激光焊接方法技术

激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物(100)沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光(7)，由此形成焊道(60)，第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹(51)照射激光，第二旋转中心沿着焊接方向移动。第一步骤中的激光环绕的直径比第二步骤中的激光环绕的直径大。

Laser welding method

Laser welding method includes: a first step in the first step, with respect to the welding object (100) along the trajectory of the first laser irradiation spiral around the center of rotation of the first (7), thereby forming a bead (60), the first center of rotation along the welding direction to move; and two steps in the second step. Relative to the welding object along second spiral around the center of rotation of the second track (51) laser irradiation, second center of rotation along the welding direction. The diameter of the laser surround in the first step is larger than the diameter of the laser encircled in the second step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光焊接方法
本公开涉及在焊接对象物之间存在间隙(gap)的情况下，进行用于填充间隙的焊接和用于确保熔深的焊接这样的至少两次焊接的激光焊接方法。
技术介绍
激光焊接在焊接对象物之间存在间隙g(gap)的情况下容易产生烧穿。其理由是，能量密度高且焊道细，因此用于填充间隙g的熔融金属量不足。参照图8来说明产生了烧穿的例子。如图8所示，在上板8与下板9之间存在间隙。图8是表示对上板8及下板9呈直线状进行基于激光7的激光焊接时的截面的示意图。在图8所示的焊接后的状态下，焊道细且熔融金属量不足，无法填充上板8与下板9的间隙g。即，图8示出了产生了烧穿的状态。于是，关于激光焊接，提出了各种在存在间隙的情况下抑制烧穿的方案。例如在专利文献1中，提出了如下方案：一边根据焊接部位处的母材彼此的间隙g的大小而连续地供给填充焊丝，一边进行搭接焊。另外，根据焊接部位处的母材彼此的间隙g的大小而可变地控制填充焊丝的供给量。在专利文献2中，通过两次激光照射来对具有间隙g的两张薄板的搭接部进行焊接。第一次是以错开焦点的散焦状态进行激光的照射。并且，在存在间隙g的部位，在使激光照射侧的上板熔融而向下板侧凹陷的基础上减少间隙g。在不存在间隙g的部位，在不贯穿到下板的背侧的范围内进行上板与下板的接合，通过第二次激光焊接贯穿到下板的背侧来进行焊接。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-159234号公报专利文献2：日本专利第5224349号公报
技术实现思路
本公开的激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹照射激光，所述第二旋转中心沿着所述焊接方向移动，所述第一步骤中的所述激光环绕的直径比所述第二步骤中的所述激光环绕的直径大。本公开的另一激光焊接方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物在通过所述第一步骤形成的焊道上沿着所述焊接方向照射激光。附图说明图1是表示实施方式1中的激光焊接装置的结构的简要图。图2是表示实施方式1中的激光照射头的结构的简要图。图3A是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的立体图。图3B是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的剖视图。图3C是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的立体图。图3D是用于说明实施方式1中的激光焊接方法的焊接对象物的剖视图。图4A是表示实施方式2中的焊接对象物的截面的图。图4B是表示实施方式2中的焊接对象物的截面的图。图5A是表示实施方式3中的焊接对象物的截面的图。图5B是表示实施方式3中的焊接对象物的截面的图。图6是表示实施方式4中的激光的照射位置的图。图7A是表示实施方式5、6中的激光输出与时间的关系的图。图7B是表示实施方式5、6中的激光输出与时间的关系的图。图8是表示以往的焊接方法的焊接对象物的截面的图。具体实施方式在说明本公开的实施方式之前，简单地说明以往的装置中的问题。在专利文献1所记载的焊接方法中，需要用于供给填料的焊丝供给装置。因此，产生焊丝供给装置与被加工物的干涉的问题，因此损害设计的自由度。在专利文献2所记载的焊接方法中，作为第一次焊接而进行散焦状态下的焊接，但散焦状态下的焊接为热传导型的焊接，焊道宽度、熔深根据被加工物的材质而大幅地不同。例如，根据软钢与高张力钢的差异、即使同是软钢但添加元素的差异、或者材料的制作装入的差异，材料的热传导率会有一些不同。其结果是，若采用热传导率高的材料则热量扩散，因此焊道宽度变宽，熔深变浅，但若采用热传导率低的材料则热量容易聚集，焊道宽度变窄，熔深变深。在热传导率型的焊接中，与小孔型的焊接相比，材料的物性的差异显著地显现。另外，会大幅地受到光学系统所携带的热透镜效果(光学系统携带热量而导致折射率等性质发生变化的现象)的影响。虽然在焦点处的小孔焊接中也会产生热透镜效果，但由于光束直径小，因此热透镜效果的影响小。在散焦状态下的焊接中，光束直径大，因此热透镜效果的影响变得更大。例如，在激光的焦点处进行的小孔焊接中的光束直径为700μm的情况下，光束直径因热透镜效果而成为1.2倍时，光束直径成为840μm。另一方面，在散焦状态下光束直径为1500μm的情况下，同样地光束直径因热透镜效果而成为1.2倍时，光束直径成为1800μm。因而，变化了300μm，与焦点处的小孔焊接相比，变化幅度大，容易受到热透镜效果的影响。如以上那样，在专利文献2所记载的焊接方法中，容易大幅地受到被加工物的材质的差异、热透镜效果等外部因素的影响，无法得到再现性高且稳定的焊接结果。(实施方式1)使用图1来说明本实施方式1中的激光焊接装置的结构。图1是表示本实施方式1中的激光焊接装置1的结构的简要图。如图1所示，激光焊接装置1具有控制部2、激光振荡器3、光纤4、激光照射头5及机械手6。控制部2与激光振荡器3、激光照射头5及机械手6连接。并且，控制部2对激光振荡器3、激光照射头5及机械手6的动作进行控制。激光振荡器3基于来自控制部2的指令来输出激光7。光纤4与激光振荡器3及激光照射头5连接，将激光7从激光振荡器3向激光照射头5传送。激光照射头5安装于机械手6的臂的前端，基于来自控制部2的指令来将激光7向被加工物100照射。机械手6基于来自控制部2的指令来使激光照射头5移动。接着，使用图2来说明本实施方式中的激光照射头5的结构。图2是表示本实施方式中的激光照射头5的结构的简要图。如图2所示，激光照射头5具有准直透镜10、聚焦透镜11、平行平板12及平行平板13。平行平板12及平行平板13分别与马达(未图示)连接，按照来自控制部2的指令进行旋转。接着，使用图1、图2来说明进行激光焊接时的激光焊接装置1的动作。从激光振荡器3输出的激光7通过光纤4向激光照射头5输送。进入到激光照射头5的激光7被设置于激光照射头5的内部的准直透镜10平行化，并被聚焦透镜11会聚。并且，通过由控制部2控制的两张平行平板12、13，由此决定出激光照射位置(焦距)，向被加工物100照射激光7。此时，激光照射头5通过使设置于内部的平行平板12及平行平板13旋转，能够使激光7以成为圆轨道的方式旋转而进行回旋移动。另外，能够通过机械手6而使激光照射头5移动。根据上述的结构，能够在被加工物100上的焊接区域中使激光7的照射位置移动。控制部2同时控制激光振荡器3、激光照射头5及机械手6，由此能够使激光7的照射位置在被加工物100上呈螺旋状移动。即，激光焊接装置1能够相对于被加工物100一边使激光7回旋一边进行照射，且使激光照射头5相对于被加工物100沿着焊接行进方向即焊接方向(以下称作焊接方向X)相对地移动。能够沿着旋转中心在焊接方向X上移动的螺旋状的轨迹对被加工物100照射激光来进行焊接。关于“旋转中心沿着焊接方向X移动的螺旋状的轨迹”，参照图3A而在后面作为轨迹50来叙述。作为焊接对象物而使用被加工物100(上板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接方法，其包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹照射激光，所述第二旋转中心沿着所述焊接方向移动，所述第一步骤中的所述激光环绕的直径比所述第二步骤中的所述激光环绕的直径大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 JP 2015-1549311.一种激光焊接方法，其包括：第一步骤，在该第一步骤中，相对于焊接对象物沿着环绕第一旋转中心的第一螺旋状的轨迹照射激光，由此形成焊道，所述第一旋转中心沿着焊接方向移动；以及第二步骤，在该第二步骤中，相对于所述焊接对象物沿着环绕第二旋转中心的第二螺旋状的轨迹照射激光，所述第二旋转中心沿着所述焊接方向移动，所述第一步骤中的所述激光环绕的直径比所述第二步骤中的所述激光环绕的直径大。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，所述第一步骤中的沿着焊接方向移动的所述第一旋转中心的轨迹即第一中心线沿着所述焊接方向延伸，所述第二步骤中的沿着焊接方向移动的所述第二旋转中心的轨迹即第二中心线沿着所述焊接方向延伸，所述第一中心线与所述第二中心线在俯视下在一方向上错开。3.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其中，在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，所述第二步骤中的所述第二旋转中心与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向右侧，在所述第一步骤中的所述激光的回旋方向从所述激光侧观察时为逆时针的情况下，所述第二步骤中的所述第二旋转中心与所述第一旋转中心相比在朝向所述焊接方向观察时偏向左侧。4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，所述第一步骤中的所述激光回旋的方向与所述第二步骤中的所述激光回旋的方向相反。5.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，在所述第一步骤或所述第二步骤中，根据所述焊接方向及所述激光环绕的方向来使所述激光的热量输入量变化。6.根据权利要求5所述的激光焊接方法，其中，在所述第一步骤或所述第二步骤中的所述激光环绕的方向从所述激光侧观察时为顺时针的情况下，朝向所述焊接方向观察时比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠右侧的位置的热量输入量低于比所述第一旋转中心或所述第二旋转中心靠左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：松冈范幸，川本笃宽，藤原润司，中川龙幸，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP