焊接構(gòu)件、燃料噴射閥及激光焊接方法
【專利摘要】一種降低了焊接變形的焊接構(gòu)件、具備此焊接構(gòu)件的燃料噴射閥及激光焊接方法。焊接構(gòu)件，具備：設(shè)置了凹部(13)的第一被焊接材料(1)；第二被焊接材料(2)；和使第一被焊接材料(1)和第二被焊接材料(2)相互重疊，從第一被焊接材料(1)的一側(cè)照射激光光線(5)，由深焊透型激光焊接形成的焊接焊道(3)，焊接焊道(3)，將焊接焊道(3)的表面寬度作為W1，將作為第一被焊接材料(1)和第二被焊接材料(2)的分界面(4)中的焊接焊道(3)的寬度的焊透寬度作為W2，將第一被焊接材料(1)的板厚作為t，作為表面寬度(W1)和板厚(t)的比率的W1/t是第一閾值以下，作為表面寬度(W1)和焊透寬度(W2)之差量與板厚(t)的比率的(W1-W2)/t是第二閾值以下。
【專利說(shuō)明】焊接構(gòu)件、燃料噴射閥及激光焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光焊接了多個(gè)被焊接材料的焊接構(gòu)件，具備此焊接構(gòu)件的燃料噴射閥及激光焊接方法。

【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接，因?yàn)槌蔀闊嵩吹募す夤饩€的能量密度高，所以能得到低變形、高速度、高精度的焊接接頭，因此已被在各方面使用。在汽車領(lǐng)域中，相對(duì)于不銹鋼、碳鋼等鋼鐵材料、鋁合金、鎳合金等金屬材料，進(jìn)行重疊地焊接多個(gè)被焊接材料。
[0003]例如，燃料噴射閥的噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)，是將具有燃料噴射孔的噴嘴板(被焊接材料)和提供燃料路徑的噴嘴主體(被焊接材料)焊接來(lái)制造。在噴嘴板和噴嘴主體的焊接上，要求低變形、高精度，另外，因?yàn)橄Ｍ附铀俣仁歉咚?，所以使用激光焊接?br> [0004]在專利文獻(xiàn)I中，公開了如下的情況:將輔助氣體的氧氣體含有量調(diào)整成5?50容量％，使焊接焊道的表面寬度和多個(gè)構(gòu)件(被焊接材料)的接合部(分界面)的寬度(焊透寬度)的比率大致接近于I。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-85974號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]可是，在激光焊接的方法中，存在熱傳導(dǎo)型激光焊接和深焊透型(小孔模式，keyhole mode)激光焊接的兩種方法。附帶提一下，在專利文獻(xiàn)I中公開的激光焊接方法是熱傳導(dǎo)型激光焊接。
[0010]熱傳導(dǎo)型激光焊接，是通過(guò)向被焊接材料的表面照射激光光線，照射的激光光線被被焊接材料吸收，激光光線被變換成熱，熱能量進(jìn)行熱傳導(dǎo)直到材料內(nèi)部為止而將被焊接材料熔融，由此將被焊接材料焊接的方法。此焊接方法，是與焊接焊道的焊透深度相比焊接焊道的表面寬度寬的類型的焊接，容易形成焊透深度淺、表面寬度寬的焊接焊道。因此，在要求焊透深度深、表面寬度窄、焊接變形小的焊接的情況下，不能適用熱傳導(dǎo)型激光焊接。
[0011]另一方面，深焊透型(小孔模式)激光焊接是如下的方法:如果向被焊接材料的表面照射的激光光線的功率密度(每單位面積的激光輸出功率)成為106w/cm2以上，則由金屬材料構(gòu)成的被焊接材料的金屬表面的溫度成為金屬的沸點(diǎn)以上，金屬蒸氣與等離子體的產(chǎn)生一起從激光光線的照射點(diǎn)激烈地飛出，熔融金屬面因該金屬蒸氣的反作用力而凹陷。而且，通過(guò)激光光線一邊在凹陷(小孔)之中反復(fù)進(jìn)行反射一邊進(jìn)行入射來(lái)形成深的細(xì)的小孔，由此將被焊接材料焊接。此焊接方法，與熱傳導(dǎo)型激光焊接相比能使焊接焊道的焊透深度變深。另外，此焊接方法，能使焊接焊道的焊透深度成為焊接焊道的表面寬度的數(shù)倍以上。
[0012]在此，對(duì)以往的深焊透型(小孔模式)激光焊接的焊接焊道3的截面形狀用圖10來(lái)說(shuō)明。圖10是以往的深焊透型(小孔模式)激光焊接的焊接焊道3的剖視圖。另外，圖10表示了剖視圖，但為了說(shuō)明的方便省略了剖面線的圖示。在此，被焊接材料(噴嘴板)I和被焊接材料(噴嘴主體)2由深焊透型(小孔模式)激光焊接進(jìn)行焊接，形成了焊接焊道
3。另外，Wl是焊接焊道3的表面寬度，W2是被焊接材料I和被焊接材料2的分界面4中的焊接焊道3的寬度(焊透寬度)，H是焊接焊道3的焊透深度，D是從分界面4起的焊透深度，t是被焊接材料I的板厚。
[0013]如圖10所示，在以往的深焊透型(小孔模式)激光焊接中，容易形成焊接焊道3的表面寬度Wl大大超過(guò)焊接焊道3的焊透寬度W2的酒杯狀的焊接焊道3的截面形狀。這是因?yàn)樵谏詈竿感?小孔模式)激光焊接時(shí)，從小孔噴出的高溫的金屬蒸氣(等離子體)向被焊接材料I的金屬表面?zhèn)鳠?，具有擴(kuò)大熔融池表面的效果。另外，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)由金屬蒸氣的噴出使小孔周邊的熔融池從小孔向外側(cè)擠壓，熔融金屬的流動(dòng)成為外向。通過(guò)此兩個(gè)作用，焊接焊道3的截面形狀，成為表面寬度Wl擴(kuò)大、焊透寬度W2狹窄的酒杯狀的截面形狀。
[0014]具有這樣的酒杯狀的截面形狀的焊接焊道3，在激光焊接中的被焊接材料(噴嘴板)I的表面附近熔融的面積大大超過(guò)在被焊接材料(噴嘴板)I和被焊接材料(噴嘴主體)2的分界面4的附近熔融的面積。因此，因?yàn)楸缓附硬牧?噴嘴板)I的表面附近與被焊接材料(噴嘴板)I和被焊接材料(噴嘴主體)2的分界面4的附近的收縮量大大不同，所以存在產(chǎn)生焊接變形的危險(xiǎn)。
[0015]因此，本發(fā)明將提供一種降低了焊接變形的焊接構(gòu)件、具備此焊接構(gòu)件的燃料噴射閥及激光焊接方法作為課題。
[0016]為了解決課題的手段
[0017]為了解決這樣的課題，本發(fā)明的焊接構(gòu)件，具備:設(shè)置了凹部的第一被焊接材料；第二被焊接材料；和使上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料相互重疊，從上述第一被焊接材料的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成的焊接焊道，其特征在于，上述焊接焊道，將上述焊接焊道的表面寬度作為W1，將作為上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述第一被焊接材料的板厚作為t，作為上述表面寬度Wl和上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下，作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(Wl-W2)/t是第二閾值以下。
[0018]另外，本發(fā)明的燃料噴射閥，具備:設(shè)置了使燃料旋回的旋回室的噴嘴板；噴嘴主體；使上述噴嘴板和上述噴嘴主體相互重疊，從上述噴嘴板的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成的焊接焊道，其特征在于，上述焊接焊道，將上述焊接焊道的表面寬度作為W1，將作為上述噴嘴板和上述噴嘴主體的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述噴嘴板的板厚作為t，作為上述表面寬度Wl與上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下，作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(ffl-W2)/t是第二閾值以下。
[0019]另外，本發(fā)明的激光焊接方法，使設(shè)置了凹部的第一被焊接材料和第二被焊接材料相互重疊，從上述第一被焊接材料的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成了焊接焊道，其特征在于，上述焊接焊道，將上述焊接焊道的表面寬度作為Wl，將作為上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述第一被焊接材料的板厚作為t，作為上述表面寬度Wl和上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下，作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(ffl-W2)/t是第二閾值以下。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能提供一種降低了焊接變形的焊接構(gòu)件、具備此焊接構(gòu)件的燃料噴射閥及激光焊接方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1 (a)是本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件的縱向剖視圖，(b)是從本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件的前端側(cè)觀看的俯視圖。
[0023]圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件的重疊焊接接頭的構(gòu)造的剖視圖。
[0024]圖3是表示深焊透型激光焊接的概要的剖視圖。
[0025]圖4是表示熔融池3a的溫度和表面張力的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0026]圖5是說(shuō)明本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件的焊接焊道的形狀的剖視圖。
[0027]圖6是說(shuō)明比較例I的焊接構(gòu)件的焊接焊道的形狀的剖視圖。
[0028]圖7是說(shuō)明比較例2的焊接構(gòu)件的焊接焊道的形狀的剖視圖。
[0029]圖8是表示由焊接變形產(chǎn)生的變形量與焊接焊道的表面寬度和噴嘴板的板厚的比率的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0030]圖9是表示由焊接變形產(chǎn)生的變形量和焊接焊道寬度變化率的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0031]圖10是以往的深焊透型激光焊接的焊接焊道的剖視圖。
[0032]圖11是說(shuō)明使用了以往的深焊透型激光焊接的焊接構(gòu)件的重疊焊接接頭的構(gòu)造的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為了實(shí)施發(fā)明的方式
[0034]下面，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式(以下稱為“實(shí)施方式”)，一邊適當(dāng)參照附圖一邊詳細(xì)地說(shuō)明。另外，在各圖中，對(duì)共同的部分賦予相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0035]<燃料噴射閥的噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)F〉
[0036]對(duì)于本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F，用圖1來(lái)說(shuō)明。另外，本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F，例如，是在汽車的內(nèi)燃機(jī)中使用的燃料噴射閥(也稱為噴射器)的噴射噴嘴F。下面，以本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F是燃料噴射閥的噴射噴嘴F為例進(jìn)行說(shuō)明。圖1(a)是本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F的縱向剖視圖，圖1(b)是從本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F的前端側(cè)觀看的俯視圖。另外，圖1(a)是由圖1(b)的A-A線切斷了的縱向剖視圖，圖1(b)是在圖1(a)的箭頭B方向觀看焊接構(gòu)件F的俯視圖。
[0037]如圖1(a)所示，燃料噴射閥的噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)F，是將噴嘴板(被焊接材料)I和噴嘴主體(被焊接材料)2由深焊透型(小孔模式)激光焊接形成焊接焊道3，由重疊接頭(重疊焊接接頭)進(jìn)行了接合的焊接構(gòu)件。另外，在圖1中，僅圖示了燃料噴射閥的前端部的噴射噴嘴F，作為燃料噴射閥的其它的結(jié)構(gòu)部分的針(閥體)、柱塞、螺線管等，作為由公知的技術(shù)構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，省略說(shuō)明。
[0038]<噴嘴板1、噴嘴主體2>
[0039]噴嘴板I是由奧氏體類不銹鋼等鋼鐵材料形成為圓板形狀,板厚t例如為0.35mm的薄板材料。噴嘴主體2由馬氏體類不銹鋼等鋼鐵材料形成為大致筒狀。
[0040]如圖1 (a)所示，被形成為大致筒狀的噴嘴主體2，在其內(nèi)部的連通路上具有針(閥體)抵接的閥座21，在前端中心部形成了與后述的噴嘴板I的中央室11連通的連通孔22。
[0041]如圖1 (a)所示，在噴嘴板I的里面(與噴嘴主體2接觸的一側(cè)的面)上，設(shè)置了凹部，通過(guò)接合噴嘴板I和噴嘴主體2，形成了中央室11、連通路12(參照?qǐng)D1(b))、旋渦室(旋回室)13。另外，形成了從旋渦室13與噴嘴板I的表面(與噴嘴主體2接觸的一側(cè)的相反側(cè)的面)連通的噴射孔14。中央室11形成在與噴嘴主體2的連通孔22對(duì)應(yīng)的位置。如圖1(b)所示，連通路12，從中央室11向噴嘴板I的徑向延伸，被形成為與旋渦室13連通，旋渦室13形成了 4個(gè)，在各旋渦室13的中心形成了噴射燃料的噴射孔14。
[0042]從噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)F噴射的燃料，從噴嘴主體2的連通孔22向噴嘴板I的中央室11流動(dòng)，然后，經(jīng)由4個(gè)連通路12向旋渦室13流動(dòng)。然后，從連通路12向旋渦室13流入的燃料，在旋渦室13的內(nèi)部旋回，從處于旋渦室13的中心的噴射孔14噴射。另外，在圖1(a)中，燃料從噴射孔14向紙面的上方噴射。
[0043]另外，在圖1中，噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)F，是作為在噴嘴板I上形成了 4個(gè)噴射孔14的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但不被限定于此，也可以是3個(gè)以下，也可以是5個(gè)以上。另外，作為相對(duì)于I個(gè)旋渦室13形成了 I個(gè)噴射孔14的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但不被限定于此，也可以相對(duì)于I個(gè)旋渦室13形成2個(gè)以上的噴射孔14。另外，也可以在中央室11上形成噴射孔
14。另外，噴射孔14的形狀，不被限定于圓形，也能適當(dāng)變更為橢圓形、多邊形、長(zhǎng)孔形狀、圓弧形狀等。另外，關(guān)于噴射孔14的位置、直徑也能適當(dāng)變更。
[0044]<焊接焊道3>
[0045]圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F的重疊焊接接頭的構(gòu)造的截面模式圖。
[0046]如圖2所示，燃料噴射閥的噴射噴嘴(焊接構(gòu)件)F，通過(guò)使噴嘴板I和噴嘴主體2相互重疊，從其重疊面的噴嘴板I的表面(與噴嘴主體2接觸的一側(cè)相反側(cè)的面)側(cè)照射激光光線5而形成金屬材料熔融了的熔融池3a，由深焊透型(小孔模式)激光焊接形成了焊接焊道3(參照?qǐng)D1(a))，噴嘴板I和噴嘴主體2由重疊接頭(重疊焊接接頭)進(jìn)行了接合。另外，如圖1(b)所示，焊接焊道3，沿著噴嘴板I的周緣部(包圍中央室11、連通路12、旋渦室13的范圍)進(jìn)行了一周焊接(全周焊接)。這樣通過(guò)進(jìn)行一周焊接，噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4的間隙被封閉，由此能可靠地防止燃料從分界面4漏出。
[0047]另外，為了防止在激光焊接的途中噴嘴板I和噴嘴主體2的滑動(dòng)、偏移等產(chǎn)生，在激光焊接前，預(yù)先使用約束夾具(未圖示)約束(固定)了使噴嘴板I和噴嘴主體2相互重疊的接頭。
[0048]在此，在由約束夾具(未圖示)約束(固定)噴嘴板I和噴嘴主體2時(shí)，為了在噴嘴板I和噴嘴主體2之間不形成間隙，將噴嘴板I和噴嘴主體2的緣端部的倒角L盡可能做成了零。例如，希望將倒角L做成0.1mm以下。這是因?yàn)椋趯娮炀壎瞬康牡菇荓設(shè)定成
0.1以上的情況下，在焊接前，由于約束夾具(未圖示)的影響，在噴嘴板I的旋渦室13附近位置，在與噴嘴主體2之間產(chǎn)生間隙，在焊接后此間隙殘留了，對(duì)燃料的流動(dòng)影響得大。
[0049]在約束夾具(未圖示)的安裝結(jié)束后進(jìn)入激光焊接的工序。用圖3對(duì)深焊透型(小孔模式)激光焊接進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示深焊透型(小孔模式)激光焊接的概要的剖視圖。另外，圖3表示了剖視圖，但為了說(shuō)明的方便省略了剖面線的圖示。
[0050]因?yàn)檎丈湓趪娮彀錓的表面上的激光光線的能量密度(每單位面積的激光輸出功率)例如成為106W/cm2以上，所以噴嘴板I及噴嘴主體2的金屬表面的溫度成為金屬的沸點(diǎn)以上，金屬蒸氣7與等離子體的產(chǎn)生一起從激光光線5的照射點(diǎn)激烈地飛出，熔融池3a的熔融金屬面因該金屬蒸氣7的反作用力而凹陷，形成小孔6。而且，激光光線5在小孔6之中一邊反復(fù)進(jìn)行反射一邊入射，通過(guò)形成深的細(xì)的小孔6，形成深的細(xì)的熔融池3a。然后，通過(guò)深的細(xì)的熔融池3a再凝固，能獲得深的細(xì)的焊接焊道3 (參照?qǐng)D1 (a))。
[0051]在此深焊透型(小孔模式)激光焊接中，例如，可以使用波長(zhǎng)為1070?1080nm的光纖維激光，但也可以使用其它波長(zhǎng)的激光光線5。另外，從未圖示的激光振蕩器產(chǎn)生激光光線，經(jīng)由轉(zhuǎn)送路徑，由聚光透鏡(未圖示)聚光，向噴嘴板I的表面照射激光光線5。
[0052]另外，作為焊接條件，例如，能適當(dāng)?shù)貙⒓す夥逯递敵龉β试O(shè)定為100W?600W，將焊接速度設(shè)定為4.0mm/s?100mm/S，將向噴嘴板I的表面照射的激光光線5的光點(diǎn)直徑設(shè)定為0.05mm?0.3_。另外,在此激光焊接中，也可以使用連續(xù)波或者脈沖波的任一種。
[0053]另外，作為保護(hù)氣體使用氮和氧的混合氣體。另外，作為保護(hù)氣體，不限定于氮和氧的混合氣體，也可以使用氮、Ar (氬)、He (氦)、空氣或者它們的混合氣體。
[0054]在此，在本實(shí)施方式中，作為保護(hù)氣體使用了氧和氮的混合氣體，但即使不使用保護(hù)氣體也沒(méi)關(guān)系。也就是說(shuō)，只要是使用了含有能與Fe(鐵)等金屬元素進(jìn)行氧化反應(yīng)的氣體(例如，氧、CO2)的保護(hù)氣體，則能得到同樣的結(jié)果。即，在不使用保護(hù)氣體的情況下、在使用上述那樣的保護(hù)氣體的情況下，都需要選擇適當(dāng)?shù)谋缓附硬牧?，如?shí)施方式的那樣，能適用于含鐵(Fe)多的不銹鋼等。
[0055]圖4是表示熔融池3a的溫度和表面張力的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0056]一般地，在使用了保護(hù)氣體(氮等:氧量低)的情況下，如圖4的坐標(biāo)圖A(實(shí)線)所示，熔融鐵(Fe)的表面張力，隨著溫度T的上升而下降。因此，熔融池3a的表面中的流動(dòng)性(熔融金屬的流動(dòng))，成為從溫度高的中央部朝向溫度低的外周部流動(dòng)。其結(jié)果，焊接寬度(表面寬度Wl)被形成得較寬。與此相對(duì)，如果在保護(hù)氣體中含有氧、CO2，則熔融金屬的氧量變多(氧量高)。由此，如圖4的坐標(biāo)圖B(虛線)所示，熔融金屬的表面張力，與坐標(biāo)圖A相反，隨著溫度T的上升而增加。其結(jié)果，熔融池3a的表面中的流動(dòng)性，從溫度低的熔融池3a的外周朝向溫度高的中央部流動(dòng)。這樣，朝向中央部的流動(dòng)性的結(jié)果，熔融池3a的寬度變得狹窄，能抑制凝固后形成的焊接焊道3的表面寬度Wl的擴(kuò)大。另外，即使在不使用保護(hù)氣體的情況下，由于熔融金屬的氧量因在空氣中含有的氧而變多，所以能同樣地得到表面寬度Wl狹窄的焊接焊道3。
[0057][以往例的焊接焊道]
[0058]在此，對(duì)將以往的酒杯狀的焊接焊道3(參照?qǐng)D10)適用于噴嘴板I和噴嘴主體2的焊接的情況，用圖11來(lái)說(shuō)明。圖11是說(shuō)明使用了以往的深焊透型(小孔模式)激光焊接的焊接構(gòu)件的重疊焊接接頭的構(gòu)造的剖視圖。另外，圖11的X方向是噴嘴板I及噴嘴主體2的軸向，R方向是噴嘴板I及噴嘴主體2的徑向。
[0059]如上所述，具有這樣的酒杯狀的截面形狀的焊接焊道3，其在激光焊接中的噴嘴板I的表面附近被熔融的面積大幅度地超過(guò)在噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4的附近被熔融的面積。因此，因?yàn)閲娮彀錓的表面附近和噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4的附近的收縮量大大不同，所以產(chǎn)生焊接變形。特別是，在適用于本實(shí)施方式的噴嘴板I和噴嘴主體2的焊接的情況下，焊接焊道3的表面寬度Wl變寬，與旋渦室13的距離變得非常小。另外，因?yàn)樵趪娮彀錓上形成凹部而做成了旋渦室13，所以旋渦室13的板厚t13與噴嘴板I的板厚t相比變薄。因此，在旋渦室13附近容易產(chǎn)生變形。
[0060]在此，利用有限要素法實(shí)施了焊接變形的模擬的結(jié)果，如圖11所示，在焊接后在旋渦室13附近在軸向(X方向)的負(fù)方向產(chǎn)生了變形εχ。即，如果從噴嘴板I的表面看，則在噴嘴板I的中心附近產(chǎn)生凹陷變形。
[0061]另外，噴嘴板I的表面附近，在徑向(R方向)的負(fù)方向產(chǎn)生了變形ε yl，在噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4的附近，在徑向(R方向)的正方向產(chǎn)生了變形ey2。其結(jié)果，因?yàn)樵趪娮彀錓整體上產(chǎn)生起伏變形，使燃料旋回的旋渦室13也變形，所以對(duì)燃料的旋回模式或者旋回穩(wěn)定性產(chǎn)生大的影響。其結(jié)果，存在燃料噴射閥的燃料噴射性能也下降的危險(xiǎn)。
[0062][本實(shí)施方式的焊接焊道]
[0063]與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭褂冒M(jìn)行氧化反應(yīng)的氣體在內(nèi)的保護(hù)氣體焊接噴嘴板I及噴嘴主體2，或者不用使用保護(hù)氣體地在空氣環(huán)境中焊接，獲得焊接焊道3，所以能獲得細(xì)的焊接焊道3。由此，如噴射噴嘴F的那樣的能正好適用于不能擴(kuò)大焊接寬度(表面寬度Wl)的部分的焊接。另外，通過(guò)抑制焊接焊道3的表面寬度Wl的擴(kuò)大，焊接焊道3的寬度就深度方向而言能均地勻接近。即，通過(guò)減小作為噴嘴板I的一端面?zhèn)鹊暮附雍傅?的寬度的表面寬度Wl和作為噴嘴板I的另一端面?zhèn)鹊暮附雍傅?的寬度的焊透寬度W2之差，能抑制在旋渦室13上產(chǎn)生的變形，確保燃料噴射閥的燃料噴射性能。
[0064](本實(shí)施方式的焊接焊道3的截面形狀)
[0065]圖5是說(shuō)明本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F的焊接焊道3的形狀的剖視圖。另外，圖5(及后述的圖6、圖7)表示了剖視圖，但為了說(shuō)明的方便省略了剖面線的圖示。
[0066]如圖5所示，通過(guò)本實(shí)施方式的深焊透型(小孔模式)激光焊接，得到了具備焊接焊道3的重疊焊接接頭。在此重疊焊接接頭中，例如，在噴嘴板I的表面上形成的焊接焊道3的截面形狀的表面寬度Wl是0.32mm,從噴嘴板I的表面到焊接焊道3的底部的整體的焊透深度H是0.42mm。另外，形成噴嘴板I和噴嘴主體2的分界的分界線(分界面4)的深度位置中的焊接焊道3的焊透寬度W2是0.28mm。另外，噴嘴板I的厚度t是0.35mm,從分界線(分界面4)到焊接焊道3的底部的深度D (分界面4以下的噴嘴主體2側(cè)的焊透深度)是 0.07mm。
[0067]其結(jié)果，焊接焊道3的表面寬度Wl和噴嘴板I的板厚t的比率Wl/t是0.91，是閾值1.0以下。另外，焊接焊道3的表面寬度Wl、噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4的焊接焊道3的焊透寬度W2和噴嘴板I的板厚t的關(guān)系(Wl-W2)/t是0.114，是閾值0.4以下。
[0068]另外，在以下的說(shuō)明中，將(Wl_W2)/t稱為焊接焊道寬度變化率。另外，關(guān)于比率Wl/t的閾值1.0及焊接焊道寬度變化率的閾值0.4的意義，用圖8及圖9來(lái)后述。
[0069]關(guān)于具有這樣的焊接焊道3 (焊接焊道3的截面形狀)的重疊焊接接頭，在焊接后測(cè)定了噴嘴板1，特別是，旋渦室13附近的變形。其結(jié)果，確認(rèn)了在噴嘴板I或者旋渦室13上幾乎沒(méi)有產(chǎn)生變形。另外，用顯微鏡觀察了焊接部的組織及缺陷。其結(jié)果，在焊接部沒(méi)有確認(rèn)到焊接裂紋、疏松、接合不良等焊接缺陷。
[0070](比較例的焊接焊道3的截面形狀)
[0071]圖6是說(shuō)明比較例I的焊接構(gòu)件F的焊接焊道3的形狀的剖視圖。圖7是說(shuō)明比較例2的焊接構(gòu)件F的焊接焊道3的形狀的剖視圖。
[0072]圖6所示的比較例I的焊接焊道3的截面形狀，其表面寬度Wl是0.65mm，整體的焊透深度H是0.46mm，焊透寬度W2是0.53mm，深度D是0.11mm。另外。噴嘴板I的厚度t是 0.35mm。
[0073]其結(jié)果，焊接焊道寬度變化率作1-胃2)八是0.34，是閾值0.4以下。另一方面，t匕率Wl/t是1.86，比閾值1.0大了。
[0074]這樣，如果焊接焊道3的表面寬度Wl及焊透寬度W2同時(shí)比噴嘴板I的板厚t大，則在焊接途中旋渦室13的周緣的熱影響變大，旋渦室13的焊接變形也變大。
[0075]圖7所示的比較例2的焊接焊道3的截面形狀，其表面寬度Wl是0.30mm,整體的焊透深度H是0.38mm，焊透寬度W2是0.12mm，深度D是0.03mm。另外。噴嘴板I的厚度t是 0.35mm。
[0076]其結(jié)果，比率Wl/t是0.86，是閾值1.0以下。另一方面，焊接焊道寬度變化率(ffl-W2)/t 是 0.51，比閾值 0.4 大了。
[0077]這樣的焊接焊道3的形狀，因?yàn)槠浔砻鎸挾萕l小于噴嘴板I的板厚t，對(duì)旋渦室13的熱影響小，但表面寬度Wl和焊透寬度W2之差大，所以噴嘴板I的表面附近(旋渦室13上部附近)的變形與噴嘴板I和噴嘴主體2的分界面4附近(旋渦室13下部附近)的變形之差大，在旋渦室13的內(nèi)周緣部產(chǎn)生凹陷的那樣的變形的可能性變大。
[0078]將匯集這些結(jié)果的情況表示在圖8及圖9中。圖8是表示由焊接變形產(chǎn)生的變形量與焊接焊道3的表面寬度Wl和噴嘴板I的板厚5的比率Wl/t的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖9是表示由焊接變形產(chǎn)生的變形量與焊接焊道寬度變化率(Wl-W2)/t的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0079]如圖8所示，在比率Wl/t為閾值1.0以下的情況下，由焊接變形產(chǎn)生的變形量與變形容許量相比變小，能確保燃料噴射閥的噴射性能。另一方面，如果比率Wl/t大于閾值
1.0，則由焊接變形產(chǎn)生的變形量與變形容許量相比變大，變形量也急劇地地變大。
[0080]另外，如圖9所示，在焊接焊道寬度變化率(Wl_W2)/t為閾值0.4以下的情況下，由焊接變形產(chǎn)生的變形量與變形容許量相比變小，能確保燃料噴射閥的噴射性能。另一方面，如果焊接焊道寬度變化率(W1-W2) /t大于閾值0.4，則由焊接變形產(chǎn)生的變形量與變形容許量相比變大，變形量也急劇地變大。
[0081]如以上說(shuō)明的那樣，通過(guò)將比率Wl/t及焊接焊道寬度變化率(Wl_W2)/t設(shè)定在規(guī)定的沮圍內(nèi)，在設(shè)直了旋潤(rùn)室13的嗔嘴板I和嗔嘴王體2的激光焊接中，能抑制旋潤(rùn)室13的焊接變形，能得到高品質(zhì)的燃料噴射閥。
[0082]<變形例>
[0083]另外，本實(shí)施方式的焊接構(gòu)件F，不被限定于上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種各樣的變更。
[0084]以比率Wl/t的閾值是1.0為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不被限定于此，也可以與旋渦室13的變形容許量相應(yīng)地變更。
[0085]焊接焊道寬度變化率(Wl_W2)/t的閾值，作為是0.4的閾值進(jìn)行了說(shuō)明，但不被限定于此，也可以與旋渦室13的變形容許量相應(yīng)地變更。
[0086]符號(hào)的說(shuō)明:
[0087]1:噴嘴板(被焊接材料，第一被焊接材料)
[0088]2:噴嘴主體(被焊接材料，第二被焊接材料)
[0089]3:焊接焊道
[0090]3a:熔融池
[0091]4:分界面
[0092]5:激光光線
[0093]6:小孔
[0094]7:金屬蒸氣
[0095]11:中央室
[0096]12:連通路
[0097]13:旋渦室(凹部，旋回室)
[0098]14:噴射孔
[0099]21:閥座
[0100]22:連通孔
[0101]F:噴射噴嘴(焊接構(gòu)件，燃料噴射閥)
[0102]Wl:表面寬度
[0103]W2:焊透寬度
[0104]H:焊透深度
[0105]D:深度
[0106]t:板厚
[0107]L:倒角。
【權(quán)利要求】
1.一種焊接構(gòu)件，具備: 設(shè)置了凹部的第一被焊接材料； 第二被焊接材料；和 使上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料相互重疊，從上述第一被焊接材料的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成的焊接焊道， 其特征在于， 上述焊接焊道， 將上述焊接焊道的表面寬度作為Wl，將作為上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述第一被焊接材料的板厚作為t， 作為上述表面寬度Wl和上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下， 作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(Wl-W2)/t是第二閾值以下。
2.如權(quán)利要求1記載的焊接構(gòu)件，其特征在于， 上述第一閾值及上述第二閾值基于上述凹部的變形容許量設(shè)定。
3.如權(quán)利要求2記載的焊接構(gòu)件，其特征在于， 上述第一閾值是1.0， 上述第二閾值是0.4。
4.如權(quán)利要求1記載的焊接構(gòu)件，其特征在于， 在上述第二被焊接材料的與上述第一被焊接材料相互重疊的面的緣端部形成的倒角，作為0.1mm以下。
5.一種燃料噴射閥，具備: 設(shè)置了使燃料旋回的旋回室的噴嘴板； 噴嘴主體； 使上述噴嘴板和上述噴嘴主體相互重疊，從上述噴嘴板的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成的焊接焊道， 其特征在于， 上述焊接焊道， 將上述焊接焊道的表面寬度作為W1，將作為上述噴嘴板和上述噴嘴主體的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述噴嘴板的板厚作為t， 作為上述表面寬度Wl與上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下， 作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(Wl-W2)/t是第二閾值以下。
6.如權(quán)利要求5記載的燃料噴射閥，其特征在于， 上述第一閾值及上述第二閾值基于上述旋回室的變形容許量設(shè)定。
7.如權(quán)利要求6記載的燃料噴射閥，其特征在于， 上述第一閾值是1.0， 上述第二閾值是0.4。
8.如權(quán)利要求5記載的燃料噴射閥，其特征在于， 在上述噴嘴主體的與上述噴嘴板相互重疊的面的緣端部形成的倒角，作為0.1mm以下。
9.一種激光焊接方法， 使設(shè)置了凹部的第一被焊接材料和第二被焊接材料相互重疊，從上述第一被焊接材料的一側(cè)照射激光光線，由深焊透型激光焊接形成了焊接焊道，其特征在于， 上述焊接焊道， 將上述焊接焊道的表面寬度作為Wl，將作為上述第一被焊接材料和上述第二被焊接材料的分界面中的上述焊接焊道的寬度的焊透寬度作為W2，將上述第一被焊接材料的板厚作為t， 作為上述表面寬度Wl和上述板厚t的比率的Wl/t是第一閾值以下， 作為上述表面寬度Wl和上述焊透寬度W2之差量與上述板厚t的比率的(Wl-W2)/t是第二閾值以下。
10.如權(quán)利要求9記載的激光焊接方法，其特征在于， 上述第一閾值及上述第二閾值基于上述旋回室的變形容許量設(shè)定。
11.如權(quán)利要求10記載的激光焊接方法，其特征在于， 上述第一閾值是1.0， 上述第二閾值是0.4。
12.如權(quán)利要求9記載的激光焊接方法，其特征在于， 上述深焊透型激光焊接，作為保護(hù)氣體使用氧和氮的混合氣體。
13.如權(quán)利要求9記載的激光焊接方法，其特征在于， 上述深焊透型激光焊接，不使用保護(hù)氣體，在空氣環(huán)境中進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】B23K26/21GK104227236SQ201410259340
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】張旭東, 矢出典洋, 小林信章, 茂木康廣 申請(qǐng)人:日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社