填角搭接接头上的振荡远程激光焊接制造技术

本发明专利技术提供了一种用于以填角接头连结两个金属材料件的经济的激光焊接方法。该方法可靠地补偿了两个材料件之间的公差，并且可以用于各种光照条件和生产环境中。另外，该方法不需要用于接缝跟踪的附加设备。该方法包括在使激光束沿着两个材料件之间的交界面横向地移动的同时使激光束例如按照“图形8”的图案振荡。该填角接头的宽度相比于使用非振荡激光束形成的填角接头增大，并且因此补偿了公差。填角接头的宽度取决于激光束的振荡幅度而非光束尺寸。

Vibration remote laser welding of fillet lap joint

The present invention provides an economical laser welding method for joining two metal material parts with an angle joint. The method reliably compensates the tolerances between the two material components and can be used in a variety of light conditions and production environments. In addition, the method does not require additional equipment for seam tracking. The method includes oscillating the laser beam while moving the laser beam along the interface between the two material elements, for example, oscillating in accordance with the pattern \figure 8\. The fillet joint is wider in width than the fillet joint formed using a non vibrating laser beam, and therefore compensates for tolerances. The width of the fillet joint depends on the oscillation amplitude of the laser beam rather than the beam size.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】填角搭接接头上的振荡远程激光焊接相关申请的交叉引用该PCT专利申请要求于2015年1月21日提交的序列号为62/105,929的美国临时专利申请的权益和优先权，该项申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且由此通过参引并入本文。
技术介绍
1.
本专利技术总体上涉及激光焊接技术，并且更具体地涉及对用于汽车应用的金属材料件之间的填角接头进行激光焊接。2.相关技术用于汽车的结构部件通常包括通过激光焊接连结在一起的多个金属材料件。激光焊接包括沿着两个材料件之间的交界面施加呈激光束形式的集中热源。激光束使两个材料件的沿着交界面的部分熔融，并且熔融的材料件凝固以形成接头。该技术提供了牢固的接头并且可以以高速率进行，这在汽车部件的生产中是理想的。包括搭接接头和填角接头的各种不同类型的接头可以通过激光焊接形成。通常填角接头是优选的，这是因为填角接头允许轻重量产品和稳定的锌脱气，这提供了良好的焊接质量。然而，由于沿着金属材料件之间的交界面的公差的尺寸，因此通常需要难以实现的高定位精度。目前用于形成具有高定位精度的填角接头的技术包括使用连同立体相机和光学系统一起的远程激光器。相机和光学系统精确地跟踪交界面的位置并且考虑材料件之间的公差。然而，该技术通常不适合在某些光照条件和生产环境中使用，并且设备昂贵。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用激光焊接将设置成相对于彼此成角度的两个金属材料件连结的改进方法。激光焊接步骤包括在激光束沿着两个材料件之间的交界面横向地移动时通过使激光束振荡而沿着交界面形成填角接头。由振荡激光束形成的填角接头的宽度大于使用非振荡激光束形成的填角接头的宽度。在不需要昂贵的相机和光学系统的情况下，填角接头的较大宽度补偿了沿着两个材料件之间的交界面的公差。另外，本专利技术所提供的激光焊接方法适于在各种光照条件和生产环境中使用。本专利技术还提供一种用于以填角接头连结两个金属材料件的激光焊接装置。该装置提供了在激光束沿着两个材料件之间的交界面横向地移动时进行振荡的激光束。本专利技术还提供了一种用于汽车应用的部件，该部件包括两个金属材料件以及处于两个金属材料件之间的填角接头。填角接头是通过借助于振荡激光束进行的激光焊接而形成以增加填角接头的宽度并且因此考虑了沿着交界面的公差。附图说明通过参照结合附图考虑时的以下详细描述将易于领会并且更好地理解本专利技术的其他优点，在附图中：图1图示了根据本专利技术的示例性实施方式的激光焊接两个材料件的方法；图1A是图1的一部分的放大截面图，其示出了在两个材料件之间形成填角接头的过程中的激光束；图2A是在示例性激光焊接方法中使用的激光焊接参数的列表；图2B包括在另一示例性激光焊接方法中使用的激光焊接参数；图3A至图3D是用于实施激光焊接参数的示例性软件程序的屏幕截图；图4A至图4C是根据示例性实施方式的在两个材料件之间形成的填角接头的照片；图5A至图5C是根据另一示例性实施方式的在两个材料件之间形成的填角接头的照片；图6A至图6D是根据又一示例性实施方式的在两个材料件之间形成的填角接头的照片；图7A至图7D是根据另一示例性实施方式的在两个材料件之间形成的填角接头的照片；图8是根据另一示例性实施方式的在两个材料件之间形成的填角接头的照片；以及图9A至图9C是根据另一示例性实施方式的包括形成在两个铝材料件之间的填角接头的车门的一部分的照片。具体实施方式本专利技术提供了用于制造金属部件、尤其是用于在汽车应用中使用的金属部件的改进方法，所述金属部件包括连结在一起的至少两个金属材料件20、22。振荡激光束26用于形成宽的填角接头24，该宽的填角接头也称为填角搭接接头或焊缝。填角接头24的增加的宽度补偿了沿着两个材料件20、22之间的交界面28的公差。因而，可以在各种光照条件和生产环境中形成可靠且牢固的填角接头24。另外，填角接头24在未使用诸如用于精确的界面跟踪的立体相机和光学系统之类的附加设备的情况下形成。图1和图1A各自示出了连结两个材料件20、22的振荡激光束26的示例。该方法从提供待连结的金属材料件20、22开始。各种材料件20、22可以使用该方法连结，并且材料件20、22可以彼此相同或不同。在一个实施方式中，材料件20、22包括钢或其他铁基材料、铝或铝合金。例如，两个材料件20、22可以均由钢形成，两个材料件20、22可以均由铝形成，或者一个材料件可以由钢形成，而另一个材料件可以由铝形成。待连结的材料件20、22的尺寸和形状取决于成品部件的期望应用。在图中示出的示例性实施方式中，两个材料件20、22以片材的形式提供。在形成填角接头24的准备中，两个材料件20、22设置成相对于彼此成角度。在示例性实施方式中，如图1A中最佳地示出的，第一材料件20的侧表面30设置成相对于第二材料件22的顶表面32成角度，例如相互垂直。然而，侧表面30和顶表面32可以设置成相对于彼此成其他角度。两个材料件20、22在侧表面30和顶表面32的交叉处呈现交界面28，并且填角接头24沿着交界面28形成。如上所述，存在与交界面28的位置和/或材料件20、22沿着交界面28相对于彼此的定位相关联的公差，在激光焊接过程期间需要考虑该公差以确保沿着整个交界面28形成牢固的填角接头24。例如，交界面28的位置可以沿着弯曲的、弯折的、非直的或任意路径而非直线延伸。侧表面30与顶表面32之间的距离也可以沿着交界面28变化。这些公差通常由于用于形成材料件20、22的各种方法而出现。例如，当第一材料件20的侧表面30被修整成期望的形状时，存在与修整的侧表面30相关联的公差。在材料件20、22被提供并且定位成相对于彼此成角度时，该方法包括沿着交界面28对材料件20、22进行激光焊接，以在两个材料件20、22之间形成填角接头24。在示例性实施方式中，该步骤包括在第一材料件20的侧表面30与第二材料件22的顶表面32之间形成填角接头24。然而，填角接头24可以根据待连结的材料件20、22的形状而形成在其他位置中。如图1所示，包括远离待连结的材料件20、22的激光头36的装置34发射振荡激光束26。在示例性实施方式中，激光头36沿着交界面28横向地移动同时朝向材料件20、22发射激光束26。可以使用能够使金属材料件20、22熔融的任何类型的激光器。激光束26使第一材料件20的沿着交界面28定位的部分以及第二材料件22的沿着交界面28定位的部分熔融，并且熔融部分凝固以形成填角接头24。熔融部分的尺寸可以根据材料件20、22的尺寸而变化。如上所述，在激光束26沿着交界面28连续地横向移动时激光束26连续振荡，以形成改善的填角接头24，该改善的填角接头24比使用非振荡激光束形成的填角接头宽。激光束26连续地移动直至侧表面30与顶表面32之间的整个填角接头24。较宽的填角接头24提供了补偿两个材料件20、22之间的公差的可靠且廉价的方式。在激光头36沿着交界面28横向移动的同时，从激光头36发出的振荡激光束26沿至少两个不同方向移动。在图1和图1A中示出的示例性实施方式中，激光束26在沿着x轴线的两个方向上振荡。代替沿着x轴线振荡或者除了沿着x轴线振荡之外，激光束26可以替代性地沿着y轴线和/或z轴线振荡。激光束26振荡所沿着的路径可以包括各种不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连结两个材料件的方法，所述方法包括：用激光束将第一材料件的侧表面焊接至第二材料件的顶表面的焊接步骤；并且所述焊接步骤包括在使所述激光束沿着所述第一材料件的所述侧表面与所述第二材料件的所述顶表面之间的交界面横向移动的同时使所述激光束进行振荡的振荡步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 US 62/105,9291.一种连结两个材料件的方法，所述方法包括：用激光束将第一材料件的侧表面焊接至第二材料件的顶表面的焊接步骤；并且所述焊接步骤包括在使所述激光束沿着所述第一材料件的所述侧表面与所述第二材料件的所述顶表面之间的交界面横向移动的同时使所述激光束进行振荡的振荡步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡步骤包括使所述激光束沿至少两个不同的方向移动。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述振荡步骤包括使所述激光束沿着x轴线、y轴线和z轴线中的至少两者移动。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述振荡步骤包括使所述激光束沿着所述x轴线和所述y轴线移动，并且所述激光束沿着所述x轴线的振荡幅度不同于所述激光束沿着所述y轴线的振荡幅度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡步骤包括使所述激光束以相对于所述第一材料件与所述第二材料件之间的所述交界面成角度的方式移动。6.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括下述步骤：在使所述激光束沿着所述第一材料件与所述第二材料件之间的所述交界面横向移动的同时改变所述激光束的振荡幅度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡步骤包括在使所述激光束沿着所述第一材料件与所述第二材料件之间的所述交界面横向移动的同时使所述激光束按照“图形8”的图案移动。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接步骤包括在使所述激光束沿着所述交界面连续地横向移动的同时使所述激光束连续地振荡，以在所述第一材料件的所述侧表面与所述第二材料件的所述顶表面之间形成填角接头。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料件与所述第二材料件之间的所述交界面的至少一部分是弯曲的或弯折的。10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·汉施曼，乔纳森·迈克尔·克莱顿，斯科特·加尔内，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA