激光焊接方法
【专利摘要】形成将第1构件(1)的侧面和第2构件(2)的下表面重叠的T形接头，从第2构件(2)的与下表面相反侧的上表面照射激光来将第1构件(1)和第2构件(2)激光焊接，并且通过使激光摆动并且在沿着第1构件的侧面的方向上移动，能使熔深变浅并使焊道宽度大，提升了针对目标位置偏离的容限。
【专利说明】
激光焊接方法
技术领域
[0001]本公开涉及对被焊接件照射激光来将2个被焊接件接合的激光焊接，特别涉及提升了针对激光的位置偏离、2个被焊接件的间隙的容限的激光焊接方法。
【背景技术】
[0002]使用图4来说明专利文献I所记载的现有的激光焊接方法。
[0003]在现有的激光焊接方法中，如图4所示那样，使在下表面具有凸部102的上板101、和在侧面具有凹部104的下板103重合而成为T形接头，来进行激光焊接。这时，上板101的凸部102被收在下板103的凹部104来重合。并且，将激光束105从上板101的上表面侧贯通上板101而照射。由此，熔融金属贯通上板101而到达下板103，能通过接合部106将上板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与下板103之间有间隙，熔融金属也在凹部104被接住，因此熔融金属不会流出到外部。由此能将上板101和下板103可靠地接合。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1: JP特开昭63-203286号公报
【发明内容】
[0008]但在现有的激光焊接方法中，若激光束105出现位置偏离，则不能对下板103照射激光束105，发生上板101的烧穿。另外，需要在上板101的下表面形成凸部102，并需要在下板103的侧面形成凹部104。进而，在下板103需要足以形成凹部104的厚度。为此，不仅需要形成凸部102和凹部104的工时，下板103的厚度也受到制约。本公开涉及从与使T形接头抵接的面相反侧的面照射激光来进行焊接的激光焊接方法，提供提升了针对激光的位置偏离的容限的激光焊接方法。
[0009]为了解决上述课题，本公开的激光焊接方法具有接头形成工序、和焊接工序。在接头形成工序中，形成将第I构件的侧面和第2构件的下表面重叠的T形接头。在焊接工序中，从第2构件的与下表面相反侧的上表面照射激光来将第I构件和第2构件激光焊接。进而，在焊接工序中，使激光摆动并且在沿着第I构件的侧面的方向上移动。
[0010]根据本公开，通过使激光摆动并且对第2构件照射，能使熔深变浅并使焊道宽度变大，能提升针对目标位置偏离的容限。
【附图说明】
[0011]图1A是表示本公开的实施方式中的激光焊接方法的状态的截面图。
[0012]图1B是表示本公开的实施方式中的激光焊接后的状态的截面图。
[0013]图2A是表示本公开的实施方式中的Z字状的摆动的俯视图。
[0014]图2B是表示本公开的实施方式中的波状的摆动的俯视图。
[0015]图2C是表示本公开的实施方式中的螺旋状的摆动的俯视图。
[0016]图3是表示本公开的实施方式中的各种焊接参数下的焊接结果的图。
[0017]图4是表示现有的激光焊接方法的截面图。
【具体实施方式】
[0018](实施方式)
[0019]使用图1A?图3来说明本实施方式的激光焊接方法。图1A是表示本实施方式中的激光焊接方法的状态的截面图。图1B是表示本实施方式中的激光焊接后的状态的截面图。图2A是表示本实施方式中的Z字状的摆动的俯视图。图2B是表示本实施方式中的波状的摆动的俯视图。图2C是表示本实施方式中的螺旋状的摆动的俯视图。图3是表示本实施方式中的各种焊接参数下的焊接结果的图。
[0020]如图1A所示，本实施方式的激光焊接方法对使厚度Tl的第I板1(第I构件)的侧面抵接在第2板2(第2构件)的下表面的T形接头进行焊接。从第2板2的与使第I板I抵接的面相反侧的面(上表面)照射激光3。另外，在图1A中，从与第2板2的上表面垂直的方向照射激光
3。而且，使激光3摆动以成为摆动宽度4并且沿着第I板I的侧面延伸的方向(与纸面垂直的方向)移动，来进行焊接。由此，如图1B所示，形成焊道宽度6和熔深深度7的熔融部5来焊接第I板I和第2板2。这时，图1A示出使激光3向纸面的左右方向摆动并且使激光3向与纸面垂直的方向移动的示例。
[0021]另外，所谓摆动宽度4，是指激光3的光斑的中心进行摆动的宽度。另外，将激光3的光斑的直径称作“光斑直径”。
[0022]如此，通过在进行激光焊接时使激光3摆动，如图用所示，从而相比于不使激光3摆动的情况，熔融部5的焊道宽度6更宽。另外，由于激光3的照射面积增加，因此每单位面积的热输入减少，熔融部5的熔深深度7变浅。由此，相比于不进行摆动的现有技术(参考图4)，因为熔融部5的熔深深度7变浅、熔融部5的焊道宽度6变宽，所以激光3的位置偏离的容限提升。另外，由于熔融部5的焊道宽度6变宽所以熔融金属量增加，因此填埋第I板I与第2板2之间的间隙，针对间隙的容限也提升。
[0023]接下来，使用图2A?图2C来说明摆动的形状。如图2A所示，使激光3以恒定的速度沿行进方向移动，并且使激光3以恒定的速度沿与行进方向垂直的方向往复，由此能进行直线所形成的Z字状的摆动。另外，如图2B所示，使激光3以恒定的速度沿行进方向移动，并且使激光3沿与行进方向垂直的方向往复，在摆动宽度4的端部减速，由此能进行曲线所形成的波状的摆动。另外，如图2C所示，使激光3以恒定的速度沿行进方向移动，并且使激光3旋转，由此能进行螺旋状的摆动。在图2A?图2C中，示出了摆动宽度4大于第I板I的厚度Tl的示例，但摆动宽度4也可以与第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以及焊道宽度6受到摆动宽度4、激光3的前端的光斑直径的影响。即，摆动宽度4越大、或光斑直径越大，则激光3的照射范围越增加。因此，熔融部5的焊道宽度6增加，向第2板2的热输入变低，熔融部5的熔深深度7变浅。使用图3来说明激光3的光斑直径、摆动宽度4、摆动宽度4的中心与第I板I的侧面的中心的偏离等所带来的焊接结果。
[0025]图3是示出在激光3的各种摆动宽度4、激光3的各种光斑直径、摆动宽度4的中心与第I板I的侧面的中心的各种偏离下进行焊接的结果的表。在图3中，求取激光3的摆动宽度4与光斑直径之和。由于激光3的摆动宽度4是激光3的光斑的中心的摆动宽度，因此激光3的摆动宽度4与光斑直径之和表示激光3的照射范围的宽度。另外，图3的焊接结果全都是在将第I板I的厚度Tl设为1.6mm、将第2板2的厚度设为1.6mm、将焊接速度(激光3在第I板I的侧面方向上进行移动的速度)设为1.0m/分、将激光输出设为2kW而进行了焊接的结果。
[0026]首先，说明摆动宽度4为0mm、即不进行摆动的现有技术。在无摆动(摆动宽度0mm)、设为光斑直径0.6mm来进行焊接的情况下，在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.0mm以及0.3mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.4mm时发生了第2板2的烧穿。由于第I板I的厚度Tl为1.6mm，因此虽然激光3照射到第I板I，但还是发生烧穿。这是因为，由于不使激光3摆动，因此激光3过剩地将第I板I熔融。
[0027]接下来，在摆动宽度4设为0.3mm、光斑直径设为0.4mm进行了焊接的情况下，在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.0mm?0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.9 m m时发生了第2板2的烧穿。由于第I板I的厚度TI为
1.6mm，因此激光3从第I板I偏出，因而发生烧穿。即，示出若使激光3摆动，则直到激光3的摆动的中心成为第I板I的端部为止焊接都能进行。
[0028]接下来，在摆动宽度4设为1.0mm、光斑直径设为0.6mm进行了焊接的情况下，在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.0mm?0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.9mm时，发生了第2板2的烧穿。这也同样，由于第I板I的厚度Tl为1.6mm，因此激光3从第I板I偏出，发生烧穿。即，示出若使激光3摆动，则直到激光3的摆动的中心成为第I板I的端部为止焊接都能进行。
[0029]接下来，在摆动宽度4设为1.5mm、光斑直径设为0.8mm进行了焊接的情况下，在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.0mm?0.8mm时得到了良好的焊接结果。但在激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.9mm时，发生了第2板2的熔深不足。即，虽然激光3从第I板I偏出，但不是出现烧穿，而是出现熔深不足。这表示，直到激光3的摆动的中心成为第I板I的端部的情况为止将第I板I熔融，焊接能进行。并且示出，若激光3的摆动的中心从第I板I的端部偏出，则不能将第I板I熔融。
[0030]最后，在摆动宽度4设为1.5_、光斑直径设为1.0mm来进行焊接的情况下，确认到，即使激光3距第I板I的侧面的中心的偏离为0.0mm也会发生熔深不足。这表示，摆动宽度4与光斑直径之和变得过大而熔融部5的熔深深度7不充分。
[0031 ] 根据以上的结果可知，若摆动宽度4与光斑直径之和为0.7mm?2.3mm，则即使摆动的中心偏离到第I板I的端部，焊接也能进行。即，不进行摆动的情况下的摆动的中心的偏离仅容许到0.3mm，与此相对，若进行摆动，则摆动的中心的偏离容许到0.Smm0即，可知若进行摆动，则激光3的摆动的偏离的容限提升到2倍以上。另外，由第I板I的厚度Tl为1.6mm可知，若摆动宽度4与光斑直径之和大于第I板的厚度的0.4倍(0.64_)、小于1.5倍(2.4mm)，就能进行合适的焊接。
[0032]另外，若距第I板I的侧面的中心的偏离过大，则即使满足上述关系，也不能进行良好的焊接。即，若出现超过第I板I的厚度的一半的偏离，就不能实现良好的焊接。
[0033]如以上那样，根据本实施方式的激光焊接方法，通过使激光3摆动并且进行照射，能使熔融部5的熔深7浅，使熔融部5的焊道宽度6大。因此能提升激光3针对被焊接件的位置偏离、针对被焊接件的间隙的容限。
[0034]产业上的利用可能性
[0035]本公开能在T形接头的焊接中提升针对激光的位置偏离的容限，作为对T形接头进行激光焊接的激光焊接方法而在产业上有用。
[0036]标号说明
[0037]I 第I板
[0038]2 第2板
[0039]3 激光
[0040]4摆动宽度[0041 ] 5熔融部
[0042]6焊道宽度
[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
【主权项】
1.一种激光焊接方法，具备: 接头形成工序，形成将第I构件的侧面和第2构件的下表面重叠的T形接头;和焊接工序，从所述第2构件的与所述下表面相反侧的上表面照射激光来将所述第I构件和所述第2构件进行激光焊接， 在所述焊接工序中，使所述激光摆动并且在沿着所述第I构件的所述侧面的方向上移动。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，所述激光的所述摆动的宽度与所述激光的光斑直径之和，大于所述第I构件的厚度的0.4倍且小于1.5倍。3.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述摆动是直线所形成的Z字状。4.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述摆动是曲线所形成的波状。5.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，所述激光的所述摆动是螺旋状。
【文档编号】B23K26/24GK105873714SQ201480072300
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】川本笃宽, 向井康士, 藤原润司, 中川龙幸
【申请人】松下知识产权经营株式会社