。
[0044] 首先，详细描述本发明的激光焊接方法。本发明的激光焊接方法的特征在于在通 过将激光照射至待焊接的部分来实施焊接的激光焊接方法的激光照射过程中，将保护气体 供应至激光照射部和激光照射部的后侧。
[0045] 待焊接的部分是指一种或多种钢材料进行对焊接的部分，并且，即使当钢材料具 有不同的厚度时也可采用两种或多种钢材料。尽管旨在制造汽车部件的钢材料可具有高强 度的特点，但是他们并不局限于高强度的特点，它们被期望用于激光焊接过程中气孔缺陷 引发问题的所有钢材料中。
[0046] 在焊接具有不同厚度的钢材料的焊接接头的情况下，通常难以设定适当的热输 入。在焊接过程中，一个较厚的钢材料（所谓的"厚钢板"）相比较薄的钢材料（所谓的"薄 钢板"）可能不能充分熔融，并且如果基于厚钢板的热输入将热输入施于薄钢板，由于薄钢 板可能过分熔融，则可能易于形成如熔毁（meltdown)或气孔的焊接缺陷。热输入的升高导 致等离子体的温度升高，使得气孔容易形成，并且，过度熔融的金属沿重力方向向下滴产生 凹陷（underfill)或恪毁。
[0047] 因此，本发明提出一种方法，如图6所示，将激光束的照射位置移向厚钢板以首先 熔化厚钢板，然后局部熔化薄钢板。也就是说，本发明中的激光优选地照射从具有不同厚度 的钢板的界面至厚钢板的距离为〇. 1至〇. 25mm的位置。因此，厚钢板的熔融金属移向薄钢 板以保证金属焊缝的预定的颈部厚度并有助于焊缝的强度提高。如果所述距离小于〇. 1mm， 则薄钢板被熔化形成焊缝缺陷，并且，如果所述距离超过〇. 25mm，则产生仅厚钢板被熔化的 现象。
[0048] 本发明中的热输入优选地为0. 83至3. OkW · min/m。如果所述热输入低于 0. 83kW · min/m，则由于厚钢板的熔融量，难以将厚钢板移向薄钢板，如果所述热输入超过 3. OkW · min/m，则由于厚钢板过度恪化而存在恪毁的问题。
[0049] 对于激光焊接方法的类型没有特别的限制，只要它们能够被本发明的领域中的技 术人员采用，则为充分的。特别地，本发明的激光焊接方法中的〇) 2激光焊接方法在其技术 效果方面是优异的。〇)2激光焊接方法的效果在本发明的抑制气孔形成效果方面可以被最 大化，因为在〇) 2激光焊接方法的情况下，存在高的形成焊缝中的气孔的可能性。
[0050] 参照图3详细描述了本发明。图3为示出可用于本发明的焊接方法的装置的一个 实施方式的模拟图表。
[0051] 本发明的激光焊接方法包含在激光照射过程中同时供应保护气体至激光照射部 和激光照射部的后侧。一种通过与激光照射方向相同轴向的同轴喷嘴10供应保护气体的 方法和一种通过侧喷嘴20从横向供应保护气体的方法可被用作将保护气体供应至激光照 射部的方法。以与激光照射方向相同的轴向供应保护气体的方法具有通过阻断激光束与空 气的反应从而防止激光束的散射的效果。另一方面，从横向供应保护气体的方法具有通过 消除焊接过程中产生的等离子体从而能够改善焊接中的激光束的效率下降的优点。
[0052] 本发明的激光焊接方法可包括在激光照射过程中通过下喷嘴30将保护气体供应 至照射部的后侧。在防止焊缝中的气孔或凹坑缺陷的形成方面存在限制，其中，仅对焊缝 的照射表面（焊缝的上部）实施保护。特别地，当焊接薄钢板时，进行穿孔焊接（piercing welding)，在穿孔焊接情况中，从焊缝的后侧与焊缝的上侧相同水平地产生高温等离子体， 并且氮气通过等离子体也集中地渗透至焊缝中。因此，也可将保护气体供应至后侧以阻断 空气中的氮与从激光照射表面的后侧（底部）产生的等离子体的反应。
[0053] 在持续生产具有长焊接线的产品（如TWB)的情况下，存在保护焊缝的整个后侧的 设计结构困难，并且存在消耗大量的气体来保护如此大的面积的问题。通过认识到高温等 离子体有助于气孔的形成的事实，本发明可获得即使采用少量的保护气体也能有效地防止 气孔或凹坑缺陷的形成的效果，因此将惰性气体直接喷至等离子体产生部位。存在一个优 点，通过抑制气孔或凹坑缺陷的形成可以保证优异的成形性，从而抑制在焊缝的成形过程 中的裂缝等的产生。
[0054] 除了将保护气体供应至激光照射部和激光照射部的后侧，所述方法还可包括在激 光照射后从后侧额外地将保护气体供应至激光照射部或激光照射部的后侧。在图3中，置 于焊接头的后侧的上保护箱40和下保护箱50为用于在激光照射后额外地将保护气体供应 至激光照射部或激光照射部的后侧的装置。
[0055] 激光焊接是一种利用高效激光束的方法，以高速焊接为特征。在激光焊接的情况 下，除了安装同轴喷嘴10、侧喷嘴20和下喷嘴30 (如图3所示）之外，如果需要，需要在焊 接头的后侧安装上保护箱40和下保护箱50,因为存在实施焊接后的焊缝的后侧的焊缝暴 露在空气中的可能。在此情况下，存在通过抑制氮的混合以及在冷却过程中将焊缝隔绝空 气从而改善焊缝的表面材料的效果，从而抑制焊缝的氧化现象。
[0056] 惰性气体，如氦（He)气、氩（Ar)气和其它惰性气体可用作所供应的保护气体，并 且也可以使用惰性气体的混合物。氦气更有效，因为氦气具有比氩气更高的电离能，从而减 少了产生的等离子体的量。
[0057] 优选地，以15至401/min的流速供应所述保护气体。仅当流速为151/min或以上 时可保证好的效果，当流速低于151/min时，降低保护效果从而增加空气中的氮的混入。同 时，尽管当流速超过401/min时，保护气体在防止气孔的形成方面是有效的，存在熔融部分 剧烈颤动导致焊珠表面差的质量的问题，并且应降低焊接速度以补偿冷却效应引起的热输 入。由于如果保护气体的流速增加则经济可行性劣化，所以优选地维持保护气体的流速至 15至201/min的范围。
[0058] 下文详细描述了本发明的一个焊接构件。本发明的焊接构件具有优选地包含以重 量计的125ppm或以下的氮的焊缝。
[0059] 所述焊缝的氮为在激光焊接加工过程中来自周围的空气的氮气，其中，超过以重 量计的125ppm的氮含量增加形成气孔或凹坑缺陷的可能性，并且可为焊缝的成形过程中 的焊缝的破裂或断裂的原因。也就是说，激光焊缝中的氮气的固溶度（也就是固溶在先共 析铁素体中）的极限为以重量计的125ppm。因此，在氮固化在先共析铁素体中的激光焊接 钢材料的情况下，优选地控制焊缝的氮含量至以重量计的125ppm或以下以抑制气孔或凹 坑缺陷的形成。
[0060] 下文将参照以下实施例和对比实施例更详细地描述本发明。然而，所提供的以下 实施例和对比实施例仅用于阐述的目的，而不应被视为以任何方式限制本发明的范围。
[0061] (实施例1)
[0062] 分别制备了具有下表1所示的成分（wt%，剩余成分为铁和不可避免的杂质）和厚 度的冷轧钢板（CR)和镀锌钢板（GI)。
[0063] [表 1]
[0064]
【主权项】
1. 一种激光焊接方法，通过用激光照射待焊接的部位进行焊接，所述方法包含将保护 气体供应至激光照射部和激光照射部的后侧。
2. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中待焊接的部位为将具有不同厚度的钢材 料对接并焊接的部位。
3. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中以激光照射方向的轴向和横向的至少一 个方向供应待供应至激光照射部的所述保护气体。
4. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中在激光焊接后，额外地供应所述保护气 体至激光照射部或激光照射部的后侧。
5. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中所述保护气体包含氦气、氩气和他们的 气体混合物中的任意一种。
6. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中以15至401/min的流速供应保护气体。
7. 根据权利要求6所述的激光焊接方法，其中以15至201/min的流速供应保护气体。
8. 根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中激光的焊接热输入在0. 83至 3.OkW?min/m的范围内。
9. 根据权利要求2所述的激光焊接方法，其中激光的照射位置从具有不同厚度的板之 间的界面至厚板的距离为〇. 1至〇. 25mm。
10. -种激光焊接构件，包含通过将激光照射至待焊接部位而焊接的焊缝，其中所述焊 缝中含有以重量计的125ppm或以下的氮。
11. 根据权利要求10所述的激光焊接构件，其中所述焊缝是通过权利要求1至9所展 示的激光焊接方法中的任何一种形成的。
【专利摘要】本发明涉及一种激光焊接方法，所述方法能够防止在焊缝上形成的如气孔或凹坑的缺陷并提高激光焊接过程中的焊缝的成形性，并且涉及使用所述方法制备的焊接构件。在通过照射激光至待焊接部分进行焊接的激光焊接方法中，提供了包括将保护气体供应至激光照射部和激光照射部的后侧的激光焊接方法，以及具有通过所述方法形成的焊缝的焊接构件。
【IPC分类】B23K26-14
【公开号】CN104602860
【申请号】CN201280075474
【发明人】禹仁秀
【申请人】Posco公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2012年12月20日
【公告号】DE112012006855T5, WO2014035013A1