照射部的精度。在加工物中的激光的照射部的精度差的情况下，容易产生因激光的瞄准偏差引起的熔合不良。与此对应地，已知有以下的方法。
例如，在专利文献1中记载有预先在加工物上形成V形坡口槽、并向该V型坡口槽照射激光的激光焊接方法。另外，在专利文献2中记载有使激光以螺旋状进行扫描的激光焊接方法。另外，在专利文献3中记载有使激光以描绘圆或椭圆的轨迹的方式进行旋转扫描的激光焊接方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-169184号公报
专利文献2：日本特开昭54-116356号公报
专利文献3：日本特开平8-192286号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的激光焊接方法中，需要预先对加工物进行坡口加工，工时增加。另外，有时会由于加工物的关系而无法进行坡口加工。在专利文献2和专利文献3所记载的激光焊接方法中，加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右非对称。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右非对称。另外，由于加工物工件的熔解部分为左右非对称，因此在能量供给过剩的区域中容易发生加工物的烧穿。
为了解决上述技术问题，本公开的一方案的激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序。螺旋状通过将使激光以圆形形状移动的圆形轨道与使激光在沿着焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到。另外，圆形轨道中以具有行进方向上的分量的方式移动的激光的第一能量大于圆形轨道中以具有与行进方向相反的方向上的分量的方式移动的激光的第二能量。
另外，本公开的另一方案的激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序。螺旋状通过将使激光以圆形形状移动的圆形轨道与使激光在沿着焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到。另外，圆形轨道中的行进方向上的激光的第三能量大于圆形轨道中的与行进方向相反的方向上的激光的第四能量。
另外，本公开的另一方案的激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序。螺旋状通过将使激光以圆形形状移动的圆形轨道与使激光在沿着焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到。另外，圆形轨道中的行进方向上的激光的第三能量小于圆形轨道中的与行进方向相反的方向上的激光的第四能量。
在本公开的激光焊接方法中，加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右均等。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右均等。另外，由于加工物的熔解部分为左右均等，因此能够抑制加工物的烧穿。
附图说明
图1是示出实施方式1～5中的激光焊接装置的概要结构的图。
图2是示出实施方式1～5中的以螺旋状照射激光后的轨迹的图。
图3是示出实施方式1中的激光的圆形轨道处的能量的图。
图4是示出实施方式1中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。
图5是示出实施方式1中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。
图6是示出实施方式1中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。
图7是示出实施方式1中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ的将脉冲波与连续波组合而成的波形的图表。
图8是示出实施方式1中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ的脉冲占空比变化的波形的图表。
图9是示出实施方式1中的、激光的旋转速度相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。
图10是示出实施方式1中的、激光的旋转速度相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。
图11足示出实施方式1中的、激光8的旋转速度相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。
图12是示出实施方式2中的激光的圆形轨道处的能量的图。
图13是示出实施方式2中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。
图14是示出实施方式2中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。
图15是示出实施方式2中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。
图16是示出实施方式2中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ的将脉冲波与连续波组合而成的波形的图表。
图17是示出实施方式2中的、激光的能量相对于坐标旋转角θ的脉冲的占空比变化的波形的图表。
图18是示出实施方式2中的、激光的旋转速度相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。
图19是示出实施方式2中的、激光的旋转速度相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。
图20是示出实施方式2中的、激光的旋转速度相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。
图21是示出实施方式1～5中的以螺旋状照射激光后的轨迹的图。
图22是示出实施方式3中的激光的圆形轨道处的能量的图。
图23是示出实施方式4中的激光的圆形轨道处的能量的图。
图24是示出实施方式5中的激光的圆形轨道处的能量的图。
具体实施方式
(实施方式1)
使用图1对本实施方式中的激光焊接装置的结构进行说明。图1是示出本实施方式中的激光焊接装置1的概要结构的图。
在图1中，激光焊接装置1具有控制部2、激光振荡器3、光纤4、激光照射头5、以及机械手6。
在激光焊接装置1中，控制部2与激光振荡器3、激光照射头5、以及机械手6连接，对激光振荡器3、激光照射头5、以及机械手6的动作进行控制。需要说明的是，控制部2具有对激光振荡器3所输出的激光的能量进行切换的输出切换部7。激光振荡器3基于来自控制部2的指令而输出激光8。光纤4与激光振荡器3以及激光照射头5连接，将激光8从激光振荡器3传送至激光照射头5。激光照射头5安装在机械手6的臂部的前端，并基于来自控制部2的指令，将激光8照射于加工物9。机械手6基于来自控制部2的指令而使激光照射头5移动。
接着，使用图1来说明进行激光焊接时的激光焊接装置1的动作。从激光振荡器3输出的激光8通过光纤4而进入激光照射头5。激光照射头5利用设于内部的透镜(未图示)，使激光8聚集并照射于加工物9。此外，激光照射头5通过使设于内部的棱镜(未图示)旋转，而能够使激光8以形成圆形轨道的方式进行旋转移动。
另外，利用机械手6使激光照射头5移动。由此，能够使激光8的照射位置在加工物9的焊接区域中移动。这样，通过控制部2对激光振荡器3、激光照射头5、以及机械手6同时进行控制，由此能够使激光8的照射位置在加工物9中以螺旋状移动。需要说明的是，在本实施方式中，利用激光照射头5以及机械手6使激光8的照射位置移动，但只要能够以螺旋状的轨道来变更激光照射位置，则即便使用电流扫描仪等也能够进行本公开的激光焊接方法。
接着，使用图2，对以螺旋状将激光8照射于加工物9的激光焊接进行说明。图2是示出本实施方式中的、以螺旋状照射激光8后的轨迹的图。
首先，对以螺旋状将激光8照射于加工物9的方法进行说明。激光焊接装置1的激光照射头5能够使激光8以圆形形状移动。即，能够使激光8以描绘“圆形轨道”的方式移动。在图2中，使激光8以半径为R的圆形形状移动且右旋地(顺时针)移动。另外，将激光8的圆形形状的移动速度设为r(m/min)。
此外，激光焊接装置1的机械手6能够使激光8沿着焊接部位以直线状或曲线状移动。即，能够使激光8以描绘“移动轨道”的方式沿焊接行进方向移动。在图2中，使激光8的照射位置沿着直线状的中央线21向上移动。另外，将该激光8的直线状的移动速度设为v(m/min)。
而且，通过同时进行该圆形轨道和移动轨道，由此如图2所示，能够使激光8的照射位置以螺旋状移动。需要说明的是，被照射激光8的区域成为相对于行进方向为左侧的左边界线22与相对于行进方向为右侧的右边界线23之间的区域。
接着，针对在以螺旋状照射激光8后的情况下激光8的照射区域中的加工物9的熔融进行说明。
首先，针对相对于焊接行进方向为左侧的、中央线21与左边界线22之间的左加工区域24进行说明。激光8的照射位置(以下仅称为照射位置)在利用圆形轨道描绘半圆的期间朝向焊接行进方向前进。即，描绘出的轨迹成为将半径为R的圆形轨道沿焊接行进方向拉伸而成的椭圆圆弧。另外，左边界线22处的照射位置的速度成为在直线状的移动速度上加上圆形形状的移动速度而得到的v+r(m/min)。需要说明的是，在左加工区域24中的不限于左边界线22上的位置，圆形形状的移动速度r中也包含与直线状的移动速度v相同方向的分量。
与此相对，针对相对于焊接行进方向为右侧的、中央线21与右边界线23之间的右加工区域25进行说明。照射位置在利用圆形轨道描绘半圆的期间朝向与焊接行进方向相反的方向返回。即，描绘出的轨迹成为将半径为R的圆形轨道沿焊接行进方向压缩而成的椭圆圆弧。另外，右边界线23处的照射位置的速度成为从直线状的移动速度减去圆形形状的移动速度而得到的v-r(m/min)。需要说明的是，在右加工区域25中的不限于右边界线23上的位置，圆形形状的移动速度r中也包括与直线状的移动速度v相反方向的分量。
即，在以螺旋状照射激光8而进行焊接的情况下，在相对于焊接行进方向为左侧的左加工区域24中，照射位置的轨道成为较大的椭圆圆弧，激光8在加工物上形成的熔池容易冷却。另一方面，在相对于焊接行进方向为右侧的右加工区域25中，照射位置的轨道成为较小的椭圆圆弧，激光8所带来的热量容易蓄积。因此，相对于焊接行进方向为右侧的区域更容易发生加工物9的烧穿。因此，相对于焊接行进方向为右侧的区域中的激光8的瞄准偏差裕度变窄。
接着，针对在加工物9中容易发生烧穿的部位(位置)进行说明。在以螺旋状照射激光8的激光焊接中，会产生被照射过一次激光8后再次被照射激光8的部位。在图2中，对应A部、B部、C部、D部、E部等。而且，包含B部、E部在内的范围F中，作为再次被照射激光8的部位的B部和E部彼此相邻，且该范围F位于焊接区域的中央，因此热量难以散发到周边，非常容易蓄积热量。即，范围F的部分的热量输入最大，容易发生烧穿。另外，如上所述，由于A部、B部也相对于焊接行进方向位于右侧，因此容易蓄积热量，容易发生烧穿。另一方面，如上所述，由于C部、D部相对于焊接行进方向位于左侧，照射一次激光8而产生的熔池容易冷却，难以发生烧穿。即，A部、B部、E部与C部、D部相比容易发生烧穿。另外可知，液相对激光8的吸收率比固相高。因此，当在照射一次激光8而产生的熔池上再次照射激光8时，能量容易被吸收，容易发生烧穿。
接着，使用图3至图11，对本实施方式的激光焊接方法进行说明。
本实施方式的激光焊接方法为，一边使激光8以螺旋状进行扫描一边将激光8照射于加工物9，与此同时，使激光8赋予加工物9的能量变化。
图3是示出本实施方式中的激光8的圆形轨道处的能量的图。即，是从螺旋状的轨道中去除了向沿着焊接部位的焊接行进方向移动的移动轨道而得到的图。在此，圆形轨道中的激光8的照射图案的参数为旋转方向、圆的半径R、用于使激光8的照射位置明确化的坐标旋转角θ、以及旋转速度(圆形轨道中的焊接速度)。需要说明的是，在本实施方式中，示出一边利用机械手6使激光照射头5移动，一边将激光8以螺旋状照射于加工物9而进行激光焊接的例子。但是，只要能够以螺旋状照射激光8，则不限定于基于激光照射头5以及机械手6的移动，也可以是电流扫描仪。
在图3中，将坐标旋转角θ为90°的方向设为焊接行进方向，将旋转方向设为右旋转(顺时针)。在该情况下，如上所述，热量容易在相对于焊接行进方向为右侧(坐标旋转角θ为0°这一侧)的位置蓄积。在图3中，虚线所示的、坐标旋转角θ从90°(图3的B)到270°(图3的A)为止(由于是顺时针故经由0°)的位置相对于焊接行进方向位于右侧。相反，热量难以在相对于焊接行进方向为左侧(坐标旋转角θ为180°这一侧)的位置蓄积。在图3中，实线所示的、坐标旋转角θ从270°到90°为止(由于是顺时针故经由180°)的位置相对于焊接行进方向位于左侧。而且，为了消除因激光8的照射引起的加工物9的熔解部分的偏差，使虚线所示的轨道处的来自激光8的能量总量(第二能量)比实线所示的轨道处的来自激光8的能量总量(第一能量)小为好。另外，以实线示出激光8的照射位置的轨道是在激光8的圆形轨道处的移动速度中包含有焊接行进方向上的分量的状态。相反，以虚线示出激光8的照射位置的轨道是在激光8的圆形轨道处的移动速度中包含有与焊接行进方向相反的方向上的分量的状态。
接着，使用图4～图8对使激光8的能量变化的方法进行说明。图4是示出激光8的能量相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。图5是示出激光8的能量相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。图6是示出激光8的能量相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。图7是示出激光8的能量相对于坐标旋转角θ的将脉冲波与连续波组合而成的波形的图表。图8是示出激光8的能量相对于坐标旋转角θ的脉冲的占空比变化的波形的图表。
首先，如图4所示，控制部2以如下方式对激光振荡器3以及激光照射头5进行控制，即，在坐标旋转角θ为270°～90°时将激光8的激光输出设为3kW，在坐标旋转角θ为90°～270°时将激光8的激光输出设为1kW。即，控制部2进行使激光照射头5的棱镜旋转的控制，在坐标旋转角θ成为90°时，控制激光振荡器3的激光输出使其成为1kW。控制部2进行使激光照射头5的棱镜旋转的控制，在坐标旋转角θ成为270°时，控制激光振荡器3的激光输出使其成为3kW。这样，通过将激光输出的波形设为矩形形状，由此如图2所示，能够使向相对于焊接行进方向为左侧的左加工区域24赋予的能量总量大于向相对于焊接行进方向为右侧的右加工区域25赋予的能量总量。
需要说明的是，激光8的输出例如通过实验等预先决定为好。另外，控制部2基于动作程序对激光照射头5的照射位置、机械手6的动作进行控制，因此能够知晓坐标旋转角θ、即激光8在圆形轨道上的照射位置。通过进行这样的控制，能够以相对于焊接行进方向左右对称的方式向加工物9输入热量，瞄准偏差裕度也变得左右对称。
另外，如图5所示，也可以将激光的输出的波形形成为在坐标旋转角θ为180°时成为上限即3kW、在坐标旋转角θ为0°时成为下限即1kW这样的梯形形状。这样，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
另外，如图6所示，也可以将激光的输出的波形形成为在坐标旋转角θ为180°时成为上限即3kW、在坐标旋转角θ为0°时成为下限即1kW这样的山形。由此，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
另外，如图7所示，也可以将激光的输出的波形形成为坐标旋转角θ为270°～90°时的连续波与坐标旋转角θ为90°～270°时的脉冲波的组合。由此，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
另外，如图8所示，也可以将激光的输出的波形形成为以坐标旋转角θ为270°～90°时的占空比大于坐标旋转角θ为90°～270°时的占空比的方式改变频率的脉冲形状。由此，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
图4～图8中将激光8的能量的上限设为3kW且下限设为1kW而进行了说明，但并不局限于此。另外，将激光8的波形发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为90°以及270°时，但并不局限于此。例如，也可以在坐标旋转角θ为180°的附近增加激光的输出，在坐标旋转角θ为0°的附近降低激光的输出。其结果是，如图2所示，只要向左加工区域24赋予的能量总量(第一能量)大于向右加工区域25赋予的能量总量(第二能量)即可。
接着，使用图9～图11来说明对激光8的照射位置的旋转速度进行切换的方法。图9是示出激光8的旋转速度相对于坐标旋转角θ以矩形形状变化的波形的图表。图10是示出激光8的旋转速度相对于坐标旋转角θ以梯形形状变化的波形的图表。图11是示出激光8的旋转速度相对于坐标旋转角θ以山形变化的波形的图表。若激光的旋转速度变慢，与此对应地增加照射位置的移动所需的时间，因此结果是赋予较多的能量。
首先，如图9所示，控制部2以如下方式对激光照射头5进行控制，即，在坐标旋转角θ为270°～90°时，将激光8的旋转速度设为5m/min，在坐标旋转角θ为90°～270°时，将激光8的旋转角度设为15m/min。即，控制部2进行使激光照射头5的棱镜旋转的控制，在坐标旋转角θ成为90°时，控制激光8的旋转速度使其成为15m/min，在坐标旋转角θ成为270°时，控制激光8的旋转速度使其成为5m/min。这样，通过将激光8的旋转速度的波形设为矩形形状，如图2所示，能够使向相对于焊接行进方向为左侧的左加工区域24赋予的能量总量大于向相对于焊接行进方向为右侧的右加工区域25赋予的能量总量。
需要说明的是，激光8的旋转速度例如通过实验等预先决定为好。另外，控制部2基于动作程序对激光照射头5的棱镜的动作进行控制，因此能够知晓坐标旋转角θ、即激光8实际在圆形轨道上的照射位置。通过进行这样的控制，能够以相对于焊接行进方向左右对称的方式向加工物9输入热量，瞄准偏差裕度也变得左右对称。
另外，如图10所示，也可以将激光8的旋转速度的波形形成为在坐标旋转角θ为180°时成为下限即5m/min、在坐标旋转角θ为0°时成为上限即15m/min这样的梯形形状。由此，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
另外，如图11所示，也可以将激光8的旋转速度的波形形成为在坐标旋转角θ为180°时成为下限即5m/min、在坐标旋转角θ为0°时成为上限即15m/min这样的山形。由此，如图2所示，能够使向左加工区域24赋予的能量总量大于向右加工区域25赋予的能量总量。
图9～图11中将激光8的旋转速度的上限设为15m/min且下限设为5m/min而进行了说明，但并不局限于此。另外，将激光8的旋转速度发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为90°以及270°时，但并不局限于此。例如，也可以在坐标旋转角θ为180°的附近使激光的旋转速度变慢，在坐标旋转角θ为0°的附近使激光的旋转速度变快。其结果是，如图2所示，只要向左加工区域24赋予的能量总量(第一能量)大于向右加工区域25赋予的能量总量(第二能量)即可。
由此，加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右均等。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右均等。另外，由于加工物的熔解部分左右均等，因此能够抑制加工物的烧穿。
需要说明的是，本实施方式的激光焊接方法能够应用于针对使加工物9对接的对接接头的激光焊接、针对使加工物9偏移搭接的搭接接头的激光焊接等。而且，也能够应用于板厚不同的对接接头、搭接接头的激光焊接中。
(实施方式2)
接着，使用图12～图20对本公开的实施方式2进行说明。在本实施方式中，针对与实施方式1相同的部位标注相同的附图标记，并省略详细说明。与实施方式1的不同之处在于，进一步考虑了焊接行进方向的前后方向上的激光的能量。
在实施方式1中，说明了将由激光的照射输入的热量在相对于焊接行进方向的左右方向上设为左右对称的激光焊接方法。在本实施方式中，对焊接行进方向的前后方向上的由激光的照射输入的热量进行控制。这并非意味着必须使由激光的照射输入的热量在焊接行进方向的前后方向上对称，而是要求出前后方向上的最佳的热量输入的平衡。
在焊接行进方向的前方，向未熔融的加工物9照射激光8，在焊接行进方向的后方，向熔融后的加工物9或者加热后的加工物9照射激光8。因此，优选提高向未熔融部分输入的热量，抑制向熔融部分或加热部分输入的热量。即，优选作为焊接行进方向的前方的、坐标旋转角θ从180°到0°(由于是顺时针故经由90°)时的激光的能量(第三能量)大于作为焊接行进方向的后方的、坐标旋转角θ从0°到180°(由于是顺时针故经由270°)时的激光的能量(第四能量)。
图12是示出本实施方式中的激光8的圆形轨道处的能量的图。如图12所示，在本实施方式的激光焊接方法中，在焊接行进方向的前方以及相对于焊接行进方向为左侧的位置提高激光的能量。作为一例，如图12所示，坐标旋转角θ从225°(图12的C)到45°(图12的D)为止(由于是顺时针故经由135°)的实线处的激光8的能量高于坐标旋转角θ从45°到225°为止(由于是顺时针故经由315°)的虚线处的激光8的能量。
为了进行这种激光的能量分布，进行如图13～图17所示的激光输出的控制或如图18～图20所示的旋转速度的控制即可。图13～图17是示出将坐标旋转角θ从实施方式1的图4～图8偏移45°后的激光的激光输出的图表。图18～图20是示出将坐标旋转角θ从实施方式1的图9～图11偏移45°后的激光的旋转速度的图表。由此，能够使向相对于焊接行进方向为左侧的左加工区域24赋予的能量总量(第一能量)大于向作为右侧的右加工区域25赋予的能量总量(第二能量)，此外还能够使向焊接行进方向的前方赋予的能量总量(第三能量)大于向后方赋予的能量总量(第四能量)。需要说明的是，与实施方式1同样，激光8的能量的上限和下限以及旋转速度的上限和下限并不局限于这些数值。另外，虽然将激光的激光输出和旋转速度发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为45°以及225°时，但并不局限于此。其结果是，只要在相对于进焊接行进方向的左右方向以及前后方向上成为上述的能量关系即可。
需要说明的是，在本实施方式中，在坐标旋转角θ为45°以及225°的位置处使能量发生了变化。但是，就相对于焊接行进方向的左右方向上的能量的非对称而言，受到向焊接行进方向移动的移动速度造成的影响较大。因此，如图21所示，在向焊接行进方向移动的移动速度较快的情况下，优选将使能量发生变化的坐标旋转角θ设为45°～90°以及225°～270°。即，优选重视对相对于焊接行进方向的左右方向上的能量的非对称进行抑制的控制。反之，在向焊接行进方向移动的移动速度较慢的情况下，优选将使能量发生变化的坐标旋转角θ设为0°～45°以及180°～225°。即，优选重视相对于焊接行进方向的前后方向上的能量平衡的控制。
由此，加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右均等。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右均等。另外，由于加工物的熔解部分左右均等，因此能够抑制加工物的烧穿。此外，能够提高向加工物9的未熔融部分输入的热量，能够抑制向加工物9的熔融部分或加热部分输入的热量。
(实施方式3)
接着，使用图22对本公开的实施方式3进行说明。在本实施方式中，针对与实施方式1相同的部位标注相同的附图标记，并省略详细说明。与实施方式1的不同之处在于，与实施方式2同样地还考虑了焊接行进方向的前后方向上的激光的能量。此外，与实施方式2的不同之处在于，向焊接行进方向的后方赋予的激光的能量总量大于向焊接行进方向的前方赋予的激光的能量总量。本实施方式也与实施方式2同样，并非意味着必须使由激光的照射输入的热量在焊接行进方向的前后方向上对称，而是要求出前后方向上的最佳的热量输入的平衡。
在加工物9例如为镀锌钢板等的情况下，当急剧地赋予高热量时，锌蒸气喷出而产生大粒的溅射，或者引起凹坑、气孔等内部缺陷。因此，优选在焊接行进方向的前方进行抑制了热量的预热而使锌蒸气蒸发，并且在后方进行正式焊接。因此，优选提高焊接行进方向的后方的热量输入。即，优选作为焊接行进方向的后方的、坐标旋转角θ从0°到180°为止(由于是顺时针故经由270°)的激光的能量(第四能量)大于作为焊接行进方向的前方的、坐标旋转角θ从180°到0°为止(由于是顺时针故经由90°)的激光的能量(第三能量)。
图22是示出本实施方式中的激光8的圆形轨道处的能量的图。如图22所示，在本实施方式的激光焊接方法中，在焊接行进方向的后方以及相对于焊接行进方向为左侧的位置，提高激光的能量。作为一例，如图22所示，坐标旋转角θ从315°(图22的E)到135°(图22的F)为止(由于是顺时针故经由225°)的实线处的激光8的能量高于坐标旋转角θ从135°到315°为止(由于是顺时针故经由45°)的虚线处的激光8的能量。
为了进行这种激光的能量分布，如实施方式1、实施方式2所示那样进行激光输出、旋转速度的控制即可。由此，能够使向相对于焊接行进方向为左侧的左加工区域24赋予的能量总量(第一能量)大于向作为右侧的右加工区域25赋予的能量总量(第二能量)，此外还能够使向焊接行进方向的后方赋予的能量总量(第四能量)大于向前方赋予的能量总量(第三能量)。需要说明的是，与实施方式1和2同样，激光8的激光输出的上限和下限以及旋转速度的上限和下限并不限定于这些数值。另外，虽然将激光的激光输出和旋转速度发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为315°以及135°时，但并不局限于此。其结果是，只要在相对于进焊接行进方向的左右方向以及前后方向上成为上述的能量关系即可。
需要说明的是，在本实施方式中，在坐标旋转角θ为315°以及135°的位置处使能量发生了变化。但是，就相对于焊接行进方向的左右方向上的能量的非对称而言，受到向焊接行进方向移动的移动速度造成的影响较大。因此，在向焊接行进方向移动的移动速度较快的情况下，优选将使能量发生变化的坐标旋转角θ设为90°～135°以及270°～315°。即，优选重视对相对于焊接行进方向的左右方向上的能量的非对称进行抑制的控制。反之，在向焊接行进方向移动的移动速度较慢的情况下，优选将使能量发生变化的坐标旋转角θ设为135°～180°以及315°～0°(360°)。即，优选重视相对于焊接行进方向的前后方向上的能量平衡的控制。
由此，加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右均等。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右均等。另外，由于加工物的熔解部分左右均等，因此能够抑制加工物的烧穿。此外，针对镀锌钢板等加工物9，也能够适当地将锌蒸气排出。
(实施方式4)
在实施方式2中，考虑了焊接行进方向的左右方向和前后方向这两方，但在激光8的能量的左右非对称性不成为问题的情况下，也可以仅控制前后方向的能量。
使用图23对本实施方式进行说明。图23是示出本实施方式中的激光8的圆形轨道处的能量的图。如图23所示，在本实施方式的激光焊接方法中，仅在焊接行进方向的前方提高激光的能量。如图23所示，坐标旋转角θ从180°到0°为止(由于为顺时针故经由90°)的实线处的激光8的能量高于坐标旋转角θ从0°到180°为止(由于为顺时针故经由270°)的虚线处的激光8的能量。
为了进行这种激光的能量分布，如实施方式1、实施方式2所示那样进行激光输出、旋转速度的控制即可。由此，能够使向焊接行进方向的前方赋予的能量总量(第三能量)大于向后方赋予的能量总量(第四能量)。需要说明的是，与实施方式1和2相同，激光8的激光输出的上限和下限以及旋转速度的上限和下限并不局限于这些数值。另外，虽然将激光的激光输出和旋转速度发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为0°以及180°时，但并不局限于此。其结果是，只要在相对于进焊接行进方向的前后方向上成为上述的能量关系即可。
由此，能够提高向加工物9的未熔融部分输入的热量，能够抑制向加工物9的熔融部分或加热部分输入的热量。
(实施方式5)
在实施方式3中，考虑了焊接行进方向的左右方向和前后方向这两方，但在激光8的能量的左右非对称性不成为问题的情况下，也可以仅控制前后方向的能量。
使用图24对本实施方式进行说明。图24是示出本实施方式中的激光8的圆形轨道处的能量的图。如图24所示，在本实施方式的激光焊接方法中，仅在焊接行进方向的后方提高激光的能量。如图24所示，坐标旋转角θ从0°到180°为止(由于是顺时针故经由270°)的实线处的激光8的能量高于坐标旋转角θ从180°到0°为止(由于是顺时针故经由90°)的虚线处的激光8的能量。
为了进行这种激光的能量分布，如实施方式1、实施方式2所示那样进行激光输出、旋转速度的控制即可。由此，能够使向焊接行进方向的后方赋予的能量总量(第四能量)大于向前方赋予的能量总量(第三能量)。需要说明的是，与实施方式1和2相同，激光8的激光输出的上限和下限以及旋转速度的上限和下限并不局限于这些数值。另外，虽然将激光的激光输出和旋转速度发生变化的场所设在了坐标旋转角θ为0°以及180°时，但并不局限于此。其结果是，只要在相对于焊接行进方向的前后方向上成为上述的能量关系即可。
由此，针对镀锌钢板等加工物9，为了防止溅射的产生、或者凹坑、气孔等内部缺陷，也可以在焊接行进方向的前方进行抑制了热量的预热，而使锌蒸气蒸发。
需要说明的是，在实施方式1～5中，将激光8的照射位置的圆形轨道设为右旋转(顺时针)而进行了说明，但也可以是左旋转(逆时针)。在实施方式1～3中，即便在左旋转的情况下，只要使在激光8的圆形轨道处的移动速度中包含有焊接行进方向的分量这一侧的激光8的能量总量大于在激光8的圆形轨道处的移动速度中包含有与焊接行进方向相反方向的分量这一侧的激光8的能量总量即可。
另外，在实施方式1～5中，仅使激光8的激光输出或旋转速度的任一方发生变化而使激光8的能量总量发生变化，但也可以将两方组合。另外，在将激光8的激光输出以及旋转速度组合的情况下，只要将最终的能量总量控制为上述关系的话，则激光输出的大小关系或旋转速度的高低关系也可以是与实施方式1～3相反的关系。例如，在实施方式1中，即便左加工区域24的旋转速度比右加工区域25的旋转速度快，只要通过将左加工区域24的激光输出设得比右加工区域25的激光输出大，使最终向左加工区域24赋予的能量总量比向右加工区域25赋予的能量总量多即可。
工业上的可利用性
根据本公开的激光焊接方法，使加工物的熔解部分相对于被照射激光的区域的中心线变得左右均等。因此，照射激光的瞄准偏差的裕度也变得左右均等。另外，由于加工物的熔解部分为左右均等，因此能够抑制加工物的烧穿，在工业上是有用的。
附图标号说明
1激光焊接装置
2控制部
3激光振荡器
4光纤
5激光照射头
6机械手
7输出切换部
8激光
9加工物
21中央线
22左边界线
23右边界线
24左加工区域
25右加工区域

Claims (9)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，
所述激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序，
所述螺旋状通过将使所述激光以圆形形状移动的圆形轨道与使所述激光在沿着所述焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到，
所述圆形轨道中以具有所述行进方向上的分量的方式移动的所述激光的第一能量大于所述圆形轨道中以具有与所述行进方向相反的方向上的分量的方式移动的所述激光的第二能量。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，
所述圆形轨道中的所述行进方向上的所述激光的第三能量大于所述圆形轨道中的与所述行进方向相反的一侧的所述激光的第四能量。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，
所述圆形轨道中的所述行进方向上的所述激光的第三能量小于所述圆形轨道中的与所述行进方向相反的一侧的所述激光的第四能量。
4.一种激光焊接方法，其特征在于，
所述激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序，
所述螺旋状通过将使所述激光以圆形形状移动的圆形轨道与使所述激光在沿着所述焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到，
所述圆形轨道中的所述行进方向上的所述激光的第三能量大于所述圆形轨道中的与所述行进方向相反的方向上的所述激光的第四能量。
5.一种激光焊接方法，其特征在于，
所述激光焊接方法包括沿着加工物的焊接部位而以螺旋状照射激光的工序，
所述螺旋状通过将使所述激光以圆形形状移动的圆形轨道与使所述激光在沿着所述焊接部位的行进方向上移动的移动轨道组合而得到，
所述圆形轨道中的所述行进方向上的所述激光的第三能量小于所述圆形轨道中的与所述行进方向相反的方向上的所述激光的第四能量。
6.根据权利要求3或5所述的激光焊接方法，其中，
所述加工物是镀锌钢板。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的激光焊接方法，其中，
通过使所述激光的输出以及所述激光在所述圆形轨道处的旋转速度中的至少一方变化，来控制所述第三能量和所述第四能量。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的激光焊接方法，其中，
通过使所述激光的输出以及所述激光在所述圆形轨道处的旋转速度中的至少一方变化，来控制所述第一能量和所述第二能量。
9.根据权利要求7或8所述的激光焊接方法，其中，
所述激光的输出的波形为矩形形状、梯形形状或者山形。
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