CN113573839B - 激光焊接装置及激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的激光焊接方法包括：激光照射步骤，振荡激光以及使激光聚光于焊接部位；以及，扫描步骤，扫描激光的光斑。在执行激光焊接时，在振荡激光的状态下，通过使光斑以在指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，通过在螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使光斑以从螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。

Description

激光焊接装置及激光焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接装置及激光焊接方法。
背景技术
在进行金属构件彼此的接合时，有时会利用激光焊接技术。利用激光焊接的金属构件的接合是通过激光照射使金属构件的局部熔融并使之凝固而进行的。在利用激光焊接来接合金属构件的情况下，与利用电阻焊接来进行接合的情形等相比，具有焊接速度快且热影响少这样的优势。此外，在利用激光焊接来接合金属构件的情况下，能够以非接触的方式对金属构件进行焊接，加工效率高，基于连续焊接，能够提高刚性。
例如，专利文献1中公开了一种在制造防撞箱(crash boX)的过程中采用了激光焊接的技术。在专利文献1所公开的技术中，通过对以具有呈帽形的横截面的方式而被折弯加工的第1构件的凸缘照射激光，来进行其与重叠在该凸缘上的板状的第2构件的接合。此处，在采用专利文献1所公开的激光焊接的情况下，在形成第1焊接部之后形成第2焊接部，所述第1焊接部在凸缘的俯视下相互离开间隔且分别呈俯视大致圆形，所述第2焊接部将彼此相邻的第1焊接部之间连结且呈线状。这样，在采用专利文献1所公开的防撞箱的情况下，通过在第1焊接部之间形成呈线状的第2焊接部，即使在一个较高的冲击力施加于该防撞箱时，也能够使第1焊接部之间的区域可靠地成为压曲的起点，能够产生稳定的压曲变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5131810号
发明内容
然而，在采用上述专利文献1所公开的技术的情况下，当在欲接合的部分(凸缘)中的第1构件与第2构件之间存在间隙时，无法确保良好的接合强度。其理由如下：在采用上述专利文献1所公开的技术的情况下，当第1构件与第2构件之间存在间隙时，由于在形成第1焊接部之后形成第2焊接部，因此，在第2焊接部处无法供应充分的能够填充构件之间的间隙的熔融金属，难以将第2焊接部处的构件彼此可靠地接合。困此，从以更高的接合强度将金属构件彼此接合这样的观点而言，上述专利文献1所公开的技术还存在着改善的余地。
本发明为解决上述那样的问题而作，其目的在于提供一种如下的激光焊接装置及激光焊接方法：即使在金属构件彼此之间存在间隙的情况下，也能够以更高的接合强度将构件彼此接合。
本发明的一个方面所涉及的激光焊接装置是通过激光焊接来接合多个金属构件的装置，其包括：激光振荡器，振荡激光；聚光部，使所述激光聚光于焊接部位；扫描部，扫描所述激光的光斑；以及，控制部，控制所述激光振荡器及所述扫描部；其中，所述控制部，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，通过使所述激光的光斑以在所述指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，通过在所述螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与所述螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的激光焊接装置的简略构成的示意图。
图2是表示焊接前的板材的配置状态的模式侧视图。
图3是表示利用第1实施方式所涉及的激光焊接装置的焊接模式的模式俯视图。
图4是表示图3的IV-IV线剖面的模式剖视图。
图5A是表示第2实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图5B是表示第3实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图5C是表示第4实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图5D是表示第5实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图6A是表示第6实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图6B是表示第7实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图6C是表示第8实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图6D是表示第9实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图7A是表示第10实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图7B是表示第11实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图7C是表示第12实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图8A是表示第13实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图8B是表示第14实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图9A是表示比较例1所涉及的焊接模式的模式立体图。
图9B是表示比较例2所涉及的焊接模式的模式立体图。
图10A是表示第14实施方式所涉及的焊接部位及其周边部分的结构的模式剖视图。
图10B是表示比较例2所涉及的焊接部位及其周边部分的结构的模式剖视图。
图11是表示本发明的第15实施方式所涉及的焊接模式的模式立体图。
图12A是表示第16实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图12B是表示第17实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图13A是表示第18实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图13B是表示第19实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图13C是表示第20实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图13D是表示第21实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
图14A是表示样本1的焊接模式的示意图。
图14B是表示样本3的焊接模式的示意图。
图14C是表示样本4的焊接模式的示意图。
图15A是表示样本2的焊接部的照片。
图15B是表示图15A的C1-C1线剖面的剖面照片。
图15C是表示图15A的C2-C2线剖面的剖面照片。
图15D是表示样本1的焊接部的照片。
图15E是表示图15D的E1-E1线剖面的剖面照片。
图15F是表示图15D的E2-E2线剖面的剖面照片。
图16A是表示样本3的焊接部的照片。
图16B是表示样本3的焊接部的内部状态的CT照片。
图16C是表示样本4的焊接部的照片。
图16D是表示样本4的焊接部的内部状态的CT照片。
图17A是表示样本11的焊接模式的示意图。
图17B是表示样本13的焊接模式的示意图。
图17C是表示样本17的焊接模式的示意图。
图17D是表示样本21的焊接模式的示意图。
图18A是表示剪切拉伸试验方法的示意图。
图18B是表示交叉剥离试验方法的示意图。
图19是表示剪切拉伸试验的结果的图形。
图20是表示交叉剥离试验的结果的图形。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式。以下所说明的方案是本发明的一个例子，本发明除了其本质性的构成之外丝毫也不会受到以下的方案所限定。
[第1实施方式]
1.激光焊接装置1的简略构成
利用图1来说明第1实施方式所涉及的激光焊接装置1的简略构成。图1是表示本实施方式所涉及的激光焊接装置1的简略构成的示意图。
如图1所示，本实施方式所涉及的激光焊接装置1具备激光振荡器1o和光路11及聚光部12。激光振荡器10按照来自与该激光振荡器10连接的控制器(控制部)15的指令来振荡激光。控制器15通过包含由CPU、ROM、RAM等构成的微处理器而被构成。
由激光振荡器10振荡的激光通过光路11而被传播到聚光部12。在聚光部12，传播而来的激光被聚光于板材层叠体500中的板材(金属构件)501的表面(形成光斑(spot))。此处，聚光部12为扫描部，其接受来自控制器15的指令而在板材501的表面上对其扫描激光的光斑。
此外，在本实施方式中，作为光路11的一个例子而采用了光缆，但是还可以采用除此以外的能够传播激光的各种光路。此处，在本实施方式中，作为焊接的对象的板材层叠体500是板材(金属构件)501与板材(金属构件)502的层叠体。
此外，激光焊接装置1具备焊接机器人13和涉及该焊接机器人13的驱动的驱动电路部14。焊接机器人13在其远端部分安装聚光部12，按照来自与驱动电路部14连接的控制器15的指令而使聚光部12三维地移动。
2.板材层叠体500的简略构成
利用图2来说明板材层叠体500的简略构成。图2是表示构成板材层叠体500的板材501、502在焊接前的配置状态的模式侧视图。
板材501与板材502在板厚方向上相互重叠，而在焊接前，在它们之间如图2所示存在例如最大1mm左右的间隙G。构成板材层叠体500的2块板材501、502其中配置在激光的照射侧的板材501的板厚为T501。板厚T501例如为1mm左右。此外，板厚T501可以被设定在从0.5mm至3.2mm左右。换言之，本实施方式所涉及的构成可以良好地被应用于所谓的薄板。
3.利用激光焊接装置1的焊接模式
用图3及图4来说明利用本实施方式所涉及的激光焊接装置1的焊接模式。图3是表示利用激光焊接装置1的焊接模式的模式俯视图，图4是表示图3中的IV-IV线剖面的模式剖视图。
如图3所示，在利用本实施方式所涉及的激光焊接装置1的焊接中，控制器15在对激光振荡器10发出振荡激光这一内容的指令(激光照射步骤的执行指令)的状态下，对聚光部12发出指令，以使激光的光斑在激光扫描轨迹LN101及LN102上依次通过(执行扫描步骤)。具体而言，控制器15以使激光的光斑在环行在板材层叠体500的指定部位(环行中心)Ax101周围的激光扫描轨迹LN101上通过的方式来控制聚光部12。由此，包含环行中心AX101的呈俯视大致圆形的区域亦即螺旋部101的金属发生熔融且被搅拌。换言之，形成基于金属熔融及被搅拌而成的呈俯视大致圆形的螺旋部101。
其次，控制器15在螺旋部101的熔融金属未凝固的期间(维持熔融状态的期间)连续地控制聚光部12，以使激光的光斑在从螺旋部101的外缘部以向X方向右侧离开该外缘部的方式延伸的激光扫描轨迹LN102上通过。由此，在激光扫描轨迹LN102的周围，呈俯视线状的区域亦即线状部102的金属发生熔融。换言之，形成基于金属熔融而成的呈俯视线状的线状部102。此时，如图4所示，在螺旋部101被搅拌的熔融金属的一部分流入到线状部102中的板材501与板材502之间的间隙G，即使存在间隙G也能够通过线状部102实现牢固的接合。
此外，如图4所示，在形成线状部102之前的阶段所形成的螺旋部101中，有时会在板材502的Z方向下侧的面上形成凹部。这是因为在螺旋部101的金属处于熔融状态的期间开始对线状部102进行的激光焊接从而导致螺旋部101的熔融金属的一部分流入到间隙G中。
而且，如图3及图4所示，基于熔融金属凝固而形成由相互连续的螺旋部101和线状部102构成的焊接部(熔核)100。
此外，螺旋部101的直径为D101，线状部102的X方向长度为L102。此处，线状部102的X方向上的延伸长度L102根据板材501的板厚T501及间隙G、螺旋部101的直径D101等而被设定。作为一个例子，在本实施方式中，板厚T501为1mm，线状部102的延伸长度L102为大约5mm。
4.效果
本实施方式所涉及的激光焊接装置1及利用该装置的激光焊接方法通过激光焊接来将构成板材层叠体500的2块板材(金属构件)501、502接合，因此，与利用电阻焊接等的情形相比，焊接速度快，热影响少，而且能够以非接触的方式对板材501、502进行焊接，加工效率高，基于连续焊接，能够提高刚性。
其次，在本实施方式所涉及的激光焊接装置1及利用该装置的激光焊接方法中，通过使激光的光斑环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌，从而形成螺旋部101，并且在该螺旋部101的金属处于熔融的状态下，通过使激光的光斑以从该螺旋部101向X方向离开该螺旋部的方式扫描，来使该部分的金属熔融，从而形成线状部102，因此，即使在焊接前在板材501与板材502之间存在间隙G，螺旋部101的熔融金属的一部分也会流入该线状部102的间隙G中。由此，在利用本实施方式所涉及的激光焊接装置1的焊接方法中，即使在焊接前在板材501与板材502之间存在间隙G，不仅可以通过线状部的熔融金属而且还可以通过加上了来自螺旋部的熔融部分的熔融金属，充填线状部中的金属构件彼此之间的间隙，从而能够抑制焊蚀或烧穿的发生。
此外，在本实施方式所涉及的激光焊接装置1及利用该装置的激光焊接方法中，在形成螺旋部101而使金属构件熔融之际，通过使激光的光斑呈俯视大致圆形状环行(使之在激光扫描轨迹LN101上扫描)，能够在欲形成该螺旋部101的部分良好地(在抑制停滞的情况下)搅拌熔融金属。由此，能够促进熔融金属良好地流入到线状部102中的板材501与板材502之间的间隙G。
此外，在本实施方式所涉及的激光焊接装置1及利用该装置的激光焊接方法中，通过将螺旋部101的熔融金属的一部分诱导到线状部102中的板材501、502之间的间隙G，能够充填该线状部102中的间隙G。由此，即使板材501、502彼此之间存在间隙G，也能够确保高的接合强度。
如上所述，在本实施方式所涉及的激光焊接装置1及利用该装置的激光焊接方法中，即使在板材501与板材502之间存在间隙G那样的情况下，也能够以高的接合强度将构件彼此接合。
[第2实施方式]
图5A是表示第2实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图5A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部106和与螺旋部106连续且呈俯视线状延伸的线状部107构成的焊接部(熔核)105。
在螺旋部106，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部106的金属未凝固的期间，连续地对线状部107进行激光的照射。
如图5A所示，本实施方式所涉及的焊接部105的线状部107的对螺旋部106的连接部位与上述第1实施方式有所不同，该线状部在螺旋部106的径向的一侧端部以沿切线方向延伸的方式而被连接。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部105的模式与上述第1实施方式有所不同，但能够获得与上述第1实施方式同样的效果。
[第3实施方式]
图5B是表示第3实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图5B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部111和与螺旋部111连续且呈俯视线状延伸的线状部112构成的焊接部(熔核)110。
在螺旋部111，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部111的金属未凝固的期间，连续地对线状部112进行激光的照射。
如图5B所示，在本实施方式所涉及的焊接部110，在线状部112连接于螺旋部111的径向的一侧端部这一点与上述第2实施方式相同，但在线状部112呈俯视曲线状(在本实施方式中，作为一个例子，其呈俯视大致圆弧状)这一点与上述第2实施方式有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部110的模式与上述第2实施方式有所不同，但能够获得与上述第2实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，通过使焊接部110的线状部112形成为俯视大致圆弧状，能够加长线状部112处的激光的光斑的轨迹，与将线状部形成为俯视直线状的情形相比，能够确保更高的接合强度。
[第4实施方式]
图5C是表示第4实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图5C所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部116、从该螺旋部116以朝着该螺旋部116的径向的一侧离开该螺旋部的方式延伸的俯视线状的线状部117、从螺旋部116以朝着径向的另一侧离开该螺旋部的方式延伸的俯视线状的线状部118构成的焊接部115。在本实施方式中，在螺旋部116的熔融金属凝固之前，使在线状部117处的激光焊接和在线状部118处的激光焊接这两方开始。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在形成2条以从螺旋部116离开该螺旋部的方式延伸的线状部117、118这一点，与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
此外，在本实施方式中，对螺旋部116形成2条俯视线状的线状部117、118，但是，线状部也可以是3条以上。例如，也可以采用设置3条相互隔开120度的线状部的模式或者设置4条相互隔开90度的线状部的模式。此时，有必要在螺旋部的熔融金属凝固之前，使每一个线状部的焊接开始。
[第5实施方式]
图5D是表示第5实施方式所涉及的焊接模式的示意图。本实施方式所涉及的激光焊接中所使用的激光焊接装置的基本构成基本上与上述第1实施方式相同。
如图5D所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部(第1螺旋部)121、与螺旋部121连续且呈俯视线状延伸的线状部122、与线状部122连续且呈俯视大致圆形的螺旋部(第2螺旋部)123构成的焊接部(熔核)120。
在螺旋部121及螺旋部123，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部121的金属凝固之前，连续地对线状部122进行激光的照射。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在相互离开间隔的位置上设置2个螺旋部121、123这一点，与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
此外，在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，通过设置由2个螺旋部121、123和1条线状部122构成的焊接部120，能够确保更高的接合强度。
[第6实施方式]
图6A是表示第6实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图6A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部(第1螺旋部)126、与螺旋部126连续且呈俯视线状延伸的线状部127、与线状部127连续且呈俯视大致圆形的螺旋部(第2螺旋部)128构成的焊接部(熔核)125。
在螺旋部126及螺旋部128，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部126的金属凝固之前，连续地对线状部127进行激光的照射。
如图6A所示，本实施方式所涉及的焊接部125的线状部127的对螺旋部126及螺旋部128的连接部位与上述第5实施方式有所不同。即，在本实施方式所涉及的焊接部125，线状部127在螺旋部126及螺旋部128各自的径向的一侧端部以形成切线的方式而被连接。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部125的模式与上述第5实施方式有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。
[第7实施方式]
图6B是表示第7实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图6B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成包含俯视大致圆形的螺旋部131、与螺旋部131连续且呈俯视线状延伸的线状部132、与线状部132连续且呈俯视大致圆形的螺旋部(第2螺旋部)133、与螺旋部133连续且呈俯视线状延伸的线状部134、与线状部134连续且呈俯视大致圆形的螺旋部135、与螺旋部135连续且呈俯视线状的线状部136的焊接部(熔核)130。此外，在图6B中，仅图示了3个螺旋部131、133、135和3条线状部132、134、136，但是，在本实施方式所涉及的激光焊接中，还可以采用使螺旋部及线状部进一步连续的模式。
在螺旋部131、133、135，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部131的金属凝固之前，连续地对线状部132进行激光的照射，在螺旋部133的金属凝固之前，连续地对线状部134进行激光的照射，在螺旋部135的金属凝固之前，连续地对线状部136进行激光的照射。
如图6B所示，本实施方式所涉及的焊接部130的构成之中，螺旋部131、133、135的数量及线状部132、134、136的数量与上述第5实施方式有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部130的模式与上述第5实施方式有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，通过形成包含比上述第5实施方式及上述第6实施方式更多的螺旋部131、133、135及线状部132、134、136的焊接部130，既能够实现焊接速度的高速化又能够确保更高的接合强度。
[第8实施方式]
图6C是表示第8实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图6C所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部(第1螺旋部)141、与螺旋部141连续且呈俯视线状延伸的线状部142、与线状部142连续且呈俯视大致圆形的螺旋部(第2螺旋部)143构成的焊接部(熔核)140。
在螺旋部141及螺旋部143，与上述第1实施方式所涉及的螺旋部101同样地，通过使激光的光斑在指定部位的周围环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌。而且，在螺旋部141的金属凝固之前，连续地对线状部142进行激光的照射。
如图6C所示，在本实施方式所涉及的焊接部140，在线状部142连接于螺旋部141及螺旋部143各自的径向的一侧端部这一点与上述第6实施方式相同，但在线状部142呈俯视曲线状(在本实施方式中，作为一个例子，其呈俯视圆弧状)这一点与上述第6实施方式有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部140的模式与上述第5实施方式等有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，通过使焊接部140的线状部142形成为俯视圆弧状，能够加长线状部142处的激光的光斑的轨迹，与将线状部形成为俯视直线状的情形相比，能够确保更高的接合强度。
[第9实施方式]
图6D是表示第9实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图6D所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成俯视大致圆形的螺旋部146，并且在该螺旋部146的金属构件处于熔融状态的期间形成从螺旋部146向离开该螺旋部的方向延伸的俯视线状的线状部147。而且，在离开螺旋部146及线状部147距离的部位，形成俯视大致圆形的螺旋部149，并且在该螺旋部149的金属构件处于熔融状态的期间形成从螺旋部149向离开该螺旋部且接近螺旋部146的方向延伸的俯视线状的线状部148。线状部147和线状部148可以在彼此的扫描轨迹远端部处并且在维持彼此的金属的熔融状态的状态下最终被连接，也可以不被连接。在本实施方式中，通过以上那样的步骤，形成具备2个螺旋部146、149及2条线状部147、148的焊接部145。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在形成螺旋部146、149及线状部147、148的顺序这一点与上述第5实施方式等有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。
此外，在焊接部的模式被设为与第5实施方式相同时，如果线状部122的沿X方向的延伸长度设定得较长，则能够有效地提高刚性。
然而，如果在第5实施方式中将线状部122的沿X方向的延伸长度设定得较长，基于条件的关系会使得熔融金属对线状部122的板材彼此间的间隙G的流入量变得不足，有可能无法确保接合强度。在这样的情况下，利用本实施方式所涉及的焊接装置，能够使螺旋部146、149的被搅拌的熔融金属的一部分分别流入到线状部147、148来进行接合，因此，能够使充足的熔融金属流入到线状部147、148，能够确保高的接合强度。
[第10实施方式]
图7A是用于说明第10实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图7A所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组505由板材(金属构件)506与板材(金属构件)507的组合构成。作为焊接对象的板材506、507的配置模式与上述第1实施方式有所不同，板材506和板材507以彼此的端面彼此在X方向上对接的状态而被配置，在焊接前的状态下，在它们之间局部存在间隙。
如图7A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部151、与螺旋部151连续且朝着Y方向呈俯视线状延伸的线状部152构成的焊接部(熔核)150。此外，在本实施方式中，使螺旋部151和线状部152沿着板材506与板材507的对接部分连续地形成。
螺旋部151及线状部152各自的形成方法与上述第1实施方式相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然板材506、507的配置模式与上述第1实施方式有所不同，但能够获得与上述第1实施方式同样的效果。此外，在利用激光焊接来形成线状部152之际，螺旋部151的熔融金属的一部分流入到间隙G中，能够实现牢固的焊接。
[第11实施方式]
图7B是用于说明第11实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图7B所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组510由板材(金属构件)511与板材(金属构件)512的组合构成。作为焊接对象的板材511、512的配置模式与上述第1实施方式有所不同，板材512以沿Z方向立设的状态被配置在板材511的主面上。在板材511的主面和板材512的端面之间局部地存在间隙。
如图7B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部156、与该螺旋部156连续且朝着Y方向呈俯视线状延伸的线状部157、与该线状部157连续且呈俯视大致圆形的螺旋部158、与该螺旋部158连续且朝着Y方向呈俯视线状延伸的线状部159、与线状部159连续且呈俯视大致圆形的螺旋部160构成的焊接部(熔核)155。此外，在本实施方式中，使螺旋部156、158、160和线状部157、159沿着板材512的Z方向的下侧的端边在Y方向上连续地形成。
螺旋部156、158、160及线状部157、159各自的形成方法与上述第5实施方式等相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然板材511、512的配置模式及焊接部155的模式与上述第5实施方式有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。此外，在利用激光焊接来形成线状部157之际，螺旋部156的熔融金属的一部分流入到间隙中，在形成线状部159之际，螺旋部158的熔融金属的一部分流入到间隙中，能够实现牢固的焊接。
[第12实施方式]
图7C是用于说明第12实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图7C所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组515由板材(金属构件)516与棒材(金属构件)517的组合构成。棒材517以线接触的状态被配置于板材516的主面。此外，本实施方式中，由于采用圆柱状的棒材517，因此在棒材517的与板材516接触的部分的周向两侧成为存在间隙的状态。
如图7C所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆形的螺旋部173、与该螺旋部173连续且朝着Z方向呈俯视线状延伸的线状部172、与该线状部172连续且呈俯视大致圆形的螺旋部171构成的焊接部(熔核)170。此外，在本实施方式所涉及的激光焊接中，形成由在Z方向上相对于螺旋部171离开间隔且呈俯视大致圆形的螺旋部168、与该螺旋部168连续且朝着Z方向呈俯视线状延伸的线状部167、与该线状部167连续且呈俯视大致圆形的螺旋部166构成的焊接部(熔核)165。
焊接部165、170的形成方法与上述第5实施方式等相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然构件组515的构成与上述第5实施方式有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。此外，在利用激光焊接来形成线状部167、172之际，螺旋部168、173的熔融金属的一部分流入到板材516与棒材517之间的局部的间隙中，能够实现牢固的焊接。
[第13实施方式]
图8A是用于说明第13实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图8A所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组520由被折弯加工为剖面呈大致帽形状而成的帽状构件(金属构件)521与板材(金属构件)522的组合构成。帽状构件521在X方向的两侧部分具有凸缘部521a、521b。而且，帽状构件521在凸缘部521a、521b处与板材522重合。此外，在本实施方式中，在焊接前的状态下，处于在帽状构件521的凸缘部521a、521b与板材522之间局部地存在间隙的状态。
如图8A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，在各凸缘部521a、521b形成多个由俯视大致圆形的螺旋部176、与该螺旋部176连续且朝着Y方向延伸的俯视线状的线状部177、与该线状部177连续且呈俯视大致圆形的螺旋部178构成的焊接部(熔核)175。由此，能够形成具有空心部520a的管体(例如防撞箱)。
焊接部175的形成方法与上述第5实施方式等相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然构件组520的构成及在各凸缘部521a、521b上形成多个焊接部175这一点与上述第5实施方式有所不同，但能够获得与上述第5实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，在利用激光焊接来形成线状部177之际，螺旋部176的熔融金属的一部分流入到帽状构件521的凸缘部521a、521b与板材522之间的局部的间隙中，能够实现牢固的焊接。
[第14实施方式]
图8B是用于说明第14实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图8B所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组525也与第13实施方式同样地由被折弯加工为剖面呈大致帽形状而成的帽状构件(金属构件)526与板材(金属构件)527的组合构成。帽状构件526在X方向的两侧部分具有凸缘部526a、526b这一点也与上述第13实施方式相同。此外，在本实施方式中，在焊接前的状态下，处于在帽状构件526的凸缘部526a、526b与板材527之间局部地存在间隙的状态。
如图8B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，在各凸缘部526a、526b形成多个由俯视大致圆形的螺旋部181、与该螺旋部181连续且朝着X方向中的空心部525a侧呈俯视线状延伸的线状部182构成的焊接部(熔核)180。由此，能够形成具有空心部525a的管体(例如防撞箱)。
焊接部180的形成方法与上述第1实施方式等相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然各焊接部180的模式与上述第13实施方式有所不同，但能够获得与上述第13实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，在利用激光焊接来形成线状部182之际，螺旋部181的熔融金属的一部分流入到帽状构件526的凸缘部526a、526b与板材527之间的间隙中，能够实现牢固的焊接。
此外，在本实施方式中，通过使焊接部180的线状部182朝着空心部525a来形成，能够抑制负荷输入到防撞箱时的变形量，能够提高刚性。关于该情况，利用图9A、图9B、图10A及图10B进行说明。图9A是表示比较例1所涉及的焊接模式的模式立体图，图9B是表示比较例2所涉及的焊接模式的模式立体图。图10A是表示本实施方式所涉及的焊接部位及其周边部分的结构的模式剖视图，图10B是表示比较例2涉及的焊接部位及其周边部分的结构的模式剖视图。
如图9A所示，比较例1所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组900由被折弯加工为剖面呈大致帽形状而成的帽状构件901与板材902的组合构成。在焊接前的状态下，处于在帽状构件901的凸缘部901a、901b与板材902之间基本上不存在间隙的状态。
在比较例1所涉及的激光焊接装置中，在各凸缘部901a、901b形成沿Y方向延伸的焊接部905，由此，形成具有空心部900a的管体(防撞箱)。
图9A所示的比较例1所涉及的线状的连续焊接中，虽然焊接部905能够焊接至帽状构件901的折弯而成的角部的边缘，但是，在帽状构件901的凸缘部901a、901b与板材902之间存在间隙的情况下，则无法进行接合。
为此，可考虑采用如图9B所示那样的比较例2所涉及的激光焊接。
如图9B所示，比较例2所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组910由被折弯加工为剖面呈大致帽形状而成的帽状构件911与板材912的组合构成。在焊接前的状态下，处于在帽状构件911的凸缘部911a、911b与板材912之间局部地存在间隙的状态。
在比较例2所涉及的激光焊接装置中，在各凸缘部911a、911b以相互隔开间隔的状态来形成多个焊接部(俯视大致圆形的螺旋部)915，由此，形成具有空心部910a的管体(防撞箱)。
在采用图9B所示的比较例2所涉及的激光焊接的情况下，即使在焊接前的状态下在帽状构件911的凸缘部911a、911b与板材912之间局部地存在间隙，也能够进行接合。如图10B所示，在采用比较例2所涉及的激光焊接的情况下，焊接部915被形成在相对于帽状构件911的折弯而成的角部911c向X方向稍为离开距离的部位。因此，在角部911c处，在其与板材912之间不会流入金属，间隙910b维持着空洞的状态。
因此，当负荷被输入到采用比较例2所涉及的激光焊接方法而被接合而成的防撞箱时，会发生如箭头A、B所示那样的变形，难以确保高的刚性。
对此，通过使焊接部915靠近至帽状构件911的折弯而成的角部911c的边缘，能够抑制如图10B所示那样的变形。
然而，由于每一个焊接部(螺旋部)915的剥离强度弱，因此，为了确保刚性而有必要增加焊接部915的数量。因此，有可能产生生产率下降这样的问题。
另一方面，如图10A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接方法中，通过使与螺旋部181连续的线状部182以延伸到帽状构件526的折弯而成的角部526c的边缘的方式来进行形成，在角部526c处，能够使螺旋部181的熔融金属的一部分流入到帽状构件526的凸缘部526a、526b与板材527之间的间隙中。即，即使在帽状构件(金属构件)526的凸缘部526a、526b与板材(金属构件)527之间存在间隙的情况下，也能够形成线状部182，与采用形成仅由螺旋部构成的焊接部915的比较例2所涉及的激光焊接的情形相比，能够提高接合强度。
因此，在采用本实施方式所涉及的激光焊接方法的情况下，即使在负荷被输入到接合而成的防撞箱时，也难以发生变形，能够确保高的刚性。
[第15实施方式]
图11是用于说明第15实施方式所涉及的焊接方法的模式立体图。
如图11所示，本实施方式所涉及的激光焊接方法中作为焊接对象的构件组530由被折弯加工为剖面呈大致帽形状而成的帽状构件(金属构件)531与板材(金属构件)532的组合构成。帽状构件531在X方向的两侧部分具有凸缘部531a、531b。而且，帽状构件531在凸缘部531a、531b处与板材532重合。此外，在本实施方式中，在焊接前的状态下，也处于在帽状构件531的凸缘部531a、531b与板材532之间局部地存在间隙的状态。
如图11所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，在各凸缘部531a、531b形成多个由俯视大致圆形的螺旋部(第1螺旋部)186、与该螺旋部186连续且朝着Y方向延伸的俯视线状的线状部187、与该线状部187连续且呈俯视大致圆形的螺旋部(第2螺旋部)188构成的焊接部(熔核)185。由此，能够形成具有空心部530a的管体(例如防撞箱)。
焊接部185的形成方法与上述第6实施方式相同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在将多个焊接部185各者中的线状部187沿着帽状构件531的折弯而成的角部的边缘来进行形成这一点，与上述第13实施方式有所不同。因此，在本实施方式中，不仅能够获得上述第13实施方式所实现的效果，而且还能够进一步使在负荷被输入时的变形难以发生，能够进一步确保高的刚性。
[第16实施方式]
图12A是表示第16实施方式所涉及的焊接模式的示意图。第16实施方式中，与螺旋部连续地形成的线状部的形态与上述第1实施方式等有所不同。
如图12A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接方法中，与螺旋部的形成连续地(在螺旋部的熔融金属未凝固的期间)一边使激光的光斑呈俯视螺旋状环行(使之在激光扫描轨迹LN190上扫描)一边进行焊接，形成线状部190。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然形成线状部190时的激光扫描轨迹LN190与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式同样的效果。
此外，在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在使激光的光斑呈俯视螺旋状环行的情况下形成线状部190，因此，与呈俯视直线状进行扫描的情形相比，能够获得较长的激光扫描轨迹LN190，在Y方向上形成较粗的线状部190，从而能够提高接合强度。此外，通过使激光扫描轨迹LN190呈螺旋状回转，能够使线状部的熔融状态保持得较长，因此，能够填充熔融金属到金属构件彼此之间的间隙中的长度变得较长，能够较长地形成线状部。
[第17实施方式]
图12B是表示第17实施方式所涉及的焊接模式的示意图。第17实施方式与第16实施方式同样地，其的与螺旋部连续地形成的线状部的形态与上述第1实施方式等有所不同。
如图12B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接方法中，与螺旋部的形成连续地(在螺旋部的金属构件处于熔融状态的期间)一边使激光的光斑呈俯视之字形扫描(使之在激光扫描轨迹LN195上扫描)一边进行焊接，形成线状部195。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然形成线状部195时的激光扫描轨迹LN195与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
此外，在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，在使激光的光斑呈俯视之字形扫描的情况下形成线状部195，因此，与上述第16实施方式同样地，与呈俯视直线状进行扫描的情形相比，能够获得较长的激光扫描轨迹LN195，在Y方向上形成较粗的线状部195，从而能够提高接合强度。此外，能够填充熔融金属到金属构件彼此之间的间隙中的长度变得较长，能够较长地形成线状部。
[第18实施方式]
图13A是表示第18实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图13A所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致椭圆形或俯视大致长圆形的螺旋部201和与螺旋部201连续且呈俯视线状延伸的线状部202构成的焊接部(熔核)200。即，在本实施方式中，在作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致椭圆形或俯视大致长圆形的螺旋部201这一点，与作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致圆形的螺旋部101的上述第1实施方式等有所不同。
有关螺旋部201，通过使激光的光斑在指定部位的周围呈俯视大致椭圆形或俯视大致长圆形环行来进行形成。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部200的模式与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
[第19实施方式]
图13B是表示第19实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图13B所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆角多边形(在本实施方式中，作为一个例子为圆角四边形)的螺旋部206和与螺旋部206连续且呈俯视线状延伸的线状部207构成的焊接部(熔核)205。
有关螺旋部206，通过使激光的光斑在指定部位的周围呈俯视大致多边形环行来进行形成。即，在本实施方式中，在作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致多边形的螺旋部206这一点，与作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致圆形的螺旋部101的上述第1实施方式等有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部205的模式与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
[第20实施方式]
图13C是表示第20实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图13C所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致半圆形的螺旋部211和与螺旋部211连续且呈俯视线状延伸的线状部212构成的焊接部(熔核)210。
有关螺旋部211，通过使激光的光斑在指定部位的周围呈俯视大致半圆形环行来进行形成。即，在本实施方式中，在作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致半圆形的螺旋部211这一点，与作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致圆形的螺旋部101的上述第1实施方式等有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部210的模式与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
[第21实施方式]
图13D是表示第21实施方式所涉及的焊接模式的示意图。
如图13D所示，在本实施方式所涉及的激光焊接装置中，通过进行激光焊接，形成由俯视大致圆环形(俯视大致炸面圈状)的螺旋部216和与螺旋部216连续且呈俯视线状延伸的线状部217构成的焊接部(熔核)215。
有关螺旋部216，通过使激光的光斑在指定部位的周围呈俯视大致圆环形环行来进行形成。即，在本实施方式中，在作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致圆环形的螺旋部216这一点，与作为俯视点状的一个例子而形成俯视大致圆形的螺旋部101的上述第1实施方式等有所不同。
在本实施方式所涉及的激光焊接装置及利用该装置的焊接方法中，虽然焊接部215的模式与上述第1实施方式等有所不同，但能够获得与上述第1实施方式等同样的效果。
[确认试验]
1.焊接方法和焊接部的状态
(1)焊接方法和焊接剖面
图14A是表示本确认试验中所使用的样本1的焊接模式的示意图。
·样本1
如图14A所示，样本1的焊接部220由螺旋部221和与其连续的线状部222构成。样本1是使用40mm×100mm且板厚为1.0mm的钢板(SPFC590)并且将彼此间的间隙配置为0.5mm且实施激光焊接而获得的样本。在样本1的焊接部220的形成时，在维持着螺旋部221的金属的熔融状态的期间(在熔融金属凝固之前)，对线状部222开始激光的照射。
·样本2
在作为样本1的比较例的样本2的形成时，所用的材料及使用设备与样本1相同。此外，焊接后的焊接形态也与样本1同样地为图14A所示的形态。样本2的与样本1不同之处在于：在焊接时，在结束对螺旋部的激光照射后，隔0.5秒才开始对线状部的激光照射。
首先，如图15B所示，在样本2的焊接部中的螺旋部处，为了填充钢材彼此间的间隙而使熔融的金属流入到该间隙中，照射了激光这一侧的钢材中的焊接部表面发生凹陷。
此外，如图15C所示，在样本2的焊接部中的线状部处，发生了烧穿(箭头D)，接合未得以进行。
其次，如图15E所示，在样本1的焊接部220中的螺旋部221处，为了填充钢材彼此间的间隙以及为了填充线状部222的局部的间隙而使熔融的金属流入到该两间隙中，焊接部220的两侧的表面发生凹陷。
如图15F所示，在螺旋部221的金属凝固之前被实施了对线状部222照射激光的样本1中，在线状部222处没有发生烧穿等，显示着间隙被金属填充而具有良好的接合剖面。
(2)焊接方法和焊接部的内部状态
图14B是表示样本3的焊接模式的示意图，图14C是表示样本4的焊接模式的示意图。
·样本3
如图14B所示，在作为参考例的样本3的形成时，所用的材料等与样本1相同。样本3的焊接部225仅由螺旋部构成。焊接部225的形成方法与样本1的螺旋部221的形成方法相同。
·样本4
如图14C所示，样本4中的焊接部230基于螺旋部231、向其的X方向的一侧延伸的线状部232、以及向X方向的另一侧延伸的线状部233被一体形成而成。而且，在焊接部230的形成时，在对螺旋部231进行激光的照射之后，在维持着该螺旋部231的金属的熔融状态的期间，对线状部232及线状部233开始激光的照射。
如图16A及图16B所示，在样本3的焊接部，在表面和内部两方未观察到缺陷。
此外，如图16C及图16D所示，在样本4的焊接部，在表面和内部两方也未观察到缺陷。
(3)激光焊接时的金属的熔融及其流动
其次，说明通过激光焊接来形成由螺旋部与线状部连续而成的焊接部时的关于金属的熔融及其流动的验证结果。
在如上述第1实施方式那样一边使激光的光斑绕环行中心环行一边扩大熔池(molten pool)来形成螺旋部的紧后，熔融金属还未凝固。而且，在螺旋部的熔融金属凝固之前，对欲形成线状部的部分开始照射激光。由此，螺旋部的熔融金属的一部分流入并被填充到线状部中的金属构件之间的间隙中。
在进一步推进激光的扫描后，从线状部的扫描开始部位(与螺旋部的边界部分)起，熔融金属逐渐开始凝固。因此，从此时刻起，螺旋部的熔融金属的往线状部的流入停止。
此外，螺旋部的熔融金属从外缘部分起开始凝固，中央部分最后凝固。此外，线状部的熔融金属比螺旋部较早期地开始凝固。这有可能是因为在线状部的激光焊接中，热能易于被母材亦即金属构件吸收。
2.焊接方法和焊接部的强度特性
首先，利用图17A至17D来说明强度特性调查中所使用的样本。
·样本11
在制作样本11时，使用了与上述样本1同样的钢材。但是，激光焊接是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
如图17A所示，样本11是作为参考例的样本，焊接部235仅由螺旋部构成，目标焊点直径被设为5mm。
·样本12
样本12也是作为参考例而被制作的样本，焊接部仅由螺旋部构成。所用的钢材及焊接机器、焊接条件与上述样本11相同。但是，在制作样本12时，钢材之间的间隙为0.5mm。
·样本13
如图17B所示，样本13中的焊接部240基于螺旋部241、向其的X方向的一侧延伸的线状部242、以及向X方向的另一侧延伸的线状部243被一体形成而成。此外，图17A至图17D各图中的X方向为钢材的宽度方向。此外，在本样本的制作时，激光焊接是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
螺旋部241的目标焊点直径为5mm，线状部242、243的各长度为4mm。
此处，在本样本的制作时，在对螺旋部241进行激光的照射之后，在维持着该螺旋部241的金属的熔融状态的期间，对线状部242及线状部243开始激光的照射。
·样本14
样本14也是形成具有与上述样本13同样的形态的焊接部而成的样本，所用的钢材及焊接机器、焊接条件与上述样本13相同。但是，在制作样本14时，钢材之间的间隙为0.5mm。
·样本15
样本15与上述样本13同样地是形成有由螺旋部和2个线状部构成的焊接部而成的样本，所用的钢材及焊接机器、焊接条件与上述样本13相同。但是，在本样本中，线状部延伸的方向为钢材的长边方向(Y方向)这一点与图17B所示的样本13有所不同。
此外，在本样本的制作时，激光焊接也是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
·样本16
样本16也是形成具有与上述样本15同样的形态的焊接部而成的样本，所用的钢材及焊接机器、焊接条件与上述样本14相同。但是，在制作样本16时，钢材之间的间隙为0.5mm。
·样本17
如图17C所示，样本17中的焊接部245基于螺旋部246、从其的外缘部分向X方向的一侧延伸的线状部247、以及向X方向的另一侧延伸的线状部248被一体形成而成。在本样本中，线状部247、248沿着钢材的宽度方向亦即X方向延伸。此外，在本样本的制作时，激光焊接是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
螺旋部246的目标焊点直径为5mm，线状部247、248的各长度为4mm。
在本样本的制作时，在对螺旋部246进行激光的照射之后，在维持着该螺旋部246的金属的熔融状态的期间，对线状部247及线状部248开始激光的照射。
·样本18
样本18也是形成具有与上述样本17同样的形态的焊接部而成的样本，所用的钢材等与上述样本17相同。但是，在制作样本18时，钢材之间的间隙为0.5mm。
·样本19
样本19与上述样本17同样地是形成有由螺旋部和2个线状部构成的焊接部而成的样本，所用的钢材等与上述样本17相同。但是，在本样本中，线状部延伸的方向为钢材的长边方向(Y方向)这一点与图17C所示的样本17有所不同。
此外，在本样本的制作时，激光焊接也是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
·样本20
样本20也是形成具有与上述样本19同样的形态的焊接部而成的样本，所用的钢材等与上述样本19相同。但是，在制作样本20时，钢材之间的间隙为0.5mm。
·样本21
如图17D所示，样本21中的焊接部250基于螺旋部251、向其的X方向的一侧延伸的线状部252、向X方向的另一侧延伸的线状部253、向Y方向的一侧延伸的线状部254、向Y方向的另一侧延伸的线状部255被一体形成而成。在本样本的制作时，激光焊接是在消除了钢材之间的间隙(0mm)的情况下进行的。
螺旋部251的目标焊点直径为5mm，线状部252至255的各长度为2mm。
此处，在本样本的制作时，在对螺旋部251进行激光的照射之后，在维持着该螺旋部251的金属的熔融状态的期间，对线状部252至255开始激光的照射。
·样本22
样本22也是形成具有与上述样本21同样的形态的焊接部而成的样本，所用的钢材及焊接机器、焊接条件与上述样本21相同。但是，在制作样本22时，钢材之间的间隙为0.5mm。
其次，利用图18A及图18B来说明上述的样本11至22的强度试验的方法。
(1)剪切拉伸试验
如图18A所示，使2块钢材重合，其中，将它们的长边方向配置成均对齐Y方向，且它们的搭接余量为40mm。于是，在搭接部分上，以上述的样本11至22的各模式来形成焊接部。在剪切拉伸试验中，如箭头所示那样施加拉伸力，测量抗拉强度。
如图19所示，对在消除了钢材之间的间隙的状态下进行了激光焊接的样本11、13、15、17、19、21进行比较后可知：样本15的抗拉强度比样本11高出了大约20％，样本21比样本11提高了10％左右。样本13、17、19的抗拉强度与样本11大致相同。
另一方面，对在钢材之间的间隙为0.5mm的状态下进行了激光焊接的样本12、14、16、18、20、22进行比较后可知：样本14的抗拉强度比样本12高出了大约30％，样本16、18、20、22的抗拉强度比样本12高出了大约10％至20％。
(2)交叉剥离试验
如图18B所示，使2块钢材以相互交叉的状态重合。于是，在钢材彼此的重合的部分上，以上述的样本11至14、17、18、21、22的各模式来形成焊接部。在交叉剥离试验中，通过设置在各钢材的长边方向的端部上的孔，将钢材彼此剥离，测量剥离强度。
如图20所示，关于交叉剥离试验所测量到的剥离强度，样本13、14、17、18、21、22被测量到的值是高于样本11、12大约1.8倍至2倍的值。而且，如图20所示，关于交叉剥离试验的剥离强度，在钢材之间的间隙为0mm的情况下和为0.5mm的情况下均不存在较大的差异。
(3)考察
根据上述的2个试验中尤其是交叉剥离试验的结果可知：在形成连续地形成螺旋部与线状部而成的焊接部的激光焊接方法中，能够实现比具有仅由螺旋部构成的焊接部的样本11、12更高的剥离强度。此处，在仅由螺旋部来构成的焊接部的情况下，因为应力作用于熔融过的脆弱的金属与热影响部之间的边界部分而会导致断裂，从而使样本11、12具有低的剥离强度。对此，在具有连续地形成螺旋部与线状部而成的焊接部的样本13、14、17、18、21、22中，由于断裂部位从上述边界部分位移到母材上，因此能够提高强度。
在综合地考虑剪切拉伸试验和交叉剥离试验这两个结果时可知：从强度特性的观点来看，样本15、16、21、22特别优异。
[变形例]
在上述第1实施方式至上述第21实施方式中，为了扫描激光的光斑而对聚光部12进行控制，但是，本发明并不受此限制。例如，也可以通过驱动控制焊接机器人13的远端部分来扫描激光的光斑，也可以利用X-Y工作台等来扫描激光的光斑。此外，在上述第1实施方式至上述第20实施方式中，通过控制聚光部12来使激光的光斑移动，但是，本发明并不受此限制。例如，也可以使供焊接的金属构件移动来扫描激光的光斑。
此外，在上述第1实施方式至上述第21实施方式中，使用了焊接机器人，但是，本发明并不受此限制。只要是具有一定范围的焊接，仅通过聚光部12的扫描，也能够对所希望位置进行焊接。
此外，在上述第1实施方式至上述第21实施方式中，进行2个金属构件彼此的接合，但是，本发明并不受此限制。例如，在接合3个以上的金属构件时如果应用本发明也能够获得与上述同样的效果。
此外，在本发明中，也可以将上述第1实施方式至上述第21实施方式互相组合来进行应用。
此外，振荡激光时，还可以对供焊接的金属构件施加超声波振动。通过在振荡激光时进行超声波激振，能够改善金属构件的熔敷性，在金属凝固的过程中，其组织变得细微，从而能够提高材料强度。
[总结]
本发明的一个方面所涉及的激光焊接装置是通过激光焊接来接合多个金属构件的装置，其包括：激光振荡器，振荡激光；聚光部，使所述激光聚光于焊接部位；扫描部，扫描所述激光的光斑；以及，控制部，控制所述激光振荡器及所述扫描部；其中，所述控制部，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，通过使所述激光的光斑以在所述指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，通过在所述螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与所述螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。
首先，上述方案所涉及的激光焊接装置通过激光焊接来将多个金属构件接合，因此，与利用电阻焊接等的情形相比，焊接速度快，热影响少，而且能够以非接触的方式对金属构件进行焊接，加工效率高，基于连续焊接，能够提高刚性。
其次，在上述方案所涉及的激光焊接装置中，在形成螺旋部时，通过使激光的光斑环行，来使该部分的金属构件熔融及被搅拌，并且在欲形成该螺旋部的部分的金属构件处于熔融的状态下，使形成线状部的部分的金属熔融，因此，假若在焊接前的状态下在金属构件彼此之间存在间隙时，欲形成螺旋部的部分的熔融金属的一部分也会流入到欲形成线状部的部分中的金属构件之间的间隙中。由此，在上述方案所涉及的激光焊接装置中，即使在焊接前的状态下在金属构件之间存在间隙，不仅可以通过欲形成线状部的部分的熔融金属而且还可以通过从螺旋部流入的熔融金属，充填线状部中的金属构件彼此之间的间隙，因此能够抑制焊蚀或烧穿的发生。
因此，在上述方案所涉及的激光焊接装置中，即使在金属构件彼此之间存在间隙那样的情况下，也能够以高的接合强度将构件彼此接合。
在上述方案所涉及的激光焊接装置中还可以采用如下构成：所述线状部在所述螺旋部的熔融金属的一部分被填充到该线状部中的多个金属构件彼此之间的间隙的情况下而被形成。
在采用上述那样的构成的情况下，通过将螺旋部的熔融金属的一部分诱导到线状部中的金属构件之间的间隙，能够充填该线状部中的间隙。由此，即使在金属构件彼此之间存在间隙那样的情况下，也能够确保高的接合强度。
在上述方案所涉及的激光焊接装置中还可以采用如下的构成：在使所述螺旋部的金属构件熔融之际，所述控制部使所述激光的光斑呈俯视大致圆形状环行。上述的“俯视”是指从激光的照射方向观察。以下同样。
在采用上述那样的构成的情况下，在使欲形成螺旋部的部分的金属构件熔融之际，通过使激光的光斑呈俯视大致圆形状环行，能够在欲形成该螺旋部的部分良好地(在抑制停滞的情况下)搅拌熔融金属。由此，能够促进熔融金属良好地流入到欲形成线状部的部分中的金属构件之间的间隙。
在上述方案所涉及的激光焊接装置中还可以采用如下的构成：在将所述指定部位定义为第1指定部位，并且将所述螺旋部定义为第1螺旋部且将从所述第1指定部位离开指定距离的部位定义为第2指定部位的情况下，所述控制部，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，在形成所述第1螺旋部及与该第1螺旋部连续的第1线状部之后，通过使所述激光的光斑以在所述第2指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成第2螺旋部，并且，通过在所述第2螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述第2螺旋部离开该第2螺旋部的方式扫描来形成与所述第2螺旋部连续的呈俯视线状的第2线状部，从而使所述第1线状部和所述第2线状部被连接。
在采用上述那样的构成的情况下，能够使在第1螺旋部被搅拌的熔融金属流入到第1线状部中的金属构件之间的间隙中，使在第2螺旋部被搅拌的熔融金属流入到第2线状部中的金属构件之间的间隙中。因此，即使在第1螺旋部与第2螺旋部之间的距离长的情况下，也能够对该金属构件彼此之间的间隙填充充分的量的熔融金属，能够确保高的接合强度。
在上述方案所涉及的激光焊接装置中还可以采用如下的构成：在形成所述线状部之际，所述控制部使所述激光的光斑在所述线状部内呈螺旋状或呈之字形扫描。
在采用上述那样的构成的情况下，通过在欲形成线状部的部分使激光的光斑呈俯视螺旋状或俯视之字形扫描，能够在该线状部获得较长的激光的光斑的轨迹，能够形成宽幅的线状部，并且能够较长地形成线状部。
在上述方案所涉及的激光焊接装置中还可以采用如下的构成：所述多个金属构件分别是呈板状的构件，所述多个金属构件具有从彼此重合的部位向相互离开距离的方向延伸的形状，所述控制部以使所述线状部的至少一部分位于所述多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来使所述激光的光斑扫描所述彼此重合的部位。
在采用上述那样的构成的情况下，由于能够以使线状部的至少局部位于多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来进行激光焊接，因此，能够使在螺旋部被搅拌的熔融金属的一部分填充到上述起点部位中的金属构件之间的间隙中。由此，能够确保高的接合强度，即使在负荷被输入到多个金属构件相互离开距离部分的情况下，也难以发生变形等，能够确保高的刚性。
本发明的一个方面所涉及的激光焊接方法是通过激光焊接来接合多个金属构件的方法，其包括：激光照射步骤，振荡激光，且使该被振荡的激光聚光于焊接部位；以及，扫描步骤，扫描所述激光的光斑；其中，在振荡所述激光的状态下，通过使所述激光的光斑以在指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，通过在所述螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与所述螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。
首先，上述方案所涉及的激光焊接方法通过执行激光照射步骤，从而通过激光焊接来将多个金属构件接合，因此，与利用电阻焊接等的情形相比，焊接速度快，热影响少，而且能够以非接触的方式对金属构件进行焊接，加工效率高，基于连续焊接，能够提高刚性。
其次，在上述方案所涉及的激光焊接方法中，在形成螺旋部时，通过使激光的光斑环行，来使该部分的金属熔融及被搅拌，并且在该螺旋部的金属处于熔融的状态下，使形成线状部的部分的金属熔融，因此，假若在焊接前的状态下在金属构件彼此之间存在间隙时，欲形成螺旋部的部分的熔融金属的一部分也会流入到欲形成线状部的部分中的金属构件之间的间隙中。由此，在上述方案所涉及的激光焊接方法中，即使在焊接前的状态下在金属构件之间存在间隙，不仅可以通过线状部的熔融金属而且还可以通过加上了来自螺旋部的熔融部分的熔融金属，充填线状部中的金属构件彼此之间的间隙，因此能够抑制焊蚀或烧穿的发生。
因此，在上述方案所涉及的激光焊接方法中，即使在金属构件彼此之间存在间隙那样的情况下，也能够以高的接合强度将构件彼此接合。
在上述方案所涉及的激光焊接方法中也可以采用如下的构成：所述线状部在所述螺旋部的熔融金属的一部分被填充到该线状部中的多个金属构件彼此之间的间隙的情况下而被形成。
在采用上述那样的构成的情况下，通过将螺旋部的熔融金属的一部分诱导到线状部中的金属构件之间的间隙，能够充填该线状部中的间隙。由此，即使在金属构件彼此之间存在间隙那样的情况下，也能够确保高的接合强度。
在上述方案所涉及的激光焊接方法中也可以采用如下的构成：在所述扫描步骤中，在使所述螺旋部的金属构件熔融之际，使所述激光的光斑呈俯视大致圆形状环行。
在采用上述那样的构成的情况下，在扫描步骤中，在使螺旋部的金属构件熔融之际，通过使激光的光斑呈俯视大致圆形状环行，能够在该螺旋部良好地(在抑制停滞的情况下)搅拌熔融金属。由此，能够促进熔融金属良好地流入到线状部中的金属构件之间的间隙。
在上述方案所涉及的激光焊接方法中也可以采用如下的构成：在将所述指定部位定义为第1指定部位，并且将所述螺旋部定义为第1螺旋部且将从所述第1指定部位离开指定距离的部位定义为第2指定部位的情况下，在所述扫描步骤中，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，在形成所述第1螺旋部及与该第1螺旋部连续的第1线状部之后，通过使所述激光的光斑以在所述第2指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成第2螺旋部，并且，通过在所述第2螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述第2螺旋部离开该第2螺旋部的方式扫描来形成与所述第2螺旋部连续的呈俯视线状的第2线状部，从而使所述第1线状部和所述第2线状部被连接。
在采用上述那样的构成的情况下，能够使在第1螺旋部被搅拌的熔融金属流入到第1线状部中的金属构件之间的间隙中，使在第2螺旋部被搅拌的熔融金属流入到第2线状部中的金属构件之间的间隙中。因此，即使在第1螺旋部与第2螺旋部之间的距离长的情况下，也能够对该金属构件彼此之间的间隙填充充分的量的熔融金属，能够确保高的接合强度。
在上述方案所涉及的激光焊接方法中也可以采用如下的构成：在所述扫描步骤中，在形成所述线状部之际，使所述激光的光斑在所述线状部内呈螺旋状或呈之字形扫描。
在采用上述构成的情况下，通过在欲形成线状部的部分使激光的光斑呈俯视螺旋状或俯视之字形扫描，能够在该线状部获得较长的激光的光斑的轨迹，能够形成宽幅的线状部，并且能够较长地形成线状部。
在上述方案所涉及的激光焊接方法中也可以采用如下的构成：所述多个金属构件分别是呈板状的构件，所述多个金属构件具有从彼此重合的部位向相互离开距离的方向延伸的形状，在所述扫描步骤中，以使所述线状部的至少一部分位于所述多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来使所述激光的光斑扫描所述彼此重合的部位。
在采用上述构成的情况下，由于能够以使线状部的至少局部位于多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来进行激光焊接，因此，能够使在螺旋部被搅拌的熔融金属的一部分填充到上述起点部位中的金属构件之间的间隙中。由此，能够确保高的接合强度，即使在负荷被输入到多个金属构件相互离开距离部分的情况下，也难以发生变形等，能够确保高的刚性。
如上所述，在上述各方案中，即使在金属构件彼此之间存在间隙那样的情况下，也能够以高接合强度将构件彼此接合。

Claims (13)

1.一种激光焊接装置，是通过激光焊接来接合多个金属构件的装置，其特征在于包括：
激光振荡器，振荡激光；
聚光部，使所述激光聚光于焊接部位；
扫描部，扫描所述激光的光斑；以及，
控制部，控制所述激光振荡器及所述扫描部；其中，
所述控制部，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，
通过使所述激光的光斑以在指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，
通过在所述螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与所述螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。
2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于：
所述线状部在所述螺旋部的熔融金属的一部分被填充到该线状部中的多个金属构件彼此之间的间隙的情况下而被形成。
3.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于：
在使所述螺旋部的金属构件熔融之际，所述控制部使所述激光的光斑呈俯视大致圆形状环行。
4.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于：
在使所述螺旋部的金属构件熔融之际，所述控制部使所述激光的光斑呈俯视大致圆形状环行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于：
在将所述指定部位定义为第1指定部位，并且将所述螺旋部定义为第1螺旋部且将从所述第1指定部位离开指定距离的部位定义为第2指定部位的情况下，
所述控制部，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，
在形成所述第1螺旋部及与该第1螺旋部连续的第1线状部之后，通过使所述激光的光斑以在所述第2指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成第2螺旋部，并且，
通过在所述第2螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述第2螺旋部离开该第2螺旋部的方式扫描来形成与所述第2螺旋部连续的呈俯视线状的第2线状部，从而使所述第1线状部和所述第2线状部被连接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于：
在形成所述线状部之际，所述控制部使所述激光的光斑在所述线状部内呈螺旋状或呈之字形扫描。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的激光焊接装置，其特征在于：
所述多个金属构件分别是呈板状的构件，
所述多个金属构件具有从彼此重合的部位向相互离开距离的方向延伸的形状，
所述控制部以使所述线状部的至少一部分位于所述多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来使所述激光的光斑扫描所述彼此重合的部位。
8.一种激光焊接方法，是通过激光焊接来接合多个金属构件的方法，其特征在于包括：
激光照射步骤，振荡激光，且使该被振荡的激光聚光于焊接部位；以及，
扫描步骤，扫描所述激光的光斑；其中，
在振荡所述激光的状态下，
通过使所述激光的光斑以在指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成呈俯视点状的螺旋部，并且，
通过在所述螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述螺旋部离开该螺旋部的方式扫描来使金属构件熔融而形成与所述螺旋部连续的呈俯视线状的线状部。
9.根据权利要求8所述的激光焊接方法，其特征在于：
在形成所述线状部时，使所述螺旋部的熔融金属的一部分填充到该线状部中的多个金属构件彼此之间的间隙。
10.根据权利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于：
在所述扫描步骤中，在使所述螺旋部的金属构件熔融之际，使所述激光的光斑呈俯视大致圆形状环行。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的激光焊接方法，其特征在于：
在将所述指定部位定义为第1指定部位，并且将所述螺旋部定义为第1螺旋部且将从所述第1指定部位离开指定距离的部位定义为第2指定部位的情况下，
在所述扫描步骤中，在使所述激光振荡器振荡所述激光的状态下，
在形成所述第1螺旋部及与该第1螺旋部连续的第1线状部之后，通过使所述激光的光斑以在所述第2指定部位的周围环行的方式扫描来使金属构件熔融而形成第2螺旋部，并且，
通过在所述第2螺旋部中的金属构件处于熔融状态的期间使所述激光的光斑以从所述第2螺旋部离开该第2螺旋部的方式扫描来形成与所述第2螺旋部连续的呈俯视线状的第2线状部，从而使所述第1线状部和所述第2线状部被连接。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的激光焊接方法，其特征在于：
在所述扫描步骤中，在形成所述线状部之际，使所述激光的光斑在所述线状部内呈螺旋状或呈之字形扫描。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的激光焊接方法，其特征在于：
所述多个金属构件分别是呈板状的构件，
所述多个金属构件具有从彼此重合的部位向相互离开距离的方向延伸的形状，
在所述扫描步骤中，以使所述线状部的至少一部分位于所述多个金属构件相互离开距离的起点部位的方式来使所述激光的光斑扫描所述彼此重合的部位。
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