激光焊接方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種激光焊接方法。將使用不同光纖傳輸且正焦點(diǎn)處的光斑直徑在0.3mm以上的兩道激光束沿焊接線從被焊接件的上表面?zhèn)日丈?，將在被焊接件的上表面?zhèn)妊睾附舆M(jìn)行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以從垂直于被焊接件的上表面的方向朝焊接進(jìn)行方向傾斜所設(shè)置的入射角的方式照射，并且使先行激光束的入射角比后行激光束的入射角大，由此進(jìn)行激光焊接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抑制在焊接中產(chǎn)生的飛濺物(spatter)附著于被焊接件的上表面、光學(xué)部件(optical component)并且防止被焊接件的背面產(chǎn)生下陷(undercut)、不滿(underfill)(即凹陷(depression))的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接(laserwelding)能夠獲得高能量密度(high-energy density),所以能夠進(jìn)行焊透(penetration)較深并且高速的焊接，被期待為高效率的焊接方法(high-efficiency welding method)。另外，由于是極其局部的熔融所以施加到被焊接件(例如薄鋼板(thin steel sheet)、厚鋼板(thick steel plate)、不鎊鋼鋼板(stainlesssteel plateor stainless steel sheet)等)的熱量的影響也變小，歪斜、變形變小，從而能夠獲得高品質(zhì)的焊接接頭(weld join)。因此,在汽車(chē)(automobile)等薄鋼板的領(lǐng)域中，已經(jīng)在部件(member of framework)、車(chē)體(automobile body)的組裝工序(assemblyline)中得以實(shí)施。另外，在厚鋼板的領(lǐng)域，最近也在出售能夠以高輸出實(shí)現(xiàn)光纖傳輸(optical fiber transmission)的高性能的激光焊接機(jī),正式研究由增大可焊接的板厚帶來(lái)的實(shí)用化。
[0003]然而，由于激光焊接利用光學(xué)部件將高能量密度的激光束聚光來(lái)對(duì)焊接部進(jìn)行照射，所以被焊接件急劇被熔融。因此，熔融金屬作為飛濺物從所形成的融池(molten weldpool)向周?chē)w散。如果該飛散的飛濺物附著于被焊接件，則會(huì)破壞焊接部的外觀品質(zhì)。并且，如果飛派物附著于防護(hù)玻璃(guard glass)、透鏡(lens)等光學(xué)部件,則激光束的聚光性(focusing property)、照射量(irradiance level)等發(fā)生變化,使激光焊接變得不穩(wěn)定。
[0004]另外，如果飛濺物大量產(chǎn)生則熔池的熔融金屬減少，所以容易產(chǎn)生下陷、不滿(即凹陷)等焊接缺陷。如果產(chǎn)生下陷、不滿就會(huì)導(dǎo)致焊接部的強(qiáng)度降低。
[0005]對(duì)此，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了如下技術(shù):使用具有雙重管狀的噴嘴構(gòu)造(nozzle configuration)的激光加工頭(laser working head),利用從外側(cè)噴嘴噴出的輔助氣體(assist gases)形成遮擋簾(shielding curtain),從而防止飛派物朝激光加工頭內(nèi)部飛散。
[0006]在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下技術(shù):在激光焊接的焊接部一邊使焊絲(fillerwire)擺動(dòng)一邊進(jìn)行進(jìn)給，從而防止不滿、抑制飛濺物的產(chǎn)生。
[0007]在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了如下技術(shù):在激光加工噴嘴與被焊接件之間從橫向噴射流體，從而防止飛濺物附著于激光加工頭以及被焊接件。
[0008]在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了如下技術(shù):朝向從通過(guò)照射激光束而形成的融池飛散的飛濺物，從橫向在接近被焊接件的位置噴射氣體，從而防止飛濺物附著于光學(xué)部件、被焊接件。
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11-123578號(hào)公報(bào)[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-330299號(hào)公報(bào)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2003-334686號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2009-166050號(hào)公報(bào)
[0013]然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)中，雖然能夠防止飛濺物附著于激光加工頭內(nèi)部，但無(wú)法防止飛濺物附著于激光加工頭前端、被焊接件。
[0014]在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的技術(shù)中，焊接金屬(weld metal)的組成隨著所使用的焊絲的成分而變化，結(jié)果焊接金屬的特性發(fā)生變動(dòng)，所以需要根據(jù)被焊接件的成分選擇適當(dāng)?shù)暮附z。因此，焊絲的庫(kù)存管理(stock management)、選擇焊絲的作業(yè)管理(productioncontrol)的負(fù)擔(dān)增大。
[0015]在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的技術(shù)中，如果作為對(duì)象的被焊接件的板厚增大而使激光輸出變大，則飛散的飛濺物量增加，所以無(wú)法徹底防止飛濺物附著于激光加工頭以及被焊接件。
[0016]在專(zhuān)利文獻(xiàn)4所公開(kāi)的技術(shù)中，對(duì)防止在被焊接件的上表面?zhèn)?即照射激光束的一側(cè))產(chǎn)生的飛濺物的附著是有效的，但將飛散的飛濺物吹走除去，所以融池的熔融金屬減少，容易在被焊接件的背面?zhèn)犬a(chǎn)生下陷、不滿等焊接缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]因此，本發(fā)明涉及在設(shè)置于對(duì)焊的被焊接件的對(duì)接面的坡口從上表面?zhèn)日丈浼す馐鴣?lái)進(jìn)行焊接的方法，其目的在于提供一種激光焊接方法，不使用焊絲，在焊接中能夠抑制飛濺物飛散并附著于被焊接件的上表面以及光學(xué)部件，并且能夠防止被焊接件的背面產(chǎn)生下陷、不滿。
[0018]
【發(fā)明者】們注意到專(zhuān)利文獻(xiàn)I?4所公開(kāi)的技術(shù)都是使一道激光束垂直照射于被焊接件來(lái)進(jìn)行激光焊接的技術(shù)。在僅使用一道激光束垂直照射的情況下，在該激光束照射于被焊接件的部位能量集中，所以熔融金屬的溫度明顯上升擺動(dòng)，由此不僅容易在被焊接件的上表面產(chǎn)生飛濺物，還容易在被焊接件的背面產(chǎn)生下陷、不滿。
[0019]與此相對(duì)，如果通過(guò)使用兩道激光束并使它們沿焊接線配置從而使能量分散，就能夠抑制熔融金屬的溫度上升、擺動(dòng)，所以能夠減少在被焊接件的上表面產(chǎn)生的飛濺物，并且能夠防止在被焊接件的背面產(chǎn)生下陷、不滿。而且，將在該被焊接件的上表面?zhèn)妊睾附舆M(jìn)行方向先行的激光束(以下稱(chēng)為先行激光束)以及后行的激光束(以下稱(chēng)為后行激光束)朝焊接進(jìn)行方向傾斜而照射，并且使先行激光束的入射角(incident angle)比后行激光束的入射角大，并且使先行激光束與后行激光束以不在被焊接件的內(nèi)部交叉的方式照射，從而使激光束不集中在被焊接件內(nèi)部的一處位置，由此減少飛濺物進(jìn)而防止下陷、不滿的效果顯著。雖然該機(jī)制的詳情不確定，但可推斷是基于如下原因:使能量分散到在鋼板上以一定的入射角照射的兩道激光束，并且在先行激光束抑制飛濺物并預(yù)熱鋼板后，后行激光束熔融鋼板，從而抑制飛濺物的飛散。此外，激光束的入射角是指垂直于被焊接件的上表面的方向與照射激光束的方向所成的角。
[0020]本發(fā)明是根據(jù)這樣的觀點(diǎn)而完成的。
[0021]S卩，本發(fā)明涉及的激光焊接方法，將使用不同的光纖傳輸且正焦點(diǎn)處的光斑直徑為0.3mm以上的兩道激光束沿焊接線從被焊接件的上表面?zhèn)日丈?，將在被焊接件的上表面?zhèn)妊睾附舆M(jìn)行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以從垂直于上述被焊接件的上表面的方向朝上述焊接進(jìn)行方向傾斜所設(shè)置的入射角的方式照射，并且使先行激光束的入射角比后行激光束的入射角大，由此進(jìn)行激光焊接。
[0022]另外，本發(fā)明涉及的激光焊接方法，使上述被焊接件的上表面處的上述先行激光束的照射區(qū)域的中心與上述后行激光束的照射區(qū)域的中心之間的間隔相對(duì)于光斑直徑Dmax為6XDmax以下，并且使上述被焊接件的背面處的上述先行激光束的射出區(qū)域的中心與上述后行激光束的射出區(qū)域的中心之間的間隔相對(duì)于上述Dniax在2XD_?12XD_的范圍內(nèi)，其中，上述光斑直徑Dmax為上述先行激光束的光斑直徑Da與上述后行激光束的光斑直徑Db中的較大的一方。
[0023]另外，在本發(fā)明的激光焊接方法中，優(yōu)選先行激光束和后行激光束的入射角為
5。?50°。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行對(duì)焊時(shí)，在焊接中能夠抑制飛濺物從被焊接件的上表面飛散，并且能夠防止在被焊接件的背面產(chǎn)生下陷、不滿。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是示意性表示應(yīng)用本發(fā)明來(lái)利用兩道激光束進(jìn)行焊接的例子的立體圖。
[0026]圖2是示意性表示圖1的鋼板的上表面處的先行激光束的照射區(qū)域、后行激光束的照射區(qū)域以及焊接線的配置的例子的俯視圖。
[0027]圖3是示意性表示圖1的先行激光束、后行激光束以及垂直于鋼板的上表面的線的配置的例子的側(cè)視圖。
[0028]圖4是示意性表示應(yīng)用本發(fā)明來(lái)利用兩道激光束進(jìn)行焊接的第二發(fā)明例的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1是示意性表示應(yīng)用本發(fā)明來(lái)利用兩道激光束進(jìn)行被焊接件的對(duì)焊的例子的立體圖。圖1中的箭頭A表示焊接進(jìn)行方向。焊接線2是表示相互對(duì)接的鋼板I的接合部的線。此外，用透視圖表示因照射激光束3a、3b而產(chǎn)生的深的空洞(cavity)(以下稱(chēng)為小孔(keyh0le))4、和在其周?chē)纬傻娜廴诮饘?。以下對(duì)以鋼板作為被焊接件I進(jìn)行焊接的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]在本發(fā)明中，沿鋼板I的焊接線2，從鋼板I的上表面?zhèn)日丈鋬傻兰す馐?a、3b。此時(shí)，如果將由單一的光纖傳輸?shù)募す馐霉鈱W(xué)部件(例如棱鏡(prism)等)分割并照射，則無(wú)法分別獨(dú)立地設(shè)定后述的入射角。另外，無(wú)法分別獨(dú)立地設(shè)定后述的照射區(qū)域的中心點(diǎn)的間隔、入射角、光斑直徑。因此，需要分別使用不同的光纖來(lái)傳輸兩道激光束3a、3b。
[0031]可以使用I臺(tái)激光振蕩器，也可以使用2臺(tái)。在使用I臺(tái)激光振蕩器傳輸兩道激光束的情況下，只要在由光學(xué)部件分割振蕩的激光之后，將它們分別供給至不同的光纖來(lái)傳輸即可。
[0032](I)鋼板上表面處的激光束的照射區(qū)域與焊接線的間隔:
[0033]如圖1所示，激光束3a、3b沿焊接線2前后配置。將在鋼板I的上表面?zhèn)妊睾附舆M(jìn)打方向先彳丁的激光束設(shè)為先彳丁激光束3a,將后彳丁的激光束設(shè)為后彳丁激光束3b。在圖2中用俯視圖示意性表示鋼板I的上表面處的先行激光束3a的照射區(qū)域7a、后行激光束3b的照射區(qū)域7b以及焊接線2的配置的例子。
[0034]如圖2所示，優(yōu)選將鋼板I上表面處的先行激光束3a、后行激光束3b的照射區(qū)域7a、7b的中心配置為與焊接線2 —致。但是，難以維持該配置來(lái)進(jìn)行焊接，在焊接施工中鋼板I上表面處的照射區(qū)域7a、7b的中心未必與焊接線2 —致。如果照射區(qū)域7a、7b的中心與焊接線2的間隔增大，則先行激光束3a、后行激光束3b從對(duì)接坡口脫離，容易產(chǎn)生坡口的熔融殘余等焊接缺陷。
[0035]即使照射區(qū)域7a、7b的中心與焊接線2不一致，如果以焊接線2通過(guò)照射區(qū)域7a、7b內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行焊接，也不會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷。因此，優(yōu)選照射區(qū)域7a、7b的中心與焊接線2的間隔均在照射區(qū)域7a、7b的半徑以內(nèi)。
[0036](2)先行激光束以及后行激光束的正焦點(diǎn)處的光斑直徑:
[0037]先行激光束3a、后行激光束3b的正焦點(diǎn)處的光斑直徑都需要在0.3mm以上。這里，正焦點(diǎn)處的光斑直徑是指使激光束3a、3b光學(xué)聚光時(shí)的激光束的焦點(diǎn)位置處的光束直徑。因此，在正對(duì)焦的位置處，激光束的能量密度最高。如果激光束3a、3b的正焦點(diǎn)處的光斑直徑小于0.3mm，則焊接時(shí)的焊縫6的寬度變窄，產(chǎn)生坡口的熔融殘余。另一方面，如果光斑直徑超過(guò)1.2mm，則能 量密度較小，所以小孔4變得不穩(wěn)定。因此，激光束3a、3b的正焦點(diǎn)處的光斑直徑優(yōu)選在1.2mm以下。
[0038]通過(guò)照射激光束3a、3b使鋼板I熔融并且使熔融金屬5蒸發(fā)，基于其蒸發(fā)壓和蒸發(fā)反作用力而產(chǎn)生小孔4。因此，為了應(yīng)用本發(fā)明來(lái)穩(wěn)定地進(jìn)行鋼板I的對(duì)焊，需要使小孔4穩(wěn)定。
[0039]激光束3a、3b的正焦點(diǎn)處的光斑形狀優(yōu)選為圓形，也可以為橢圓形(ovalfigure) 0在光斑形狀為橢圓形的情況下，使正焦點(diǎn)處的短徑在0.3mm以上。而且鑒于與上述的圓形的情況同樣的理由，優(yōu)選短徑在1.2mm以下。
[0040](3)從鋼板的上表面到焦點(diǎn)的距離:
[0041]將從鋼板I的上表面到激光束3a、3b的焦點(diǎn)的距離設(shè)為t (mm)，將鋼板I的板厚設(shè)為T(mén) (mm)，如果從鋼板I的上表面到焦點(diǎn)的距離t超過(guò)-3 X T (即從上表面朝上方3T)，則焦點(diǎn)的位置過(guò)高，所以難以穩(wěn)定維持小孔4。另一方面，如果超過(guò)3XT(即從上表面朝下方3Τ)，則焦點(diǎn)的位置過(guò)深，所以容易從鋼板I的背面?zhèn)犬a(chǎn)生飛濺物。因此，優(yōu)選將從鋼板I的上表面到焦點(diǎn)的距離t設(shè)定在-3XT~3XT的范圍內(nèi)。
[0042](4)先行激光束的入射角與后行激光束的入射角:
[0043]圖3是示意性表示圖1的先行激光束3a、后行激光束3b以及垂直于鋼板I上表面的線的配置的例子的側(cè)視圖。如圖3所示，先行激光束3a和后行激光束3b都以朝箭頭A所示的焊接進(jìn)行方向傾斜的方式照射于鋼板I上表面。將該先行激光束3a與垂直于鋼板I上表面的線構(gòu)成的角Θ a設(shè)為先行激光束3a的入射角，將后行激光束3b與垂直于鋼板I表面的線構(gòu)成的角0b設(shè)為后行激光束3b的入射角，并設(shè)定為使各入射角滿足0a>Θ b0
[0044]并且，先行激光束3a與后行激光束3b配置為不在鋼板I的內(nèi)部交叉。如果將從鋼板I的上表面到先行激光束3a與后行激光束3b的交叉位置的距離設(shè)為X (mm)，將鋼板I的板厚設(shè)為T(mén) (mm)，則優(yōu)選將X設(shè)定在O (即鋼板I的上表面)X2 X T (即從鋼板I的上表面朝上方2T)的范圍內(nèi)。其理由是，在X < O的情況下先行激光束3a和后行激光束3b在鋼板I的內(nèi)部交叉，所以先行激光束3a和后行激光束3b的各小孔4合為一體而產(chǎn)生巨大的小孔，由此容易大量產(chǎn)生飛濺物。另一方面，在X > 2XT的情況下，熔融金屬5分離所以對(duì)接部的熔融變得不穩(wěn)定，由此容易大量產(chǎn)生飛濺物。
[0045]此外，如果將先行激光束3a的入射角Θ a與后行激光束3b的入射角Θ b設(shè)定為Θ a < Θ b，則從后行激光束3b所穿過(guò)的鋼板I的上表面到背面的距離變長(zhǎng)，所以后行激光束3b的能量衰減，加熱效率降低。因此，雖然獲得先行激光束3a對(duì)對(duì)接部的預(yù)熱效果，但后行激光束3b對(duì)對(duì)接部的熔融變得不穩(wěn)定。
[0046]另外，如果設(shè)定為Θ a= Θ b，則先行激光束3a和后行激光束3b的各小孔4容易合為一體而產(chǎn)生巨大的小孔，由此可能大量產(chǎn)生飛濺物。
[0047]因此，需要將先行激光束3a與后行激光束3b的入射角設(shè)定為Θ a > Θ b。S卩，對(duì)先行激光束3a而言，在預(yù)熱對(duì)接部時(shí)為了抑制飛濺物而增大傾斜角Ga。對(duì)后行激光束3b而言，在熔融對(duì)接部時(shí)為了提高加熱效率而減小傾斜角Θ b。
[0048]結(jié)果，能夠減少飛濺物，進(jìn)而能夠防止下陷、不滿。
[0049]在先行激光束3a的入射角0a不足5°時(shí)，由于入射角9a過(guò)小，所以表現(xiàn)出與垂直照射先行激光束3a的情況相同的舉動(dòng)，無(wú)法得到抑制飛濺物的產(chǎn)生的效果。另一方面，如果入射角0a超過(guò)50°，則從先行激光束3a所穿過(guò)的鋼板I的上表面到背面的距離變長(zhǎng)，所以先行激光束3a的能量衰減，無(wú)法得到充分預(yù)熱的效果。因此，先行激光束3a的入射角0a優(yōu)選在5°?50°的范圍內(nèi)。
[0050]同樣，在后行激光束3b的入射角0b不足5°時(shí)，由于入射角0b過(guò)小，所以表現(xiàn)出與垂直照射后行激光束3b的情況相同的舉動(dòng)，無(wú)法得到抑制飛濺物的產(chǎn)生的效果。另一方面，如果入射角Θ b超過(guò)50°，則從后行激光束3b所穿過(guò)的鋼板I的上表面到背面的距離變長(zhǎng)，所以后行激光束3b的能量衰減，無(wú)法得到充分的熔透深度。因此，后行激光束3b的入射角0b優(yōu)選在5°?50°的范圍內(nèi)。
[0051](5)鋼板的上表面?zhèn)鹊南刃屑す馐c后行激光束的中心點(diǎn)的間隔:
[0052]另外，在鋼板I上表面的先行激光束3a、后行激光束3b的照射區(qū)域7a、7b的中心間隔L1過(guò)大的情況下，由于熔融金屬5分離，所以容易產(chǎn)生飛濺物。因此，使鋼板I上表面的照射區(qū)域7a、7b的中心間隔L1相對(duì)于光斑直徑Dmax為6XDmax以下，其中，上述光斑直徑Dmax是激光束3a、3b的正焦點(diǎn)處的光斑直徑Da、Db中的較大的一方的。
[0053](6)鋼板的背面?zhèn)鹊南刃屑す馐c后行激光束的射出區(qū)域的中心間隔:
[0054]如圖4所示，在鋼板I的背面，先行激光束3a的射出區(qū)域位于箭頭A所示的焊接進(jìn)行方向的前方，后行激光束3b的射出區(qū)域位于后方。使其射出區(qū)域的中心間隔L2在2XDmax?12XDmax的范圍內(nèi)，從而能夠確保充分的熔透深度，防止鋼板I背面的不滿。
[0055](7)激光束的振蕩器:
[0056]本發(fā)明所使用的激光束的振蕩器(oscillator)可以使用各種形態(tài)的振蕩器，優(yōu)選將氣體(例如 CO2 (carbon dioxide gas)、氦-氖(helium-neon)、気(argon)、氮?dú)?nitrogen)、碘(iodine)等)用作介質(zhì)的氣體激光器(gas laser)、將固體(例如摻雜了稀土元素的YAG等)用作介質(zhì)的固體激光器(solid laser)、用光纖(fiber)代替分散材料(bulk)作為激光介質(zhì)(laser medium)的光纖激光器(fiber laser)等?；蛘咭部梢允褂冒雽?dǎo)體激光器(semiconductor laser)。
[0057]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在焊接施工中能夠抑制飛濺物從被焊接件的上表面飛散，并且能夠防止被焊接件的背面產(chǎn)生下陷、不滿，由此進(jìn)行對(duì)焊。
[0058]而且，本發(fā)明不僅能夠適用于被焊接件(例如薄鋼板、厚鋼板、不銹鋼鋼板等)的對(duì)焊，還能夠適用于將這些被焊接件形成為圓筒狀來(lái)制造焊接管時(shí)的焊接。
[0059]實(shí)施例1
[0060]如圖1所示，在將不銹鋼鋼板(SUS304，板厚5mm)作為被焊接件I進(jìn)行對(duì)焊時(shí)，將從2臺(tái)激光振湯器振湯的激光束分別作為先彳了激光束3a、后彳了激光束3b,將各照射區(qū)域7a、7b如圖2所示那樣配置于焊接線2上。焊接的條件如表I所示。從不銹鋼鋼板I的上表面到焦點(diǎn)的距離t (mm)相對(duì)于板厚T都為I / 2T。而且，從不銹鋼鋼板I的上表面到先行激光束3a與后行激光束3b的交叉位置的距離X (mm)相對(duì)于板厚T都為I / 2T。表I中的激光束的入射角Ga、0b是圖3所示的角度。入射角為負(fù)表示使激光束朝箭頭A所示的焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜而照射。
[0061]在表I中的發(fā)明例(接頭Νο.2、4、5、6、9)中，先行激光束3a、后行激光束3b的正焦點(diǎn)處的光斑直徑滿足本發(fā)明的范圍，并且使先行激光束3a、后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向傾斜而照射，并且將先行激光束3a的入射角0a設(shè)定為比后行激光束3b的入射角0b大。
[0062]在表I中的比較例中，接頭N0.1是將后行激光束3b的入射角Θ b設(shè)為0°的例子(即垂直照射的例子)，接頭N0.3是先行激光束3a的正焦點(diǎn)處的光斑直徑超出本發(fā)明的范圍的例子，接頭N0.7是使后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜而照射的例子，接頭N0.8是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜而照射的例子。
[0063]這樣，在進(jìn)行了激光焊接后，目視觀察不銹鋼鋼板I的上表面，調(diào)查飛濺物的附著狀況。另外，目視觀察不銹鋼鋼板I的背面的焊縫，調(diào)查下陷、不滿的產(chǎn)生狀況。其結(jié)果如表2所示。
[0064]由表2可知，發(fā)明例中不產(chǎn)生飛濺物的附著以及下陷、不滿。
[0065]在表2中的比較例中，接頭N0.1是將后行激光束3b的入射角Θ a設(shè)為0°，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生不滿。接頭N0.3是先行激光束3a的正焦點(diǎn)處的光斑直徑較小，所以未抑制飛濺物的產(chǎn)生，焊縫產(chǎn)生了不滿。接頭N0.7是使后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向A的相反方向傾斜，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。接頭N0.8是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。
[0066]實(shí)施例2
[0067]如圖4所示，在將不銹鋼鋼板(SUS304，板厚5mm、10mm)作為被焊接件I進(jìn)行對(duì)焊時(shí)，將從2臺(tái)激光振湯器振湯的激光束分別作為先彳了激光束3a、后彳了激光束3b,將各照射區(qū)域7a、7b如圖2所示那樣配置于焊接線2上。焊接的條件如表I所示。從不銹鋼鋼板I的上表面到焦點(diǎn)的距離t (mm)相對(duì)于板厚T都是I / 2T。而且從不銹鋼鋼板I的上表面到先行激光束3a與后行激光束3b的交叉位置的距離X (mm)相對(duì)于板厚T為O、I / 4T、I / 2T、To表I中的激光束的入射角Ga、Qb是圖3所示的角度。入射角為負(fù)表示是激光束朝箭頭A所示的焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜而照射。
[0068]在表3中的發(fā)明例(接頭N0.2~4、6、7、11)中，不銹鋼鋼板I上表面處的先行激光束3a、后行激光束3b的照射區(qū)域7a、7b的中心間隔L1以及背面處的照射區(qū)域的中心間隔L2滿足本發(fā)明的范圍，并且使先行激光束3a、后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向傾斜而照射。
[0069]在表3中的比較例中，接頭N0.1是將后行激光束3b的入射角0b設(shè)為0°的例子(即垂直照射的例子)，接頭N0.5、8、10是背面處的射出區(qū)域的中心間隔L2超出本發(fā)明的范圍的例子，接頭N0.9是上表面處的照射區(qū)域的中心間隔L1以及背面處的射出區(qū)域的中心間隔L2超出本發(fā)明的范圍的例子，接頭N0.12是使激光束3a、3b朝焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜而照射的例子。
[0070]這樣，在進(jìn)行了激光焊接后，目視觀察不銹鋼鋼板I的上表面，調(diào)查飛濺物的附著狀況。另外，目視觀察不銹鋼鋼板I的背面的焊縫，調(diào)查下陷、不滿的產(chǎn)生狀況。其結(jié)果如表4所示。
[0071]由表4可知，在發(fā)明例中不產(chǎn)生飛濺物的附著以及下陷、不滿。
[0072]在表4中的比較例中，接頭N0.1是將后行激光束3b的入射角Θ b設(shè)為0°，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。接頭N0.5是先行激光束3a的入射角Ga超出本發(fā)明的范圍，所以預(yù)熱效果不充分，飛濺物附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。接頭N0.8,10是背面處的射出區(qū)域 的中心間隔L2超出本發(fā)明的范圍，所以背面產(chǎn)生了不滿。接頭N0.9是上表面處的照射區(qū)域的中心間隔LI以及背面處的射出區(qū)域的中心間隔L2超出本發(fā)明的范圍，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。接頭N0.12是使先行激光束3a和后行激光束3b朝焊接進(jìn)行方向的相反方向傾斜，所以飛濺物大量附著于不銹鋼鋼板I并且焊縫產(chǎn)生了不滿。
[0073]工業(yè)上的利用可能性
[0074]在進(jìn)行對(duì)焊時(shí)，在焊接中抑制飛濺物從被焊接件的上表面飛散并且能夠防止被焊接件的背面的下陷、不滿產(chǎn)生，所以在工業(yè)上起到顯著效果。
[0075]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0076]I…被焊接件；2…焊接線；3a…先行激光束；3b…后行激光束；4…小孔；5…熔融金屬；6…焊縫；7a…先行激光束的照射區(qū)域；7b…后行激光束的照射區(qū)域；Θ a…先行激光束3a的入射角；Θ b…后行激光束3a的入射角；LL...被焊接件的上表面處的先行激光束的照射區(qū)域的中心與后行激光束的照射區(qū)域的中心之間的距離；L2…被焊接件的背面處的先行激光束的射出區(qū)域的中心與后行激光束的射出區(qū)域的中心之間的距離；Da…先行激光束3a的正焦點(diǎn)處的光斑直徑；Db…后行激光束3a的正焦點(diǎn)處的光斑直徑；Dmax…先行激光束的光斑直徑Da和上述后行激光束的光斑直徑Db中的較大一方的光斑直徑。
【權(quán)利要求】
1.一種激光焊接方法，其特征在于， 將使用不同的光纖傳輸且正焦點(diǎn)處的光斑直徑為0.3mm以上的兩道激光束沿焊接線從被焊接件的上表面?zhèn)日丈洌瑢⒃谠摫缓附蛹纳媳砻鎮(zhèn)妊睾附舆M(jìn)行方向先行的先行激光束以及后行的后行激光束以從垂直于所述被焊接件的上表面的方向朝所述焊接進(jìn)行方向傾斜所設(shè)置的入射角的方式照射，并且使所述先行激光束的入射角比所述后行激光束的入射角大，由此進(jìn)行激光焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于， 使所述被焊接件的上表面處的所述先行激光束的照射區(qū)域的中心與所述后行激光束的照射區(qū)域的中心之間的間隔相對(duì)于光斑直徑Dmax為6XDmax以下，并且使所述被焊接件的背面處的所述先行激光束的射出區(qū)域的中心與所述后行激光束的射出區(qū)域的中心之間的間隔相對(duì)于所述Dmax在2XDmax?12XDmax的范圍內(nèi)，其中，所述光斑直徑Dmax為所述先行激光束的光斑直徑Da與所述后行激光束的光斑直徑Db中的較大的一方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于， 所述先行激光束和所述后行激光束的入射角為5°?50°。
【文檔編號(hào)】B23K26/20GK103476535SQ201180069772
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】矢埜浩史, 角博幸 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社