焊接结构的制作方法

本申请涉及材料加工领域，进一步涉及焊接领域，尤其涉及一种焊接结构。

背景技术：

焊接是材料加工领域的一种常见加工手段，其可以实现不同板材或者元件之间的连接。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面，激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

激光焊接可用于对异质材料进行焊接，现有异质焊接技术一般为螺旋线焊接或弓字型焊接，属于连续焊接。在对激光连续焊接工件进行信赖性测试(例如推力实验测试)，发现连续焊接工件由于便捷处剪切失效面积较小，连续焊接的工件未能充分体现边界焊接强度，工件信赖性较差。若通过增大焊接面积的方法增大剪切失效面积以提升强度，则连续焊接时，工件一直被激光加热，工件内部在短时间内积累大量的热量和应力而不能得到释放，导致工件易变形。

如何解决上述问题，在保证工件不易形变的情况下提升工件信赖性，是本领域计时人员需要考虑的。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种用于第一焊材和第二焊材的焊接结构。

一种用于第一焊材和第二焊材的焊接结构，所述焊接结构包括包括焊印，相邻所述焊印间隔设置，所述焊印将所述第一焊材和所述第二焊材连接，所述焊印包括子焊印，相邻所述子焊印间隔设置。

进一步的，所述第一焊材及所述第二焊材为不同的材料。

进一步的，所述第一焊材及第二焊材为具备不同物性参数的两种金属。

进一步的，相邻的两个所述子焊印之间的间距小于相邻的两个所述焊印之间的间距。

进一步的，所述子焊印在所述第一焊材与所述第二焊材的重叠面上的投影形状为边数不少于四的多边形。

进一步的，所述焊印设置于所述第一焊材与所述第二焊材的重叠面的边缘。

进一步的，两个所述焊印相邻设置，一个所述焊印设置于另一个所述焊印靠近所述第一焊材与所述第二焊材的重叠面边缘的一侧，相邻的两个所述子焊印之间的间距不小于相邻的两个所述焊印之间的间距。

进一步的，所述焊印设置于所述第一焊材及所述第二焊材相背的两个表面的任意一个上。

进一步的，所述焊接结构还包括熔池区，所述熔池区对应所述焊印设置，所述熔池区包含所述第一焊材和所述第二焊材的材料。

进一步的，所述第一焊材与所述第二焊材堆叠设置，所述第一焊材的面积不大于所述第二焊材的面积，所述第一焊材完全承载于所述第二焊材。

本申请的焊接结构，通过使用分段激光焊接的方式获得焊印中的子焊印，即，在分段式激光焊接过程中，形成一个子焊印后激光源会有一定时间的停顿，随后间隔一定的距离继续进行焊接产生另一个子焊印。一方面，如此分布进行激光焊接可视使第一焊材或第二焊材在焊接过程中所产生的热量在两个子焊印形成的间隙得以扩散，与之相对应的，第一焊材及第二焊材的内应力得到释放，从而可以有效减少焊接结构的变形。另一方面，焊接结构焊接处的剪切失效面积与焊印的平面图案的周长及熔池区的厚度呈正相关，将一个焊印分为多个子焊印，且通过控制多个子焊印之间的间距，使一个焊印所对应的多个子焊印的平面图案的周长之和大于一个焊印(包括多个子焊印及相邻的两个子焊印之间的间隙所围和的整体)的周长，进而使得焊接结构的剪切失效面积增大，进一步提高了边界破坏的难度以提升焊接强度。

附图说明

图1为本申请第一实施例的焊接结构的平面示意图。

图2为本申请第一实施例的焊接结构沿ii-ii方向的局部剖视示意图。

图3为本申请第一实施例的焊接结构沿iii-iii方向的局部剖视示意图。

图4为本申请第二实施例的焊接结构的平面示意图。

图5为本申请第二实施例的焊接结构沿v-v方向的局部剖视示意图。

图6为本申请第二实施例的焊接结构沿vi-vi方向的局部剖视示意图。

图7为本申请第三实施例的焊接结构的平面示意图。

图8为本申请第三实施例的焊接结构沿viii-viii方向的局部剖视示意图。

图9为本申请第三实施例的焊接结构沿ix-ix方向的局部剖视示意图。

主要元件符号说明

焊接结构10、20、30

第一焊材11、21、31

第二焊材12、22、32

焊印13、23、33

子焊印130、230、330

熔池区14、24、34

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。

第一实施例

如图1至3所示，本申请提供一种用于第一焊材11及第二焊材12的焊接结构10，焊接结构10包括焊印13，相邻焊印13间隔设置，焊印13将第一焊材11和第二焊材12连接。焊印13包括子焊印130，相邻子焊印130间隔设置。

于一实施例中，第一焊材11及第二焊材12为不同的材料，焊接结构10可以为一种适用于异质材料焊接的焊接结构，通过激光对相邻并接触的两种不同材质进行熔融焊接，避免传统焊接方式中因材料性质不同所导致的焊接困难。

在本实施例中，第一焊材11及第二焊材12为具备不同物性参数的两种金属，例如，第一焊材11的材质可以为金属铁，第二焊材12的材质可以为不锈钢。

第一焊材11与第二焊材12至少部分相邻并接触，于一实施例中，第一焊材11与第二焊材12可平行放置且有至少一边相邻并接触，第一焊材11与第二焊材12的被焊接区可以为第一焊材11与第二焊材12相邻的边；于一实施例中，第一焊材11与第二焊材12可堆叠设置，第一焊材11与第二焊材12可以是部分重叠，第一焊材11与第二焊材12也可以是全部重叠。

在本实施例中，第一焊材11与第二焊材12堆叠设置，第一焊材11的面积不大于第二焊材12的面积，第一焊材11完全承载于第二焊材12。

当第一焊材11与第二焊材12放置完成后可对第一焊材11及第二焊材12进行分段式激光焊接。焊接过程中，激光可对焦于第一焊材11或第二焊材12表面，对焦区域应位于第一焊材11与第二焊材12的重叠区；激光对焦完成后开始进行熔融焊接，焊接过程中，第一焊材11及第二焊材12上形成多个熔池，每个熔池至少贯穿第一焊材11或第二焊材12中的一个及部分贯穿第一焊材11或第二焊材12中的另一个，熔池所对应区域的第一焊材11及第二焊材12发生融化，随后停止加热使得熔融区域凝固以实现第一焊材11及第二焊材12之间的焊接。

于一实施例中，所述熔池凝固后形成熔池区14，熔池区14包含第一焊材11和第二焊材12的材料。本申请的一个实施例中，如图2所示，熔池区14贯穿第一焊材11，并部分位于第二焊材12。具体来讲，激光的能量将第一焊材11和部分第二焊材12熔融，这些材料在冷却固化后形成熔池区14。熔池区14与焊印13对应设置，焊印13设置于第一焊材11或第二焊材12相背的两个表面的任意一个上。

在另一些实施例中，激光的能量会将第一焊材11和第二焊材12全部熔融，形成贯穿第一焊材11和第二焊材12的熔池区14。焊印13应对应第一焊材11与第二焊材12的重叠面设置。于一实施例中，焊印13可以设置于第一焊材11及第二焊材12的重叠面的边缘，在其他实施例中，焊印13也可以设置于第一焊材11及第二焊材12的重叠面的其他区域。在本实施例中，焊印13设置于第一焊材11及第二焊材12的重叠面的外侧边缘。

于一实施例中，多个焊印13相互间隔设置，每个焊印13的长度可以相等也可以不相等，可以根据焊接工艺需求选择焊印13的具体面积或长度等参数，至少一个焊印13包括多个子焊印130，多个子焊印130间隔设置。在其他实施例中，每个焊印13均可以包括多个子焊印130，每个焊印13所包含的子焊印130的数量可以相等也可以不相等，可以根据焊印13的具体面积或长度选择子焊印13的数量，多个子焊印130的数量、形状、面积等参数可以相同也可以不相同。在本实施例中，每个子焊印130的形状及面积相同，多个子焊印130间隔设置且间距相同，相邻的两个子焊印130之间的间距小于相邻的两个焊印13之间的间距。

于一实施例中，子焊印130在第一焊材11与第二焊材12的重叠面上的投影形状可以为多边形。在本实施例中，子焊印130在第一焊材11与第二焊材12的重叠面上的投影形状为四边形。可以理解，四边形的子焊印130具备良好的易加工性。

通过使用分段激光焊接的方式获得焊印13中的子焊印130，即，在分段式激光焊接过程中，形成一个子焊印130后激光源会有一定时间的停顿，随后间隔一定的距离继续进行焊接产生另一个子焊印130。如此分布进行激光焊接可视使第一焊材11或第二焊材12在焊接过程中所产生的热量在两个子焊印130形成的间隙得以扩散，与之相对应的，第一焊材11及第二焊材12的内应力得到释放，从而可以有效减少焊接结构10的变形。进一步的，焊接结构10焊接处的剪切失效面积与焊印13的平面图案的周长及熔池区14的厚度呈正相关，将一个焊印13分为多个子焊印130，且通过控制多个子焊印130之间的间距，使一个焊印13所对应的多个子焊印130的平面图案的周长之和大于一个焊印13(包括多个子焊印130及相邻的两个子焊印130之间的间隙所围和的整体)的周长，进而使得焊接结构10的剪切失效面积增大，进一步提高了边界破坏的难度以提升焊接强度。

第二实施例

如图4至6所示，本申请提供一种用于第一焊材21及第二焊材22的焊接结构20，焊接结构20还包括多个焊印23，位于焊印23处的所述第一焊材21与第二焊材22相连接，多个焊印23间隔设置。至少一个焊印23包括多个子焊印230，多个子焊印230间隔设置，多个子焊印230在第一焊材21与第二焊材22的重叠面上的投影形状为多边形。

于一实施例中，第一焊材21及第二焊材22为不同的材料，焊接结构20可以为一种适用于异质材料焊接的焊接结构，通过激光对相邻并接触的两种不同材质进行熔融焊接，避免传统焊接方式中因材料性质不同所导致的焊接困难。

在本实施例中，第一焊材21及第二焊材22为具备不同物性参数的两种金属，例如，第一焊材21的材质可以为金属铁，第二焊材22的材质可以为不锈钢。

第一焊材21与第二焊材22的至少部分相邻并接触，于一实施例中，第一焊材21与第二焊材22可平行放置且有至少一边相邻并接触，第一焊材21与第二焊材22的被焊接区可以为第一焊材21与第二焊材22相邻的边；于一实施例中，第一焊材21与第二焊材22可堆叠设置，第一焊材21与第二焊材22可以是部分重叠，第一焊材21与第二焊材22也可以是全部重叠。

在本实施例中，第一焊材21与第二焊材22堆叠设置，第一焊材21的面积不大于第二焊材22的面积，第一焊材21完全承载于第二焊材22。

当第一焊材21与第二焊材22放置完成后可对第一焊材21及第二焊材22进行分段式激光焊接。焊接过程中，激光可对焦于第一焊材21或第二焊材22表面，对焦区域应位于第一焊材21与第二焊材22的重叠区；激光对焦完成后开始进行熔融焊接，焊接过程中，第一焊材21及第二焊材22上形成多个熔池，每个熔池至少贯穿第一焊材21或第二焊材22中的一个及部分贯穿第一焊材21或第二焊材22中的另一个，熔池所对应区域的第一焊材21及第二焊材22发生融化，随后停止加热使得熔融区域凝固以实现第一焊材21及第二焊材22之间的焊接。

于一实施例中，所述熔池凝固后形成熔池区24，熔池区24至少贯穿第一焊材21或第二焊材22中的一个及部分贯穿第一焊材21或第二焊材22中的另一个。熔池区24对应被贯穿的第一焊材21或第二焊材22的表面形成有焊印23，熔池区24与焊印23对应设置，焊印23至少设置于第一焊材21或第二焊材22相背的两个表面的任意一个上。

在本实施例中，熔池区24贯穿第一焊材21的全部及第二焊材22的部分，焊印23设置于第一焊材21与第二焊材22相背的表面。

焊印23应对应第一焊材21与第二焊材22的重叠面设置。于一实施例中，焊印23可以设置于第一焊材21及第二焊材22的重叠面的边缘，在其他实施例中，焊印23也可以设置于第一焊材21及第二焊材22的重叠面的其他区域。在本实施例中，焊印23设置于第一焊材21及第二焊材22的重叠面的外侧边缘。

于一实施例中，多个焊印23相互间隔设置，每个焊印23的长度可以相等也可以不相等，可以根据焊接工艺需求选择焊印23的具体面积或长度等参数，至少一个焊印23包括多个子焊印230，多个子焊印230间隔设置。在其他实施例中，每个焊印23均可以包括多个子焊印230，每个焊印23所包含的子焊印230的数量可以相等也可以不相等，可以根据焊印23的具体面积或长度选择子焊印23的数量，多个子焊印230的数量、形状、面积等参数可以相同也可以不相同。在本实施例中，每个子焊印230的形状及面积相同，多个子焊印230间隔设置且间距相同，在其他实施例中，多个子焊印230的间距可不相同。

于一实施例中，子焊印230在第一焊材21与第二焊材22的重叠面上的投影形状可以为多边形。在本实施例中，子焊印230在第一焊材21与第二焊材22的重叠面上的投影形状为边数大于四的多边形，例如五边形、六边形或其他规则或者不规则且满足条件的多边形。可以理解的，子焊印230在第一焊材21与第二焊材22的重叠面上的投影形状为边数大于四的多边形，可以有效提升焊接结构20的剪切失效面积。

通过使用分段激光焊接的方式获得焊印23中的子焊印230，即，在分段式激光焊接过程中，形成一个子焊印230后激光源会有一定时间的停顿，随后间隔一定的距离继续进行焊接产生另一个子焊印230。如此分布进行激光焊接可视使第一焊材21或第二焊材22在焊接过程中所产生的热量在两个子焊印230形成的间隙得以扩散，与之相对应的，第一焊材21及第二焊材22的内应力得到释放，从而可以有效减少焊接结构20的变形。进一步的，焊接结构20焊接处的剪切失效面积与焊印23的平面图案的周长及熔池区24的厚度呈正相关，将一个焊印23分为多个子焊印230，且通过控制多个子焊印230之间的间距，使一个焊印23所对应的多个子焊印230的平面图案的周长之和大于一个焊印23(包括多个子焊印230及相邻的两个子焊印230之间的间隙所围和的整体)的周长，进而使得焊接结构20的剪切失效面积增大，进一步提高了边界破坏的难度以提升焊接强度。

第三实施例

如图7至9所示，本申请提供一种焊接结构30，焊接结构30包括第一焊材31及第二焊材32。第一焊材31的至少部分及第二焊材32的至少部分堆叠设置并接触。焊接结构30还包括多个焊印33，位于焊印33处的所述第一焊材31与第二焊材32相连接，多个焊印33间隔设置。至少一个焊印33包括多个子焊印330，多个子焊印330间隔设置，多个子焊印330在第一焊材31与第二焊材32的重叠面上的投影形状为多边形。

于一实施例中，第一焊材31及第二焊材32为不同的材料，焊接结构30可以为一种适用于异质材料焊接的焊接结构，通过激光对相邻并接触的两种不同材质进行熔融焊接，避免传统焊接方式中因材料性质不同所导致的焊接困难。

在本实施例中，第一焊材31及第二焊材32为具备不同物性参数的两种金属，例如，第一焊材31的材质可以为金属铁，第二焊材32的材质可以为不锈钢。

第一焊材31与第二焊材32的至少部分相邻并接触，于一实施例中，第一焊材31与第二焊材32可平行放置且有至少一边相邻并接触，第一焊材31与第二焊材32的被焊接区可以为第一焊材31与第二焊材32相邻的边；于一实施例中，第一焊材31与第二焊材32可堆叠设置，第一焊材31与第二焊材32可以是部分重叠，第一焊材31与第二焊材32也可以是全部重叠。

在本实施例中，第一焊材31与第二焊材32堆叠设置，第一焊材31的面积不大于第二焊材32的面积，第一焊材31完全承载于第二焊材32。

当第一焊材31与第二焊材32放置完成后可对第一焊材31及第二焊材32进行分段式激光焊接。焊接过程中，激光可对焦于第一焊材31或第二焊材32表面，对焦区域应位于第一焊材31与第二焊材32的重叠区；激光对焦完成后开始进行熔融焊接，焊接过程中，第一焊材31及第二焊材32上形成多个熔池，每个熔池至少贯穿第一焊材31或第二焊材32中的一个及部分贯穿第一焊材31或第二焊材32中的另一个，熔池所对应区域的第一焊材31及第二焊材32发生融化，随后停止加热使得熔融区域凝固以实现第一焊材31及第二焊材32之间的焊接。

于一实施例中，所述熔池凝固后形成熔池区34，熔池区34至少贯穿第一焊材31或第二焊材32中的一个及部分贯穿第一焊材31或第二焊材32中的另一个。熔池区34对应被贯穿的第一焊材31或第二焊材32的表面形成有焊印33，熔池区34与焊印33对应设置，焊印33至少设置于第一焊材31或第二焊材32相背的两个表面的任意一个上。

在本实施例中，熔池区34贯穿第一焊材31的全部及第二焊材32的部分，焊印33设置于第一焊材31与第二焊材32相背的表面。

焊印33应对应第一焊材31与第二焊材32的重叠面设置。于一实施例中，焊印33可以设置于第一焊材31及第二焊材32的重叠面的边缘，在其他实施例中，焊印33也可以设置于第一焊材31及第二焊材32的重叠面的其他区域。在本实施例中，焊印33设置于第一焊材31及第二焊材32的重叠面的外侧边缘，沿第一焊材31的外侧边缘设置有两层焊印33，位于不同圈的两个焊印33相邻设置，一个焊印33设置于另一个焊印33靠近第一焊材31与第二焊材32的重叠面边缘的一侧，相邻的两个子焊印330之间的间距不小于相邻的两个焊印33之间的间距。可以理解的，通过在第一焊材31与第二焊材32的重叠面边缘设置内外两层焊印33可提升重叠区域的焊接强度。

于一实施例中，多个焊印33相互间隔设置，每个焊印33的长度可以相等也可以不相等，可以根据焊接工艺需求选择焊印33的具体面积或长度等参数，至少一个焊印33包括多个子焊印330，多个子焊印330间隔设置。在其他实施例中，每个焊印33均可以包括多个子焊印330，每个焊印33所包含的子焊印330的数量可以相等也可以不相等，可以根据焊印33的具体面积或长度选择子焊印33的数量，多个子焊印330的数量、形状、面积等参数可以相同也可以不相同。在本实施例中，每个子焊印330的形状及面积相同，多个子焊印330间隔设置且间距相同，相邻的两个子焊印330之间的间距不小于相邻的两个焊印33之间的间距。

于一实施例中，子焊印330在第一焊材31与第二焊材32的重叠面上的投影形状可以为多边形。在本实施例中，子焊印330在第一焊材31与第二焊材32的重叠面上的投影形状为四边形。可以理解，四边形的子焊印330具备良好的易加工性。

通过使用分段激光焊接的方式获得焊印33中的子焊印330，即，在分段式激光焊接过程中，形成一个子焊印330后激光源会有一定时间的停顿，随后间隔一定的距离继续进行焊接产生另一个子焊印330。如此分布进行激光焊接可视使第一焊材31或第二焊材32在焊接过程中所产生的热量在两个子焊印330形成的间隙得以扩散，与之相对应的，第一焊材31及第二焊材32的内应力得到释放，从而可以有效减少焊接结构30的变形。进一步的，焊接结构30焊接处的剪切失效面积与焊印33的平面图案的周长及熔池区34的厚度呈正相关，将一个焊印33分为多个子焊印330，且通过控制多个子焊印330之间的间距，使一个焊印33所对应的多个子焊印330的平面图案的周长之和大于一个焊印33(包括多个子焊印330及相邻的两个子焊印330之间的间隙所围和的整体)的周长，进而使得焊接结构30的剪切失效面积增大，进一步提高了边界破坏的难度以提升焊接强度。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请权利要求书所限定的范围内。