-
HINTERGRUND
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gefügten Körpers durch das Laserschweißen.
-
Für das Fügen von aus Metall bestehenden Materialien durch Laserschweißen sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Beispielsweise wird in einem Laserschweißverfahren, das in Patentnummer 6318797 im Patentblatt offenbart worden ist, eine Kehlnahtschweißung für zwei Metallplatten, die mit einem Zwischenraum darin vertikal gestapelt sind, durchgeführt. Bei dem Laserschweißverfahren davon werden Bedingungen für das Laserschweißen so eingestellt, dass ein bestimmter Winkel zwischen einem Abschnitt einer Schweißstelle gebildet wird, die dem Zwischenraum gegenüberliegt, ausgebildet aus einem geschmolzenen Metall wegen des Laserschweißens und einer Metallplatte auf einer unteren Seite.
-
KURZE DARSTELLUNG
-
Jedoch ist bei dem in Patentnummer 6318797 im Patentblatt offenbarten Laserschweißverfahren, während die Metallplatten sowohl auf der oberen als auch der unteren Seite mit einem Laserstrahl bestrahlt werden, eine Intensität eines auf die Metallplatte strahlenden Laserstrahls auf der oberen Seite höher als die auf die Metallplatte auf der unteren Seite. Dementsprechend besteht ein Risiko, dass die Intensität des auf einen Rand der Metallplatte auf der oberen Seite abgestrahlten Laserstrahls so hoch ist, dass der Rand der Metallplatte auf der Oberseite drastisch durchgebrannt wird. In einem derartigen Fall wird eine Kehlungstiefe der Schweißstelle verringert und die Schweißfestigkeit wird entsprechend gesenkt.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bevorzugt, die Schweißfestigkeit zu erhöhen.
-
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen eines gefügten Körpers durch Fügen eines oberen Basismaterials und eines unteren Basismaterials durch ein Laserschweißen. Das obere Basismaterial umfasst eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Stirnoberfläche. Die untere Oberfläche ist auf einer gegenüberliegenden Seite von der oberen Oberfläche positioniert. Die Stirnoberfläche ist zwischen einem Rand der oberen Oberfläche und einem Rand der unteren Oberfläche positioniert. Das Herstellungsverfahren hiervon umfasst das Anordnen des oberen Basismaterials über dem unteren Basismaterial, so dass die untere Oberfläche des oberen Basismaterials dem unteren Basismaterial gegenüberliegt und die Stirnoberfläche des oberen Basismaterials entlang dem unteren Basismaterial länglich ist. Das Verfahren umfasst das Abstrahlen eines Laserstrahls, um einen anfänglichen Bestrahlungsbereich nur auf der oberen Oberfläche des oberen Basismaterials oder nur auf sowohl der oberen Oberfläche als auch der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials zu bilden, wodurch die Stirnoberfläche des oberen Basismaterials und des unteren Basismaterials kehlnahtgeschweißt werden. Der anfängliche Bestrahlungsbereich ist ein Bereich, der wegen der Kehlnahtschweißung zu einem Zeitpunkt des Schmelzstarts mit dem Laserstrahl bestrahlt wird. Hier ist, mit der Stirnoberfläche als Referenz, eine Seite, wo die obere Oberfläche und die untere Oberfläche positioniert sind, eine erste Seite, und eine gegenüberliegende Seite der ersten Seite ist eine zweite Seite. Außerdem ist eine Richtung, entlang derer sich die obere Oberfläche und die untere Oberfläche des oberen Basismaterials einander gegenüberliegen, eine Referenzrichtung. Eine Bestrahlungsrichtung des Laserstrahls ist relativ zu der Referenzrichtung geneigt, so dass sich der Laserstrahl zu der ersten Seite bewegt, während sich der Laserstrahl dem oberen Basismaterial nähert. Weiterhin ist der Laserstrahl derart eingestellt, dass ein erster Spitzenbereich, auf dem die Intensität des abgestrahlten Laserstrahls die höchste unter dem Abstrahlbereich des Laserstrahls ist, ausgebildet ist, und dass die Intensität des Laserstrahls zu der zweiten Seite von dem ersten Spitzenbereich innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls niedriger ist.
-
Die oben erwähnte Ausbildung gestattet eine Abstrahlung des Laserstrahls nur auf die obere Oberfläche des oberen Basismaterials oder nur auf sowohl die obere Oberfläche als auch die Stirnoberfläche des oberen Basismaterials, wenn das obere Basismaterial wegen der Kehlnahtschweißung zu schmelzen beginnt. Innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls ist die Intensität des Laserstrahls zu der zweiten Seite von dem ersten Spitzenbereich niedriger. Folglich kann die Intensität eines auf die oder nahe der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials abgestrahlte Laserstrahl unterdrückt werden und dadurch kann der Bereich nahe der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials allmählich geschmolzen werden. Infolgedessen wird das obere Basismaterial geeignet durchgebrannt und die Kehlungstiefe der Schweißstelle wird vergrößert. Dementsprechend wird die Schweißfestigkeit verbessert.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Laserstrahl weiterhin so eingestellt werden, dass die Intensität des Laserstrahls zu der ersten Seite von dem ersten Spitzenbereich innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls niedriger ist.
-
Die vorliegende Ausbildung gestattet ein allmähliches Schmelzen eines Teils des auf der ersten Seite des ersten Spitzenbereichs innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls angeordneten oberen Basismaterials, und deshalb wird der oben erwähnte Teil geeignet durchgebrannt. Infolgedessen wird die Kehlungstiefe der Schweißstelle vergrößert und die Schweißfestigkeit wird verbessert.
-
Bei einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der erste Spitzenbereich des Laserstrahls auf der oberen Oberfläche des oberen Basismaterials positioniert werden.
-
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der erste Spitzenbereich des Laserstrahls an einer Grenze zwischen der oberen Oberfläche und der Stirnoberfläche positioniert werden.
-
Die oben erwähnte Ausbildung gestattet eine geeignete Unterdrückung der Intensität des auf die oder nahe der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials abgestrahlten Laserstrahls, wodurch der Bereich nahe der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials allmählicher geschmolzen wird. Infolgedessen wird das obere Basismaterial geeignet durchgebrannt und die Kehlungstiefe der Schweißstelle wird vergrößert und deshalb wird die Schweißfestigkeit verbessert.
-
Bei einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der erste Spitzenbereich des Laserstrahls im Wesentlichen in der Mitte zwischen einem Ende der ersten Seite und einem Ende der zweiten Seite innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls positioniert werden.
-
Diese Ausbildung gestattet eine richtige Steuerung der Laserstrahlin tensi tät.
-
Bei einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das obere Basismaterial mit einem Zwischenraum zwischen sich selbst und dem unteren Basismaterial angeordnet werden.
-
Diese Ausbildung gestattet eine richtige Durchführung des Schweißens.
-
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das obere Basismaterial ein plattenförmiges Glied sein.
-
Diese Ausbildung gestattet eine richtige Durchführung des Schweißens.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Laserstrahl derart eingestellt werden, dass mindestens ein zweiter Spitzenbereich auf der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des ersten Spitzenbereichs innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls ausgebildet wird. Der zweite Spitzenbereich ist ein Bereich, in dem die Intensität des Laserstrahls lokal hoch ist und kann niedriger sein als die in dem ersten Spitzenbereich.
-
Die oben erwähnte Ausbildung gestattet eine geeignetere Verstellung der Intensität des Laserstrahls als Teil des auf der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des ersten Spitzenbereichs innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls angeordneten oberen Basismaterials. Infolgedessen wird das obere Basismaterial geeigneter geschmolzen und die Kehlungstiefe der Schweißstelle wird vergrößert.
-
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der anfängliche Abstrahlbereich des Laserstrahls an einem Bereich nahe einer Grenze zwischen der oberen Oberfläche und der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials ausgebildet werden.
-
Diese Ausbildung gestattet ein allmähliches Schmelzen des Bereichs nahe der Stirnoberfläche des oberen Basismaterials und eine Vergrößerung bei der Menge des geschmolzenen oberen Basismaterials. Dementsprechend wird die Kehlungstiefe der Schweißstelle vergrößert und die Schweißfestigkeit wird verbessert.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Kehlnahtschweißung durch Verschieben des Abstrahlbereichs des Laserstrahls entlang einem Pfad durchgeführt werden, der sich auf eine im Wesentlichen gerade Weise erstreckt.
-
Diese Ausbildung vereinfacht weiterhin eine Ausbildung eines Geräts zum Durchführen eines Laserschweißens. Sie vereinfacht auch einen Prozess des Durchführens des Laserschweißens, wodurch eine Arbeitseffizienz verbessert wird.
-
Figurenliste
-
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm eines Laserschweißgeräts;
- 2 ein erläuterndes Diagramm, das ein oberes Basismaterial und ein unteres Basismaterial, in einem Schweißprozess lasergeschweißt, in einer seitlichen Ansicht zeigt;
- 3 ein weiteres erläuterndes Diagramm, das das obere Basismaterial und das untere Basismaterial, in dem Schweißprozess lasergeschweißt, in einer seitlichen Ansicht zeigt;
- 4 ein erläuterndes Diagramm, das das obere Basismaterial und das untere Basismaterial, in dem Schweißprozess lasergeschweißt, in Draufsicht zeigt;
- 5 eine Schnittansicht, die eine Schweißstelle eines gefügten Körpers zeigt;
- 6 ein Diagramm, das Kurven darstellt, die Einstellwerte einer Intensitätsverteilung eines Laserstrahls entlang einer Richtung zu einer ersten Seite und einer zweiten Seite von einem ersten Spitzenbereich innerhalb eines planaren Bestrahlungsbereichs senkrecht zu dem Laserstrahl anzeigt; und
- 7 ein Diagramm, das Kurven darstellt, die Messwerte der Intensitätsverteilung des Laserstrahls entlang der Richtung zu der ersten Seite und zu der zweiten Seite von dem ersten Spitzenbereich innerhalb des planaren Bestrahlungsbereichs senkrecht zu dem Laserstrahl anzeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
Es versteht sich, dass, obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben worden sind, die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in verschiedenen Formen innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Offenbarung umgesetzt werden kann.
-
[Laserschweißgerät]
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Laserschweißgerät 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Laseroszillator 30, einen Lichtpfad 20 und einen Bearbeitungskopf 10.
-
Der Laseroszillator 30 erregt ein Lasermedium und verstärkt ein von dem erregten Lasermedium emittiertes Licht, um einen Laserstrahl 40 zu generieren.
-
Der Lichtpfad 20 führt den durch den Laseroszillator 30 generierten Laserstrahl 40 zu dem Bearbeitungskopf 10.
-
Der Bearbeitungskopf 10 strahlt den Laserstrahl 40 auf ein Basismaterial 50, um ein Laserschweißen durchzuführen. Der Bearbeitungskopf 10 umfasst eine Kollimierungseinrichtung 11, eine Moduseinstellvorrichtung 12, eine Fokussierlinse 13 und einen Positionskorrigierer 14. Der Bearbeitungskopf 10 umfasst möglicherweise nicht den Positionskorrigierer 14.
-
Die Kollimierungseinrichtung 11 verwendet beispielsweise eine Linse und/oder einen Spiegel, um eine Orientierung des geführten Laserstrahls 40 von dem Laseroszillator 30 zu verstellen.
-
Die Moduseinstellvorrichtung 12 verwendet ein Glied zum Ändern eines Lichtpfads, beispielsweise eine Linse oder ein DOE (Diffractive Optical Element), um einen Modus des Laserstrahls 40 einzustellen. Der Modus hierin ist ein Verteilungsmuster der Intensität des Laserstrahls 40 innerhalb eines Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40. Die Intensität des Laserstrahls 40 kann beispielsweise eine Energiedichte des Laserstrahls 40 sein. Insbesondere wird ein Modus des Laserstrahls 40 gesetzt, während der Laserstrahl 40, dessen Orientierung durch eine Kollimierungseinrichtung 11 verstellt wird, durch das Glied wie etwa eine Linse hindurchgeht, was in der Moduseinstellvorrichtung 12 vorgesehen ist.
-
Die Fokussierlinse 13 ist ein Teil zum Verstellen einer Blende des Laserstrahls 40, dessen Modus durch die Moduseinstellvorrichtung 12 eingestellt wird. Wenn das Schweißen durchgeführt wird, wird die Blende des Laserstrahls 40 so verstellt, dass er konvergiert, unmittelbar bevor er das Basismaterial 50 erreicht.
-
Der Positionskorrigierer 14 ist ein Teil zum Verstellen einer Position, wo der durch die Fokussierlinse 13 hindurchtretende Laserstrahl 40 abgestrahlt wird.
-
[Laserschweißen]
-
In der vorliegenden Ausführungsform führt das Laserschweißgerät 1 eine Kehlnahtschweißung durch, um ein oberes Basismaterial 60 und ein unteres Basismaterial 70 zusammenzufügen (siehe 2 bis 4). Ein gefügter Körper 80, der ein Glied ist, das das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 umfasst, wird nach dieser Durchführung erzeugt (siehe 5). In der vorliegenden Ausführungsform sind das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 beispielsweise flache Plattenglieder mit rechteckigen Formen. Das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 können beispielsweise aus Eisen, rostfreiem Stahl oder Aluminium hergestellt sein oder können aus einer Legierung hergestellt sein, die Eisen, rostfreien Stahl oder Aluminium enthält. Außerdem können das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 aus anderen Metallen als jenen oben beschriebenen hergestellt sein. Weiterhin können das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 von gleicher oder unterschiedlicher Dicke sein.
-
Im Folgenden werden Oberflächen des oberen Basismaterials 60 und des unteren Basismaterials 70, die einander entlang einer Dickenrichtung gegenüberliegen, jeweils obere Oberflächen 61 und 71 und untere Oberflächen 62 und 72 sein. Eine Oberfläche des oberen Basismaterials 60, zwischen einem Rand der oberen Oberfläche 61 und einem Rand der unteren Oberfläche 62 positioniert, wird eine Stirnoberfläche 63 sein.
-
Das Verfahren zum Herstellen des gefügten Körpers 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Anordnungsprozess und einen Schweißprozess. Diese Prozesse werden im Folgenden beschrieben.
-
[Anordnungsprozess]
-
In dem Anordnungsprozess wird das obere Basismaterial 60 über dem unteren Basismaterial 70 angeordnet (siehe 2). Zu diesem Zeitpunkt werden in dem oberen Basismaterial 60 und dem unteren Basismaterial 70 die oberen Oberflächen 61 und 71 auf der Oberseite positioniert, und die unteren Oberflächen 62 und 72 werden auf der Unterseite positioniert. Mit anderen Worten ist die untere Oberfläche 62 des oberen Basismaterials 60 der oberen Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 zugewandt, und die Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 ist entlang der oberen Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 länglich. Entsprechend ist die obere Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 teilweise mit dem oberen Basismaterial 60 bedeckt. Außerdem beträgt ein Winkel der Stirnoberfläche 63 zu der oberen Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 im Wesentlichen 90°. Jedoch ist der Winkel nicht auf im Wesentlichen 90° beschränkt, sondern kann geeignet eingestellt werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform sind über Beispiele das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet. Insbesondere können beispielsweise das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 auf eine derartige Weise angeordnet sein, dass die untere Oberfläche 62 des oberen Basismaterials 60 und die obere Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 dazwischen einen im Wesentlichen konstant gehaltenen Zwischenraum aufweisen. Jedoch können das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 auf derartige Weise angeordnet sein, dass beispielsweise die untere Oberfläche 62 relativ zu der oberen Oberfläche 71 geneigt ist, oder auf eine derartige Weise, dass die untere Oberfläche 62 und die obere Oberfläche 71 in Kontakt miteinander stehen.
-
Im Folgenden wird, mit der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 als Referenz, eine Seite, wo die obere Oberfläche 61 und die untere Oberfläche 62 des oberen Basismaterials 60 positioniert sind, eine erste Seite 91 sein, und eine gegenüberliegende Seite von der ersten Seite 91 wird eine zweite Seite 92 sein. Mit anderen Worten ist, mit der Stirnoberfläche 63 als eine Referenz, eine Seite, wo ein Teil des unteren Basismaterials 70, mit dem oberen Basismaterial 60 bedeckt, positioniert ist, die erste Seite 91 sein, und eine Seite, wo ein Teil des unteren Basismaterials 70, nicht mit dem oberen Basismaterial 60 bedeckt, positioniert ist, ist die zweite Seite 92. Außerdem wird eine Richtung, entlang der die obere Oberfläche 61 und die untere Oberfläche 62 des oberen Basismaterials 60 einander gegenüberliegen (nämlich eine Dickenrichtung des oberen Basismaterials 60) eine Referenzrichtung 90 sein.
-
[Schweißprozess]
-
Der Schweißprozess folgt auf den Anordnungsprozess. In dem Schweißprozess wird eine Kehlnahtschweißung durch das Laserschweißgerät 1 durch die Laserschweißung entlang der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 durchgeführt, das zuvor gemäß dem Anordnungsprozess angeordnet wurde (siehe 2 bis 4). Bei der Kehlnahtschweißung wird die Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 mit der oberen Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70, relativ zu der Stirnoberfläche 63 unter im Wesentlichen 90° angeordnet, gefügt. Bei der Kehlnahtschweißung jedoch kann die Stirnoberfläche 63 mit der oberen Oberfläche 71, relativ zu der Stirnoberfläche 63 unter einem anderen Grad als im Wesentlichen 90° angeordnet, gefügt werden.
-
Durch die Kehlnahtschweißung wird der Laserstrahl 40 so abgestrahlt, dass ein anfänglicher Abstrahlbereich 43 nur auf der oberen Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 oder nur auf sowohl der oberen Oberfläche 61 als auch der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 gebildet wird. Hier ist der anfängliche Abstrahlbereich 43 ein Bereich, der mit dem Laserstrahl 40 zu einem Zeitpunkt des Schmelzstarts wegen der Kehlnahtschweißung bestrahlt wird. Insbesondere wenn bei der Kehlnahtschweißung das obere Basismaterial 60 von neuem wegen einer Abstrahlung des Laserstrahls 40 zu schmelzen beginnt, wird das untere Basismaterial 70 nicht mit dem Laserstrahl 40 bestrahlt, sondern nur das obere Basismaterial 60 wird mit dem Laserstrahl 40 bestrahlt. Nachdem das obere Basismaterial 60 wegen der Bestrahlung des Laserstrahls 40 geschmolzen ist, wird das untere Basismaterial 70 mit dem Laserstrahl 40 bestrahlt, was zu dem Schmelzen des unteren Basismaterials 70 führt.
-
2 zeigt das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70, woran das Laserschweißen durchgeführt wird, entlang einer Erstreckungsrichtung der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 in dem Schweißprozess gesehen. Wie in 2 gezeigt, ist die Abstrahlrichtung des Laserstrahls 40 relativ zu der Referenzrichtung 90 geneigt, so dass sich der Laserstrahl zu der ersten Seite 91 bewegt und der Laserstrahl sich dem oberen Basismaterial 60 annähert. Insbesondere ist eine Laserlichtquelle des Laserstrahls 40 des Laserschweißgeräts 1 auf der zweiten Seite 92 relativ zu der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 angeordnet. Der Laserstrahl 40 wird von einer schrägen Oberseite auf der oberen Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 angestrahlt. Insbesondere ist ein Winkel 93, der durch den Laserstrahl 40 und die Referenzrichtung 90 gebildet wird, ein spitzer Winkel.
-
Der Laserstrahl 40 ist auf eine derartige Weise eingestellt, dass ein erster Spitzenbereich 41, auf dem die Intensität des abgestrahlten Laserstrahls 40 unter dem Abstrahlbereich des Laserstrahls 40 die höchste ist, gebildet wird. Eine in 2 gezeigt Kurve 42 zeigt eine Intensitätsverteilung des Laserstrahls 40 entlang einer Richtung zu der ersten Seite 91 und der zweiten Seite 92 von dem ersten Spitzenbereich 41 innerhalb eines planaren Abstrahlbereichs senkrecht zu dem Laserstrahl 40 an.
-
Wie durch die Kurve 42 gezeigt, wird in der vorliegenden Ausführungsform anhand von Beispielen der erste Spitzenbereich 41 in Form eines Punkts an einer Position im Wesentlichen in der Mitte zwischen einem Ende der ersten Seite 91 und einem Ende der zweiten Seite 92 innerhalb des Abstrahlbereichs gebildet. Er ist nicht auf den oberen beschriebenen beschränkt, aber der erste Spitzenbereich 41 kann auch auf der ersten Seite 91 oder auf der zweiten Seite 92 relativ zu der oben beschriebenen Position gebildet werden. Außerdem liegt der erste Spitzenbereich 41 möglicherweise nicht in Form eines Punkts vor, sondern kann eine spezifische flächige Erstreckung aufweisen. Wie durch die Kurve 42 gezeigt, ist die Intensität des Laserstrahls 40 niedriger zu der zweiten Seite 92 von dem ersten Spitzenbereich 41 und zu der ersten Seite 91 von dem ersten Spitzenbereich 41.
-
Abgesehen von dem oben beschriebenen kann der Laserstrahl 40 auf derartige Weise eingestellt werden, dass mindestens ein zweiter Spitzenbereich 44 auf der ersten Seite 91 und/oder der zweiten Seite 92 des ersten Spitzenbereichs 41 innerhalb des planaren Abstrahlbereichs senkrecht zu dem Laserstrahl 40 gebildet wird (siehe 6). Der zweite Spitzenbereich 44 ist ein Bereich, wo die Intensität des Laserstrahls 40 lokal hoch ist, und die Intensität des Laserstrahls 40 des zweiten Spitzenbereichs 44 liegt unter der des ersten Spitzenbereichs 41.
-
Eine Kurve 45 in 6 zeigt Einstellwerte einer Intensitätsverteilung des Laserstrahls 40 an, wenn zwei zweite Spitzenbereiche 44 jeweils auf der ersten Seite 91 und der zweiten Seite 92 des ersten Spitzenbereichs 41 innerhalb des oben erwähnten Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 gebildet werden. Die Intensität des Laserstrahls 40 kann beispielsweise so eingestellt werden, dass sie der Kurve 45 entspricht. Eine Kurve 46 in 7 zeigt Messwerte einer Intensitätsverteilung des Laserstrahls 40 an, der so eingestellt wird, dass er der Kurve 45 entspricht.
-
Wie in 2 gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform anhand von Beispielen der anfängliche Abstrahlbereich 43 des Laserstrahls 40 auf der oberen Oberfläche 61 nahe einer Grenze 64 zwischen der oberen Oberfläche 61 und der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 positioniert. Insbesondere ist der anfängliche Abstrahlbereich 43 an einer Position auf der oberen Oberfläche 61 gebildet, die geringfügig von der Grenze 64 getrennt ist, oder einer Position auf der oberen Oberfläche 61, die sich bei der Grenze 64 befindet. Dabei ist der erste Spitzenbereich 41 des Laserstrahls 40 auf der oberen Oberfläche 61 positioniert.
-
Es ist jedoch nicht auf das oben Erwähnte beschränkt, aber der anfängliche Abstrahlbereich 43 kann auch an einer Position bei der Grenze 64 auf der oberen Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 ausgebildet werden. Auch in diesem Fall wird der erste Spitzenbereich 41 des Laserstrahls 40 auf der oberen Oberfläche 61 gebildet. Außerdem kann der anfängliche Abstrahlbereich 43 auf der oberen Oberfläche 61 und der Stirnoberfläche 63 gebildet werden (siehe 3). Auch in einem derartigen Fall wird bevorzugt, dass der erste Spitzenbereich 41 auf der oberen Oberfläche 61 gebildet wird. Wie in 3 gezeigt, kann für diesen Fall der erste Spitzenbereich 41 an der Grenze 64 gebildet werden. Außerdem kann der erste Spitzenbereich 41 an der Stirnoberfläche 63 gebildet werden.
-
Durch die Kehlnahtschweißung in dem Schweißprozess, als Beispiel, wird der Bestrahlungsbereich auf dem oberen Basismaterial 60 (nämlich der anfängliche Abstrahlbereich 43 entlang einem Pfad verschoben, der sich auf eine im Wesentlichen gerade Weise erstreckt (siehe 4). Er ist jedoch nicht auf den oben beschriebenen beschränkt, der Abstrahlbereich kann beispielsweise entlang einem gekrümmten oder gebogenen Pfad verschoben werden.
-
[Effekte]
-
(1) Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform werden durch die Kehlnahtschweißung in dem Schweißprozess, wenn das obere Basismaterial zu schmelzen beginnt, nur die obere Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 oder nur sowohl die obere Oberfläche 61 als auch die Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 mit dem Laserstrahl 40 bestrahlt. Es ermöglicht, dass das obere Basismaterial 60 ausreichend geschmolzen wird. Weiterhin ist innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 die Intensität des Laserstrahls 40 zu der zweiten Seite 92 von dem ersten Spitzenbereich 41 niedriger. Dementsprechend wird die Intensität des zu der oder nahe der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 abgestrahlten Laserstrahls 40 unterdrückt, was zu einem allmählichen Schmelzen des Bereichs nahe der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 führt.
-
5 ist eine Schnittansicht einer Schweißstelle 81, die in dem gefügten Körper 80 in dem Schweißprozess ausgebildet wird, senkrecht zu einem Bewegungsverlauf des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40. Die Kehlnahtschweißung in dem Schweißprozess schmilzt die ganze Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 und brennt geeignet durch das obere Basismaterial 60. Dies führt dazu, dass, wie in 5 gezeigt, die Schweißstelle 81 in einem Bereich von einem oberen Ende der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 zu der oberen Oberfläche 71 des unteren Basismaterials 70 gebildet wird und dass eine Kehlungstiefe 84 der Schweißstelle 81 vergrößert wird und die Schweißfestigkeit kann verbessert werden.
-
In der oben erwähnten Ausführungsform wird anhand von Beispielen eine kürzeste Distanz zwischen einer inneren seitlichen Oberfläche 82 und einer äußeren seitlichen Oberfläche 83 in der Schweißstelle 81 als eine Kehlungstiefe definiert. Die innere seitliche Oberfläche 82 ist Teil der Schweißstelle 81, die dem Zwischenraum zwischen dem oberen Basismaterial 60 und dem unteren Basismaterial 70 zugewandt ist. Dabei ist die äußere seitliche Oberfläche 83 eine Oberfläche auf einer gegenüberliegenden Seite von der inneren seitlichen Oberfläche 82 der Schweißstelle 81 (nämlich einer nach außen exponierten Oberfläche). Eine in der Schweißstelle 81 von 5 durch „84“ angegebene Länge ist die Kehlungstiefe. In dem Anordnungsprozess kann es einen Fall geben, dass das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 derart angeordnet sind, dass die untere Oberfläche 62 und die obere Oberfläche 71 in Kontakt stehen. In einem derartigen Fall kann eine kürzeste Distanz zwischen einem Teil der Schweißstelle 81 neben der unteren Oberfläche 62 oder der oberen Oberfläche 71 und der äußeren seitlichen Oberfläche der Schweißstelle 81 die Kehlungstiefe sein.
-
(2) Weiterhin wird der Laserstrahl 40 auf eine derartige Weise eingestellt, dass die Intensität des Laserstrahls 40 zu der ersten Seite 91 von dem ersten Spitzenbereich 41 innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 niedriger ist. Diese Einstellung gestattet ein allmähliches Schmelzen eines Teils des oberen Basismaterials 60, was sich auf der ersten Seite 91 des ersten Spitzenbereichs 41 innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 befindet, was dazu führt, dass der Teil geeignet durchgebrannt wird. Folglich wird die Kehlungstiefe 84 der Schweißstelle 81 vergrößert und die Schweißfestigkeit wird verbessert.
-
(3) Der erste Spitzenbereich 41 des Laserstrahls 40 ist auf der oberen Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 oder an der Grenze 64 zwischen der oberen Oberfläche 61 und der Stirnoberfläche 63 positioniert. Dies unterdrückt geeignet die Intensität des zu der oder nahe der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 abgestrahlten Laserstrahls 40, was zu einem allmählicheren Schmelzen des Bereichs nahe der Stirnoberfläche 63 führt. Folglich wird das obere Basismaterial 60 geeignet durchgebrannt und deshalb wird die Kehlungstiefe 84 der Schweißstelle 81 vergrößert.
-
(4) Der Laserstrahl 40 kann auf derartige Weise eingestellt werden, dass mindestens ein zweiter Spitzenbereich 44 auf der ersten Seite 91 und/oder der zweiten Seite 92 des ersten Spitzenbereichs 41 innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 gebildet wird. Diese Einstellung gestattet eine geeignetere Justierung der Intensität des Laserstrahls 40 an einem Teil des oberen Basismaterials 60, was sich auf der ersten Seite 91 und/oder der zweiten Seite 92 des ersten Spitzenbereichs 41 innerhalb des Abstrahlbereichs des Laserstrahls 40 befindet. Folglich wird das obere Basismaterial 60 auf geeignetere Weise geschmolzen, und deshalb wird die Kehlungstiefe 84 der Schweißstelle 81 vergrößert.
-
(5) Der anfängliche Abstrahlbereich 43 des Laserstrahls 40 kann an einem Bereich nahe der Grenze 64 auf der oberen Oberfläche 61 des oberen Basismaterials 60 gebildet werden. In einem derartigen Fall wird, während der Bereich nahe der Stirnoberfläche 63 des oberen Basismaterials 60 allmählich geschmolzen wird, eine Menge des geschmolzenen oberen Basismaterials 60 vergrößert. Folglich wird die Kehlungstiefe 84 der Schweißstelle 81 vergrößert, und deshalb wird die Schweißfestigkeit verbessert.
-
(6) Durch die Kehlnahtschweißung in dem Schweißprozess wird der Abstrahlbereich des Laserstrahls 40 entlang einem Pfad verschoben, der sich auf eine im Wesentlichen gerade Weise erstreckt. Somit kann das Laserschweißgerät 1 einfacher ausgebildet werden. Es vereinfacht auch den Schweißprozess, was zu einer Verbesserung der Arbeitseffizienz führt.
-
[Andere Ausführungsformen]
-
(1) In der oben erwähnten Ausführungsform sind das obere Basismaterial 60 und das untere Basismaterial 70 beispielsweise Rechteckplatten-förmige Glieder. Jedoch sind die Formen des oberen Basismaterials 60 und des unteren Basismaterials 70 nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, sondern können beispielsweise gekrümmte oder gebogene plattenförmige Glieder sein. Außerdem kann das untere Basismaterial 70 beispielsweise ein rohrförmiges Glied sein, und das obere Basismaterial 60 kann zu einer äußeren Umfangsoberfläche des unteren Basismaterials 70 durch Verwendung des in der oben erwähnten Ausführungsform offenbarten Verfahrens gefügt werden. Weiterhin können jedes des oberen Basismaterials 60 und des unteren Basismaterials 70 Teil eines anderen Glieds sein.
-
(2) Eine durch ein einzelnes Element in den oben erwähnten Ausführungsformen durchgeführte Funktion kann durch mehrere Elemente erzielt werden, oder eine durch mehrere Elemente durchgeführte Funktion kann durch ein einzelnes Element erzielt werden. Außerdem kann ein Teil einer Ausbildung in den oben erwähnten Ausführungsformen entfallen. Weiterhin kann mindestens ein Teil einer Ausbildung in einer der oben erwähnten Ausführungsformen zu einer Ausbildung in einer anderen der oben erwähnten Ausführungsformen hinzugefügt oder dadurch ersetzt werden.
