激光焊接方法以及激光焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光焊接方法及激光焊接装置。所述激光焊接方法是在边界对第1部件和第2部件进行焊接的方法，多激光束是包括第1光束、第2光束以及主光束的激光束，所述第1光束一边形成使第1部件熔融而得到的第1熔池一边行进，所述第2光束一边形成使第2部件熔融而得到的第2熔池一边行进，所述主光束在第1光束以及第2光束之后行进，向第1熔池和第2熔池合体而得到的合体熔池照射，所述激光焊接方法具备照射该多激光束来进行焊接的焊接工序，第1光束以及第2光束不进行摇摆，另一方面，主光束以边界为中心进行摇摆。

【技术实现步骤摘要】
激光焊接方法以及激光焊接装置
本专利技术涉及将两个部件焊接的激光焊接方法以及该激光焊接方法所使用的激光焊接装置。
技术介绍
在将两个部件焊接时，已知有使用激光焊接的方法，也已知有用于该方法的激光焊接装置。作为进行激光焊接的两个部件，例如可举出具备箱型的金属外壳的二次电池中的容器主体和将该容器主体的开口部封闭的盖体。关于这样的部件的激光焊接，例如在日本特开2016-2562中公开了如下技术：使用第一激光照射单元和第二激光照射单元，一边防止“激光穿透(日文：レーザ抜け)”一边高速地进行激光焊接。此外，在本说明书中，“激光穿透”是指如下现象：激光束的一部分穿过形成第1部件与第2部件的边界的间隙，从而激光束的一部分到达至第1部件和第2部件的内部(例如，容器主体的内部)或背侧(例如，盖体的背面)。当发生该“激光穿透”时，例如激光束直接或其反射光照射到配置在容器内部的电极体等，有可能产生烧毁等不良情况，所以不希望产生“激光穿透”。
技术实现思路
然而，在该日本特开2016-2562记载的方法中包括进行激光焊接的情况，在对第1部件和第2部件进行激光焊接的情况下，有时会产生熔化金属固化而成的焊接部的强度低的部位。作为其原因，得知是，例如如图21所示，在对第1部件B1的第1边界部BE1和第2部件B2的第2边界部BE2进行焊接的情况下，在将它们焊接的焊接部YB内存在呈膜状延伸的膜状氧化物层MOL，在第1部件B1以及第2部件B2承受应力的情况下，以该膜状氧化物层MOL的端部为起点，在焊接部内容易产生裂缝。在焊接前，在用虚线表示的第1部件B1的第1边界部BE1的第1边界面BS1以及与该第1边界面BS1相向的第2部件B2的第2边界部BE2的第2边界面BS2形成有氧化皮膜(例如在第1部件以及第2部件B2由铝构成的情况下为氧化铝Al2O3)。形成氧化皮膜的氧化物(例如氧化铝)的熔点比作为基体金属的金属(例如铝)高，在进行激光焊接时也相对难以熔化。因此，可以认为，在欲利用激光束将第1边界部BE1以及第2边界部BE2熔化来进行焊接的情况下，根据焊接的状态，第1边界面BS1、第2边界面BS2或者形成这两者的氧化皮膜的一部分熔化残留，作为膜状氧化物层MOL而出现在焊接部YB内。本专利技术提供一种能够进行可靠性高的激光焊接的激光焊接方法以及该激光焊接方法所使用的激光焊接装置。本专利技术的第1方案涉及激光焊接方法，所述激光焊接方法将第1部件中的沿着与第2部件之间的边界的第1边界部和所述第2部件中的沿着所述边界的第2边界部配置成所述第1边界部的第1边界面与所述第2边界部的第2边界面相向的形态，使多激光束的照射位置在所述边界所延伸的沿着边界的行进方向上移动，使所述第1边界部以及第2边界部熔化，从而将所述第1部件与第2部件焊接。所述多激光束是包括第1光束、第2光束以及主光束的激光束，所述第1光束向所述第1部件的所述第1边界部照射，一边使所述第1边界部熔融一边在沿着所述边界的行进方向上行进，所述第2光束向所述第2部件的所述第2边界部照射，一边使所述第2边界部熔融一边与所述第1光束同步地在沿着所述边界的行进方向上行进，所述主光束具有比所述第1光束以及所述第2光束所具有的能量大的能量，在所述第1光束以及所述第2光束之后同步地在沿着所述边界的行进方向上行进，向第1熔池以及第2熔池合体而得到的合体熔池照射，所述第1熔池是利用所述第1光束使所述第1边界部熔融而得到的，所述第2熔池是利用所述第2光束使所述第2边界部熔融而得到的。向形成为所述第1边界面与所述第2边界面相向的形态的所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部照射所述多激光束而将所述第1部件与所述第2部件焊接。而且，所述第1光束以及所述第2光束不摇摆，另一方面，所述主光束以所述边界为中心进行摇摆。在该激光焊接方法中，用第1光束以及第2光束使第1边界部以及第2边界部熔融而形成第1熔池以及第2熔池，之后，向它们合体而得到的合体熔池照射主光束。因此，难以产生主光束穿过边界而使得激光到达相反侧(例如，由第1部件和第2部件构成的容器的内部和/或第1部件以及第2部件的背侧)的现象(以下，也将该现象称为“激光穿透”)。而且，能够利用主光束使第1边界部以及第2边界部的边界附近的部位较深地熔融，从而将第1部件和第2部件合适地焊接。在此基础上，由于不使第1光束以及第2光束摇摆，所以能够抑制如下情形：由于它们的摇摆，导致第1光束或第2光束从第1边界部以及第2边界部偏移而照射到边界，从而产生激光穿透。另一方面，主光束以边界为中心进行摇摆。这样一来，主光束一边摇摆一边在沿着边界的行进方向上行进，合体熔池被进行搅拌。因此，形成于第1边界部的第1边界面和/或第2边界部的第2边界面的氧化物膜难以在合体熔池内呈膜状地熔化残留，从而在固化后的焊接部内难以形成将该焊接部的一部分隔开且易于成为焊接部断裂的起点的膜状氧化物层，能够进行可靠性高的激光焊接。此外，第1部件以及第2部件是用激光焊接互相焊接的部件，例如可举出二次电池的容器主体和将容器主体的开口部封闭的盖体，但不限定于此，可以是进行激光焊接的各种部件。另外，第1部件的第1边界部以及第2部件的第2边界部是指第1部件以及第2部件中的夹着边界而配置并接近边界的部位，是使该第1边界部以及第2边界部熔融来进行焊接的部位。用二次电池的容器主体和将容器主体的开口部封闭的盖体的例子来说，可举出夹着容器主体与盖体的边界而配置的容器主体的开口部以及盖体的周缘部。而且，第1边界部的第1边界面以及第2边界部的第2边界面是第1边界部以及第2边界部中的彼此相向的面，用二次电池的容器主体和将容器主体的开口部封闭的盖体的例子来说，可举出容器主体的开口部中的与盖体的周缘部相向的开口内侧面和盖体的周缘部中的与容器主体的开口部的开口内侧面相向的周缘面。另外，可以是容器主体的开口部的开口端面和盖体的周缘部中的与容器主体的开口部的开口端面相向的周缘部下表面等。此外，第1边界面与第2边界面之间成为边界。作为生成激光束的激光源，能够使用光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器等。向第1部件以及第2部件照射的激光束是包括第1光束、第2光束以及在它们之后在沿着边界的行进方向上行进的主光束的多激光束。因此，该多激光束也可以除此之外还包括例如在主光束之后在沿着边界的行进方向上行进的激光束等其他激光束。另外，第1光束、第2光束、主光束可以由一条或多条的激光束构成。例如，第1光束、第2光束可以分别由两条激光束构成。另外，主光束可以由两条或四条激光束构成。关于多激光束，可以同时使用从多个激光源射出的激光束，形成作为激光束的束(群)的多激光束。另外，也能够将使用衍射光学元件(DiffractiveOpticalElement:DOE)，将基于一条激光束得到的多条激光束，用作形成多激光束的一部分的激光束。使激光束的照射位置移动的沿着边界的行进方向是第1边界部与第2边界部的边界所延伸的方向中的照射位置行进的方向。另外，使激光束的照射位置摇摆的方向只要在合体熔池的范围内，则可以是以边界为中心的任意方向。例如，可以是与边界正交的边界正交方向，可以是作为边界所延伸的方向的行进方向，或者可以是与它们斜交的方向。另外，也能够设为使边界正交方向以及沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接方法，其特征在于，将第1部件中的沿着与第2部件之间的边界的第1边界部和所述第2部件中的沿着所述边界的第2边界部配置成所述第1边界部的第1边界面与所述第2边界部的第2边界面相向的形态；使多激光束的照射位置在沿着所述边界的行进方向上移动，朝向所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部照射所述多激光束，使所述第1边界部以及第2边界部熔化，从而将所述第1部件与第2部件焊接，其中，所述多激光束是包括第1光束、第2光束以及主光束的激光束，所述第1光束向所述第1部件的所述第1边界部照射，一边使所述第1边界部熔融一边在沿着所述边界的行进方向上行进，所述第2光束向所述第2部件的所述第2边界部照射，一边使所述第2边界部熔融一边与所述第1光束同步地在沿着所述边界的行进方向上行进，所述主光束具有比所述第1光束以及所述第2光束所具有的能量大的能量，在所述第1光束以及所述第2光束之后同步地在沿着所述边界的行进方向上在所述边界上行进，向第1熔池以及第2熔池合体而得到的合体熔池照射，所述第1熔池是利用所述第1光束使所述第1边界部熔融而得到的，所述第2熔池是利用所述第2光束使所述第2边界部熔融而得到的，所述第1光束以及所述第2光束不摇摆，所述主光束以所述边界为中心进行摇摆。...

【技术特征摘要】
2017.04.28 JP 2017-0892011.一种激光焊接方法，其特征在于，将第1部件中的沿着与第2部件之间的边界的第1边界部和所述第2部件中的沿着所述边界的第2边界部配置成所述第1边界部的第1边界面与所述第2边界部的第2边界面相向的形态；使多激光束的照射位置在沿着所述边界的行进方向上移动，朝向所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部照射所述多激光束，使所述第1边界部以及第2边界部熔化，从而将所述第1部件与第2部件焊接，其中，所述多激光束是包括第1光束、第2光束以及主光束的激光束，所述第1光束向所述第1部件的所述第1边界部照射，一边使所述第1边界部熔融一边在沿着所述边界的行进方向上行进，所述第2光束向所述第2部件的所述第2边界部照射，一边使所述第2边界部熔融一边与所述第1光束同步地在沿着所述边界的行进方向上行进，所述主光束具有比所述第1光束以及所述第2光束所具有的能量大的能量，在所述第1光束以及所述第2光束之后同步地在沿着所述边界的行进方向上在所述边界上行进，向第1熔池以及第2熔池合体而得到的合体熔池照射，所述第1熔池是利用所述第1光束使所述第1边界部熔融而得到的，所述第2熔池是利用所述第2光束使所述第2边界部熔融而得到的，所述第1光束以及所述第2光束不摇摆，所述主光束以所述边界为中心进行摇摆。2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述主光束跨所述边界地在与所述边界正交的正交方向上进行摇摆。3.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，使用激光焊接装置，所述激光焊接装置具备：光源部，该光源部构成为形成平行激光束；元件部，该元件部具有衍射光学元件部件，并构成为基于射入到衍射光学元件部件的所述平行激光束形成所述多激光束；聚光部，该聚光部构成为使所述多激光束聚光；以及偏向部，该偏向部构成为使所述多激光束偏向，所述衍射光学元件部件包括：元件形成部，该元件形成部形成有衍射光学元件；第1非形成部，该第1非形成部在所述元件形成部的移动方向的第1侧，与所述元件形成部相邻地配置，没有形成所述衍射光学元件；以及第2非形成部，该第2非形成部在所述元件形成部的所述移动方向上的与所述第1侧相反的第2侧，与所述元件形成部相邻地配置，没有形成所述衍射光学元件，所述元件形成部构成为利用所述衍射光学元件，基于射入的所述平行激光束射出由包括所述多激光束中的所述第1光束以及所述第2光束的多个光束构成的衍射多光束，所述第1非形成部构成为射出不使射入的所述平行激光束衍射而使其透射过所述第1非形成部的第1透射光束，作为所述多激光束的所述主光束的至少一部分，所述第2非形成部构成为射出不使射入的所述平行激光束衍射而使其透射过所述第2非形成部的第2透射光束，作为所述多激光束的所述主光束的至少一部分，所述元件部具有直线移动部，该直线移动部构成为使所述衍射光学元件部件在第1位置与第2位置之间在所述移动方向上进行往复直线移动，所述第1位置是供所述平行激光束跨所述第1非形成部以及所述元件形成部地进行照射，并射出包括形成所述主光束的至少一部分的所述第1透射光束和所述衍射多光束的所述多激光束的位置，所述第2位置是供所述平行激光束跨所述元件形成部以及所述第2非形成部地进行照射，并射出包括所述衍射多光束和形成所述主光束的至少一部分的所述第2透射光束的所述多激光束的位置，驱动所述直线移动部，使所述衍射光学元件部件在所述第1位置与所述第2位置之间进行所述往复直线移动，并且对于所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部，使所述多激光束在前焦和后焦中的任一方的散焦状态下聚光，向所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部照射所述多激光束而进行焊接。4.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，使用激光焊接装置，所述激光焊接装置具备：光源部，该光源部构成为形成平行激光束；元件部，该元件部具有衍射光学元件部件，并构成为基于射入到衍射光学元件部件的所述平行激光束形成所述多激光束；聚光部，该聚光部构成为使所述多激光束聚光；以及偏向部，该偏向部构成为使所述多激光束偏向，所述衍射光学元件部件包括：元件形成部，该元件形成部形成有衍射光学元件；以及非形成部，该非形成部包围所述元件形成部的周围，没有形成所述衍射光学元件，所述元件形成部构成为利用所述衍射光学元件，基于射入的所述平行激光束射出由包括所述多激光束中的所述第1光束以及所述第2光束的多个光束构成的衍射多光束，所述非形成部为环状，构成为射出不使射入的所述平行激光束衍射而使其透射过所述非形成部的透射光束，作为所述多激光束的所述主光束的至少一部分，以所述平行激光束跨圆形的所述元件形成部和所述非形成部的周向一部分地进行照射的方式，配置所述衍射光学元件部件，所述元件部具有圆移动部，所述圆移动部构成为不使所述衍射光学元件部件自身旋转而使其绕所述平行激光束的光轴进行圆移动，驱动所述圆移动部，使所述衍射光学元件部件进行所述圆移动，并且对于所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部，使所述多激光束在前焦和后焦中的任一方的散焦状态下聚光，一边使所述主光束进行圆移动，一边向所述第1部件的所述第1边界部以及所述第2部件的所述第2边界部照射所述多激光束而进行焊接。5.根据权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，使用激光焊接装置，所述激光焊接装置具备：光源部，该光源部构成为形成平行激光束；元件部，该元件部具有衍射光学元件部件，并构成为基于射入到衍射光学元件部件的所述平行激光束形成所述多激光束；聚光部，该聚光部构成为使所述多激光束聚光，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：津久井亮，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP