FR3085609A1 - LASER SPOT WELDING PROCESS - Google Patents
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Abstract
Un procédé de soudage par points au laser comprend une étape d'irradiation de plaques de métal superposées (11, 12, 13) avec un laser (L1, L2) avec un changement d'un diamètre d'irradiation du laser progressivement ou par paliers entre un premier diamètre d'irradiation (φ1) et un deuxième diamètre d'irradiation (φ2) dans un état dans lequel un axe optique du laser est fixé sur une surface prédéterminée des plaques de métal, dans lequel : l'un des premier et second diamètres d'irradiation est un diamètre d'irradiation le plus petit (φ1) au cours de l'étape et l'autre est un diamètre d'irradiation le plus grand (φ2), fournissant un diamètre de point (S2), au cours de l'étape ; et le changement de diamètre d'irradiation est fourni en changeant une valeur de défocalisation (de d1 à d2) du laser. Figure de l’abrégé : figure 1A laser spot welding process includes a step of irradiating superimposed metal plates (11, 12, 13) with a laser (L1, L2) with a change in the irradiation diameter of the laser gradually or in stages between a first irradiation diameter (φ1) and a second irradiation diameter (φ2) in a state in which an optical axis of the laser is fixed on a predetermined surface of the metal plates, in which: one of the first and second irradiation diameter is the smallest irradiation diameter (φ1) during the step and the other is the largest irradiation diameter (φ2), providing a point diameter (S2), at stage course; and the change in irradiation diameter is provided by changing a defocus value (from d1 to d2) of the laser. Figure of the abstract: Figure 1
Description
DescriptionDescription
Titre de l’invention : PROCEDE DE SOUDAGE PAR POINTS AU LASERTitle of the invention: LASER SPOT WELDING PROCESS
Domaine technique [0001] La présente invention concerne des procédés de soudage par points au laser.Technical Field [0001] The present invention relates to laser spot welding methods.
Technique antérieure [0002] Le soudage au laser, dans lequel l'énergie optique provoquée par une irradiation au laser sur une pièce à usiner chauffe et fait fondre le matériau au niveau de la partie irradiée, présente l'avantage d’un soudage à grande vitesse sans contact, et par conséquent, tend à remplacer le soudage à l'arc et le soudage par points par résistance. Dans le soudage par points au laser en tant qu’alternative au soudage par points par résistance, la résistance de jonction est obtenue en balayant par le faisceau laser circulairement ou en spirale dans la zone du point comme décrit, par exemple, dans le Document Brevet 1.PRIOR ART [0002] Laser welding, in which the optical energy caused by laser irradiation on a workpiece heats and melts the material at the level of the irradiated part, has the advantage of large-scale welding. contactless speed, and therefore tends to replace arc welding and resistance spot welding. In laser spot welding as an alternative to resistance spot welding, the junction resistance is obtained by scanning the laser beam circularly or spirally in the spot area as described, for example, in the Patent Document 1.
[0003] Malheureusement, un tel procédé de soudage pose des problèmes en ce que le soudage requiert une opération de balayage agile pour le balayage par le faisceau dans la zone du point, ce qui rend l'opération de contrôle compliquée et augmente le temps de cycle de la durée du balayage par le faisceau.Unfortunately, such a welding process poses problems in that the welding requires an agile scanning operation for scanning by the beam in the area of the point, which makes the checking operation complicated and increases the time of beam sweep duration cycle.
Problème technique [0004] La présente invention a été réalisée compte tenu de la situation ci-dessus, et un objet de celle-ci est de fournir un procédé de soudage par points au laser qui fournisse une résistance de la jonction qui soit stable avec un fonctionnement simple et qui ne requière pas de complexité de contrôle ni d’augmentation de temps de cycle.Technical problem The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a laser spot welding process which provides a resistance of the junction which is stable with a simple operation and which does not require complexity of control or increase in cycle time.
Solution technique [0005] Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un procédé de soudage par points au laser selon la présente invention comprend :Technical solution [0005] To solve the above problems, a laser spot welding method according to the present invention comprises:
une étape d’irradiation de plaques de métal superposées avec un laser en changeant un diamètre d'irradiation du laser progressivement ou par paliers entre un premier diamètre d’irradiation et un deuxième diamètre d’irradiation dans un état dans lequel un axe optique du laser est fixé sur une zone prédéterminée des plaques de métal, dans lequel : l'un des premier et deuxième diamètres d'irradiation est un diamètre d’irradiation le plus petit au cours de l'étape et l'autre est un diamètre d'irradiation le plus grand, fournissant un diamètre de point, au cours de l'étape ; et le changement du diamètre d'irradiation est fourni en changeant une valeur de défocalisation du laser. Avantages apportés [0006] Dans le procédé de soudage par points au laser selon la présente invention, puisque le diamètre d’irradiation au laser est modifié avec l'axe optique de laser fixé comme décrit ci-dessus, l'irradiation au laser avec le diamètre d'irradiation le plus petit fournit la profondeur de fusion, et l'irradiation au laser avec le diamètre d’irradiation le plus grand fournit le diamètre du point. Ainsi, le procédé de soudage par points au laser selon la présente invention, qui est une opération simple n’impliquant pas de balayage de l'axe optique du laser, fournit une résistance de jonction souhaitée et présente également l’avantage d’améliorer la productivité, car aucune complexité du contrôle et aucune augmentation du temps de cycle ne sont nécessaires. En outre, dans le cas dans lequel des plaques de métal sont disposées les unes sur les autres avec des écarts entre elles, le procédé de soudage par points au laser selon la présente invention présente l'avantage d'améliorer significativement les plages d’écarts admissibles.a step of irradiating metal plates superimposed with a laser by changing an irradiation diameter of the laser gradually or in stages between a first irradiation diameter and a second irradiation diameter in a state in which an optical axis of the laser is fixed on a predetermined area of the metal plates, in which: one of the first and second irradiation diameters is the smallest irradiation diameter during the step and the other is an irradiation diameter the largest, providing a point diameter, during the stage; and the change in the irradiation diameter is provided by changing a defocus value of the laser. Advantages provided [0006] In the laser spot welding method according to the present invention, since the laser irradiation diameter is modified with the laser optical axis fixed as described above, the laser irradiation with the the smallest irradiation diameter provides the melting depth, and laser irradiation with the largest irradiation diameter provides the point diameter. Thus, the laser spot welding method according to the present invention, which is a simple operation not involving scanning of the optical axis of the laser, provides a desired junction resistance and also has the advantage of improving the productivity, because no complexity of control and no increase in cycle time is required. In addition, in the case where metal plates are arranged one on top of the other with gaps between them, the laser spot welding method according to the present invention has the advantage of significantly improving the ranges of deviations. admissible.
[0007] Selon un aspect de la présente invention ci-dessus, dans lequel le premier diamètre d'irradiation est le diamètre d'irradiation le plus petit lors de l'étape ; le deuxième diamètre d'irradiation est le diamètre d'irradiation le plus grand au cours de l'étape ; et l'étape inclut une irradiation avec le laser avec une augmentation du diamètre d'irradiation progressive ou par étapes à partir du diamètre d'irradiation le plus petit jusqu’au diamètre d'irradiation le plus grand, l’irradiation au laser avec le premier diamètre d'irradiation fond et joint des plaques de métal superposées, et la partie fondue est étendue à un diamètre de point souhaité en augmentant le diamètre d'irradiation à partir du premier diamètre d'irradiation jusqu’au diamètre d'irradiation le plus grand, pendant que le laser irradie. Cette opération permet d'effectuer de manière stable un soudage par points présentant un degré élevé de tolérance aux écarts.According to one aspect of the present invention above, in which the first irradiation diameter is the smallest irradiation diameter during the step; the second irradiation diameter is the largest irradiation diameter during the step; and the step includes irradiation with the laser with a gradual or stepwise increase in the irradiation diameter from the smallest irradiation diameter to the largest irradiation diameter, the laser irradiation with the first irradiation diameter melts and joins superimposed metal plates, and the molten part is extended to a desired point diameter by increasing the irradiation diameter from the first irradiation diameter to the most irradiation diameter large, while the laser is irradiating. This allows stable spot welding to be performed with a high degree of deviation tolerance.
[0008] Selon un aspect de la présente invention ci-dessus, dans lequel le premier diamètre d'irradiation est le diamètre d'irradiation le plus grand au cours de l'étape, le deuxième diamètre d'irradiation est le diamètre d'irradiation le plus petit au cours de l'étape, et l'étape comprend une irradiation avec le laser avec une diminution du diamètre d'irradiation progressivement ou par paliers depuis le diamètre d'irradiation le plus grand jusqu’au diamètre d'irradiation le plus petit, l'irradiation au laser avec le premier diamètre d'irradiation formant une partie fondue correspondant à un diamètre de point souhaité à partir de la surface la plus haute, et l'irradiation au laser réalisée avec une diminution du diamètre d'irradiation depuis le premier diamètre d'irradiation jusqu’au diamètre d'irradiation le plus petit favorise le transfert de chaleur vers la surface la plus basse et fournit ainsi une profondeur de fusion souhaitée au centre de la partie fondue. En particulier, dans le cas où l'écart du côté de la surface la plus en haut est important, cet aspect de la présente invention présente l'avantage d'être capable de réaliser de manière stable un soudage par points ayant un degré élevé de tolérance parce que l’irradiation au laser avec le diamètre d'irradiation le plus grand est tout d'abord réalisé sur la plaque de métal sur la surface la plus en haut, de sorte que qu’une jonction par déformation thermique dans la plage maximale progresse avant la pénétration, en favorisant le transfert de chaleur à la deuxième plaque ou plaque inférieure.According to one aspect of the present invention above, in which the first irradiation diameter is the largest irradiation diameter during the step, the second irradiation diameter is the irradiation diameter the smallest during the step, and the step comprises irradiation with the laser with a decrease in the irradiation diameter gradually or in stages from the largest irradiation diameter to the largest irradiation diameter small, the laser irradiation with the first irradiation diameter forming a molten part corresponding to a desired spot diameter from the highest surface, and the laser irradiation performed with a decrease in the irradiation diameter from the first irradiation diameter up to the smallest irradiation diameter promotes heat transfer to the lowest surface and thus provides a desired melting depth at the center of the bottom part eu. In particular, in the case where the deviation from the side of the uppermost surface is large, this aspect of the present invention has the advantage of being able to stably perform spot welding having a high degree of tolerance because laser irradiation with the largest irradiation diameter is first performed on the metal plate on the uppermost surface, so that a junction by thermal deformation in the maximum range progresses before penetration, promoting heat transfer to the second or lower plate.
[0009] Selon un mode de réalisation, une puissance du laser est sensiblement constante au cours de l’étapeAccording to one embodiment, a power of the laser is substantially constant during the step
Brève description des dessins [0010] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig.l [0011] [fig.l] montre des vues en coupe transversale latérale (a) et de dessus (b) soudage par points au laser selon un premier mode de réalisation de la présente invention et un graphique (c) illustrant schématiquement une variation du diamètre d'irradiation ;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics, details and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below, and on analysis of the appended drawings, in which: Fig.l [0011] [ fig.l] shows views in lateral cross section (a) and from above (b) laser spot welding according to a first embodiment of the present invention and a graph (c) schematically illustrating a variation of the irradiation diameter ;
Fig. 2a [0012] [fig.2a] montre un graphique (a) illustrant le changement du diamètre d'irradiation au cours du soudage par points au laser selon un exemple comparatif,Fig. 2a [fig.2a] shows a graph (a) illustrating the change in the irradiation diameter during laser spot welding according to a comparative example,
Fig. 2b [0013] [fig.2b] montre un graphique (b) parmi des graphiques (b) à (d) illustrant le changement de diamètre d'irradiation au cours du soudage par points au laser selon des premier à troisième exemples du premier mode de réalisation de la présente invention, Fig. 2c [0014] [fig.2c] montre un graphique (c) parmi les graphiques (b) à (d) illustrant le changement de diamètre d'irradiation au cours du soudage par points au laser selon des premier à troisième exemples du premier mode de réalisation de la présente invention, Fig. 2d [0015] [fig.2d] montre un graphique (d) parmi les graphiques (b) à (d) illustrant le changement de diamètre d'irradiation au cours du soudage par points au laser selon des premier à troisième exemples du premier mode de réalisation de la présente invention, Fig. 2e [0016] [fig.2e] montre un graphique (e) illustrant les écarts supérieur et inférieur et la plage soudable au cours du soudage par points au laser de l’exemple comparatif (a), Fig. 2f [0017] [fig.2f] montre un graphique (f) parmi des graphiques (f) à (h) illustrant les écarts supérieur et inférieur et la plage soudable au cours du soudage par points au laser des premier à troisième exemples ;Fig. 2b [fig.2b] shows a graph (b) among graphs (b) to (d) illustrating the change in irradiation diameter during laser spot welding according to first to third examples of the first mode of the present invention, FIG. 2c [fig.2c] shows a graph (c) among the graphs (b) to (d) illustrating the change in irradiation diameter during laser spot welding according to first to third examples of the first mode of the present invention, FIG. 2d [fig.2d] shows a graph (d) among the graphs (b) to (d) illustrating the change in irradiation diameter during laser spot welding according to first to third examples of the first mode of the present invention, FIG. 2e [0016] [fig.2e] shows a graph (e) illustrating the upper and lower gaps and the weldable range during laser spot welding of the comparative example (a), Fig. 2f [fig.2f] shows a graph (f) among graphs (f) to (h) illustrating the upper and lower deviations and the weldable range during laser spot welding of the first to third examples;
Fig. 2g [0018] [fig.2g] montre un graphique (g) parmi les graphiques (f) à (h) illustrant les écarts supérieur et inférieur et la plage soudable au cours du soudage par points au laser des premier à troisième exemples ;Fig. 2g [fig.2g] shows a graph (g) among the graphs (f) to (h) illustrating the upper and lower gaps and the weldable range during laser spot welding of the first to third examples;
Fig. 2h [0019] [fig.2h] montre un graphique (h) parmi les graphiques (f) à (h) illustrant les écarts supérieur et inférieur et la plage soudable au cours du soudage par points au laser des premier à troisième exemples ;Fig. 2h [fig.2h] shows a graph (h) among the graphs (f) to (h) illustrating the upper and lower deviations and the weldable range during laser spot welding of the first to third examples;
Fig. 3a [0020] [fig.3a] montre un graphique (a) parmi des graphiques (a) et (b) illustrant la variation du diamètre d'irradiationFig. 3a [fig.3a] shows a graph (a) among graphs (a) and (b) illustrating the variation of the irradiation diameter
Fig. 3b [0021] [fig.3b] montre un graphique (b) parmi les graphiques (a) et (b) illustrant la variation du diamètre d'irradiationFig. 3b [fig. 3b] shows a graph (b) among the graphs (a) and (b) illustrating the variation of the irradiation diameter
Fig. 3c [0022] [fig.3c] montre un graphique (c) parmi des graphiques (c) et (d) illustrant les écarts supérieurs et inférieurs et la plage soudable, au cours du soudage par points au laser selon les quatrième et cinquième modes de réalisation de la présente invention ;Fig. 3c [fig.3c] shows a graph (c) among graphs (c) and (d) illustrating the upper and lower gaps and the weldable range, during laser spot welding according to the fourth and fifth modes of carrying out the present invention;
Fig. 3d [0023] [fig.3d] montre un graphique (d) parmi les graphiques (c) et (d) illustrant les écarts supérieurs et inférieurs et la plage soudable, au cours du soudage par points au laser selon les quatrième et cinquième modes de réalisation de la présente invention ;Fig. 3d [fig.3d] shows a graph (d) among the graphs (c) and (d) illustrating the upper and lower gaps and the weldable range, during laser spot welding according to the fourth and fifth modes of carrying out the present invention;
Fig. 4 [0024] [fig.4] montre un graphique (a) illustrant le changement du diamètre d'irradiation et un graphique (b) illustrant les écarts supérieur et inférieur et la plage soudable, au cours du soudage par points au laser de l’Exemple 6 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;Fig. 4 [Fig. 4] shows a graph (a) illustrating the change in the irradiation diameter and a graph (b) illustrating the upper and lower deviations and the weldable range, during laser spot welding of the 'Example 6 according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 5 [0025] [fig.5] est une vue en coupe transversale agrandie de la partie de soudure du soudage par points au laser selon le premier mode de réalisation de la présente invention ;Fig. [Fig. 5] is an enlarged cross-sectional view of the weld portion of the laser spot welding according to the first embodiment of the present invention;
Fig. 6 [0026] [fig.6] montre des vues en coupe transversale latérale (a) et de dessus (b) soudage par points au laser selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention et un graphique (c) illustrant schématiquement une variation du diamètre d'irradiation. Description des modes de réalisation [0027] Ci-après, des modes de réalisation de la présente invention sont décrits en détail en référence aux dessins.Fig. 6 [Fig. 6] shows side cross section views (a) and from above (b) laser spot welding according to the second embodiment of the present invention and a graph (c) schematically illustrating a variation of the irradiation diameter. Description of the Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail with reference to the drawings.
[0028] Premier Mode de Réalisation [0029] Les parties (a) à (c) de la Eig. 1 illustrent un soudage par points au laser 10 selon un premier mode de réalisation de la présente invention pour trois plaques de métal 11,12 et 13. Dans la partie (a) de la Eig. 1, les plaques de métal 11, 12 et 13 ayant des épaisseurs de tl, t2 et t3 sont placées l’une sur l’autre avec des écarts ga et gb entre elles.First Embodiment [0029] Parts (a) to (c) of Eig. 1 illustrate laser spot welding 10 according to a first embodiment of the present invention for three metal plates 11, 12 and 13. In part (a) of Eig. 1, the metal plates 11, 12 and 13 having thicknesses of tl, t2 and t3 are placed one on the other with gaps ga and gb between them.
[0030] Les écarts ga et gb sont des écarts dont les intervalles sont ajustés en plaçant les plaques de métal 11, 12 et 13 les unes sur les autres avec des saillies (bossages nonillustrés) entre elles, les saillies étant formées à l'avance par travail de pressage sur certaines des plaques de métal 11, 12 et 13 (en général, les plaques de métal 12 et 13 situées sur le côté inférieur des écarts ga et gb), ou en plaçant les plaques de métal 11, 12 et 13 les unes sur les autres avec des entretoises non-illustrées insérées entre les plaques de métal et en les maintenant avec des pinces ou autres outils le cas échéant, et/ou des écarts dont les intervalles sont provoqués par le retour élastique au niveau de parties de brides ou similaires de pièces de travail de la presse et ne sont donc pas ajustés.The gaps ga and gb are gaps whose intervals are adjusted by placing the metal plates 11, 12 and 13 on top of each other with projections (bosses not shown) between them, the projections being formed in advance. by pressing on some of the metal plates 11, 12 and 13 (in general, the metal plates 12 and 13 located on the lower side of the gaps ga and gb), or by placing the metal plates 11, 12 and 13 on top of each other with non-illustrated spacers inserted between the metal plates and holding them with pliers or other tools if necessary, and / or gaps whose intervals are caused by the elastic return at the level of parts of flanges or the like of working parts of the press and are therefore not adjusted.
[0031] Les plaques de métal 11, 12 et 13 ne sont pas limitées à des plaques en particulier, mais sont supposées être de minces plaques d'acier d’épaisseurs comprises entre 0,6 et 2,0 mm. Dans des expériences, décrites plus loin, les épaisseurs tl, t2 et t3 de plaques d'acier utilisées ont été de 0,6 mm, 0,8 mm et 1,2 mm, respectivement. Dans le cas où des plaques de métal ont des couches de traitement de surface en un métal à bas point de fusion, par exemple une couche galvanisée, sur des surfaces de jonction, les écarts à intervalles ajustés tels que décrits ci-dessus sont intentionnellement prévus pour évacuer la vapeur de métal. Dans le cas dans lequel des plaques de métal ne présentent pas de couche de traitement de surface en un métal à bas point de fusion, les plaques de métal peuvent être placées directement les unes sur les autres sans écarts ga et gb entre elles.The metal plates 11, 12 and 13 are not limited to particular plates, but are assumed to be thin steel plates of thicknesses between 0.6 and 2.0 mm. In experiments, described later, the thicknesses t1, t2 and t3 of steel plates used were 0.6 mm, 0.8 mm and 1.2 mm, respectively. In the case where metal plates have surface treatment layers made of a metal with a low melting point, for example a galvanized layer, on joining surfaces, the gaps at adjusted intervals as described above are intentionally provided to evacuate the metal vapor. In the case where the metal plates do not have a surface treatment layer of a metal with a low melting point, the metal plates can be placed directly on top of each other without gaps ga and gb between them.
[0032] Lors de la réalisation du soudage par points au laser 10, une tête de traitement au laser est tout d'abord positionnée au-dessus de la plaque de métal 11 située sur la surface la plus en haut, et une irradiation au laser L1 est réalisée, avec l'axe optique fixé, à une puissance constante avec une valeur de défocalisation dl (le diamètre d’irradiation le plus faible φΐ) pour former une partie de soudure W1 (une partie fondue à ce stade) qui pénètre les trois plaques de métal 11, 12 et 13 en un point SI.When performing laser spot welding 10, a laser processing head is first positioned above the metal plate 11 located on the uppermost surface, and laser irradiation L1 is produced, with the optical axis fixed, at a constant power with a defocus value dl (the smallest irradiation diameter φΐ) to form a weld part W1 (a part melted at this stage) which penetrates the three metal plates 11, 12 and 13 at a point SI.
[0033] Ce point SI est une zone d'irradiation d'une aire qui est la plus petite (avec une densité d'énergie qui est la plus importante) au cours d’une opération de soudage. Le point SI pénètre dans les plaques de métal 11 et 12, qui sont les deux plaques les plus proches de la surface la plus haute, parmi les trois plaques de métal 11, 12, et 13 à souder, à une puissance de laser requise minimale, et une profondeur de fusion suffisante peut également être obtenue dans la plaque de métal la plus basse 13.This point SI is an irradiation area of an area which is the smallest (with an energy density which is the highest) during a welding operation. The point SI enters the metal plates 11 and 12, which are the two plates closest to the highest surface, among the three metal plates 11, 12, and 13 to be welded, at a minimum required laser power , and a sufficient depth of fusion can also be obtained in the lowest metal plate 13.
[0034] Ensuite, la focalisation est contrôlée par le système optique de la soudeuse laser avec l'axe optique maintenu fixé. La valeur de défocalisation est progressivement augmentée depuis dl jusqu’à d2, tel qu’indiqué par le symbole Ws en partie (c) de laThen, the focus is controlled by the optical system of the laser welder with the optical axis kept fixed. The defocus value is gradually increased from dl to d2, as indicated by the symbol Ws in part (c) of the
Fig. 1 pour augmenter progressivement le diamètre d'irradiation au laser jusqu'à φ2 tout en effectuant l'irradiation au laser (Ll à L2) à la puissance constante. La partie fondue est étendue jusqu’à W2, et l’irradiation au laser L2 est terminée lorsque le point est S2.Fig. 1 to gradually increase the laser irradiation diameter to φ2 while performing the laser irradiation (L1 to L2) at constant power. The molten part is extended to W2, and the laser irradiation L2 is complete when the point is S2.
[0035] Ce point S2 est une zone d'irradiation avec une aire qui est la plus importante (avec une densité d'énergie qui est la plus faible) au cours d’une opération de soudage. Bien que la densité d'énergie de l’irradiation au laser diminue progressivement au cours de l’expansion du diamètre d'irradiation au laser depuis φΐ jusqu’à φ2 pour augmenter la zone d'irradiation depuis SI jusqu’à S2, un transfert de chaleur accompagnant ce procédé depuis la partie centrale vers les parties avoisinantes favorise une fusion stable dans la zone d'irradiation S2, générant la partie de soudure finale W2 correspondant au diamètre d’irradiation au laser φ2.This point S2 is an irradiation zone with an area which is the largest (with an energy density which is the lowest) during a welding operation. Although the energy density of laser irradiation gradually decreases during the expansion of the laser irradiation diameter from φΐ to φ2 to increase the irradiation area from SI to S2, a transfer of heat accompanying this process from the central part to the neighboring parts promotes stable fusion in the irradiation zone S2, generating the final weld part W2 corresponding to the laser irradiation diameter φ2.
[0036] On notera que dans le cas dans lequel les plaques de métal 11, 12 et 13 ont des couches de traitement de surface d'un métal à bas point de fusion, la vapeur de métal provoquée au niveau de la partie en fusion et son voisinage est diffusée et évacuée à travers les écarts ga et gb en même temps que le transfert de chaleur depuis la partie centrale vers les parties avoisinantes décrites ci-dessus et que l'expansion du diamètre de l’irradiation au laser.It will be noted that in the case in which the metal plates 11, 12 and 13 have surface treatment layers of a metal with a low melting point, the metal vapor caused at the level of the molten part and its vicinity is diffused and evacuated through the gaps ga and gb at the same time as the transfer of heat from the central part to the neighboring parts described above and the expansion of the diameter of the laser irradiation.
[0037] Comme cela a été décrit ci-dessus, dans le soudage par points au laser 10, le diamètre d’irradiation au laser est modifié avec l'axe optique de laser fixé de sorte que l’irradiation au laser Ll avec le diamètre d'irradiation le plus petit φΐ offre la profondeur de fusion suffisante à la partie centrale (SI, Wl), et l’irradiation au laser L2 avec le diamètre d'irradiation le plus grand φ2 offre le diamètre de point souhaité (S2, W2). En conséquence, le soudage par points au laser 10, qui est simple à opérer, n’impliquant pas de balayage de l'axe optique du laser, offre une résistance de jonction souhaitée et offre également l’avantage d'augmenter significativement les plages admissibles d’écarts ga et gb entre les plaques de métal 11, 12 et 13.As described above, in laser spot welding 10, the laser irradiation diameter is changed with the laser optical axis fixed so that the laser irradiation L1 with the diameter smallest irradiation φΐ offers sufficient melting depth to the central part (SI, Wl), and laser irradiation L2 with the largest irradiation diameter φ2 offers the desired point diameter (S2, W2 ). Consequently, laser spot welding 10, which is simple to operate, does not involve scanning the optical axis of the laser, offers a desired junction resistance and also offers the advantage of significantly increasing the admissible ranges. deviations ga and gb between the metal plates 11, 12 and 13.
[0038] Exemple selon le Premier Mode de Réalisation et Exemple Comparatif [0039] Ci-après, des expériences ont été réalisées pour vérifier l'effet avantageux du soudage par points au laser 10 selon le premier mode de réalisation. Au cours des expériences, le soudage par points au laser a été réalisé en modifiant les écarts ga et gb entre les plaques de métal 11, 12 et 13 et les combinaisons de ceux-ci pour chaque nouveau motif de changement de diamètre d'irradiation au laser, et les plages d’écarts admissibles ont été comparées. Au cours des expériences, des plaques d'acier ayant une épaisseur de tl = 0,6 mm, t2 = 1,2 mm, et t3 = 0,8 mm ont été utilisées depuis le côté de la surface la plus haute (le côté d'irradiation au laser) en tant que plaques de métal 11, 12 et 13. Le laser a été irradié à une puissance de laser de 6 kW pendant 0,4 secondes, en changeant la valeur de défocalisation dans la plage comprise entre 30 et mm et le diamètre d’irradiation au laser dans la plage comprise entre 1,8 et 5,0 mm. [0040] Exemple Comparatif [0041] Tout d'abord, à titre d'exemple comparatif, le soudage par points au laser a été effectué de telle sorte que le laser a été irradié pendant 0,2 seconde avec une valeur de défocalisation dl = 30 mm, alors la valeur de défocalisation est augmentée jusqu’à d2 = 90 mm, et le laser a irradié pendant 0,15 secondes, tel qu’illustré en partie (a) de la Fig. 2. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceux-ci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example according to the First Embodiment and Comparative Example Below, experiments have been carried out to verify the advantageous effect of laser spot welding 10 according to the first embodiment. During the experiments, laser spot welding was carried out by modifying the distances ga and gb between the metal plates 11, 12 and 13 and the combinations of these for each new pattern of change in irradiation diameter at the laser, and the ranges of allowable deviations were compared. During the experiments, steel plates with a thickness of tl = 0.6 mm, t2 = 1.2 mm, and t3 = 0.8 mm were used from the side of the highest surface (the side laser irradiation) as metal plates 11, 12 and 13. The laser was irradiated at a laser power of 6 kW for 0.4 seconds, changing the defocus value in the range between 30 and mm and the laser irradiation diameter in the range of 1.8 to 5.0 mm. Comparative Example First of all, by way of comparative example, the laser spot welding was carried out so that the laser was irradiated for 0.2 seconds with a defocus value dl = 30 mm, then the defocus value is increased to d2 = 90 mm, and the laser has irradiated for 0.15 seconds, as illustrated in part (a) of FIG. 2. The deviations ga and gb between the metal plates and the combinations thereof have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0042] La partie (e) de la Fig. 2 montre le résultat, dans lequel les combinaisons hachurées dans le schéma montrent les plages d’écarts admissibles dans lesquelles a été obtenu un bon résultat de soudage. Dans le cas où l’écart supérieur ga est égal à 0, l'écart inférieur est admis jusqu’à 1,0 mm = gb. Dans les combinaisons dans lesquelles ni l’écart ga ni l’écart gb n’est nul, la somme des écarts est d'environ 0,9 mm. Bien que dans certaines combinaisons, étendre la durée d'irradiation au laser ait démontré une certaine amélioration, on peut voir qu'il existe une différence entre la plage dans laquelle l’écart inférieur gb est important et la plage d'écarts admissible de l'Exemple 1 (décrit plus loin) désigné par les traits épais sur la figure.Part (e) of FIG. 2 shows the result, in which the hatched combinations in the diagram show the admissible ranges of deviations in which a good welding result has been obtained. In the case where the upper deviation ga is equal to 0, the lower deviation is allowed up to 1.0 mm = gb. In combinations in which neither the ga deviation nor the gb deviation is zero, the sum of the deviations is approximately 0.9 mm. Although in some combinations extending the laser irradiation time has shown some improvement, it can be seen that there is a difference between the range in which the lower deviation gb is large and the allowable deviation range of l 'Example 1 (described later) designated by the thick lines in the figure.
[0043] Exemple 1 [0044] Ci-après, en tant qu’Exemple 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le soudage par points au laser a été réalisé de telle sorte que le laser a irradié pendant 0,4 secondes avec une augmentation de la valeur de défocalisation de dl = 30 mm à d2 = 90 mm à une vitesse constante tel qu’illustré en partie (b) de la Fig. 2. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceux-ci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example 1 Hereinafter, as Example 1 according to the first embodiment of the present invention, the laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for 0.4 seconds with an increase in the defocus value from dl = 30 mm to d2 = 90 mm at a constant speed as illustrated in part (b) of FIG. 2. The deviations ga and gb between the metal plates and the combinations thereof have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0045] La partie (f) de la Fig. 2 montre le résultat de l'Exemple 1. Par rapport à l'Exemple Comparatif décrit ci-dessus, l'écart inférieur jusqu’à 1,0 à 1,1 mm est admis dans la plage dans laquelle l’écart inférieur gb est important, et la plage admissible est étendue jusqu'à la zone dans laquelle la somme des écarts supérieur et inférieur est de 1,2 à 1,3 mm.Part (f) of FIG. 2 shows the result of Example 1. Compared to the Comparative Example described above, the lower deviation up to 1.0 to 1.1 mm is allowed in the range in which the lower deviation gb is important, and the admissible range is extended to the area in which the sum of the upper and lower deviations is 1.2 to 1.3 mm.
[0046] Exemple 2 [0047] Ci-après, en tant qu’Exemple 2 selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le soudage par points au laser a été réalisé de telle sorte que le laser a irradié pendant une durée totale de 0,4 secondes, pendant laquelle la valeur de défocalisation a été augmentée de dl = 30 mm à 40 mm en 0,2 secondes à une vitesse relativement faible, puis la valeur de défocalisation a été augmentée à d2 = 90 mm dans les 0,2 secondes qui ont suivi à une vitesse relativement importante, tel qu’illustré en partie (c) de la Fig. 2. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceuxci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example 2 Hereinafter, as Example 2 according to the first embodiment of the present invention, the laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for a total period 0.4 seconds, during which the defocus value was increased from dl = 30 mm to 40 mm in 0.2 seconds at a relatively low speed, then the defocus value was increased to d2 = 90 mm in 0 , 2 seconds which followed at a relatively high speed, as illustrated in part (c) of FIG. 2. The deviations ga and gb between the metal plates and the combinations thereof have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0048] La partie (g) de la Fig. 2 montre le résultat de l'Exemple 2. Bien que la plage d’écarts admissible soit élargie et plus grande que dans l'Exemple Comparatif précité, la plage admissible est inférieure à celle de l'Exemple 1 décrite ci-dessus d'environ 0,2 mm dans la plage dans laquelle l’écart inférieur gb est important.Part (g) of FIG. 2 shows the result of Example 2. Although the allowable deviation range is widened and larger than in the above Comparative Example, the allowable range is less than that of Example 1 described above by about 0.2 mm in the range in which the lower gap gb is large.
[0049] Exemple 3 [0050] Ensuite, en tant qu’Exemple 3 selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le soudage par points au laser a été réalisé de telle sorte que le laser a irradié pendant une durée totale de 0,4 secondes, pendant laquelle l’augmentation de la valeur de défocalisation a été augmentée de dl = 30 mm à 50 mm en 0,1 secondes à une vitesse relativement importante, puis la valeur de défocalisation a été augmentée à d2 = 90 mm dans les 0,3 secondes qui ont suivi à une vitesse relativement faible, tel qu’illustré en partie (d) de la Fig. 2. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceux-ci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example 3 Then, as Example 3 according to the first embodiment of the present invention, the laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for a total duration of 0 , 4 seconds, during which the increase in the defocus value was increased from dl = 30 mm to 50 mm in 0.1 seconds at a relatively high speed, then the defocus value was increased to d2 = 90 mm in the 0.3 seconds that followed at a relatively low speed, as illustrated in part (d) of FIG. 2. The deviations ga and gb between the metal plates and the combinations thereof have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0051] La partie (h) de la Fig. 2 montre le résultat de l'Exemple 3. Par contraste avec l'Exemple 2 ci-dessus, l'Exemple 3 a montré un résultat légèrement meilleur que l'Exemple 1 dans la zone dans laquelle la somme des écarts supérieur et inférieur est importante.Part (h) of FIG. 2 shows the result of Example 3. In contrast to Example 2 above, Example 3 showed a slightly better result than Example 1 in the area where the sum of the upper and lower deviations is large .
[0052] Les résultats des Exemples 1 à 3 et de l’Exemple Comparatif décrits ci-dessus montrent qu'il est plus avantageux, au cours du soudage dans le cas où les deux écarts supérieur et inférieur sont présents, d’effectuer l'irradiation au laser L1 avec le diamètre d'irradiation le plus petit (φΐ) pendant une période très courte puis d’augmenter le diamètre d'irradiation progressivement, afin d'obtenir une plus grande plage d’écarts admissibles et de former de manière stable un point de soudage avantageux. En particulier, la comparaison entre l'Exemple 2 et l'Exemple 3 donne à penser qu’augmenter le diamètre d'irradiation relativement rapidement pendant la première moitié du processus de soudage et augmenter le diamètre d'irradiation relativement lentement pendant la deuxième moitié du processus de soudage fournit un résultat plus favorable. Afin de vérifier cette tendance, d'autres expériences ont été réalisées pour comparer la plage d’écarts admissible, dans lesquelles le soudage par points au laser a été réalisé en changeant seulement le motif de changement du diamètre d'irradiation au laser.The results of Examples 1 to 3 and of the Comparative Example described above show that it is more advantageous, during welding in the case where the two upper and lower deviations are present, to perform the laser irradiation L1 with the smallest irradiation diameter (φΐ) for a very short period and then gradually increase the irradiation diameter, in order to obtain a larger range of admissible deviations and to form stably an advantageous welding point. In particular, the comparison between Example 2 and Example 3 suggests that increasing the irradiation diameter relatively quickly during the first half of the welding process and increasing the irradiation diameter relatively slowly during the second half of the welding process. welding process provides a more favorable result. In order to verify this trend, other experiments were carried out to compare the allowable deviation range, in which laser spot welding was carried out by changing only the pattern of change of the laser irradiation diameter.
[0053] Exemple 4 [0054] Tout d’abord, en tant qu’Exemple 4 selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le soudage par points au laser a été réalisé de telle sorte que le laser a irradié pendant une durée totale de 0,4 secondes, pendant laquelle la valeur de défocalisation a été augmentée de dl = 30 mm à 60 mm en 0,1 secondes à une vitesse plus importante que dans l’Exemple 3, puis la valeur de défocalisation a été augmentée à d2 = 90 mm dans les 0,3 secondes qui ont suivi à une vitesse plus faible que dans l’Exemple 3, tel qu’illustré en partie (a) de la Fig. 3. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceux-ci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example 4 First of all, as Example 4 according to the first embodiment of the present invention, the laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for a period of time 0.4 seconds total, during which the defocus value was increased from dl = 30 mm to 60 mm in 0.1 seconds at a higher speed than in Example 3, then the defocus value was increased to d2 = 90 mm within 0.3 seconds at a lower speed than in Example 3, as illustrated in part (a) of FIG. 3. The differences ga and gb between the metal plates and their combinations have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0055] La partie (c) de la Fig. 3 montre le résultat de l'Exemple 4. Par rapport à l'Exemple 3 ci-dessus, la combinaison d'un écart supérieur ga de 0,3 mm et d’un écart inférieur gb de 0,9 à 1,0 mm s’est avérée défectueuse. Toutefois, dans le cas où l’écart supérieur ga est inférieur ou égal à 0,2 mm, la plage admissible pour l’écart inférieur gb a été étendue à 1,3 à 1,4 mm, ce qui montre que l'Exemple 4 est avantageux dans le cas où l’écart inférieur gb est important.Part (c) of FIG. 3 shows the result of Example 4. Compared to Example 3 above, the combination of an upper gap ga of 0.3 mm and a lower gap gb of 0.9 to 1.0 mm was found to be defective. However, in the case where the upper deviation ga is less than or equal to 0.2 mm, the admissible range for the lower deviation gb has been extended to 1.3 to 1.4 mm, which shows that the Example 4 is advantageous in the case where the lower difference gb is large.
[0056] Exemple 5 [0057] Ci-après, en tant qu’Exemple 5 selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le soudage par points au laser a été réalisé de telle sorte que le laser a irradié pendant une durée totale de 0,4 secondes, pendant laquelle la valeur de défocalisation a été augmentée de dl = 30 mm à 70 mm en 0,1 secondes à une vitesse plus importante que dans l’Exemple 5, puis la valeur de défocalisation a été augmentée à d2 = 90 mm dans les 0,3 secondes qui ont suivi à une vitesse plus faible que dans l’Exemple 5, tel qu’illustré en partie (b) de la Fig. 3. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal et les combinaisons de ceux-ci ont été modifiés pour étudier les plages d’écarts admissibles.Example 5 Hereinafter, as Example 5 according to the first embodiment of the present invention, the laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for a total period 0.4 seconds, during which the defocus value was increased from dl = 30 mm to 70 mm in 0.1 seconds at a higher speed than in Example 5, then the defocus value was increased to d2 = 90 mm within 0.3 seconds at a lower speed than in Example 5, as illustrated in part (b) of Fig. 3. The differences ga and gb between the metal plates and their combinations have been modified to study the ranges of admissible deviations.
[0058] La partie (d) de la Fig. 3 montre le résultat de l'Exemple 5. Bien que, comme dans l'Exemple 4 ci-dessus, la combinaison d'un écart supérieur ga de 0,3 mm et un écart inférieur gb de 0,9 à 0,6 mm ait été défectueuse, il a été observé que, dans le cas où l’écart supérieur ga est de 0,7 à 1,7 mm, la plage admissible a été élargie. En outre, il a été constaté que dans le cas où l’écart supérieur ga est inférieur ou égal à 0,2 mm, la plage admissible pour l’écart inférieur gb a été étendue à 1,3 à 1,5 mm, et ainsi, l'Exemple 5 est avantageux dans le cas où l’écart inférieur gb est important.Part (d) of FIG. 3 shows the result of Example 5. Although, as in Example 4 above, the combination of an upper gap ga of 0.3 mm and a lower gap gb of 0.9 to 0.6 mm has been defective, it has been observed that, in the case where the upper deviation ga is 0.7 to 1.7 mm, the admissible range has been widened. Furthermore, it has been found that in the case where the upper deviation ga is less than or equal to 0.2 mm, the admissible range for the lower deviation gb has been extended to 1.3 to 1.5 mm, and thus, Example 5 is advantageous in the case where the lower gap gb is large.
[0059] Exemple de Portion de Soudure selon le Premier Mode de Réalisation [0060] La Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'une portion de soudure dans laquelle trois plaques de métal 51, 52 et 53 sont soudées par soudage par points au laser. Les plaques de métal 51, 52 et 53 ont des épaisseurs de 0,8 mm, 1,2 mm et 0,6 mm, respectivement, et l'écart supérieur était de 0,5 mm, et l'écart inférieur était de 1,6 mm. Le laser a été irradié avec une valeur de défocalisation dl = 10 mm pendant 0,2 secondes, 20 mm pendant 0,05 secondes, et 40 mm pendant 0,2 secondes, puis, le laser a irradié en continu pendant 0,8 secondes, avec une augmentation progressive de la valeur de défocalisation à d2 = 90 mm. En conséquence, la portion de soudage 50W ayant un diamètre de point efficace a été obtenue. Bien que cet exemple soit un cas particulier dans lequel l’écart inférieur est plus important que les épaisseurs des plaques, il a été confirmé que le soudage est réalisable même dans le cas où il y a un tel écart.Example of Portion of Soldering according to the First Embodiment [0060] FIG. 5 is a cross-sectional view of a weld portion in which three metal plates 51, 52 and 53 are welded by laser spot welding. Metal plates 51, 52 and 53 have thicknesses of 0.8mm, 1.2mm and 0.6mm, respectively, and the top gap was 0.5mm, and the bottom gap was 1 , 6 mm. The laser was irradiated with a defocus value dl = 10 mm for 0.2 seconds, 20 mm for 0.05 seconds, and 40 mm for 0.2 seconds, then, the laser irradiated continuously for 0.8 seconds , with a gradual increase in the defocus value at d2 = 90 mm. As a result, the welding portion 50W having an effective spot diameter was obtained. Although this example is a special case in which the lower gap is greater than the thicknesses of the plates, it has been confirmed that welding is possible even in the case where there is such a gap.
[0061] On notera que dans cet exemple, puisque le paramètre de l'écart a été contraignant, le contrôle a été effectué de telle sorte que la valeur de défocalisation (diamètre d'irradiation) a été augmentée par paliers. Cependant, dans un soudage par points au laser réel qui s’achève en 0,2 à 0,4 secondes comme dans les exemples ci-dessus, il n'y a pas de différence significative dans le résultat de soudage entre le contrôle selon lequel la valeur de défocalisation (diamètre d'irradiation) est augmentée par paliers via des valeurs de défocalisation intermédiaires fixées (diamètres d'irradiation) et le contrôle selon lequel la valeur de défocalisation (diamètre d'irradiation) est augmentée en continu. Il ne s’agit que d’une différence de réglage. En outre, bien que selon la spécification de la soudeuse au laser (machine de traitement), l'irradiation au laser puisse être arrêtée pendant une période très courte, lorsque la valeur de défocalisation est modifiée, il a été confirmé que, même dans ce cas, aucune différence significative de résultat de soudage n’est obtenue.It will be noted that in this example, since the parameter of the difference was constraining, the control was carried out so that the defocus value (irradiation diameter) was increased in stages. However, in real laser spot welding which ends in 0.2 to 0.4 seconds as in the examples above, there is no significant difference in the welding result between the check that the defocus value (irradiation diameter) is increased in stages via fixed intermediate defocus values (irradiation diameters) and the control according to which the defocus value (irradiation diameter) is continuously increased. This is only a difference in setting. In addition, although according to the specification of the laser welder (processing machine), laser irradiation can be stopped for a very short period, when the defocus value is changed, it has been confirmed that even in this In this case, no significant difference in the welding result is obtained.
[0062] Deuxième Mode de Réalisation [0063] Ci-après les parties (a) à (c) de la Fig. 6 illustrent un soudage par points au laser 20 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention pour trois plaques de métal 11, 12 et 13. La différence avec le premier mode de réalisation tient seulement dans le motif de changement du diamètre d’irradiation au laser illustré en partie (c) de la Fig. 3, et la configuration de base, selon laquelle le matériau et les épaisseurs tl, t2, et t3 des plaques de métal 11, 12 et 13 et les écarts ga et gb, est la même que celle du premier mode de réalisation.Second Embodiment Below are the parts (a) to (c) of FIG. 6 illustrate laser spot welding 20 according to a second embodiment of the present invention for three metal plates 11, 12 and 13. The difference with the first embodiment lies only in the pattern of change in the irradiation diameter laser illustrated in part (c) of Fig. 3, and the basic configuration, according to which the material and the thicknesses t1, t2, and t3 of the metal plates 11, 12 and 13 and the gaps ga and gb, is the same as that of the first embodiment.
[0064] Lors de la réalisation du soudage par points au laser 20, une tête de traitement au laser est tout d'abord positionnée au-dessus de la plaque de métal 11 située sur la surface la plus haute, et une irradiation au laser L1 est réalisée, avec l'axe optique fixé sur une zone prédéterminée, à une puissance constante avec une valeur de défocalisation dl (le diamètre d’irradiation le plus petit φΐ), de sorte que la plaque de métal 11 située sur la surface la plus haute est chauffée et fondue au point S1 correspondant au diamètre final du point, et la plaque de métal 11 pend vers le bas et est jointe à la plaque de métal 12 située en dessous. Le métal fondu dans la plaque de métal 11 est joint à la plaque de métal 12, favorisant le transfert de chaleur dans toute la zone du point SI. La plaque de métal 12 qui est en dessous de la plaque de métal 11 et a été jointe à la plaque de métal 11 se ramollit également, formant une partie fondue Wl.When performing laser spot welding 20, a laser processing head is first positioned above the metal plate 11 located on the uppermost surface, and laser irradiation L1 is performed, with the optical axis fixed on a predetermined area, at a constant power with a defocus value dl (the smallest irradiation diameter φΐ), so that the metal plate 11 located on the most surface high is heated and melted at point S1 corresponding to the final diameter of the point, and the metal plate 11 hangs down and is joined to the metal plate 12 located below. The molten metal in the metal plate 11 is joined to the metal plate 12, promoting heat transfer throughout the area of the point SI. The metal plate 12 which is below the metal plate 11 and has been joined to the metal plate 11 also softens, forming a molten part W1.
[0065] Ensuite, la focalisation est contrôlée par le système optique de la soudeuse laser avec l'axe optique maintenu fixé. La valeur de défocalisation est progressivement réduite de dl jusqu’à d2 tel qu’indiqué par le symbole Ws dans la partie (c) de la Fig. 6 pour réduire progressivement le diamètre d’irradiation au laser jusqu’à φ2 (point S2), tandis que l’irradiation au laser (de L1 à L2) est réalisée à puissance constante, de sorte que le centre de la partie fondue W1 est amené à se développer dans la plaque de métal 13 située en dessous avant que l'irradiation au laser L2 ne s’achève. Ceci forme la partie fondue W2 qui pénètre les trois plaques de métal 11, 12 et 13.Then, the focus is controlled by the optical system of the laser welder with the optical axis kept fixed. The defocus value is gradually reduced from dl to d2 as indicated by the symbol Ws in part (c) of Fig. 6 to gradually reduce the laser irradiation diameter to φ2 (point S2), while the laser irradiation (from L1 to L2) is carried out at constant power, so that the center of the melted part W1 is caused to develop in the metal plate 13 located below before the laser irradiation L2 is completed. This forms the melted part W2 which penetrates the three metal plates 11, 12 and 13.
[0066] Dans ce soudage par points au laser 20 du deuxième mode de réalisation, après que l'irradiation au laser Ll avec le diamètre d'irradiation le plus grand φΐ correspondant au diamètre de point final (SI, Wl) ait été réalisée avec l'axe optique de laser fixé, le diamètre d’irradiation au laser est réduit jusqu’au diamètre d'irradiation le plus petit φ2 pour augmenter la densité d'énergie, fournissant une profondeur de fusion suffisante dans la partie centrale (S2, W2). En conséquence, comme dans le premier mode de réalisation, le soudage par points au laser 20, qui est une opération simple n’impliquant pas de balayage de l'axe optique du laser, offre une résistance de jonction souhaitée et offre également l’avantage d'augmenter les plages admissibles des écarts ga et gb entre les plaques de métal 11, 12 et 13.In this laser spot welding 20 of the second embodiment, after the laser irradiation Ll with the largest irradiation diameter φΐ corresponding to the end point diameter (SI, Wl) has been carried out with the laser optical axis fixed, the laser irradiation diameter is reduced to the smallest irradiation diameter φ2 to increase the energy density, providing a sufficient melting depth in the central part (S2, W2 ). Consequently, as in the first embodiment, laser spot welding 20, which is a simple operation not involving scanning of the optical axis of the laser, provides a desired junction resistance and also offers the advantage to increase the admissible ranges of the ga and gb deviations between the metal plates 11, 12 and 13.
[0067] Exemple selon le Deuxième Mode de Réalisation [0068] Ci-après, les expériences ont été menées dans les mêmes conditions que dans le premier mode de réalisation pour vérifier l'effet avantageux du soudage par points au laser 20 selon le deuxième mode de réalisation. Le soudage par points au laser a été effectué de telle sorte que le laser a irradié pendant 0,1 seconde avec une valeur de défocalisation dl = 90 mm, puis la valeur de défocalisation a été abaissée jusqu’à d2 = 20 mm en 0,2 secondes à une vitesse constante, et le laser a irradié pendant encore 0,1 seconde tel qu’illustré en partie (a) de la Fig. 4. Les écarts ga et gb entre les plaques de métal 11, 12 et 13 et les combinaisons de ceux-ci ont été changés pour comparer les plages d’écarts admissibles.Example according to the Second Embodiment Below, the experiments were carried out under the same conditions as in the first embodiment to verify the advantageous effect of laser spot welding 20 according to the second mode of achievement. The laser spot welding was carried out so that the laser irradiated for 0.1 seconds with a defocus value dl = 90 mm, then the defocus value was lowered to d2 = 20 mm at 0, 2 seconds at a constant speed, and the laser irradiated for another 0.1 seconds as illustrated in part (a) of Fig. 4. The deviations ga and gb between the metal plates 11, 12 and 13 and the combinations thereof have been changed to compare the ranges of permissible deviations.
[0069] La partie (b) de la Fig. 4 montre le résultat de l'Exemple 6. Les plages d’écarts admissibles sont nettement élargies des deux côtés supérieur et inférieur par rapport à l'Exemple Comparatif ci-dessus (partie (e) de la Fig. 2). Par rapport aux exemples 1 à 5 (parties (f) à (h) de la Fig. 2, et parties (c) et (d) de la Fig. 3) du premier mode de réalisation, l'exemple du deuxième mode de réalisation est caractérisé en ce que l’écart inférieur est admis jusqu'à 0,7 mm dans la plage dans laquelle l’écart supérieur ga est important, et la plage d’écarts admissible de la somme des écarts supérieur et inférieur est étendue jusqu’à 1,4 à 1,5 mm.Part (b) of FIG. 4 shows the result of Example 6. The ranges of permissible deviations are significantly enlarged on both the upper and lower sides compared to the Comparative Example above (part (e) of Fig. 2). Compared to Examples 1 to 5 (parts (f) to (h) of Fig. 2, and parts (c) and (d) of Fig. 3) of the first embodiment, the example of the second embodiment embodiment is characterized in that the lower deviation is allowed up to 0.7 mm in the range in which the upper deviation ga is large, and the range of permissible deviations of the sum of the upper and lower deviations is extended up to '' at 1.4 to 1.5 mm.
[0070] On notera que suivant le changement du diamètre d'irradiation (valeur de défocalisation) dans le soudage par points au laser 20 selon le deuxième mode de réalisation ci-dessus, le changement du diamètre d'irradiation (valeur de défocalisation) du soudage par points au laser 10 selon le premier mode de réalisation ci-dessus peut être exécuté.Note that according to the change in the irradiation diameter (defocus value) in laser spot welding 20 according to the second embodiment above, the change in the irradiation diameter (defocus value) of laser spot welding 10 according to the first embodiment above can be performed.
[0071] Plus précisément, après que la valeur de défocalisation est progressivement réduite, passant de dl à d2 (après le diamètre du rayonnement laser est progressivement diminuée à φ2 (la tache S2)), la valeur de défocalisation peut être augmentée progressivement à Dl (ou plus / moins) (le rayonnement laser le diamètre peut être élargi pro gressivement à 01 (ou plus / moins)) avant l’achèvement de l'irradiation au laser.More precisely, after the defocus value is gradually reduced, going from dl to d2 (after the diameter of the laser radiation is gradually decreased to φ2 (spot S2)), the defocus value can be gradually increased to Dl (or more / less) (the laser radiation the diameter can be gradually enlarged to 01 (or more / less)) before the completion of the laser irradiation.
[0072] A l'inverse, après que le diamètre d'irradiation (valeur de défocalisation) ait augmenté comme dans le soudage par points au laser 10 selon le premier mode de réalisation cidessus, le diamètre d'irradiation (valeur de défocalisation) peut être réduit comme dans le soudage par points au laser 20 selon le deuxième mode de réalisation ci-dessus avant l’achèvement de l'irradiation au laser.Conversely, after the irradiation diameter (defocus value) has increased as in laser spot welding 10 according to the first embodiment above, the irradiation diameter (defocus value) can be reduced as in laser spot welding according to the second embodiment above before the completion of the laser irradiation.
[0073] De plus, bien que dans les modes de réalisation ci-dessus, la description ait été fournie pour le cas dans lequel la valeur de défocalisation dl à d2 est modifiée en contrôlant le système optique de laser, la valeur de défocalisation peut être changée en déplaçant mécaniquement la position de la tête de traitement au laser de haut en bas (mouvement linéaire).In addition, although in the above embodiments, the description has been provided for the case in which the defocus value dl to d2 is changed by controlling the laser optical system, the defocus value can be changed by mechanically moving the position of the laser treatment head up and down (linear movement).
[0074] En outre, bien que les modes de réalisation ci-dessus aient illustré le cas dans lequel le soudage par points au laser est réalisé sur deux ou trois plaques de métal superposées, quatre ou plus plaques de métal superposées peuvent être utilisés pour le soudage par points au laser. Bien qu'il n'ait été confirmé expérimentalement que le présent soudage par points au laser puisse être appliqué à l'épaisseur totale de plaques allant jusqu'à 4,2 mm, le présent soudage par points au laser peut probablement être mis en œuvre sur une épaisseur supérieure à celle-ci, selon les conditions, telles que la puissance du laser.In addition, although the above embodiments have illustrated the case in which laser spot welding is carried out on two or three superimposed metal plates, four or more superimposed metal plates can be used for the laser spot welding. Although it has not been confirmed experimentally that the present laser spot welding can be applied to the total thickness of plates up to 4.2 mm, the present laser spot welding can probably be implemented over a thickness greater than this, depending on conditions, such as the power of the laser.
[0075] En outre, bien que les modes de réalisation ci-dessus aient illustré le cas dans lequel le laser irradie à partir de la verticale au-dessus de la plaque de métal 11 à la surface la plus haute, le même niveau de propriétés de traitement peut être obtenu dans le cas d'un angle d'irradiation allant jusqu'à 40 degrés. En outre, le présent soudage par points au laser peut être appliqué pour le soudage non seulement de plaques de métal placées horizontalement, mais aussi pour celles placées pour être inclinées selon un angle quelconque.In addition, although the above embodiments have illustrated the case in which the laser irradiates from the vertical above the metal plate 11 at the highest surface, the same level of properties treatment can be obtained in the case of an irradiation angle of up to 40 degrees. Furthermore, the present laser spot welding can be applied for welding not only of horizontally placed metal plates, but also for those placed to be inclined at any angle.
[0076] Bien que la description ait été fournie pour certains modes de réalisation de la présente invention, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation cidessus. Divers types d’autres modifications et changements peuvent être apportés sur le fondement de l'idée technique de la présente invention.Although the description has been provided for certain embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. Various types of other modifications and changes may be made based on the technical idea of the present invention.
Liste des signes de référence [0077] - 10, 20 soudage par points au laserList of reference signs - 10, 20 laser spot welding
- 11, 12, 13 plaque de métal- 11, 12, 13 metal plate
- dl, d2 valeur de défocalisation- dl, d2 defocus value
- ga, gb écart- ga, gb deviation
- LI, L2 irradiation au laser- LI, L2 laser irradiation
- SI, S2 point- IF, S2 point
- φΐ, φ2 diamètre d'irradiation au laser- φΐ, φ2 laser irradiation diameter
- Wl, W2 partie de soudure- Wl, W2 welding part
Liste des documents cités Documents brevets [0078] A toute fin utile, le document brevet suivant est cité :List of cited documents Patent documents For any useful purpose, the following patent document is cited:
- [Document Brevet 1] JP 2012-115876 A.- [Patent Document 1] JP 2012-115876 A.
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