DE112019007968T5

DE112019007968T5 - Schweissverfahren und geschweisste struktur

Info

Publication number: DE112019007968T5
Application number: DE112019007968.9T
Authority: DE
Inventors: Tomomi Nakamura
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2022-10-13
Also published as: JP7003284B2; CN114555279A; CN114555279B; WO2021117209A1; JPWO2021117209A1; US20230039275A1

Abstract

Zum Anordnen eines Hilfselements (2), das eine größere Absorptionsrate für Laserlicht (LL) als eine Vielzahl von miteinander zu verbindenden Elementen (1) aufweist, sodass es einer freiliegenden Grenzfläche (12) der Vielzahl von zu verbindenden Elementen zugewandt ist, an der eine Grenze (11) der Vielzahl von zu verbindenden Elementen freiliegt, Schmelzen des Hilfselements durch Aufbringen von Laserlicht auf das Hilfselement, Verschieben eines Grenzabschnitts (13) in einen Zustand, in dem Laserlicht leicht absorbiert wird, durch Erhöhen einer Temperatur des Grenzabschnitts der Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch einen geschmolzenen Abschnitt (23) des Hilfselements und Schweißen einer Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch Aufbringen von Laserlicht auf den Grenzabschnitt und Schmelzen des Grenzabschnitts.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur.
[Stand der Technik]
Die Patentschrift 1 offenbart ein Schweißverfahren, bei dem eine Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch Laserschweißen miteinander verbunden wird. Beim Laserschweißen fließt während des Schweißens kein Strom durch das zu verbindende Element, und der Bereich, der während des Schweißens durch Wärme beeinflusst wird, kann klein gehalten werden; daher ist es von Vorteil, dass der Effekt des Schweißens auf elektronische Abschnitte (elektrischer Effekt oder thermischer Effekt) gering ist.
[Entgegenhaltungsliste]
[Patentschrift]
[Patentschrift 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. H10-334957
[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Wenn jedoch eine Ausgabe des zum Laserschweißen verwendeten Laserlichts gering ist, ist es schwierig, ein zu verbindendes Element mit einer geringen Absorptionsrate für Laserlicht (d. h. der Laserabsorptionsrate), wie etwa Kupfer, durch Laserschweißen zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Umstände gemacht, und ein Ziel ist es, ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur bereitzustellen, die in der Lage sind, ein zu verbindendes Element mit einer niedrigen Laserabsorptionsrate selbst beim Laserschweißen, bei dem die Ausgabe von Laserlicht gering ist, leicht zu schweißen.
[Lösung des Problems]
Ein Schweißverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Anordnen eines Hilfselements, das eine größere Absorptionsrate für Laserlicht als eine Vielzahl von miteinander zu verbindenden Elementen aufweist, sodass es einer freiliegenden Grenzfläche der Vielzahl von zu verbindenden Elementen zugewandt ist, an der eine Grenze der Vielzahl von zu verbindenden Elementen freiliegt, Schmelzen des Hilfselements durch Aufbringen von Laserlicht auf das Hilfselement, Verschieben eines Grenzabschnitts in einen Zustand, in dem Laserlicht leicht absorbiert wird, durch Erhöhen einer Temperatur des Grenzabschnitts der Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch einen geschmolzenen Abschnitt des Hilfselements und Schweißen einer Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch Aufbringen eines Laserlichts auf den Grenzabschnitt und Schmelzen des Grenzabschnitts.
Eine geschweißte Struktur gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von zu verbindenden Elementen und ein Hilfselement, das so angeordnet ist, dass es einer freiliegenden Grenzfläche der Vielzahl von zu verbindenden Elementen zugewandt ist, an der eine Grenze der Vielzahl von zu verbindenden Elementen freiliegt, und das eine größere Absorptionsrate für Laserlicht aufweist als die Vielzahl von miteinander zu verbindenden Elementen, und wobei die Vielzahl von zu verbindenden Elementen und das Hilfselement durch einen Legierungsabschnitt miteinander verbunden sind, der Komponenten der Vielzahl von zu verbindenden Elementen und des Hilfselements umfasst
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es selbst bei Laserschweißen, bei dem die Ausgabe von Laserlicht gering ist, möglich, ein zu verbindendes Element mit einer geringen Laserabsorptionsrate leicht zu schweißen.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine geschweißte Struktur eines ersten Beispiels zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI aus 5.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor dem Anbringen eines Hilfselements an drei zu verbindenden Elementen in den 5 und 6 zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schweißverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine geschweißte Struktur eines zweiten Beispiels zeigt.
9 ist eine Draufsicht auf 8.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X aus 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Vielzahl von zu verbindenden Elementen und ein Hilfselement zeigt, die in einem Schweißverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII aus 11.
13 ist eine Querschnittsansicht, die das Schweißverfahren und die geschweißte Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Modifikationsbeispiel der Vielzahl von zu verbindenden Elementen und eines Hilfselements zeigt, die in dem Schweißverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben. Wie in den 1 bis 4 gezeigt, ist ein Schweißverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren zum Verbinden zweier miteinander zu verbindender Elemente 1 unter Verwendung von Laserlicht LL.
Wie in 1 gezeigt, werden bei dem Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform zunächst zwei zu verbindende Elemente 1 und ein Hilfselement 2 vorbereitet. Die Materialien der zwei zu verbindenden Elemente 1 können beispielsweise gleich oder unterschiedlich sein. Das Hilfselement 2 ist ein Material, das eine höhere Absorptionsrate für Laserlicht LL (im Folgenden als Laserabsorptionsrate bezeichnet) aufweist als das zu verbindende Element 1. Außerdem ist das Hilfselement 2 ein Material, das einen Schmelzpunkt aufweist, der höher als der des zu verbindenden Elements 1 ist. Wenn beispielsweise das zu verbindende Element 1 aus Kupfer (Cu) besteht, kann für das Hilfselement 2 Edelstahl (SUS) verwendet werden. Wenn es sich bei dem Laserlicht LL um das Laserlicht eines Faserlasers handelt, liegt die Laserabsorptionsrate von Kupfer bei etwa 2 % und die Laserabsorptionsrate von Edelstahl bei etwa 25 %.
Anschließend werden die zwei zu verbindenden Elemente 1 so angeordnet, dass die zwei Elemente 1 in Kontakt miteinander stehen und eine freiliegende Grenzfläche 12 der zwei Elemente 1, an der eine Grenze 11 der zwei Elemente 1 erscheint, bündig miteinander abschließt. Außerdem ist das Hilfselement 2 derart angeordnet, dass das Hilfselement 2 der freiliegenden Grenzfläche 12 der zwei zu verbindenden Elemente 1 zugewandt ist und diese berührt. In einem derartigen Zustand kommt eine zugewandte Fläche 21 des Hilfselements 2, die den zwei zu verbindenden Elementen 1 zugewandt ist, mit der freiliegenden Grenzfläche 12 in Kontakt. Sowohl die freiliegende Grenzfläche 12 als auch die zugewandte Fläche 21 des Hilfselements 2 sind auf einer flachen Fläche gebildet. Darüber hinaus ist das Hilfselement 2 in einer Plattenform gebildet, bei der die Richtung, in der die zugewandte Fläche 21 und eine gegenüberliegende Fläche 22, die der gegenüberliegenden Seite der zugewandten Fläche 21 zugewandt ist, aneinandergereiht sind, die Richtung der Plattendicke ist.
Danach wird das Laserlicht LL auf die gegenüberliegende Fläche 22 des Hilfselements 2 aufgebracht, um das Hilfselement 2 zu schmelzen. Insbesondere wird das Laserlicht LL auf eine Position aufgebracht, die sich mit der Grenze 11 zwischen den zwei zu verbindenden Elementen 1 überlappt (oder in deren Nähe liegt), und zwar in der Richtung, in der das zu verbindende Element 1 und das Hilfselement 2 aneinandergereiht sind (d. h. in Richtung der Plattendicke des Hilfselements 2), auf der gegenüberliegenden Fläche 22 des Hilfselements 2. Das Laserlicht LL kann je nach Ausgabe des Laserlichts LL, dem Durchmesser des Brennpunkts oder der Größe des zu verbindenden Elements 1 nicht an der Position, die die Grenze 11 überlappt, sondern an einer anderen Position auf der gegenüberliegenden Fläche 22 des Hilfselements 2 aufgebracht werden.
Wenn das Laserlicht LL auf die gegenüberliegende Fläche 22 des Hilfselements 2 aufgebracht wird, wie in 2 gezeigt, wird der Abschnitt des Hilfselements 2 auf einer Seite der gegenüberliegenden Fläche 22 zuerst geschmolzen. Das Bezugszeichen 23 in 2 gibt einen geschmolzenen Abschnitt des Hilfselements 2 an. Danach wird, wie in 3 gezeigt, der Abschnitt des Hilfselements 2 auf einer Seite der zugewandten Fläche 21 ebenfalls geschmolzen, und der geschmolzene Abschnitt 23 des Hilfselements 2 erreicht die zugewandte Fläche 21 des Hilfselements 2 und die freiliegende Grenzfläche 12 der zwei zu verbindenden Elemente 1, die mit der zugewandten Fläche 21 in Kontakt stehen. Da sich die Temperatur der freiliegenden Grenzfläche 12 und eines Grenzabschnitts 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 aufgrund des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2 und des Laserlichts LL, das die freiliegende Grenzfläche 12 der zwei zu verbindenden Elemente 1 erreicht, erhöht, wird der Grenzabschnitt 13 geschmolzen.
Die Temperatur der freiliegenden Grenzfläche 12 und des Grenzabschnitts 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 erhöht sich aufgrund des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2, sodass die freiliegende Grenzfläche 12 und der Grenzabschnitt 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 in einen Zustand versetzt werden, in dem das Laserlicht LL leicht absorbiert wird, und die Laserabsorptionsrate der freiliegenden Grenzfläche 12 und des Grenzabschnitts 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 erhöht wird. Da die freiliegende Grenzfläche 12 und der Grenzabschnitt 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 eine hohe Laserabsorptionsrate aufweisen, werden sie nicht nur durch die Wärme des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2, sondern auch durch das Laserlicht LL erhitzt. Infolgedessen erhöht sich die Temperatur des Grenzabschnitts 13 der zwei zu verbindenden Elemente 1 eher, und der Grenzabschnitt 13 schmilzt eher.
Wie vorstehend beschrieben, wird beim Schmelzen des Grenzabschnitts 13 des Hilfselements 2 und der zwei zu verbindenden Elemente 1, wie in 4 gezeigt, ein Legierungsabschnitt 3 gebildet, der die Komponenten der zwei zu verbindenden Elemente 1 und des Hilfselements 2 beinhaltet. Dann werden die zwei zu verbindenden Elemente 1 und das Hilfselement 2 durch den Legierungsabschnitt 3 miteinander verbunden. Wie vorstehend beschrieben, ist das Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform, bei dem die zwei zu verbindenden Elemente 1 geschweißt werden, abgeschlossen. Bei einem derartigen Schweißverfahren können die zwei zu verbindenden Elemente 1 mit einem kleinen Spalt an der Grenze 11 angeordnet werden. Darüber hinaus können die zwei zu verbindenden Elemente 1 in einem Zustand angeordnet werden, in dem die freiliegende Grenzfläche 12 nicht bündig ist und eine kleine Stufe aufweist. Das Hilfselement 2 kann mit einem kleinen Spalt zwischen der zugewandten Fläche 21 des Hilfselements 2 und der freiliegenden Grenzfläche 12 der zwei zu verbindenden Elemente 1 angeordnet sein.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet die durch das Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform erhaltene geschweißte Struktur zwei zu verbindende Elemente 1 und ein Hilfselement 2, die so angeordnet sind, dass sie der freiliegenden Grenzfläche 12 zugewandt sind. Bei der geschweißten Struktur sind die zwei zu verbindenden Elemente 1 und das Hilfselement 2 durch einen Legierungsabschnitt 3 miteinander verbunden, der die Komponenten der zwei zu verbindenden Elemente 1 und des Hilfselements 2 beinhaltet. Bei dem vorstehend beschriebenen Schweißverfahren ist der Legierungsabschnitt 3 eine Kombination aus dem geschmolzenen Abschnitt 23 des Hilfselements 2 (siehe 2 und 3) und dem geschmolzenen Abschnitt der zwei zu verbindenden Elemente 1.
Bei dem vorstehend erwähnten Schweißverfahren und der geschweißten Struktur können drei oder mehr zu verbindende Elemente mit Hilfe des Hilfselements 2 miteinander verbunden werden.
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform handelt es sich um ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur, bei dem/der drei zu verbindende plattenförmige Elemente 1A so angeordnet sind, dass sie in Richtung der Plattendicke gestapelt sind, und die drei zu verbindenden Elemente 1A geschweißt werden.
Da sich die drei zu verbindenden Elemente 1A in der ersten Ausführungsform in Richtung der Plattendicke überlappen, ist eine Grenze 11A, die auf einer freiliegenden Grenzfläche 12A der drei zu verbindenden Elemente 1A erscheint, linear (siehe insbesondere 5). Die freiliegende Grenzfläche 12A der drei zu verbindenden Elemente 1A ist eine Seitenfläche der zu verbindenden Elemente 1A, die sich in der Ausrichtungsrichtung (Links-Rechts-Richtung in 6 und 7) der drei zu verbindenden Elemente 1A erstreckt. Die drei zu verbindenden Elemente 1A sind so angeordnet, dass die freiliegende Grenzfläche 12A der drei zu verbindenden Elemente 1A flach ist. Die Anzahl der zu verbindenden Elemente 1A ist in der ersten Ausführungsform nicht auf drei beschränkt, sondern kann beispielsweise zwei oder vier oder mehr betragen.
Ein Hilfselement 2A wird in der ersten Ausführungsform durch Biegen eines plattenförmigen Elements gebildet. Das Hilfselement 2A weist die Form eines Clips mit einem zugewandten Abschnitt 25A und einem Paar von Wandabschnitten 26A, die sich von beiden Enden des zugewandten Abschnitts 25A erstrecken, auf. Der zugewandte Abschnitt 25A ist als flache Platte ausgebildet, die in der Draufsicht eine rechteckige Form aufweist. Beide Flächen (gegenüberliegende Fläche 21A, gegenüberliegende Fläche 22A) der zugewandten Abschnitte 25A, die in der Richtung der Plattendicke der zugewandten Abschnitte 25A einander gegenüber zugewandt sind, sind flach gebildet. Die Länge zwischen dem Paar von Wandabschnitten 26A im zugewandten Abschnitt 25A (d. h. die Breite des zugewandten Abschnitts 25A, genauer gesagt, die Breite der zugewandten Fläche 21A) ist länger als die Abmessung in der Ausrichtungsrichtung der drei zu verbindenden Elemente 1A, wenn die drei zu verbindenden Elemente 1A in der Richtung der Plattendicke überlappt werden. Das heißt, die zugewandten Flächen 21A der zugewandten Abschnitte 25A sind so angeordnet, dass sie in der gesamten Ausrichtungsrichtung der freiliegenden Grenzflächen 12A in den drei zu verbindenden Elementen 1A einander zugewandt sind.
Das Paar von Wandabschnitten 26A ist gebogen und erstreckt sich von beiden Enden der zugewandten Abschnitte 25A zu einer Seite der zugewandten Fläche 21A. Das Paar von Wandabschnitten 26A erstreckt sich nicht im rechten Winkel zu den zugewandten Abschnitten 25A, sondern erstreckt sich von beiden Enden der zugewandten Abschnitte 25A in einem Zustand, in dem das Paar von Wandabschnitten 26A in einer Richtung geneigt ist, in der es sich einander nähert. Das Paar von Wandabschnitten 26A ist elastisch flexibel und in einer Richtung voneinander weg (und in einer Richtung aufeinander zu) verformbar, wobei ein Verbindungsabschnitt (Biegeabschnitt) mit dem zugewandten Abschnitt 25A als Drehpunkt dient. Eine Seite von jedem der Spitzenendabschnitte des Paars von Wandabschnitten 26A ist gebogen und erstreckt sich in einer Richtung voneinander weg.
Das Hilfselement 2A ist an den drei zu verbindenden Elementen 1A so angebracht, dass die zugewandte Fläche 21A des zugewandten Abschnitts 25A so angeordnet ist, dass sie der freiliegenden Grenzfläche 12A der drei zu verbindenden Elemente 1A zugewandt ist, und dass die drei zu verbindenden Elemente 1A aus ihren Ausrichtungsrichtungen durch das Paar von Wandabschnitten 26A sandwichartig eingeschlossen sind. In einem derartigen Zustand kommt die flache zugewandte Fläche 21A des zugewandten Abschnitts 25A, die der freiliegenden Grenzfläche 12A zugewandt ist, in Flächenkontakt mit der flachen freiliegenden Grenzfläche 12A. Darüber hinaus werden die drei zu verbindenden Elemente 1A durch elastisches Biegen und Verformen des Paars von Wandabschnitten 26A in der Richtung voneinander weg durch das Paar von Wandabschnitten 26A aus der Ausrichtungsrichtung sandwichartig eingeschlossen, wodurch die drei zu verbindenden Elemente 1A in einem Zustand des Verbundenseins gehalten werden. Durch das sandwichartige Einschließen und Halten der drei zu verbindenden Elemente 1A durch das Paar von Wandabschnitten 26A werden die drei zu verbindenden Elemente 1A daran gehindert, sich miteinander zu bewegen, und die drei zu verbindenden Elemente 1A werden in einem Zustand zum Verbinden fixiert. Das Paar von Wandabschnitten 26A dient als Bewegungsbegrenzungsabschnitt, der die relative Bewegung der drei zu verbindenden Elemente 1A begrenzt.
Bei dem Schweißverfahren zum Schweißen der drei zu verbindenden Elemente 1A unter Verwendung der Hilfselemente 2A werden, nachdem die Hilfselemente 2A wie vorstehend beschrieben an den drei zu verbindenden Elementen 1A angebracht wurden, die drei zu verbindenden Elemente 1A durch ein Verfahren geschweißt, das dem in den 1 bis 4 gezeigten Verfahren ähnlich ist. Das heißt, auf der gegenüberliegenden Fläche 22A des zugewandten Abschnitts 25A des Hilfselements 2A wird das Laserlicht LL auf die Position (oder eine Region in der Nähe davon) aufgebracht, an der sich die Grenze 11A der zwei benachbarten Elemente 1A und der zugewandte Abschnitt 25A in Richtung der Plattendicke überlappen. Da die Grenze 11A des zu verbindenden Elements 1A, die auf der freiliegenden Grenzfläche 12A freiliegt, linear ist, wird die Position, an der das Laserlicht LL in Bezug auf das Hilfselement 2 aufgebracht wird, entlang der linearen Grenze 11A bewegt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Laserlicht LL entlang der Grenze 11A so aufgebracht werden, dass es eine vorbestimmte Breite aufweist, wie etwa eine Spiralform oder eine Sägezahnform. Da die drei zu verbindenden Elemente 1A zwei Grenzen 11A auf der freiliegenden Grenzfläche 12A aufweisen, wird das Laserlicht LL auf die Positionen aufgebracht, die den zwei Grenzen 11A entsprechen.
Wenn das Laserlicht LL auf diese Weise aufgebracht wird, schmilzt der Abschnitt des zugewandten Abschnitts 25A, der die Grenze 11A des zu verbindenden Elements 1A überlappt, von der Seite der gegenüberliegenden Fläche 22A zur Seite der zugewandten Fläche 21A, und dann schmilzt der Grenzabschnitt der zwei zu verbindenden Elemente 1A, einschließlich der Grenze 11A. Dann wird ein Legierungsabschnitt gebildet, der aus einem geschmolzenen Abschnitt des zugewandten Abschnitts 25A und einem Grenzabschnitt zwischen den zwei zu verbindenden geschmolzenen Elementen 1A besteht, und die zwei zu verbindenden Elemente 1A und der zugewandte Abschnitt 25A werden durch den Legierungsabschnitt miteinander verbunden. Da die zwei Grenzflächen 11A auf der freiliegenden Grenzfläche 12A der drei zu verbindenden Elemente 1A freiliegen, werden die den zwei Grenzflächen 11A entsprechenden Abschnitte mit dem Laserlicht LL bestrahlt und auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben verbunden.
In der geschweißten Struktur nach dem Schweißen der drei zu verbindenden Elemente 1A bleibt das Paar von Wandabschnitten 26A der Hilfselemente 2A durch das Laserlicht LL ungeschmolzen.
Daher wird das Hilfselement 2A auch in der geschweißten Struktur in einem Zustand gehalten, in dem es die drei zu verbindenden Elemente 1A verbindet.
Nachfolgend wird das zweite Beispiel der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben. Das zweite Beispiel ist ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur, bei dem/der zwei Elemente 1B und 1C mit unterschiedlichen Formen so angeordnet sind, dass sie in Kontakt miteinander stehen, und die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C geschweißt werden.
Das erste zu verbindende Element 1B im zweiten Beispiel ist ein Element, das in einer Säulenform gebildet ist und sich in eine Richtung erstreckt. Das zweite zu verbindende Element 1C ist ein Element, das in einer quadratischen Säulenform gebildet ist und sich in einer Richtung erstreckt. Das erste und zweite zu verbindende Element 1B und 1C erstrecken sich in dieselbe Richtung und sind in einem Zustand angeordnet, in dem ihre Außenflächen miteinander in Kontakt stehen. Eine freiliegende Grenzfläche 12B des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C ist die Endfläche der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C in der Längsrichtung. Das erste und zweite zu verbindende Element 1B und 1C sind so angeordnet, dass die freiliegende Grenzfläche 12B flach ist. Das erste und zweite zu verbindende Element 1B und 1C können in einem Zustand angeordnet werden, in dem die freiliegende Grenzfläche 12B nicht bündig ist und eine kleine Stufe aufweist. Darüber hinaus ist die Anzahl der zu verbindenden Elemente 1B und 1C im zweiten Beispiel nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch drei oder mehr betragen.
Wenn das erste und zweite zu verbindende Element 1B und 1C wie vorstehend beschrieben angeordnet sind, liegen die gekrümmte Seitenfläche des ersten zu verbindenden Elements 1B und die flache Seitenfläche des zweiten zu verbindenden Elements 1C nahe beieinander. Daher ist eine Grenze 11B, die auf der freiliegenden Grenzfläche 12B der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C erscheint, eine gepunktete Form (siehe 9).
Das Hilfselement 2B im zweiten Beispiel weist eine Kappenform mit einem zugewandten Abschnitt 25B und einem Umfangswandabschnitt 26B, der sich vom Umfangsendabschnitt des zugewandten Abschnitts 25B erstreckt, auf. Der zugewandte Abschnitt 25B ist in der Draufsicht in einer kreisförmigen Plattenform gebildet. Beide Flächen (zugewandte Fläche 21B und gegenüberliegende Fläche 22B) der zugewandten Abschnitte 25B, die in der Richtung der Plattendicke der zugewandten Abschnitte 25B einander gegenüber zugewandt sind, sind flach gebildet. Der Bereich der zugewandten Fläche 21B des zugewandten Abschnitts 25B ist im Wesentlichen der gleiche wie der Bereich des umschriebenen Kreises der freiliegenden Grenzfläche 12B des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C. Das heißt, dass die zugewandte Fläche 21B des zugewandten Abschnitts 25B so angeordnet ist, dass sie der gesamten freiliegenden Grenzfläche 12B des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C zugewandt ist.
Der Umfangswandabschnitt 26B erstreckt sich vom Umfangsendabschnitt des zugewandten Abschnitts 25B in Richtung der Seite der zugewandten Fläche 21B und ist in einer zylindrischen Form gebildet.
Eine innere Umfangsfläche 26B1 des Umfangswandabschnitts 26B ist in axialer Richtung des Umfangswandabschnitts 26B gesehen in einer kreisförmigen Form gebildet. Der kreisförmige Bereich der inneren Umfangsfläche 26B1 des Umfangswandabschnitts 26B ist der gleiche wie der Bereich der zugewandten Fläche 21B des zugewandten Abschnitts 25B und hat fast die gleiche Größe wie der Bereich des umschriebenen Kreises der freiliegenden Grenzfläche 12B des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C (siehe 9). Die Länge der axialen Richtung des Umfangswandabschnitts 26B ist kürzer als die Länge der Längsrichtung des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C.
Das Hilfselement 2B ist an den zwei zu verbindenden Elementen 1B und 1C so angebracht, dass die zugewandte Fläche 21B des zugewandten Abschnitts 25B so angeordnet ist, dass sie der freiliegenden Grenzfläche 12B der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C zugewandt ist, und der Umfangswandabschnitt 26B die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C umgibt. In einem derartigen Zustand kommt die flache zugewandte Fläche 21B des zugewandten Abschnitts 25B in Flächenkontakt mit der flachen freiliegenden Grenzfläche 12B. Darüber hinaus ist die innere Umfangsfläche 26B1 des Umfangswandabschnitts 26B in Bezug auf die Seitenflächen des ersten und zweiten zu verbindenden Elements 1B und 1C umschrieben (d. h. ein Zustand, in dem die innere Umfangsfläche 26B1 des Umfangswandabschnitts 26B drei Punkten auf den Seitenflächen der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C eng zugewandt ist). Infolgedessen werden die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C in einem Zustand des Verbundenseins gehalten, und die Bewegung der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C wird unterdrückt oder verhindert. Der Umfangswandabschnitt 26B dient als Bewegungsbegrenzungsabschnitt, der die relative Bewegung der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C begrenzt.
Bei dem Schweißverfahren, bei dem die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C unter Verwendung der Hilfselemente 2B des zweiten Beispiels geschweißt werden, werden die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C nach dem Anbringen der Hilfselemente 2B an den zwei zu verbindenden Elementen 1B und 1C, wie vorstehend beschrieben, durch ein ähnliches Verfahren wie in den 1-4 gezeigt geschweißt. Das heißt, auf der gegenüberliegenden Fläche 22B des zugewandten Abschnitts 25B des Hilfselements 2B wird das Laserlicht LL auf die Position (oder eine Region in der Nähe davon) aufgebracht, an der sich die Grenze 11B der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C und der zugewandte Abschnitt 25B in Richtung der Plattendicke überlappen. Da die Grenze 11B der zu verbindenden Elemente 1B und 1C, die auf der freiliegenden Grenzfläche 12B freigelegt ist, punktförmig ist, kann die Bestrahlungsposition des Laserlichts LL auf dem Hilfselement 2 fast ohne Bewegung von der Position der Grenze 11B aus bestrahlt werden.
Wenn das Laserlicht LL auf diese Weise aufgebracht wird, schmilzt der Abschnitt des zugewandten Abschnitts 25B, der die Grenze 11B der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C überlappt, von der Seite der gegenüberliegenden Fläche 22B zur Seite der zugewandten Fläche 21B, und dann schmilzt der Grenzabschnitt der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C, einschließlich der Grenze 11B. Dann wird ein Legierungsabschnitt gebildet, der aus einem geschmolzenen Abschnitt des zugewandten Abschnitts 25B und einem Grenzabschnitt zwischen den zwei zu verbindenden geschmolzenen Elementen 1B und 1C besteht, und die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C und der zugewandte Abschnitt 25B werden durch den Legierungsabschnitt miteinander verbunden.
In der geschweißten Struktur nach dem Schweißen der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C bleibt der Umfangswandabschnitt 26B des Hilfselements 2B durch das Laserlicht LL ungeschmolzen. Daher wird das Hilfselement 2B auch in der geschweißten Struktur in einem Zustand gehalten, in dem es die zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C verbindet.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Schweißverfahren der ersten Ausführungsform in einem Zustand, in dem das Hilfselement 2, das eine größere Laserabsorptionsrate als die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 aufweist, der freiliegenden Grenzfläche 12 der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 gegenüberliegt, das Hilfselement 2 durch Aufbringen des Laserlichts LL auf das Hilfselement 2 geschmolzen. Dann kann die Temperatur des Grenzabschnitts 13 der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 durch den geschmolzenen Abschnitt 23 des Hilfselements 2 erhöht werden. Wenn die Temperatur des Grenzabschnitts 13 ansteigt, geht der Grenzabschnitt 13 in einen Zustand über, in dem er das Laserlicht LL leicht absorbiert, und erhöht sich die Laserabsorptionsrate des Grenzabschnitts 13. Infolgedessen wird der Grenzabschnitt 13 durch das Laserlicht LL effizient erhitzt, sodass der Grenzabschnitt 13 geschmolzen und die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 geschweißt werden kann. Selbst wenn es schwierig ist, das Laserschweißen durchzuführen, selbst wenn die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 direkt mit dem Laserlicht LL bestrahlt wird, da die Ausgabe des Laserlichts LL gering und die Laserabsorptionsrate der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 niedrig ist, ist es daher möglich, die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 leicht zu schweißen.
Außerdem ist gemäß dem Schweißverfahren und der geschweißten Struktur der ersten Ausführungsform der Schmelzpunkt des Hilfselements 2 höher als der Schmelzpunkt der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1. Daher ist die Temperatur des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2, der durch das Laserlicht LL geschmolzen wird, höher als der Schmelzpunkt der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1. Infolgedessen wird der Grenzabschnitt 13 der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 durch die Wärme des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2 leicht geschmolzen. Daher kann die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 (insbesondere der Grenzabschnitt 13) leicht geschweißt werden, ohne von der Größe der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 beeinflusst zu werden.
Außerdem wird bei dem Schweißverfahren der ersten Ausführungsform, da das Laserlicht LL auf die gegenüberliegende Fläche 22 des Hilfselements 2 aufgebracht wird, die der gegenüberliegenden Seite der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 zugewandt ist, das Hilfselement 2 zunächst durch die Bestrahlung des Laserlichts LL geschmolzen, wodurch die Temperatur der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 durch den geschmolzenen Abschnitt 23 des Hilfselements 2 erhöht werden kann. Wenn die Temperatur der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 ansteigt, wechselt die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 in einen Zustand, in dem die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 das Laserlicht leicht absorbieren kann, und erhöht sich die Laserabsorptionsrate der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1. Dadurch wird die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 nicht nur durch die Wärme des geschmolzenen Abschnitts 23 des Hilfselements 2, sondern auch durch das Laserlicht LL erhitzt, sodass die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 zuverlässiger geschmolzen und geschweißt werden kann.
Bei dem Schweißverfahren und der geschweißten Struktur unter Verwendung des Hilfselements 2A der ersten Ausführungsform und des Hilfselements 2B der zweiten Ausführungsform begrenzt eine Vielzahl von Bewegungsbegrenzungsabschnitten (ein Paar von Wandabschnitten 26A und Umfangswandabschnitten 26B) der Hilfselemente 2A und 2B die relative Bewegung des zu verbindenden Elements 1. Mit einem solchen Bewegungsbegrenzungsabschnitt ist es möglich, Schwankungen in den relativen Positionen der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 zu unterdrücken, die auftreten, wenn die Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 zusammengebaut wird, um in einem Zustand des Verbundenseins zu sein. Darüber hinaus ist es möglich zu verhindern, dass die zu verbindenden Elemente 1 aus dem Zustand, in dem die Vielzahl von Elementen 1 verbunden ist, relativ bewegt werden. Außerdem ist es möglich zu verhindern, dass der Spalt zwischen den benachbarten zu verbindenden Elementen 1 übermäßig vergrößert wird. Da das Hilfselement 2A des ersten Beispiels insbesondere die drei zu verbindenden Elemente 1A sandwichartig einschließt, kann der Spalt zwischen den zu verbindenden Elementen 1A minimiert werden. Da die innere Umfangsfläche 26B1 des Umfangswandabschnitts 26B die Seitenflächen der zwei zu verbindenden Elemente 1B und 1C so umgibt, dass sie nahe beieinander liegen, kann bei dem Hilfselement 2B des zweiten Beispiels der Spalt zwischen den zwei zu verbindenden Elementen 1B und 1C auf einen kleinen Wert unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Schweißfehler, die auf eine übermäßige Ausdehnung des Spalts zwischen den zu verbindenden Elementen 1 zurückzuführen sind, zu vermeiden und die Qualität der Schweißung zu stabilisieren.
In der ersten Ausführungsform ist die freiliegende Grenzfläche 12 der Vielzahl von zu verbindenden Elementen 1 in der zugewandten Fläche 21 des Hilfselements 2 nicht darauf beschränkt, als ebene Fläche gebildet zu sein, sondern kann beispielsweise als gekrümmte Fläche, unebene Fläche oder dergleichen gebildet sein. In diesem Fall kann die zugewandte Fläche 21 des Hilfselements 2 in einer Form gebildet sein, die zumindest der freiliegenden Grenzfläche 12 entspricht, sodass sie in Flächenkontakt mit der freiliegenden Grenzfläche 12 steht.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um ein Schweißverfahren und eine geschweißte Struktur, bei dem/der drei zu verbindende flache, plattenförmige Elemente 1D, 1E und 1F so angeordnet sind, dass sie in Richtung der Plattendicke überlappt sind, und die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F unter Verwendung von Laserlicht LL geschweißt werden.
Wie in den 11 und 12 gezeigt, werden bei dem Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform zunächst die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und ein Hilfselement 2D wie in der ersten Ausführungsform vorbereitet. Die Materialien und Eigenschaften der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F sowie des Hilfselements 2D sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Die drei flachen, plattenförmigen Elemente 1D, 1E und 1F weisen Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F auf, die in Richtung der Plattendicke (vertikale Richtung in den 11 und 12) verlaufen. Bei den Durchgangslöchern 15D, 15E und 15F handelt es sich bei Betrachtung aus der Richtung der Plattendicke der zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F um kreisförmige Durchgangslöcher. Das Hilfselement 2D ist in der Form eines zylindrischen Stabes gebildet. Die Durchgangslöcher 15D und 15E der zwei zu verbindenden Elemente 1D und 1E weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Der Durchmesser der Durchgangslöcher 15D und 15E ist größer als der Durchmesser des Hilfselements 2D. Der Durchmesser des Durchgangslochs 15F des verbleibenden zu verbindenden Elements 1F ist im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Hilfselements 2D, und das Hilfselement 2D kann in das Durchgangsloch 15F eingepasst werden.
Die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F sind so angeordnet, dass sie einander überlappen, sodass die drei Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F in Richtung der Plattendicke miteinander in Verbindung stehen. Das zu verbindende Element 1F mit dem Durchgangsloch 15F, das einen kleinen Lochdurchmesser aufweist, ist am Ende (unten in den 11 und 12) der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F in der Ausrichtungsrichtung angeordnet. In einem solchen Zustand liegen die Grenzen 11D und 11E der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F an den inneren Umfangsflächen der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F frei. Das heißt, die innere Umfangsfläche der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F ist die freiliegende Grenzfläche 12D, in der die Grenzen 11D und 11E der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F erscheinen.
Das Hilfselement 2D wird in die Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der jeweiligen drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F eingesetzt, die wie vorstehend beschrieben angeordnet sind. Das Hilfselement 2D passt in das Durchgangsloch 15F des zu verbindenden Elements 1F, das einen kleineren Lochdurchmesser unter den drei Durchgangslöchern 15D, 15E und 15F aufweist, und ist an dem zu verbindenden Element 1F befestigt. In einem solchen Zustand ist eine Endfläche des Hilfselements 2 bündig mit der vorderen Fläche des zu verbindenden Elements 1F (der Fläche gegenüber der Grenze 11E), und die andere Endfläche des Hilfselements 2 befindet sich in einem Zustand, in dem sie leicht von der vorderen Fläche des zu verbindenden Elements 1D (der Fläche gegenüber der Grenze 11D) hervorsteht.
In einem Zustand, in dem das Hilfselement 2D in die drei Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F eingesetzt ist, ist das Hilfselement 2D so angeordnet, dass es der freiliegenden Grenzfläche 12D zugewandt ist, die von den inneren Umfangsflächen der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der jeweiligen drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F gebildet wird. Das Hilfselement 2D wird in das Durchgangsloch 15F des zu verbindenden Elements 1F eingepasst, das wie vorstehend beschrieben einen kleinen Lochdurchmesser aufweist. Bei den Durchgangslöchern 15D und 15E der zwei verbleibenden zu verbindenden Elemente 1D und 1E gibt es einen Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche (freiliegende Grenzfläche 12D) der Durchgangslöcher 15D und 15E und der äußeren Umfangsfläche des Hilfselements 2D. Das auf diese Weise eingesetzte Hilfselement 2D fungiert als Bewegungsbegrenzungsabschnitt, der die relative Bewegung der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F in der Richtung orthogonal zur Ausrichtungsrichtung der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F begrenzt. Das heißt, durch das Anordnen des Hilfselements 2D so, dass es der freiliegenden Grenzfläche 12D zugewandt ist, werden die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F in einem Verbindungszustand gehalten.
Bei dem Schweißverfahren zum Schweißen der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F unter Verwendung des Hilfselements 2D werden die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D wie vorstehend beschrieben angeordnet, und dann wird, wie in 12 gezeigt, das Hilfselement 2D mit dem Laserlicht LL bestrahlt, um das Hilfselement 2D zu schmelzen. Insbesondere wird das Laserlicht LL auf die andere Endfläche des an der Seite des Hilfselements 1D angeordneten Hilfselements 2D aufgebracht, und die Bestrahlungsposition des Laserlichts LL wird von der Mitte zur Umfangskante der anderen Endfläche des Hilfselements 2D bewegt, wodurch das Hilfselement 2D geschmolzen wird. Zu diesem Zeitpunkt kann das Laserlicht LL so aufgebracht werden, dass es sich von der Mitte zur Umfangskante der anderen Endfläche des Hilfselements 2D bewegt, zum Beispiel in einer Spiralform. Der geschmolzene Abschnitt des Hilfselements 2D erreicht die freiliegende Grenzfläche 12D der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F. Zu diesem Zeitpunkt füllt der Abschnitt des Hilfselements 2, der von dem zu verbindenden Element 1D hervorsteht, den Spalt zwischen den inneren Umfangsflächen (freiliegende Grenzfläche 12D) der Durchgangslöcher 15D und 15E und der äußeren Umfangsfläche des Hilfselements 2D.
Dann steigt die Temperatur des Grenzabschnitts 13D der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F aufgrund des geschmolzenen Abschnitts des Hilfselements 2D an, und der Grenzabschnitt 13D wird durch Bestrahlen des Grenzabschnitts 13D mit dem Laserlicht LL geschmolzen. Wenn die Temperatur des Grenzabschnitts 13D aufgrund des geschmolzenen Abschnitts des Hilfselements 2D ansteigt, wechselt der Grenzabschnitt 13D in einen Zustand, in dem das Laserlicht LL leicht absorbiert wird, und die Laserabsorptionsrate des Grenzabschnitts 13D erhöht sich. Dann wird, wie in 13 gezeigt, ein Legierungsabschnitt 3D gebildet, der die Komponenten der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D beinhaltet. Die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D werden durch den Legierungsabschnitt 3D miteinander verbunden. Wie vorstehend beschrieben, ist das Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform, bei dem die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F geschweißt werden, abgeschlossen.
Wie in 13 gezeigt, beinhaltet die durch das Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform erhaltene geschweißte Struktur wie in der ersten Ausführungsform drei zu verbindende Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D, das in die Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der jeweiligen drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F eingesetzt und so angeordnet ist, dass es der freiliegenden Grenzfläche 12D zugewandt ist, die von den inneren Umfangsflächen der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F gebildet wird. In der geschweißten Struktur werden die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D durch den Legierungsabschnitt 3D, der die Komponenten der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F und das Hilfselement 2D beinhaltet, miteinander verbunden. Der Legierungsabschnitt 3D ist eine Kombination aus dem geschmolzenen Abschnitt des Hilfselements 2D und dem geschmolzenen Abschnitt der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F in dem vorstehend beschriebenen Schweißverfahren. Da in der vorliegenden Ausführungsform jedoch das gesamte Hilfselement 2D geschmolzen wird, ist das gesamte Hilfselement 2D im Legierungsabschnitt 3D in der geschweißten Struktur beinhaltet. In einer solchen geschweißten Struktur kann der Abschnitt auf einer Endflächenseite des Hilfselements 2D (der Abschnitt des Hilfselements 2D, der auf der Flächenseite des zu verbindenden Elements 1F angeordnet ist) ohne Schmelzen bleiben.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Schweißverfahren der zweiten Ausführungsform derselbe Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielt. Außerdem wird bei dem Schweißverfahren und der geschweißten Struktur der zweiten Ausführungsform das Hilfselement 2D in die Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der jeweiligen drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F eingesetzt. Mit dem auf diese Weise eingefügten Hilfselement 2D ist es möglich, Schwankungen in den relativen Positionen der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F zu unterdrücken, die auftreten, wenn die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F zusammengebaut werden, um in einem Zustand des Verbundenseins zu sein. Darüber hinaus können bei dem Schweißverfahren der vorliegenden Ausführungsform drei oder mehr zu verbindende Elemente 1D, 1E und 1F durch Aufbringen eines einzigen Laserlichts geschweißt werden.
Bei dem Schweißverfahren der zweiten Ausführungsform sind die Formen der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F und des Hilfselements 2D, von der Ausrichtungsrichtung der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F aus betrachtet, nicht auf Kreisformen beschränkt, sondern können einander entsprechen. Außerdem muss das Hilfselement 2D nicht so konfiguriert sein, dass es in das Durchgangsloch 15F des zu verbindenden Elements 1F eingepasst und darin befestigt werden kann, sondern wird in einem Zustand gehalten, in dem es in die drei Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F eingesetzt ist. Die Durchmesser der drei Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F können einander gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.
Bei dem Schweißverfahren der zweiten Ausführungsform können die inneren Umfangsflächen der drei Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F in Bezug auf die Ausrichtungsrichtung der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F geneigt sein. Beispielsweise können die inneren Umfangsflächen der drei miteinander in Verbindung stehenden Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F in einem V-förmigen oder konischen Querschnitt gebildet sein. In einem solchen Fall kann das Hilfselement 2D in einer Form gebildet sein, die der inneren Umfangsfläche der Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F entspricht, wie etwa einer konischen Form oder dergleichen.
In der zweiten Ausführungsform kann das Hilfselement 2D einen Flanschabschnitt aufweisen, der an einem Endabschnitt in der Längsrichtung von dem Hilfselement 2D radial nach außen hervorsteht. In diesem Fall kann der Flanschabschnitt des Hilfselements 2D in das zu verbindende Element 1F, das am Ende in der Ausrichtungsrichtung angeordnet ist, eingehakt werden, wenn das Hilfselement 2D in die Durchgangslöcher 15D, 15E und 15F der jeweiligen drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F eingesetzt ist. Dadurch kann das Hilfselement 2D in Bezug auf die drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F positioniert werden, ohne dass das Hilfselement 2D in das Durchgangsloch 15F des zu verbindenden Elements 1F eingepasst werden muss. In der zweiten Ausführungsform kann die Anzahl der zu verbindenden Elemente zwei, vier oder mehr betragen.
Bei dem Schweißverfahren der zweiten Ausführungsform können die zu verbindenden Elemente 1F, die an einem Ende der drei zu verbindenden Elemente 1D, 1E und 1F in der Ausrichtungsrichtung angeordnet sind, anstelle der Durchgangslöcher 15F eine Aussparung 15Fb beinhalten, die sich zur Seite der Grenze 11E hin öffnet und in die das Hilfselement 2D eingesetzt werden kann, wie beispielsweise in 14 gezeigt. Das heißt, dass das Loch des zu verbindenden Elements 1F, in das das Hilfselement 2D eingesetzt wird, nicht durchdrungen werden muss. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich zu verhindern, dass der geschmolzene Abschnitt des Hilfselements 2D auf der gegenüberliegenden Seite der Grenze 11E des zu verbindenden Elements 1F freigelegt wird.
Wenngleich die Details der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Hilfselement beispielsweise aus einem Material bestehen, das denselben oder einen niedrigeren Schmelzpunkt als das zu verbindende Element aufweist. Darüber hinaus ist die Art des Lasers, der für die Bestrahlung mit Laserlicht verwendet wird, nicht auf den in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschriebenen Laser beschränkt, sondern kann in Abhängigkeit von dem Material des Hilfselements 2 und des zu verbindenden Elements 1 entsprechend ausgewählt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: Zu verbindendes Element
2, 2A, 2B, 2C, 2D: Hilfselement
3, 3D: Legierungsabschnitt
11, 11A, 11B, 11D, 11E: Grenze
12, 12A, 12B, 12D: Freiliegende Grenzfläche
13, 13D: Grenzabschnitt
15D, 15E, 15F: Durchgangsloch
21, 21A, 21B: Zugewandte Fläche
22, 22A, 22B: Gegenüberliegende Fläche
23: Geschweißter Abschnitt
25A, 25B: Zugewandter Abschnitt
26A: Wandabschnitt (Bewegungsbegrenzungsabschnitt)
26B: Umfangswandabschnitt (Bewegungsbegrenzungsabschnitt)
LL: Laserlicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H10334957 [0003]

Claims

Schweißverfahren, umfassend: Anordnen eines Hilfselements, das eine größere Absorptionsrate für Laserlicht aufweist als eine Vielzahl von zu verbindenden Elementen, die miteinander verbunden sind, sodass es einer freiliegenden Grenzfläche der Vielzahl der zu verbindenden Elemente zugewandt ist, an der eine Grenze der Vielzahl der zu verbindenden Elemente freiliegt; Schmelzen des Hilfselements durch Aufbringen eines Laserlichts auf das Hilfselement; Verschieben eines Grenzabschnitts in einen Zustand, in dem ein Laserlicht leicht absorbiert wird, durch Erhöhen einer Temperatur des Grenzabschnitts der Vielzahl von Elementen, die durch einen geschmolzenen Abschnitt des Hilfselements zu verbinden sind; und Schweißen einer Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch Aufbringen eines Laserlichts auf den Grenzabschnitt und Schmelzen des Grenzabschnitts.
Schweißverfahren nach Anspruch 1, wobei ein Schmelzpunkt des Hilfselements höher ist als ein Schmelzpunkt der Vielzahl von zu verbindenden Elementen.
Schweißverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Zustand zum Verbinden der Vielzahl von zu verbindenden Elementen durch das Hilfselement beibehalten wird, das so angeordnet ist, dass es der freiliegenden Grenzfläche zugewandt ist.
Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Laserlicht auf eine gegenüberliegende Fläche des Hilfselements aufgebracht wird, die einer gegenüberliegenden Seite in Bezug auf eine der Vielzahl von zu verbindenden Elementen zugewandte Fläche des Hilfselements zugewandt ist.
Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Hilfsmittel Folgendes umfasst: einen zugewandten Abschnitt mit einer Plattform, der so angeordnet ist, dass er der freiliegenden Grenzfläche zugewandt ist; und ein Paar von Wandabschnitten, die sich von beiden Endabschnitten des zugewandten Abschnitts aus erstrecken und die Vielzahl von zu verbindenden Elementen aus einer Richtung, in der die Vielzahl von zu verbindenden Elementen ausgerichtet ist, sandwichartig einschließen.
Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Hilfselement Folgendes umfasst: einen zugewandten Abschnitt mit einer Plattform, der so angeordnet ist, dass er der freiliegenden Grenzfläche zugewandt ist; und einen Umfangswandabschnitt, der sich von einem Umfangsendabschnitt des zugewandten Abschnitts aus erstreckt und die Vielzahl von zu verbindenden Elementen umgibt.
Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vielzahl von zu verbindenden Elementen jeweils ein Loch aufweist, das miteinander in einer Richtung in Verbindung steht, in der die Vielzahl von zu verbindenden Elementen ausgerichtet ist, und wobei das Hilfselement in einer Stabform gebildet ist und in jedes der Vielzahl von Löchern eingesetzt wird.
Geschweißte Struktur, umfassend: eine Vielzahl von zu verbindenden Elementen; und ein Hilfselement, das so angeordnet ist, dass es einer freiliegenden Grenzfläche der Vielzahl von zu verbindenden Elementen zugewandt ist, an der eine Grenze der Vielzahl von zu verbindenden Elementen freiliegt, und das eine größere Absorptionsrate für Laserlicht aufweist als die Vielzahl von miteinander zu verbindenden Elementen, und wobei die Vielzahl von zu verbindenden Elementen und das Hilfselement durch einen Legierungsabschnitt miteinander verbunden sind, der Komponenten der Vielzahl von zu verbindenden Elementen und des Hilfselements umfasst.
Geschweißte Struktur nach Anspruch 8, wobei das Hilfselement so angeordnet ist, dass es der freiliegenden Grenzfläche zugewandt ist, um die Vielzahl von zu verbindenden Elementen in einem Verbindungszustand zu halten.