CN110170744B - 接合方法 - Google Patents

Abstract

本公开在于提供一种可提高使上板和下板相接合的接合品质的焊接方法。本公开的一个方面的接合方法具备通过对上板的表面施加能量，而使上板和叠合于上板的下板熔化，从而使上板和下板相接合的工序。通过对上板的表面施加能量而形成的接合轨迹与接合行进方向相交并且具有折返点。在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。

Description

接合方法

技术领域

本公开涉及接合方法。

背景技术

向待进行焊接的金属部件照射激光以对金属部件彼此进行焊接的方法是公知的(参照日本特表2005-527383号公报)。上述激光焊接也用于对2张叠合的金属板进行焊接。

发明内容

如上所述的接合方法从外部对上板的表面施加能量，从而仅使上板熔化，或使上板和下板均熔化以进行接合，该接合方法中能量的集中程度较高。因此，在一方的金属板的厚度较小且2张金属板叠合时金属板彼此间的间隙较大的情形下，有时会存在金属板彼此间的间隙未被熔融金属充分地填充，从而无法实施良好的焊接的情况。

本公开一方面在于优选提供一种能够提高上板和下板相接合的接合品质的焊接方法。

本公开的一个方面涉及一种接合方法，其具有通过对上板的表面施加能量而使上板以及叠合于上板的下板熔化，从而使上板和下板相接合的工序。通过对上板的表面施加能量而形成的接合轨迹与接合行进方向相交并且具有折返点。在接合的工序中，通过形成贯穿上板和下板两者的焊接部的焊接来使上板和下板接合。在焊接的中心线两侧中的每一侧，在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。

根据如上构成，能够防止在接合轨迹中的折返点处因过度熔透而引起的穿孔。其结果为，即使在金属板的厚度较小的情形下，也能够抑制焊接部的焊穿或焊缝厚度不足等缺陷。

本公开的一个方面中，可利用激光施加能量。在进行接合的工序中，可以对激光在上板的表面处的照射位置和能量数量进行调整。根据如上构成，能够容易并切实地实施金属板的焊接。

本公开的一个方面中，接合轨迹可以是摆动焊接的焊接轨迹。由在焊接轨迹的折返点附近施加的能量数量转换而成的热输入量可以小于由在除折返点附近以外的区域施加的能量数量转换而成的热输入量。根据如上构成，能够更切实地抑制折返点处的过度熔透。

在本公开的一个方面中，可以利用焊接装置对上板的表面处的能量供给位置和能量数量进行调整。根据如上构成，由于能够自动调整能量数量，因此，能够提高焊接品质和生产率。

在本公开的一个方面中，可以通过控制焊接速度，而使在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。根据如上构成，能够容易并切实地调整能量数量。

在本公开的一个方面中，可以通过控制激光的焦点，而使在折返点附近施加能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。根据如上构成，也能够容易并切实地调整能量数量。

附图说明

图1是示出实施方式中的接合方法的流程图以及工艺图。

图2A是图1的接合方法中的焊接部的示意性立体图。

图2B是图1的接合方法中的焊接部的示意图。

图3是焊接轨迹的示意图。

图4A是焊接条件的说明图。

图4B是示出焊接行进方向与能级之间的关系的示意图。

图5是焊接条件的调整方法的流程图。

图6是焊接部的示意性剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本公开的示例性的实施方式。

[1.第1实施方式]

[1-1.构成]

本实施方式的接合方法具有通过对上板的表面施加能量而使上板和叠合于上板的下板熔化，从而使上板和下板相接合的工序。

本实施方式中，利用焊接使由金属制成的上板和由金属制成的下板相接合。即，本实施方式中的接合方法是焊接2张金属板的方法。

本实施方式的接合方法中利用图1示出的焊接装置10进行焊接。

焊接装置10具有振荡器12、反射镜13、电机14、以及控制部15。

振荡器12生成用于向叠合于下板2的上板3的表面(即母材表面)施加能量的激光。作为激光的供应源可使用例如碳酸气体(CO₂)。反射镜13用于使振荡器12所生成的激光的行进路线改变以向上板3的表面进行照射。电机14安装在反射镜13上，并构成为改变反射镜13的角度。

控制部15用于调整激光在上板3的表面处的照射位置和能量数量。即，控制部15经由电机14来改变反射镜13的角度，由此来调整激光的照射位置。此外，控制部15通过改变振荡器的输出来调整激光的能量数量。

以下对具体的调整程序进行说明。

如图1所示，首先，操作者直接在程序内将激光输出和焊接速度输入到焊接装置10(步骤S1)。

与步骤S1同步，操作者在通过目视确定焊接位置后示教给焊接装置10，由此在程序内自动生成焊接位置(步骤S2)。并且，操作者通过输入数值来确定焊接位置(步骤S3)。

控制部15基于步骤S2以及步骤S3中的输入生成坐标系(步骤S4)。此外，也可以仅选择步骤S2和步骤S3中的一个步骤加以执行。

基于步骤S1的输入(即激光输出以及焊接速度)和步骤S4的坐标系，控制部15利用运动控制器生成焊接装置10整体的运作模式(步骤S5)。

控制部15基于在步骤S5中生成的运作模式，指令振荡器12进行激光输出(步骤S6)。此外，控制部15向由反射镜13以及电机14构成的工作头指令照射位置(步骤S7)。此外，步骤S6与步骤S7联动。

<焊接结构>

利用由焊接装置10实施的焊接，能够获得图2A、2B中示出的焊接结构1。焊接结构1是对2张金属板在厚度方向上实施焊接而形成的结构。焊接结构1具有下板2、上板3、主要焊接部4、以及焊道6。

作为焊接结构1的用途，只要是用于金属板彼此间的焊接即可，并无特别限定。焊接结构1优选可以应用在例如仪表板加强件等汽车构件中的支架的安装结构中。

作为下板2的材质，可列举例如、铁、钢等铁合金、铝、铝合金等。下板2的厚度无特别限定。上板3的材质可以列举作为下板2的材质所例示的材质。上板3与下板2可以是相同的材质，也可以是不同的材质。

使上板3的一部分与下板2的一个表面2A(图2A中的上表面)相叠合。上板3是在上板3与下板2相叠合的叠合区域O中的平均厚度小于或等于1mm的薄板。此外，上板3也可以整体上叠合于下板2。此外，上板3中的除叠合区域O以外的区域的平均厚度可以大于1mm。

主要焊接部4是焊接部中的通过由激光实施的热输入而使构成下板2以及上板3的金属熔化后凝固而成的部分。主要焊接部4的周围形成有焊道6。主要焊接部4构成摆动焊接的焊接轨迹。

如图3所示，主要焊接部4的平面形状形成为，以在与焊接行进方向L相交的方向上跨越与焊接行进方向L平行的中心线M的方式而折返。即，焊接轨迹与接合行进方向L相交且具有多个折返点。

在本实施例中，主要焊接部4的平面形状是连续的三角波形状。不过，主要焊接部4的平面形状也可以采用使得三角波形状以顶部平滑的方式折返而形成的形状或正弦波的形状。

主要焊接部4是通过向上板3中的与下板2相反的一侧的表面3A(图2A中的上表面)以相对于焊接行进方向L进行摆动的方式照射激光而形成的部分。

由待接合的金属的板厚、金属之间的间隙的精度等确定主要焊接部4的平面形状中的折返间隔即摆动间隔(也就是相邻的折返点彼此在焊接行进方向L上的距离)P。

当对板厚为1mm左右的金属板进行接合时，优选间隔P小于或等于1mm。若间隔P过大，则在焊接行进方向L上的主要焊接部4内的间隙会变大，从而有可能导致焊接不充分。此外，主要焊接部4的平面形状的折返角度θ通过在考虑对板进行热输入的状态的同时并在考虑到焊接速度的状态下输入位置坐标而确定。

此外，在本实施方式中，如图4A所示，在焊接轨迹中，焊接开始部分(前端部)S的振幅(即，距中心线M的距离)与焊接结束部分(后端部)F的振幅小于其他部分的振幅。由此，形成向作为目标的摆动振幅平稳推移的焊接轨迹，因此，能够提高两个焊接端部的品质。

<能量数量的调整>

在本实施方式中，通过由焊接装置10控制焊接速度，而使得在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。即，使折返点附近的焊接速度大于除折返点附近以外的区域的焊接速度。

由此，如图4B所示，使得在焊接轨迹的折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。

具体而言，使得由在焊接轨迹的折返点附近施加的能量数量转换而成的热输入量小于由在除折返点附近以外的区域施加的能量数量转换而成的热输入量。

接下来对调整能量数量的具体处理进行说明。如图5所示，首先，控制部15对当前的照射位置(即反射镜角度)进行识别(步骤S10)。然后，控制部15对照射位置的区域进行确认，以对照射位置是否处在折返点附近进行判断(步骤S20)。

若当前的照射位置处在折返点附近(S20：是)，则控制部15指令将焊接速度切换成高速模式，或指令维持高速模式(步骤S30)。

另一方面，若照射位置处于除折返点附近以外的区域(S20：否)，则控制部15指令将焊接速度切换成低速模式，或指令维持低速模式(步骤S40)。

控制部15反复进行对焊接速度的控制，直至焊接结束为止，即，直至照射位置到达焊接结束部分为止(步骤S50)。

<焊接结构的截面>

将通过本实施方式的接合方法获得的焊接结构的截面示出在图6中。

在图6的接合结构中，主要焊接部4填充在通过激光形成的焊接金属部5中。并且，主要焊接部4内不存在空隙(即气孔)。

焊接金属部5贯穿上板3并到达下板2的内部以及与上板3相反的一侧的表面2B(图6中的下表面)。即，由上板3的内表面和下板2的内表面构成焊接金属部5。经由与上板3的内表面和下板2的内表面均接合的主要焊接部4而使上板3和下板2在厚度方向上相接合。

上板3中的与下板2相反的一侧的表面3A(即焊接面)与主要焊接部4在上板3处的暴露面4A相接连。即，上板3与主要焊接部4相连接的连接部分在主要焊接部4的与长度方向(即焊接行进方向)L垂直的截面处不存在厚度方向上的台阶。此外，如图3所示，主要焊接部4的长度方向L为摆动的行进方向(即，与连结摆动的中心而形成的线平行的方向)。

如图6所示，主要焊接部4的暴露面4A弯曲成朝焊接金属部5的中心凹陷的凹状。换言之，暴露面4A以架设在上板3的表面3A中的由焊接金属部5隔开的两端之间的方式平滑地连接该两端。

此外，上板3内的主要焊接部4从上板3的表面3A起朝厚度方向内侧(即，随着接近下板2)而扩宽。不过，上板3内的主要焊接部4也可以不扩宽。

并且，下板2内的主要焊接部4从下板2的表面2A起朝厚度方向外侧(即，随着远离上板3)而缩窄。主要焊接部4从下板2露出的底面4B的在与厚度方向垂直的方向上的宽度小于主要焊接部4在上板3处的暴露面4A的在与厚度方向垂直的方向上的宽度。

主要焊接部4的暴露面4A在与主要焊接部4的长度方向L以及上板3的厚度方向均垂直的方向上的宽度W可以为几毫米。

如图6所示，在上板3的与下板2相向的表面3B(图6中的下表面)与下板2的表面2A之间在叠合方向上存在着间隙。若该间隙过大，则有可能导致焊接强度不充分。此外，上板3与下板2之间未必一定要存在间隙。

[1-2.效果]

根据以上详述的实施方式能够获得以下效果。

(1a)能够防止在接合轨迹中的折返点处因过度熔透而引起的穿孔。其结果为，即使在金属板的厚度较小的情形下，也能够抑制因对焊接部过度的热输入而导致的焊穿或焊缝厚度的不足等缺陷。

(1b)根据轨迹的位置对由能量数量转换而成的热输入量进行调整，由此，能够使轨迹整体上的热输入量均匀，从而能够更切实地抑制折返点处的过度熔透。

(1c)能够利用焊接装置10对上板的表面的能量供给位置和能量数量进行调整，由此能够提高接合品质和生产率。

(1d)通过由焊接装置10对焊接速度实施控制，而能够容易并切实地使在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。

[2.其他实施方式]

以上对本公开的实施方式进行了说明，不过，本公开不限于上述实施方式，能够采用各种方式。

(2a)在上述实施方式的接合方法中，也可以取代焊接速度，而是通过对激光的输出或激光的焦点实施控制，而使在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量，或者，还可以通过对激光的输出与焊接速度的组合进行控制，或通过对激光的焦点与焊接速度的组合进行控制，而使在折返点附近施加的能量数量小于在除折返点附近以外的区域施加的能量数量。

(2b)在上述实施方式的接合方法中，也可以通过除焊接以外的接合方式使上板和下板相接合。

(2c)上述实施方式中的1个构成元素所具有的功能可以分散到多个构成元素中，或者可以将多个构成元素所具有的功能统合到1个构成元素中。此外，也可以省略上述一实施方式的构成的一部分。另外，还可以将上述一实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或者将上述一实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换等。此外，由记载在权利要求中的语句所确定的技术思想中包含的所有形态均为本公开的实施方式。

Claims (6)

1.一种接合方法，其具有通过对上板的表面施加能量而使所述上板和叠合于所述上板的下板熔化，从而使所述上板和所述下板相接合的工序，所述接合方法的特征在于，

通过对上板的表面施加能量而形成的接合轨迹与接合行进方向相交并且具有折返点，

在所述接合的工序中，通过形成贯穿所述上板和所述下板两者的焊接部的焊接来使所述上板和所述下板接合，

在隔着焊接的中心线的第一区域和第二区域的每个区域中，在所述折返点附近施加的能量数量小于在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量,

所述第一区域的在所述折返点附近施加的能量数量与所述第二区域的在所述折返点附近施加的能量数量相等；

所述第一区域的在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量与所述第二区域的在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量相等。

2.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

利用激光施加所述能量，

在使所述上板和所述下板相接合的工序中，对所述激光在所述上板的表面处的照射位置和能量数量进行调整。

3.根据权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

所述接合轨迹是摆动焊接的焊接轨迹，

由在所述焊接轨迹的折返点附近施加的能量数量转换而成的热输入量小于由在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量转换而成的热输入量。

4.根据权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

利用焊接装置对所述上板的表面处的能量供给位置和能量数量进行调整。

5.根据权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

通过控制焊接速度，而使在所述折返点附近施加的能量数量小于在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量。

6.根据权利要求2所述的接合方法，其特征在于，

通过控制所述激光的焦点，而使在所述折返点附近施加的能量数量小于在除所述折返点附近以外的区域施加的能量数量。

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