镀锌钢板的激光搭接焊接方法技术

在使至少一张为镀锌钢板的两张钢板以其镀锌层为接合面而重叠、并对该重叠区域的上述两张钢板中的任一方的表面照射激光而进行搭接焊接的镀锌钢板的激光搭接焊接方法中，使激光以规定的功率密度和移动速度一边移动一边照射，从而在从激光照射位置向后方延伸的熔融池（４５～４７）内，至少在上述表面侧的钢板（２０）上局部地而且暂时地产生细长孔（４２），一边使因激光照射而产生的金属蒸汽（４１）从上述细长孔向激光移动方向后方侧而且是激光照射源侧排出一边焊接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别涉及在汽车工业等中用激光对大 量的镀锌钢板进行搭接焊接时的。
技术介绍
在汽车工业中，已实施镀锌的钢板(下面称为“镀锌钢板”)不仅耐腐蚀性优异，而 且比强度高，成本低，因此，得到广泛的应用。此时，根据其用途，有时需要将两张镀锌钢板 搭接进行焊接，而与点焊等相比较，优选采用具有高精度、高质量、可快速处理等优点的激 光焊接来进行。在将两张镀锌钢板搭接而用激光进行焊接(下面也称这种焊接为“激光搭接焊 接”)时，例如，使镀锌钢板以镀锌层相对的状态上下重叠，对其照射基于二氧化碳激光、YAG 激光的激光束，使上下的镀锌钢板熔融而接合。为了进行良好的接合，需要使上下的镀锌钢板的铁层相互熔透，而锌的熔点为大 约420°C，沸点为907°C，与铁的熔点约1535°C相比，低很多。因此，仅仅是将镀锌钢板以镀 锌层相对的方式重叠，并在该状态下对焊接部位照射激光，会形成麻点、针孔、气泡眼等孔 缺陷(焊接缺陷的一种)，该孔缺陷起因于在镀锌层的锌蒸发时使周围的熔融金属飞溅，或 作为气泡残留在熔融金属内。作为其对策，进行下述处理在进行激光搭接焊接的镀锌钢板之间，设置用于使锌 蒸汽逃逸的0. Imm程度的间隙，在该状态下，使用例如输出为4kW程度的YAG激光，以3 4m/min程度的速度进行激光搭接焊接。而且，为了有效地形成上述间隙，提出了下述方案对一方镀锌钢板的进行激光 搭接焊接的部位的附近，预先通过照射激光而使之弯曲，然后，以例如6kW程度的功率、5m/ min程度的速度进行激光搭接焊接(专利文献1的权利要求1、段落00 )。而且，对于对三张以上的镀锌钢板进行激光搭接焊接的情况，也提出了下述方案 例如在各镀锌钢板之间空出板厚的10%程度的间隙的状态下，照射输出为2. 5kW程度的CW 波，以1. 5m/min程度的速度进行焊接。这也是基于和上述在焊接的钢板之间形成让锌蒸汽 逃逸的间隙同样的想法(专利文献2的权利要求1、权利要求2、段落0019、段落0021)。专利文献1 日本特开2005-144504号公报专利文献2 日本特开2005-262226号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在上下搭接的镀锌钢板之间形成0. Imm程度的间隙很费事，另外，工序的管 理很困难。例如，在上述专利文献1所述的专利技术中，需要进行两次激光照射。特别是在汽车 工业中，需要处理的镀锌钢板量很大，而且其板厚为Imm程度，因此，更加费事，工序的管理 也很困难。如上所述，激光焊接与点焊相比，具有技术上优异的特点，因此，经过激光搭接焊 接的镀锌钢板的特性也很优异。但是，由于初期导入成本高，而且存在如上所述的困难，镀 锌钢板的激光搭接焊接还未能实现广泛应用。因此，为了使得激光搭接焊接的优异特性在镀锌钢板中也能够得到应用，希望开 发出一种，其能够不费事地进行大量镀锌钢板的激光搭接焊 接，而且工序的管理也容易进行。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术为一种，使至少一张为镀锌钢板的两张钢板以其镀锌层为接合面而重叠，对该重叠区域的 所述两张钢板中的任一方的表面照射激光而进行搭接焊接，所述的特征在于使激光以规定的功率密度和移动 速度一边移动一边照射，从而在从激光照射位置向后方延伸的熔融池内，至少在所述表面 侧的钢板上局部地而且暂时地产生细长孔，一边使因激光照射而产生的金属蒸汽从所述细 长孔向激光移动方向后方侧而且是激光照射源侧排出一边焊接。通过上述方法，处于搭接面的锌蒸发而产生的锌蒸汽能够从熔融池内产生的细长 孔逃逸，而不会对熔融池造成不良影响，其结果，可实现没有孔缺陷的优异的激光搭接焊接。S卩，通过调节激光的功率、激光照射的功率密度、照射点径、散焦量、移动速度等照 射方法而以高速度并以高能量密度进行焊接，从而使激光的照射位置和键孔(金属蒸发时 产生的熔融池的凹坑)错开，而且金属的蒸发集中到键孔的激光照射的移动方向前端，金 属蒸汽向激光照射的移动方向后方而且是激光的照射源侧(如果镀锌钢板上下搭接，则为 后上方)喷出，因此，键孔成为细长孔，而且锌蒸汽主要从该细长孔的前端、其周围，甚至从 横壁逃逸，因此，不会在逃逸时使位于激光照射源侧(如果镀锌钢板上下搭接，则为上侧) 的熔融池内的熔融金属飞溅，或者使锌蒸汽残留在熔融池内。其结果，可不费事地实施大量 镀锌钢板的激光搭接焊接，工序的管理也容易进行，能够将具有优异技术特性的激光搭接 焊接广泛应用于镀锌钢板的搭接焊接。在本专利技术中，包括下述所有情形对上述两张钢板中的激光照射面侧的钢板在单 面或双面设有镀锌层，而对另一方钢板不设镀锌层的情形；对激光照射面侧的钢板在单面 或双面设有镀锌层，并且对另一方钢板在单面或双面也设有镀锌层的情形；以及对激光照 射面侧的钢板不设镀锌层，而对另一方钢板在单面或双面设有镀锌层的情形。并且，“以镀锌层为接触面而重叠”是指重叠成在搭接后的钢板的接触面上有锌 层，具体是指使两张钢板重叠成上述激光照射面侧的钢板和/或另一方钢板上设置的镀 锌层中的至少一层镀锌层成为接触面。在此，“镀锌钢板”主要用于汽车，板厚为0. 5 2mm，镀锌层的厚度为4 12 μ m， 作为钢，有软钢、合金钢、高张力钢等，作为镀锌，不限于基于纯锌的电镀，只要能够发挥本 专利技术的效果，以锌为主要材料的金属电镀都可以。另外，“细长孔”是指到达镀锌层的熔融池的细长键孔，“细长”是指激光移动方向 的长度长于与之正交的方向的宽度，优选长度为宽度的两倍以上，更优选三倍以上，再优选 四倍以上。另外，“调节激光的功率、激光照射的功率密度、照射方法”是指选定适当种类的激 光装置、适当功率的激光装置，对激光的照射点径、散焦量、激光照射的移动速度进行调节。 由此形成在由因激光照射而熔化的钢形成的熔融池中形成上述细长孔，位于其下方的电镀 层的锌在汽化时，不会使本来应位于其上方的熔融金属飞溅。除上述以外，由于用激光焊接钢板，因此优选使用惰性气体。这和通常的激光焊接 相同，从移动方向侧对焊接部位以20 80L/min程度的流量喷射氩、氦、氮、二氧化碳等气 体。而且，如果是汽车用的镀锌钢板，从成本、质量等方面考虑，优选以30L/min程度的流量 喷射氩。但是，本专利技术不排除不使用任何气体的激光远程焊接等。另外，即使是对三张以上的钢板进行搭接焊接时，只要其中两张钢板的焊接方法 满足上述条件，也不排除在本专利技术之外。本专利技术方法特别适于在下述情况下实施上述两张钢板中的上述表面侧的钢板的 板厚为0. 5 2mm，上述镀锌层的厚度为4 12 μ m。但是，各焊接条件应根据要焊接的照射面侧的钢板的厚度等，在随其他条件而调 节的同时具体地決定。例如，当板厚较厚时，如果其他条件相同，则不仅将熔融池(熔透程 度)加深，还要与板厚成比例地增加激光功率密度，以使得上述“细长孔”形成得较深。另 外，即使是相同的板厚，在增加激光照射的功率密度时，与之成比例地提高激光照射的移动 速度。在本专利技术中“激光照射面侧的钢板”的“钢板”除了包括在单面或双面实施了镀锌 的镀锌钢板以外，也包括未设镀锌层的钢板。即，“已实施镀锌的钢板”有时位于激光照射面 侧，有时位于和激光照射面相反的一侧，有时位于两侧。另外，“镀锌层的厚度”是指一张钢 板的镀锌层的厚度。关于“激光的功率”，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镀锌钢板的激光搭接焊接方法，使至少一张为镀锌钢板的两张钢板以其镀锌层为接合面而重叠，对该重叠区域的所述两张钢板中的任一方的表面照射激光而进行搭接焊接，所述镀锌钢板的激光搭接焊接方法的特征在于：使激光以规定的功率密度和移动速度一边移动一边照射，从而在从激光照射位置向后方延伸的熔融池内，至少在所述表面侧的钢板上局部地而且暂时地产生细长孔，一边使因激光照射而产生的金属蒸汽从所述细长孔向激光移动方向后方侧而且是激光照射源侧排出一边焊接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：片山圣二，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：JP