激光焊接方法
【專利摘要】形成將第1構(gòu)件(1)的側(cè)面和第2構(gòu)件(2)的下表面重疊的T形接頭，從第2構(gòu)件(2)的與下表面相反側(cè)的上表面照射激光來將第1構(gòu)件(1)和第2構(gòu)件(2)激光焊接，并且通過使激光擺動(dòng)并且在沿著第1構(gòu)件的側(cè)面的方向上移動(dòng)，能使熔深變淺并使焊道寬度大，提升了針對(duì)目標(biāo)位置偏離的容限。
【專利說明】
激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及對(duì)被焊接件照射激光來將2個(gè)被焊接件接合的激光焊接，特別涉及提升了針對(duì)激光的位置偏離、2個(gè)被焊接件的間隙的容限的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用圖4來說明專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有的激光焊接方法。
[0003]在現(xiàn)有的激光焊接方法中，如圖4所示那樣，使在下表面具有凸部102的上板101、和在側(cè)面具有凹部104的下板103重合而成為T形接頭，來進(jìn)行激光焊接。這時(shí)，上板101的凸部102被收在下板103的凹部104來重合。并且，將激光束105從上板101的上表面?zhèn)蓉炌ㄉ习?01而照射。由此，熔融金屬貫通上板101而到達(dá)下板103，能通過接合部106將上板101和下板103接合。
[0004]另外，由于下板103具有凹部104，因此即使在上板101與下板103之間有間隙，熔融金屬也在凹部104被接住，因此熔融金屬不會(huì)流出到外部。由此能將上板101和下板103可靠地接合。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1: JP特開昭63-203286號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]但在現(xiàn)有的激光焊接方法中，若激光束105出現(xiàn)位置偏離，則不能對(duì)下板103照射激光束105，發(fā)生上板101的燒穿。另外，需要在上板101的下表面形成凸部102，并需要在下板103的側(cè)面形成凹部104。進(jìn)而，在下板103需要足以形成凹部104的厚度。為此，不僅需要形成凸部102和凹部104的工時(shí)，下板103的厚度也受到制約。本公開涉及從與使T形接頭抵接的面相反側(cè)的面照射激光來進(jìn)行焊接的激光焊接方法，提供提升了針對(duì)激光的位置偏離的容限的激光焊接方法。
[0009]為了解決上述課題，本公開的激光焊接方法具有接頭形成工序、和焊接工序。在接頭形成工序中，形成將第I構(gòu)件的側(cè)面和第2構(gòu)件的下表面重疊的T形接頭。在焊接工序中，從第2構(gòu)件的與下表面相反側(cè)的上表面照射激光來將第I構(gòu)件和第2構(gòu)件激光焊接。進(jìn)而，在焊接工序中，使激光擺動(dòng)并且在沿著第I構(gòu)件的側(cè)面的方向上移動(dòng)。
[0010]根據(jù)本公開，通過使激光擺動(dòng)并且對(duì)第2構(gòu)件照射，能使熔深變淺并使焊道寬度變大，能提升針對(duì)目標(biāo)位置偏離的容限。
【附圖說明】
[0011]圖1A是表示本公開的實(shí)施方式中的激光焊接方法的狀態(tài)的截面圖。
[0012]圖1B是表示本公開的實(shí)施方式中的激光焊接后的狀態(tài)的截面圖。
[0013]圖2A是表示本公開的實(shí)施方式中的Z字狀的擺動(dòng)的俯視圖。
[0014]圖2B是表示本公開的實(shí)施方式中的波狀的擺動(dòng)的俯視圖。
[0015]圖2C是表示本公開的實(shí)施方式中的螺旋狀的擺動(dòng)的俯視圖。
[0016]圖3是表示本公開的實(shí)施方式中的各種焊接參數(shù)下的焊接結(jié)果的圖。
[0017]圖4是表示現(xiàn)有的激光焊接方法的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018](實(shí)施方式)
[0019]使用圖1A?圖3來說明本實(shí)施方式的激光焊接方法。圖1A是表示本實(shí)施方式中的激光焊接方法的狀態(tài)的截面圖。圖1B是表示本實(shí)施方式中的激光焊接后的狀態(tài)的截面圖。圖2A是表示本實(shí)施方式中的Z字狀的擺動(dòng)的俯視圖。圖2B是表示本實(shí)施方式中的波狀的擺動(dòng)的俯視圖。圖2C是表示本實(shí)施方式中的螺旋狀的擺動(dòng)的俯視圖。圖3是表示本實(shí)施方式中的各種焊接參數(shù)下的焊接結(jié)果的圖。
[0020]如圖1A所示，本實(shí)施方式的激光焊接方法對(duì)使厚度Tl的第I板1(第I構(gòu)件)的側(cè)面抵接在第2板2(第2構(gòu)件)的下表面的T形接頭進(jìn)行焊接。從第2板2的與使第I板I抵接的面相反側(cè)的面(上表面)照射激光3。另外，在圖1A中，從與第2板2的上表面垂直的方向照射激光
3。而且，使激光3擺動(dòng)以成為擺動(dòng)寬度4并且沿著第I板I的側(cè)面延伸的方向(與紙面垂直的方向)移動(dòng)，來進(jìn)行焊接。由此，如圖1B所示，形成焊道寬度6和熔深深度7的熔融部5來焊接第I板I和第2板2。這時(shí)，圖1A示出使激光3向紙面的左右方向擺動(dòng)并且使激光3向與紙面垂直的方向移動(dòng)的示例。
[0021]另外，所謂擺動(dòng)寬度4，是指激光3的光斑的中心進(jìn)行擺動(dòng)的寬度。另外，將激光3的光斑的直徑稱作“光斑直徑”。
[0022]如此，通過在進(jìn)行激光焊接時(shí)使激光3擺動(dòng)，如圖用所示，從而相比于不使激光3擺動(dòng)的情況，熔融部5的焊道寬度6更寬。另外，由于激光3的照射面積增加，因此每單位面積的熱輸入減少，熔融部5的熔深深度7變淺。由此，相比于不進(jìn)行擺動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)(參考圖4)，因?yàn)槿廴诓?的熔深深度7變淺、熔融部5的焊道寬度6變寬，所以激光3的位置偏離的容限提升。另外，由于熔融部5的焊道寬度6變寬所以熔融金屬量增加，因此填埋第I板I與第2板2之間的間隙，針對(duì)間隙的容限也提升。
[0023]接下來，使用圖2A?圖2C來說明擺動(dòng)的形狀。如圖2A所示，使激光3以恒定的速度沿行進(jìn)方向移動(dòng)，并且使激光3以恒定的速度沿與行進(jìn)方向垂直的方向往復(fù)，由此能進(jìn)行直線所形成的Z字狀的擺動(dòng)。另外，如圖2B所示，使激光3以恒定的速度沿行進(jìn)方向移動(dòng)，并且使激光3沿與行進(jìn)方向垂直的方向往復(fù)，在擺動(dòng)寬度4的端部減速，由此能進(jìn)行曲線所形成的波狀的擺動(dòng)。另外，如圖2C所示，使激光3以恒定的速度沿行進(jìn)方向移動(dòng)，并且使激光3旋轉(zhuǎn)，由此能進(jìn)行螺旋狀的擺動(dòng)。在圖2A?圖2C中，示出了擺動(dòng)寬度4大于第I板I的厚度Tl的示例，但擺動(dòng)寬度4也可以與第I板I的厚度Tl相同，另外也可以小于第I板I的厚度Tl。
[0024]另外，熔融部5的熔深深度7以及焊道寬度6受到擺動(dòng)寬度4、激光3的前端的光斑直徑的影響。即，擺動(dòng)寬度4越大、或光斑直徑越大，則激光3的照射范圍越增加。因此，熔融部5的焊道寬度6增加，向第2板2的熱輸入變低，熔融部5的熔深深度7變淺。使用圖3來說明激光3的光斑直徑、擺動(dòng)寬度4、擺動(dòng)寬度4的中心與第I板I的側(cè)面的中心的偏離等所帶來的焊接結(jié)果。
[0025]圖3是示出在激光3的各種擺動(dòng)寬度4、激光3的各種光斑直徑、擺動(dòng)寬度4的中心與第I板I的側(cè)面的中心的各種偏離下進(jìn)行焊接的結(jié)果的表。在圖3中，求取激光3的擺動(dòng)寬度4與光斑直徑之和。由于激光3的擺動(dòng)寬度4是激光3的光斑的中心的擺動(dòng)寬度，因此激光3的擺動(dòng)寬度4與光斑直徑之和表示激光3的照射范圍的寬度。另外，圖3的焊接結(jié)果全都是在將第I板I的厚度Tl設(shè)為1.6mm、將第2板2的厚度設(shè)為1.6mm、將焊接速度(激光3在第I板I的側(cè)面方向上進(jìn)行移動(dòng)的速度)設(shè)為1.0m/分、將激光輸出設(shè)為2kW而進(jìn)行了焊接的結(jié)果。
[0026]首先，說明擺動(dòng)寬度4為0mm、即不進(jìn)行擺動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)。在無擺動(dòng)(擺動(dòng)寬度0mm)、設(shè)為光斑直徑0.6mm來進(jìn)行焊接的情況下，在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.0mm以及0.3mm時(shí)得到了良好的焊接結(jié)果。但在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.4mm時(shí)發(fā)生了第2板2的燒穿。由于第I板I的厚度Tl為1.6mm，因此雖然激光3照射到第I板I，但還是發(fā)生燒穿。這是因?yàn)?，由于不使激?擺動(dòng)，因此激光3過剩地將第I板I熔融。
[0027]接下來，在擺動(dòng)寬度4設(shè)為0.3mm、光斑直徑設(shè)為0.4mm進(jìn)行了焊接的情況下，在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.0mm?0.8mm時(shí)得到了良好的焊接結(jié)果。但在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.9 m m時(shí)發(fā)生了第2板2的燒穿。由于第I板I的厚度TI為
1.6mm，因此激光3從第I板I偏出，因而發(fā)生燒穿。即，示出若使激光3擺動(dòng)，則直到激光3的擺動(dòng)的中心成為第I板I的端部為止焊接都能進(jìn)行。
[0028]接下來，在擺動(dòng)寬度4設(shè)為1.0mm、光斑直徑設(shè)為0.6mm進(jìn)行了焊接的情況下，在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.0mm?0.8mm時(shí)得到了良好的焊接結(jié)果。但在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.9mm時(shí)，發(fā)生了第2板2的燒穿。這也同樣，由于第I板I的厚度Tl為1.6mm，因此激光3從第I板I偏出，發(fā)生燒穿。即，示出若使激光3擺動(dòng)，則直到激光3的擺動(dòng)的中心成為第I板I的端部為止焊接都能進(jìn)行。
[0029]接下來，在擺動(dòng)寬度4設(shè)為1.5mm、光斑直徑設(shè)為0.8mm進(jìn)行了焊接的情況下，在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.0mm?0.8mm時(shí)得到了良好的焊接結(jié)果。但在激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.9mm時(shí)，發(fā)生了第2板2的熔深不足。即，雖然激光3從第I板I偏出，但不是出現(xiàn)燒穿，而是出現(xiàn)熔深不足。這表示，直到激光3的擺動(dòng)的中心成為第I板I的端部的情況為止將第I板I熔融，焊接能進(jìn)行。并且示出，若激光3的擺動(dòng)的中心從第I板I的端部偏出，則不能將第I板I熔融。
[0030]最后，在擺動(dòng)寬度4設(shè)為1.5_、光斑直徑設(shè)為1.0mm來進(jìn)行焊接的情況下，確認(rèn)到，即使激光3距第I板I的側(cè)面的中心的偏離為0.0mm也會(huì)發(fā)生熔深不足。這表示，擺動(dòng)寬度4與光斑直徑之和變得過大而熔融部5的熔深深度7不充分。
[0031 ] 根據(jù)以上的結(jié)果可知，若擺動(dòng)寬度4與光斑直徑之和為0.7mm?2.3mm，則即使擺動(dòng)的中心偏離到第I板I的端部，焊接也能進(jìn)行。即，不進(jìn)行擺動(dòng)的情況下的擺動(dòng)的中心的偏離僅容許到0.3mm，與此相對(duì)，若進(jìn)行擺動(dòng)，則擺動(dòng)的中心的偏離容許到0.Smm0即，可知若進(jìn)行擺動(dòng)，則激光3的擺動(dòng)的偏離的容限提升到2倍以上。另外，由第I板I的厚度Tl為1.6mm可知，若擺動(dòng)寬度4與光斑直徑之和大于第I板的厚度的0.4倍(0.64_)、小于1.5倍(2.4mm)，就能進(jìn)行合適的焊接。
[0032]另外，若距第I板I的側(cè)面的中心的偏離過大，則即使?jié)M足上述關(guān)系，也不能進(jìn)行良好的焊接。即，若出現(xiàn)超過第I板I的厚度的一半的偏離，就不能實(shí)現(xiàn)良好的焊接。
[0033]如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的激光焊接方法，通過使激光3擺動(dòng)并且進(jìn)行照射，能使熔融部5的熔深7淺，使熔融部5的焊道寬度6大。因此能提升激光3針對(duì)被焊接件的位置偏離、針對(duì)被焊接件的間隙的容限。
[0034]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0035]本公開能在T形接頭的焊接中提升針對(duì)激光的位置偏離的容限，作為對(duì)T形接頭進(jìn)行激光焊接的激光焊接方法而在產(chǎn)業(yè)上有用。
[0036]標(biāo)號(hào)說明
[0037]I 第I板
[0038]2 第2板
[0039]3 激光
[0040]4擺動(dòng)寬度[0041 ] 5熔融部
[0042]6焊道寬度
[0043]7熔深深度
[0044]101 上板
[0045]102 凸部
[0046]103 下板
[0047]104 凹部
[0048]105激光束
[0049]106接合部
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光焊接方法，具備: 接頭形成工序，形成將第I構(gòu)件的側(cè)面和第2構(gòu)件的下表面重疊的T形接頭;和焊接工序，從所述第2構(gòu)件的與所述下表面相反側(cè)的上表面照射激光來將所述第I構(gòu)件和所述第2構(gòu)件進(jìn)行激光焊接， 在所述焊接工序中，使所述激光擺動(dòng)并且在沿著所述第I構(gòu)件的所述側(cè)面的方向上移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，所述激光的所述擺動(dòng)的寬度與所述激光的光斑直徑之和，大于所述第I構(gòu)件的厚度的0.4倍且小于1.5倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述擺動(dòng)是直線所形成的Z字狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述擺動(dòng)是曲線所形成的波狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述擺動(dòng)是螺旋狀。
【文檔編號(hào)】B23K26/24GK105873714SQ201480072300
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日
【發(fā)明人】川本篤寬, 向井康士, 藤原潤司, 中川龍幸
【申請(qǐng)人】松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會(huì)社