CN110270759B - 激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种激光焊接方法,形成将第1构件(1)的侧面和第2构件(2)的下表面重叠的T形接头,从第2构件(2)的与下表面相反侧的上表面照射激光来将第1构件(1)和第2构件(2)激光焊接,并且通过使激光摆动并且在沿着第1构件的侧面的方向上移动,能使熔深变浅并使焊道宽度大,提升了针对目标位置偏离的容限。
Description
本申请是申请日为2014年12月18日、申请号为201480072300.9(国际申请号PCT/JP2014/006316)、发明名称为“激光焊接方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及对被焊接件照射激光来将2个被焊接件接合的激光焊接,特别涉及提升了针对激光的位置偏离、2个被焊接件的间隙的容限的激光焊接方法。
背景技术
使用图4来说明专利文献l所记载的现有的激光焊接方法。
在现有的激光焊接方法中,如图4所示那样,使在下表面具有凸部102的上板101、和在侧面具有凹部104的下板103重合而成为T形接头,来进行激光焊接。这时,上板101的凸部102被收在下板103的凹部104来重合。并且,将激光束105从上板101的上表面侧贯通上板101而照射。由此,熔融金属贯通上板101而到达下板103,能通过接合部106将上板101和下板103接合。
另外,由于下板103具有凹部104,因此即使在上板101与下板103之间有间隙,熔融金属也在凹部104被接住,因此熔融金属不会流出到外部。由此能将上板101和下板103可靠地接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开昭63-203286号公报
发明内容
但在现有的激光焊接方法中,若激光束105出现位置偏离,则不能对下板103照射激光束105,发生上板101的烧穿。另外,需要在上板101的下表面形成凸部102,并需要在下板103的侧面形成凹部104。进而,在下板103需要足以形成凹部104的厚度。为此,不仅需要形成凸部102和凹部104的工时,下板103的厚度也受到制约。本公开涉及从与使T形接头抵接的面相反侧的面照射激光来进行焊接的激光焊接方法,提供提升了针对激光的位置偏离的容限的激光焊接方法。
为了解决上述课题,本公开的激光焊接方法具有接头形成工序、和焊接工序。在接头形成工序中,形成将第1构件的侧面和第2构件的下表面重叠的T形接头。在焊接工序中,从第2构件的与下表面相反侧的上表面照射激光来将第1构件和第2构件激光焊接。进而,在焊接工序中,使激光摆动并且在沿着第1构件的侧面的方向上移动。
根据本公开,通过使激光摆动并且对第2构件照射,能使熔深变浅并使焊道宽度变大,能提升针对目标位置偏离的容限。
附图说明
图1A是表示本公开的实施方式中的激光焊接方法的状态的截面图。
图1B是表示本公开的实施方式中的激光焊接后的状态的截面图。
图2A是表示本公开的实施方式中的Z字状的摆动的俯视图。
图2B是表示本公开的实施方式中的波状的摆动的俯视图。
图2C是表示本公开的实施方式中的螺旋状的摆动的俯视图。
图3是表示本公开的实施方式中的各种焊接参数下的焊接结果的图。
图4是表示现有的激光焊接方法的截面图。
具体实施方式
(实施方式)
使用图1A~图3来说明本实施方式的激光焊接方法。图1A是表示本实施方式中的激光焊接方法的状态的截面图。图1B是表示本实施方式中的激光焊接后的状态的截面图。图2A是表示本实施方式中的Z字状的摆动的俯视图。图2B是表示本实施方式中的波状的摆动的俯视图。图2C是表示本实施方式中的螺旋状的摆动的俯视图。图3是表示本实施方式中的各种焊接参数下的焊接结果的图。
如图1A所示,本实施方式的激光焊接方法对使厚度T1的第1板1(第1构件)的侧面抵接在第2板2(第2构件)的下表面的T形接头进行焊接。从第2板2的与使第1板1抵接的面相反侧的面(上表面)照射激光3。另外,在图1A中,从与第2板2的上表面垂直的方向照射激光3。而且,使激光3摆动以成为摆动宽度4并且沿着第1板1的侧面延伸的方向(与纸面垂直的方向)移动,来进行焊接。由此,如图1B所示,形成焊道宽度6和熔深深度7的熔融部5来焊接第1板1和第2板2。这时,图1A示出使激光3向纸面的左右方向摆动并且使激光3向与纸面垂直的方向移动的示例。
另外,所谓摆动宽度4,是指激光3的光斑的中心进行摆动的宽度。另外,将激光3的光斑的直径称作“光斑直径”。
如此,通过在进行激光焊接时使激光3摆动,如图1B所示,从而相比于不使激光3摆动的情况,熔融部5的焊道宽度6更宽。另外,由于激光3的照射面积增加,因此每单位面积的热输入减少,熔融部5的熔深深度7变浅。由此,相比于不进行摆动的现有技术(参考图4),因为熔融部5的熔深深度7变浅、熔融部5的焊道宽度6变宽,所以激光3的位置偏离的容限提升。另外,由于熔融部5的焊道宽度6变宽所以熔融金属量增加,因此填埋第1板1与第2板2之间的间隙,针对间隙的容限也提升。
接下来,使用图2A~图2C来说明摆动的形状。如图2A所示,使激光3以恒定的速度沿行进方向移动,并且使激光3以恒定的速度沿与行进方向垂直的方向往复,由此能进行直线所形成的Z字状的摆动。另外,如图2B所示,使激光3以恒定的速度沿行进方向移动,并且使激光3沿与行进方向垂直的方向往复,在摆动宽度4的端部减速,由此能进行曲线所形成的波状的摆动。另外,如图2C所示,使激光3以恒定的速度沿行进方向移动,并且使激光3旋转,由此能进行螺旋状的摆动。在图2A~图2C中,示出了摆动宽度4大于第1板1的厚度T1的示例,但摆动宽度4也可以与第1板1的厚度T1相同,另外也可以小于第1板1的厚度T1。
另外,熔融部5的熔深深度7以及焊道宽度6受到摆动宽度4、激光3的前端的光斑直径的影响。即,摆动宽度4越大、或光斑直径越大,则激光3的照射范围越增加。因此,熔融部5的焊道宽度6增加,向第2板2的热输入变低,熔融部5的熔深深度7变浅。使用图3来说明激光3的光斑直径、摆动宽度4、摆动宽度4的中心与第1板1的侧面的中心的偏离等所带来的焊接结果。
图3是示出在激光3的各种摆动宽度4、激光3的各种光斑直径、摆动宽度4的中心与第1板1的侧面的中心的各种偏离下进行焊接的结果的表。在图3中,求取激光3的摆动宽度4与光斑直径之和。由于激光3的摆动宽度4是激光3的光斑的中心的摆动宽度,因此激光3的摆动宽度4与光斑直径之和表示激光3的照射范围的宽度。另外,图3的焊接结果全都是在将第1板1的厚度T1设为1.6mm、将第2板2的厚度设为1.6mm、将焊接速度(激光3在第1板1的侧面方向上进行移动的速度)设为1.0m/分、将激光输出设为2kW而进行了焊接的结果。
首先,说明摆动宽度4为0mm、即不进行摆动的现有技术。在无摆动(摆动宽度0mm)、设为光斑直径0.6mm来进行焊接的情况下,在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.0mm以及0.3mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.4mm时发生了第2板2的烧穿。由于第1板1的厚度T1为1.6mm,因此虽然激光3照射到第1板1,但还是发生烧穿。这是因为,由于不使激光3摆动,因此激光3过剩地将第1板1熔融。
接下来,在摆动宽度4设为0.3mm、光斑直径设为0.4mm进行了焊接的情况下,在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.0mm~0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.9mm时发生了第2板2的烧穿。由于第1板1的厚度T1为1.6mm,因此激光3从第1板1偏出,因而发生烧穿。即,示出若使激光3摆动,则直到激光3的摆动的中心成为第1板1的端部为止焊接都能进行。
接下来,在摆动宽度4设为1.0mm、光斑直径设为0.6mm进行了焊接的情况下,在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.0mm~0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.9mm时,发生了第2板2的烧穿。这也同样,由于第1板1的厚度T1为1.6mm,因此激光3从第1板1偏出,发生烧穿。即,示出若使激光3摆动,则直到激光3的摆动的中心成为第1板1的端部为止焊接都能进行。
接下来,在摆动宽度4设为1.5mm、光斑直径设为0.8mm进行了焊接的情况下,在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.0mm~0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.9mm时,发生了第2板2的熔深不足。即,虽然激光3从第1板1偏出,但不是出现烧穿,而是出现熔深不足。这表示,直到激光3的摆动的中心成为第1板1的端部的情况为止将第1板1熔融,焊接能进行。并且示出,若激光3的摆动的中心从第1板1的端部偏出,则不能将第1板1熔融。
最后,在摆动宽度4设为1.5mm、光斑直径设为1.0mm来进行焊接的情况下,确认到,即使激光3距第1板1的侧面的中心的偏离为0.0mm也会发生熔深不足。这表示,摆动宽度4与光斑直径之和变得过大而熔融部5的熔深深度7不充分。
根据以上的结果可知,若摆动宽度4与光斑直径之和为0.7mm~2.3mm,则即使摆动的中心偏离到第1板1的端部,焊接也能进行。即,不进行摆动的情况下的摆动的中心的偏离仅容许到0.3mm,与此相对,若进行摆动,则摆动的中心的偏离容许到0.8mm。即,可知若进行摆动,则激光3的摆动的偏离的容限提升到2倍以上。另外,由第1板1的厚度T1为1.6mm可知,若摆动宽度4与光斑直径之和大于第1板的厚度的0.4倍(0.64mm)、小于1.5倍(2.4mm),就能进行合适的焊接。
另外,若距第1板1的侧面的中心的偏离过大,则即使满足上述关系,也不能进行良好的焊接。即,若出现超过第1板1的厚度的一半的偏离,就不能实现良好的焊接。
如以上那样,根据本实施方式的激光焊接方法,通过使激光3摆动并且进行照射,能使熔融部5的熔深7浅,使熔融部5的焊道宽度6大。因此能提升激光3针对被焊接件的位置偏离、针对被焊接件的间隙的容限。
产业上的利用可能性
本公开能在T形接头的焊接中提升针对激光的位置偏离的容限,作为对T形接头进行激光焊接的激光焊接方法而在产业上有用。
标号说明
1 第1板
2 第2板
3 激光
4 摆动宽度
5 熔融部
6 焊道宽度
7 熔深深度
101 上板
102 凸部
103 下板
104 凹部
105 激光束
106 接合部。
Claims (3)
1.一种激光焊接方法,具备:
接头形成工序,形成将第1构件的侧面和第2构件的下表面重叠的T形接头;和
焊接工序,从所述第2构件的与所述下表面相反侧的上表面照射激光来将所述第1构件和所述第2构件进行激光焊接,
所述激光焊接方法具有以下特征:
在所述焊接工序中,使所述激光以恒定的速度在沿着所述第1构件的所述侧面的方向即行进方向上移动,并且
使所述激光摆动的同时在所述行进方向上移动,所述摆动是使激光的照射相对于所述行进方向左右细小地周期性地移动,所述激光的所述摆动的宽度与所述激光的光斑直径之和,大于所述第1构件的厚度的0.4倍且小于1.5倍,
使所述第1构件的厚度的中心即所述第1构件的所述侧面的中心与所述摆动的宽度的中心彼此的偏离,为所述第1构件的厚度的一半以下,
对于所述摆动的动作,使所述激光以恒定的速度沿行进方向移动,并且使所述激光沿与行进方向垂直的方向往复,由此进行曲线所形成的波状的摆动,
使所述激光摆动的同时进行移动,使得熔融部的熔深深度变浅。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法,使所述激光以恒定的速度沿所述行进方向移动的同时使所述激光旋转,由此进行螺旋状的摆动。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法,所述激光焊接的焊道宽度大于所述第1构件的厚度。
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