CN113573835A - 钎焊方法和钎焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钎焊方法和钎焊装置(10、54、56)。钎焊方法具有钎焊料供给工序和激光照射工序，在所述钎焊料供给工序中，向被焊接部(16)供给钎焊料(12)；在所述激光照射工序中，使激光一边沿钎焊进行方向相对于被供给到被焊接部(16)的钎焊料(12)进行移动一边对所述钎焊料(12)进行照射来形成焊缝(18)。在激光照射工序中，在钎焊进行方向上从气体喷射对象部分(46)的上方或者比气体喷射对象部分(46)靠前侧的位置向气体喷射对象部分(46)喷射气体，其中，所述气体喷射对象部分(46)是指包括比钎焊料(12)的激光照射部位(44)靠钎焊进行方向的后侧的焊缝(18)的部分。

Description

钎焊方法和钎焊装置
技术领域
本发明涉及一种通过使钎焊料熔融固化来在工件的被焊接部上形成焊缝(welding bead)使所述工件彼此接合的钎焊方法(brazing method)和钎焊装置(brazingapparatus)。
背景技术
例如，如日本发明专利授权公报特许第2514150号所公开的那样，已知有一种通过使钎焊料熔融固化来在工件的被焊接部上形成焊缝使工件彼此接合的钎焊方法。具体而言，使激光一边沿钎焊进行方向相对于被供给到工件的被焊接部的钎焊料进行移动一边对该钎焊料进行照射。在通过由此熔融的钎焊料使被焊接部润湿之后，使该钎焊料降温固化。其结果，在被焊接部上形成焊缝，通过该焊缝使工件彼此接合。
在这种钎焊方法中，为了使熔融的钎焊料冷却来促进固化，有时向工件供给气体。在日本发明专利授权公报特许第2514150号的钎焊方法中，以在正交于钎焊进行方向的方向(下面，还简称为正交方向)上与激光的照射口相邻的方式来配设气体的喷射口，与激光的照射方向平行地从该喷射口喷射气体。
发明内容
另外，例如，在以构成车身的车顶板和侧面板为工件，在这些部件的外表面侧形成接合焊缝来得到接合体的情况下，焊缝的表面形状影响接合体的外观。因此，如果在照射激光时以由钎焊料产生的溅射、(焊接)烟尘堆积的状态形成焊缝，则接合体的外观美观性降低，或者额外地产生去除堆积在焊缝上的溅射、烟尘的作业。
因此，要求抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝。然而，即使与激光的照射方向平行地从如上述那样配设的气体的喷射口喷射气体，也难以抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝。
另外，当通过如上述那样喷射的气体对照射激光前的钎焊料、被焊接部进行冷却时，有钎焊料的熔融效率降低或者被焊接部的润湿性降低的担忧。其结果，有难以通过焊缝来高效、良好地接合工件的担忧。
本发明是考虑到上述技术问题而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝，并且能够使工件高效且良好地接合的钎焊方法和钎焊装置。
本发明一技术方案是：一种钎焊方法，该钎焊方法通过使钎焊料熔融固化来在工件的被焊接部形成焊缝使所述工件彼此接合，具有钎焊料供给工序和激光照射工序，其中，在所述钎焊料供给工序中向所述被焊接部供给所述钎焊料；在所述激光照射工序中，使激光一边沿钎焊进行方向(brazing direction)相对于被供给到所述被焊接部的所述钎焊料进行移动一边对所述钎焊料进行照射来形成所述焊缝，在所述激光照射工序中，在所述钎焊进行方向上从所述气体喷射对象部分的上方或者从比所述气体喷射对象部分靠前侧的位置向气体喷射对象部分喷射气体，其中，所述气体喷射对象部分是指包括比激光照射部位靠所述钎焊进行方向的后侧的所述焊缝的部分，所述激光照射部位是被照射所述激光的所述钎焊料的部位。
本发明的另一技术方案是：一种钎焊装置，该钎焊装置通过使钎焊料熔融固化来在工件的被焊接部形成焊缝使所述工件彼此接合，具有钎焊料供给机构、激光照射机构、输送机构和气体喷射机构，其中，所述钎焊料供给机构向所述被焊接部供给所述钎焊料；所述激光照射机构向被供给到所述被焊接部的所述钎焊料照射激光；所述输送机构使所述钎焊料供给机构和所述激光照射机构沿钎焊进行方向相对于所述被焊接部进行移动；所述气体喷射机构在所述钎焊进行方向上从所述气体喷射对象部分的上方或者从比所述气体喷射对象部分靠前侧的位置向气体喷射对象部分喷射气体，其中，所述气体喷射对象部分是指包括比激光照射部位靠所述钎焊进行方向的后侧的所述焊缝的部分，所述激光照射部位是被所述激光照射机构照射所述激光的所述钎焊料的部位。
在本发明中，在钎焊进行方向上从气体喷射对象部分的上方或者从比气体喷射对象部分靠前方的位置向上述的气体喷射对象部分喷射气体。在该情况下，能够使沿工件流动的气体的流速、流量的峰值产生在比激光照射部位靠钎焊进行方向的后侧的位置。通过该气体使溅射、烟尘分散，据此能够抑制溅射、烟尘堆积在从激光照射部位到钎焊进行方向的后侧产生的熔融的钎焊料上。进而能抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝。
另外，通过如上述那样喷射气体，能够抑制比激光照射机构靠钎焊进行方向的前侧、即被照射激光之前的钎焊料、被焊接部被气体冷却。在该情况下，钎焊料不被冷却，相应地能够使照射了激光的钎焊料迅速地熔融。另外，被焊接部不被冷却，相应地能够易于通过熔融的钎焊料使被焊接部润湿。其结果，能够通过焊缝使工件高效地接合或良好地接合。
综上，根据本发明，能够抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝，并且使工件高效且良好地接合。
附图说明
图1是本发明实施方式所涉及的钎焊装置和工件的概略立体图。
图2是图1的钎焊装置的主要部分放大说明图。
图3是变形例所涉及的钎焊装置的主要部分放大说明图。
图4是另一变形例所涉及的钎焊装置的主要部分放大说明图。
具体实施方式
列举优选的实施方式，且一边参照附图一边对本发明所涉及的钎焊方法和钎焊装置详细地进行说明。另外，在以下附图中，有时对发挥同一或者同样的功能及效果的结构要素标注相同的附图标记且省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的钎焊装置10通过使钎焊料12熔融固化，来在工件14的被焊接部16上形成焊缝18使工件14彼此接合。该钎焊装置10尤其能够适用于使焊缝18的表面形状影响接合体26的外观的工件14彼此接合情况：例如，分别以构成车身20的车顶板22和侧面板24为工件14，在这些工件14的外表面侧形成焊缝18而得到接合体26的情况等。
因此，下面以以下情况为例进行说明：以车顶板22和侧面板24为工件14，在车顶板22的外表面侧的车宽方向上的两端部，通过钎焊装置10对沿车身20的前后方向(箭头X方向)延伸配设的被焊接部16形成焊缝18。然而，并不特别地限定于此，本发明所涉及的钎焊装置10还能适用于对各种工件进行钎焊的情况。
如图1和图2所示，钎焊装置10主要具有钎焊料供给机构28、激光照射机构30、输送机构32和气体喷射机构34。钎焊料供给机构28经由导向部36向工件14的被焊接部16供给从未图示的卷轴部放出的线状的钎焊料12。
激光照射机构30具有：未图示的激光振荡器；照射喷嘴38，其经由未图示的传送电缆等连接于该激光振荡器；和保持部40，其用于保持照射喷嘴38，激光照射机构30向被供给到工件14的被焊接部16的钎焊料12照射激光。具体而言，通过从设置在照射喷嘴38的顶端的照射口42向钎焊料12照射由激光振荡器振荡后的激光。被照射激光而升温的钎焊料12熔融而使被焊接部16润湿之后降温固化，由此形成焊缝18。
气体喷射机构34向以下部分(下面，还称为“气体喷射对象部分46”)喷射气体：包括比被激光照射机构30照射激光的钎焊料12的激光照射部位44靠钎焊进行方向的后侧(箭头X2侧)的焊缝18的部分。具体而言，气体喷射机构34具有从未图示的气体源供给压缩气体的喷射喷嘴48，从设置于喷射喷嘴48的顶端的喷射口50向气体喷射对象部分46喷射气体。作为气体喷射机构34喷射的气体一例，能够举出干空气、氩气等。
在本实施方式中，气体喷射机构34的喷射喷嘴48被保持于激光照射机构30的保持部40。喷射喷嘴48的喷射口50被配置在比照射喷嘴38的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的位置。气体喷射机构34在钎焊进行方向上从比气体喷射对象部分46靠前侧(箭头X1侧)的位置向气体喷射对象部分46喷射气体。即，气体喷射机构34以气体的喷射方向Y(参照图2)相对于激光的照射方向Z(参照图2)倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧(箭头X1侧)向后侧(箭头X2侧)喷射气体。
输送机构32例如由多关节机器人构成，在设置在其顶端部的支承架52上支承钎焊料供给机构28的导向部36和激光照射机构30的保持部40。因此，输送机构32通过使支承架52进行移动，能够使导向部36、照射喷嘴38和喷射喷嘴48分别相对于被焊接部16沿钎焊进行方向一体地移动。另外，输送机构32一般构成为，能够使支承架52沿钎焊进行方向、接近或远离工件14的被焊接部16的方向等立体地移动，因此省略对其详细说明。
本实施方式所涉及的钎焊装置10基本上如上述那样构成。接着，针对本实施方式所涉及的钎焊方法，以使用钎焊装置10在被焊接部16形成焊缝18，据此使车顶板22和侧面板24相接合的情况为例进行说明。
在该钎焊方法中，首先，进行向被焊接部16供给钎焊料12的钎焊料供给工序。此外，为了使钎焊料12易于熔融或者易于通过熔融的钎焊料12使被焊接部16润湿，优选为钎焊料12和被焊接部16被进行预热。
接着，进行激光照射工序，该激光照射工序是指，使激光一边沿钎焊进行方向相对于被供给到被焊接部16的钎焊料12进行移动一边对钎焊料12进行照射来形成焊缝18。即，由于照射激光而升温的钎焊料12熔融而使被焊接部16润湿之后，通过降温而固化。据此，在被焊接部16上形成焊缝18。有时由被照射激光的钎焊料12产生溅射、烟尘。
在激光照射工序中，在钎焊进行方向上从比气体喷射对象部分46靠前侧的位置向气体喷射对象部分46喷射气体。即，以气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧向后侧喷射气体。另外，从被配置在比激光的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的气体的喷射口50来喷射气体。
通过如上述那样向气体喷射对象部分46喷射气体，能够使沿工件14流动的气体的流速、流量的峰值产生在比激光照射部位44靠钎焊进行方向的后侧的位置。通过该气体使溅射、烟尘分散，能够抑制溅射、烟尘堆积在从激光照射部位44到钎焊进行方向的后侧发生的熔融的钎焊料12上。进而，能够抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝18。
另外，通过如上述那样喷射气体，能够抑制比激光照射机构30靠钎焊进行方向的前侧、即被照射激光之前的钎焊料12、被焊接部16被气体冷却。在该情况下，钎焊料12不被冷却，相应地能够使照射了激光的钎焊料12迅速地熔融。另外，被焊接部16不被冷却，相应地能够易于通过熔融的钎焊料12使被焊接部16润湿。其结果，能够通过焊缝18使工件14高效地接合、良好地接合。
综上，根据本实施方式所涉及的钎焊装置10和钎焊方法，能够抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝18，并且能够使工件14高效且良好地接合。因此，即使进行钎焊，也能够抑制接合体26(参照图1)的外观美观性降低，或者额外地产生去除在焊缝18上堆积的溅射、烟尘的作业。
在上述的实施方式所涉及的钎焊方法的激光照射工序中，以气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧朝向后侧喷射气体。另外，在上述的实施方式所涉及的钎焊装置10中，气体喷射机构34以气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧向后侧喷射气体。
在这些情况下，通过如上述那样喷射气体，能够在工件14上有效地形成从钎焊进行方向的前侧朝向后侧的气体流。因此，能够以远离熔融的钎焊料12的方式使溅射、烟尘良好地分散。其结果，能够更有效地抑制形成溅射、烟尘堆积的焊缝18。另外，能够有效地抑制向照射激光前的钎焊料12、被焊接部16供给气体而使其被冷却，因此能够使工件14更高效且良好地接合。
此外，气体的喷射方向Y并不限定于相对于激光的照射方向Z如上述那样倾斜。激光照射部位44与气体喷射对象部分46的距离随激光沿钎焊进行方向行进的行进速度等变化。因此，优选气体的喷射方向Y也按照激光的行进速度等来适宜地设定。
例如，当激光的行进速度变慢时，有激光照射部位44与气体喷射对象部分46的距离也变短的倾向。因此，气体喷射机构34也可以减小气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的倾斜角度。并且，气体喷射机构34也可以以气体的喷射方向Y与激光的照射方向Z一致的方式，向气体喷射对象部分46喷射气体。据此，能够使溅射、烟尘良好地分散而远离熔融的钎焊料12。
此外，在使气体的喷射方向Y和激光的照射方向Z一致的情况下，气体喷射机构34在钎焊进行方向上从气体喷射对象部分46上向气体喷射对象部分46喷射气体。
在上述实施方式所涉及的钎焊方法的激光照射工序中，从被配置在比激光的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的位置的气体的喷射口50喷射气体。另外，在上述的实施方式所涉及的钎焊装置10中，气体喷射机构34的气体的喷射口50被配置在比激光照射机构30的激光的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的位置。
在这些情况下，能够使气体的喷射口50接近气体喷射对象部分46，因此，能够高效地对气体喷射对象部分46喷射气体。另外，易于减小气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的倾斜角度、或者使气体的喷射方向Y与激光的照射方向Z一致。
此外，气体的喷射口50并不限定于配置在比激光的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的位置。例如，如图3所示的变形例所涉及的钎焊装置54那样，气体喷射机构34的喷射喷嘴48也可以以其喷射口50被配置在比照射喷嘴38的照射口42靠钎焊进行方向的前侧的方式被保持于保持部40。在从这样被配置在比照射口42靠前侧的位置的喷射口50向气体喷射对象部分46喷射气体的情况下，气体喷射机构34以气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧向后侧喷射气体。
通过这样将喷射口50配置在比照射口42靠前侧的位置，即使在激光照射部位44与气体喷射对象部分46的距离短的情况下，也能够容易地增大气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的倾斜角度。据此，能够在工件14上有效地形成从钎焊进行方向的前侧朝向后侧气体流。其结果，能够使溅射、烟尘以远离熔融的钎焊料12的方式良好地分散、或有效地抑制向照射激光前的钎焊料12、被焊接部16供给气体而使其被冷却。
另外，在图1～图3所示的钎焊装置10、54中，气体喷射机构34的喷射喷嘴48被保持于激光照射机构30的保持部40。在该情况下，易于实现钎焊装置10、54的小型化、简易化等。然而，并不特别地限定于此，例如，也可以如图4所示的变形例所涉及的钎焊装置56那样，气体喷射机构34的喷射喷嘴48与激光照射机构30分开而被支承于输送机构32(参照图1)的支承架52。
在该钎焊装置56中，例如，气体喷射机构34的喷射喷嘴48以其喷射口50被配置在比照射喷嘴38的照射口42靠钎焊进行方向的前侧的位置的方式被支承于支承架52。在该情况下，气体喷射机构34在钎焊进行方向上从比气体喷射对象部分46靠前侧的位置喷射气体。即，气体喷射机构34以气体的喷射方向Y相对于激光的照射方向Z倾斜的方式，从钎焊进行方向的前侧向后侧喷射气体。
另外，尽管未图示，但气体喷射机构34的喷射喷嘴48也可以其喷射口50被配置在比照射喷嘴38的照射口42靠钎焊进行方向的后侧的方式与光照射机构30分开而被支承于支承架52。在该情况下，气体喷射机构34也可以在钎焊进行方向上从气体喷射对象部分46上向气体喷射对象部分46喷射气体。另外，气体喷射机构34也可以在钎焊进行方向上从比气体喷射对象部分46靠前侧的位置向气体喷射对象部分46喷射气体。
如上所述，通过分别支承气体喷射机构34的喷射喷嘴48和激光照射机构30，能够提高朝向气体喷射对象部分46喷射的喷射方向Y的角度调整的自由度。
本发明并不限定于上述的实施方式，在没有脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改变。
[附图标记说明]
10、54、56：钎焊装置；12：钎焊料；14：工件；16：被焊接部；18：焊缝；26：接合体；28：钎焊料供给机构；30：激光照射机构；32：输送机构；34：气体喷射机构；42：照射口；44：激光照射部位；46：气体喷射对象部分；50：喷射口。

Claims (6)

1.一种钎焊方法，通过使钎焊料(12)熔融固化来在工件(14)的被焊接部(16)形成焊缝(18)使所述工件彼此接合，
其特征在于，
具有钎焊料供给工序和激光照射工序，其中，
在所述钎焊料供给工序中向所述被焊接部供给所述钎焊料；
在所述激光照射工序中，使激光一边沿钎焊进行方向相对于被供给到所述被焊接部的所述钎焊料进行移动一边对所述钎焊料进行照射来形成所述焊缝，
在所述激光照射工序中，在所述钎焊进行方向上从所述气体喷射对象部分的上方或者从比所述气体喷射对象部分靠前侧的位置向气体喷射对象部分(46)喷射气体，其中，所述气体喷射对象部分(46)是指包括比激光照射部位(44)靠所述钎焊进行方向的后侧的所述焊缝的部分，所述激光照射部位(44)是被照射所述激光的所述钎焊料的部位。
2.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，
在所述激光照射工序中，以使所述气体的喷射方向相对于所述激光的照射方向倾斜的方式从所述钎焊进行方向的前侧向后侧喷射所述气体。
3.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其特征在于，
在所述激光照射工序中，从所述气体的喷射口(50)喷射所述气体，其中所述气体的所述喷射口(50)被配置在比所述激光的照射口(42)靠所述钎焊进行方向的后侧的位置。
4.一种钎焊装置(10、54、56)，该钎焊装置(10、54、56)通过使钎焊料(12)熔融固化来在工件(14)的被焊接部(16)形成焊缝(18)使所述工件彼此接合，
其特征在于，
具有钎焊料供给机构(28)、激光照射机构(30)、输送机构(32)和气体喷射机构(34)，其中，
所述钎焊料供给机构(28)向所述被焊接部供给所述钎焊料；
所述激光照射机构(30)向被供给到所述被焊接部的所述钎焊料照射激光；
所述输送机构(32)使所述钎焊料供给机构和所述激光照射机构沿钎焊进行方向相对于所述被焊接部进行移动；
所述气体喷射机构(34)在所述钎焊进行方向上从所述气体喷射对象部分的上方或者从比所述气体喷射对象部分靠前侧的位置向气体喷射对象部分(46)喷射气体，其中，所述气体喷射对象部分(46)是指包括比激光照射部位(44)靠所述钎焊进行方向的后侧的所述焊缝的部分，所述激光照射部位(44)是被所述激光照射机构照射所述激光的所述钎焊料的部位。
5.根据权利要求4所述的钎焊装置，其特征在于，
所述气体喷射机构以使所述气体的喷射方向相对于所述激光的照射方向倾斜的方式从所述钎焊进行方向的前侧向后侧喷射所述气体。
6.根据权利要求4或5所述的钎焊装置，其特征在于，
所述气体喷射机构的所述气体的喷射口(50)被配置在比所述激光照射机构的所述激光的照射口(42)靠所述钎焊进行方向的后侧的位置。
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