激光焊接方法
阅读：23发布：2020-05-12
专利汇可以提供激光焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的 激光 焊接 方法具有沿着以下的焊接路径实施 激光焊接 的焊接工序，该焊接路径以板材上的焊接开始 位置 作为起点，经由被焊接部件的一端部及另一端部，并且以板材上的焊接结束位置作为终点，在从焊接开始位置至被焊接部件的一端部的焊接路径中对激光输出进行上升控制，在从被焊接部件的一端部到另一端部的焊接路径中将激光输出维持在主激光输出，在从被焊接部件的另一端部至焊接结束位置的焊接路径中对激光输出进行下降控制，来实施激光焊接。，下面是激光焊接方法专利的具体信息内容。
1.一种激光焊接方法，利用激光焊接将被焊接部件固定于板材，所述激光焊接方法具有以下工序：
部件临时放置工序，在所述板材上临时放置所述被焊接部件；以及
焊接工序，在将所述被焊接部件激光焊接于所述板材时，沿着以下的焊接路径实施激光焊接，该焊接路径以所述板材上的焊接开始位置作为起点，经由所述被焊接部件的一端部及所述被焊接部件的另一端部，并且以所述板材上的焊接结束位置作为终点，所述焊接工序具有以下工序：
焊接开始工序，在从所述焊接开始位置至所述被焊接部件的一端部的焊接路径中，通过上升控制来实施焊接，该上升控制是使激光输出从所述焊接开始位置处的初始激光输出渐渐提高，并在所述被焊接部件的一端部提高到预先设定的主激光输出；
主焊接工序，在从所述被焊接部件的一端部至所述被焊接部件的另一端部的焊接路径中，将激光输出维持在所述主激光输出来实施焊接；以及
焊接结束工序，在从所述被焊接部件的另一端部至所述焊接结束位置的焊接路径中，通过下降控制来实施焊接，该下降控制是使激光输出从所述被焊接部件的另一端部处的所述主激光输出渐渐降低，并在所述焊接结束位置降低到所述初始激光输出。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其中，
所述焊接工序具有以下工序：
第1次焊接工序，在所述被焊接部件的所述焊接路径上规定的第1次焊接开始位置与第
1次焊接结束位置之间的主焊接路径中，使用比所述主激光输出高的激光输出来实施第1次焊接；以及
第2次焊接工序，在整个所述焊接路径中实施基于所述焊接开始工序、所述主焊接工序、所述焊接结束工序的第2次焊接。
3.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其中，
所述第2次焊接工序根据善意板材的通过所述第1次焊接工序而产生的变形量，对所述主焊接工序中使用的主激光输出进行再设定，从而实施基于所述焊接开始工序、所述主焊接工序、所述焊接结束工序的第2次焊接。
激光焊接方法
技术领域
背景技术
[0003] 作为具体的接合方法，具有使用电阻焊接的现有技术。然而，若使用电阻焊接，则设计面会因焊接热量而产生变形。即，在使用电阻焊接的接合中，与后述的激光焊接相比，能量密度低。因此，熔融量变得过大，其结果是变形增大，损害美观性。因此，在使用电阻焊接的情况下，需要在焊接后修正设计面。
[0005] 此外，在专利文献2中公开了以下的激光输出的控制方法：在对接焊接时，当焊接开始时，渐渐提高激光输出，当焊接结束时，渐渐降低激光输出，由此使焊接质量提高。
[0006] 此外，在专利文献3中公开了以下的激光输出的控制方法：在重叠焊接时，当焊接开始时，渐渐提高激光输出，当焊接结束时，渐渐降低激光输出，由此使焊接质量提高。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1：日本特开2007-253179号公报
[0010] 专利文献2：日本特开平8-257775号公报
[0011] 专利文献3：日本特开2015-197548号公报
发明内容
[0012] 发明所要解决的课题
[0013] 可是，在以往技术中，存在以下这样的课题。
[0014] 当使用专利文献1的激光焊接时，在能够焊接的面积足够宽大的情况下，为了维持焊接强度，只要进行相当数量的焊接即可。然而，在像柱螺栓那样能够焊接的面积狭小的部位，不能确保焊接数，不能维持充分的焊接强度。
[0015] 此外，在专利文献2的激光焊接中，特别是在对焊接长度短的部件进行焊接的情况下，考虑到在达到本来的焊接输出前焊接就结束了。因此，存在激光焊接未充分熔融而达不到基准接合强度的课题。
[0016] 而且，专利文献3的激光焊接只是在上部件上进行焊接的发明。而且，在专利文献3的激光焊接中，与专利文献2同样地，特别是在对焊接长度短的部件进行焊接的情况下，考虑到在达到本来的焊接输出前焊接就结束了。因此，存在激光焊接未充分熔融而达不到基准接合强度的课题。
[0017] 即，以往的激光焊接由于能量密度高，能够减少变形，在焊接中央部，能够成为难以用肉眼看到变形的状态。然而，焊接始端部、终端部由于与周围的差异很大，容易产生能够用肉眼看到的变形。
[0018] 然后，作为其对策，使用上升控制/下降控制，渐渐增加能量，由此渐渐增加变形，从而能够使得看不见变形。然而，在对柱螺栓那样的能够焊接的面积小的部件进行焊接的情况下，存在在上升的中途能够焊接的部位消失、不能维持强度的问题。
[0019] 此外，在使用存在着不能修正外观的限制的装饰材料的情况下，使用粘接材料或双面胶来将被焊接材料与装饰材料接合。具体而言，一直以来，采用以下这样的技术：在装饰材料涂覆粘接材料，利用该粘接剂对被焊接材料进行加压/保持来进行接合的技术；或者用双面胶使装饰材料与被焊接材料贴合的技术。
[0020] 然而，在使用粘接剂的情况下，存在粘接材料的辅助材料费高昂的课题，而且，还存在粘接材料的固化花费时间的课题。
[0021] 此外，在使用双面胶的情况下，也存在双面胶的辅助材料费高昂的课题，而且还存在粘接强度弱的课题。
[0022] 另外，还采用使设计材料的板厚增大到不产生变形的程度并通过电阻焊接等进行接合的方法，来代替使用粘接剂或双面胶。然而，在这样的情况下，尽管在强度上没有必要，但还是增加了板厚，因此存在材料费用上涨的问题。
[0023] 本发明是为了解决前述那样的课题而完成的，目的在于得到一种激光焊接方法，在对柱螺栓那样的能够焊接的面积狭小的被焊接材料与装饰材料那样的板材进行接合时，能够不损害美观性地进行激光焊接。
[0024] 用于解决课题的手段
[0025] 本发明的激光焊接方法利用激光焊接将被焊接部件固定于板材，具有以下工序：部件临时放置工序，在板材上临时放置被焊接部件；以及焊接工序，在将被焊接部件激光焊接于板材时，沿着以下的焊接路径实施激光焊接，该焊接路径以板材上的焊接开始位置作为起点，经由被焊接部件的一端部及被焊接部件的另一端部，并且以板材上的焊接结束位置作为终点，焊接工序具有以下工序：焊接开始工序，在从焊接开始位置至被焊接部件的一端部的焊接路径中，通过上升控制来实施焊接，该上升控制是使激光输出从焊接开始位置处的初始激光输出渐渐提高，并在被焊接部件的一端部提高到预先设定的主激光输出；主焊接工序，在从被焊接部件的一端部至被焊接部件的另一端部的焊接路径中，将激光输出维持在主激光输出来实施焊接；以及焊接结束工序，在从被焊接部件的另一端部至焊接结束位置的焊接路径中，通过下降控制来实施焊接，该下降控制是使激光输出从被焊接部件的另一端部处的主激光输出渐渐降低，并在所述焊接结束位置降低到所述初始激光输出。
[0026] 发明效果
[0027] 根据本发明，采用以下的焊接方法：在经由被焊接部件的一端部及另一端部的焊接路径中，在从板材上的焊接开始位置到被焊接部件的一端部的焊接路径中对激光输出进行上升控制，在从被焊接部件的一端部到另一端部的焊接路径中将激光输出维持在主激光输出，在从被焊接部件的另一端部到板材上的焊接结束位置的焊接路径中对激光输出进行下降控制。其结果是，能够得到如下的激光焊接方法：在对柱螺栓那样的能够焊接的面积狭小的被焊接材料与装饰材料那样的板材进行接合时，能够不损害美观性地进行激光焊接。附图说明
[0028] 图1是用于说明本发明的实施方式1的装饰材料的激光焊接方法的立体图。
[0029] 图2是示出应用了本发明的实施方式1的装饰材料的激光焊接方法时的、焊接位置与激光输出的关系的图。
[0030] 图3是用于说明本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法的第1次焊接的立体图。
[0031] 图4是用于说明本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法的第2次焊接的立体图。
[0032] 图5是示出应用了本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法时的、焊接位置与激光输出的关系的图。
具体实施方式
[0033] 以下，使用附图，对本发明的激光焊接方法的优选实施方式进行说明。另外，在以下的实施方式1、2中，以进行焊接的板材是装饰材料、且被焊接部件是柱螺栓(stud bolt)的情况作为具体例进行说明，但本发明的适用对象不限定于此。
[0034] 实施方式1.
[0035] 在本实施方式1中，说明对装饰材料激光接合柱螺栓等小零件的实施方式。图1是用于说明本发明的实施方式1的装饰材料的激光焊接方法的立体图。更具体而言，该图1是示出一边使激光焊接头移动一边对通过夹具固定在装饰材料1上的柱螺栓2进行焊接的状态的立体图。
[0036] 此外，图2是示出应用了本发明的实施方式1的装饰材料的激光焊接方法时的、焊接位置与激光输出的关系的图。使用这些图1、图2，详细地说明本实施方式1的装饰材料的激光焊接方法。
[0037] 首先，激光焊接头3移动到焊接线4上的焊接开始位置P1。焊接开始位置P1与柱螺栓2之间的距离L1优选设为10mm以上。若距离L1不足10mm，则在从焊接开始位置P1开始移动的激光焊接头3到达柱螺栓2的时刻，可能达不到主激光输出LO1，存在不能充分确保焊接强度的情况。
[0038] 接下来，开始激光的照射，但最初，以初始激光输出LO2开始焊接，该初始激光输出LO2是抑制为比主焊接低的输出。若该初始激光输出LO2过大，则会导致设计面发生变形。因此，作为LO2，必须应用50W以下的。
[0039] 接下来，激光焊接头3沿着激光焊接头移动方向DIR，从焊接开始位置P1开始移动。此时，如图2所示，激光焊接头3的激光输出按以下方式被执行上升控制：按比例提高该激光输出，直到到达主焊接开始位置P2，最终在主焊接开始位置P2达到主激光输出LO1。
[0040] 此时的激光输出的上升度101优选为15W/mm以下。若使激光输出按15W/mm以上上升，则会发生急剧的焊接热量的上升。由此，可能在背面急剧地产生焊接蓝，出现能够用肉眼看到的变形，发生品质不良。
[0041] 另外，即使装饰材料1的板厚变化，激光输出的上升度101为15W/mm以下这一点也不变。但是，主激光输出LO1在板厚厚的情况下必须更大，在板厚薄的情况下必须更小。
[0042] 激光焊接头3在到达主焊接开始位置P2后，以主激光输出LO1实施焊接，直到主焊接结束位置P3。
[0043] 接下来，到达主焊接结束位置P3后，激光焊接头3的激光输出按以下方式被执行下降控制并结束焊接：与焊接开始时相反地，渐渐降低该激光输出，最终在焊接结束位置P4达到初始激光输出LO2。
[0044] 此时，激光输出下降度102与激光输出上升度101同样地必须设为15W/mm以下。此外，焊接结束位置P4与柱螺栓2之间的距离L2也与距离L1同样地，必须设为10mm以上。
[0045] 此外，柱螺栓的凸缘21的板厚优选为1.0mm以下。这是因为，若凸缘21的板厚超过1.0mm，则在激光向柱螺栓2的凸缘21的入射点处，热容量大幅度变化，会发生能够用肉眼看到的变形。
[0046] 根据本实施方式1，因激光的焊接热而发生的变形是渐渐变化的。因此，发生的变形不可用肉眼看到，能够不损害美观性地对装饰材料1焊接柱螺栓2。
[0047] 此外，在柱螺栓2的凸缘21内开始焊接的情况下，必须考虑凸缘21的直径波动，使焊接在比凸缘21的外周靠内侧1mm左右的位置开始/结束。因此，焊接长度必然会减少。
[0048] 相对于此，在应用本实施方式1中所说明的焊接方法的情况下，不必考虑柱螺栓2的凸缘21的直径波动。因此，能够横跨凸缘21的全长地进行焊接，能够使焊接强度提高。
[0049] 实施方式2.
[0050] 在本实施方式2中，对以下情况进行说明：在凸缘21内进行第1次焊接，测量变形的大小，在根据该测量结果将主激光输出的值设定为适当的值之后，作为第2次焊接，执行前面的实施方式1中所说明的焊接流程。
[0051] 图3是用于说明本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法的第1次焊接的立体图。此外，图4是用于说明本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法的第2次焊接的立体图。
[0052] 而且，图5是示出应用了本发明的实施方式2的装饰材料的激光焊接方法时的、焊接位置与激光输出的关系的图。使用这些图3～图5，详细地说明本实施方式2的装饰材料的激光焊接方法。
[0053] 如图3所示，最初，激光焊接头3在从设定在柱螺栓2的凸缘21内的第1次焊接开始位置P11到第1次焊接结束位置P12之间，执行第1次激光焊接。
[0054] 该第1次激光焊接是用于维持接合强度的焊接，必须确保充分的激光输出。因此，如图5所示，在第1次焊接中，激光焊接头3通过比后述的第2次焊接大的主激光输出LO3，执行从第1次焊接开始位置P11到第1次焊接结束位置P12之间的激光焊接。
[0055] 接下来，焊接作业者在执行第1次焊接后，观察装饰材料1的设计面，测量变形的大小。然后，根据该变形的测量结果，如图4所示，按与之前的实施方式1同样的流程，执行第2次激光焊接。
[0056] 即，在第2次焊接中，与之前的实施方式1同样地，通过实施上升控制及下降控制，执行由焊接开始位置P21、主焊接开始位置P22、主焊接结束位置P23、焊接结束位置P24规定的焊接线4上的焊接。此处，第2次焊接开始位置P21及第2次焊接结束位置P24与之前的实施方式1同样地，必须在与柱螺栓2的凸缘21之间取得充分的距离。
[0057] 此外，使第2次焊接中的主激光输出LO4与在第1次焊接后测量出的变形的发生方式相应地变化成适当的值，由此能够进一步使变形不明显。
[0058] 即，根据第1次焊接后的测量结果，在变形比根据激光输出LO3预测的值大的情况下，作为主激光输出LO4，采用比之前的实施方式1中使用的值大的输出值。相反，在变形比根据激光输出LO3预测的值小的情况下，作为主激光输出LO4，采用比之前的实施方式1中使用的值小的输出。
[0059] 而且，通过选择第2次焊接条件以使得变形渐渐变化，能够修正第1次焊接痕。因此，在经过第2次焊接后，第1次焊接痕也成为不可用肉眼看到的变形，能够进行不损害美观性的焊接。
[0060] 此外，根据本实施方式2，即使在因柱螺栓2的凸缘21的板厚波动及激光输出的波动，使得在第1次焊接中发生于始端和终端的变形变化的情况下，也能够通过与其测定结果相应地使第2次主激光输出变化来进行应对。
[0061] 此外，在本实施方式2中，对在第1次实施主焊接并根据其测定结果进行第2次修正焊接的情况进行了说明。然而，即使与该流程相反地，在第1次实施修正焊接，在第2次实施主焊接，也能够得到同样的效果。
[0062] 如上所述，根据本发明，在对柱螺栓那样的能够焊接的面积狭小的被焊接部件与装饰材料进行接合时，采用以下的流程。
[0063] ·从柱螺栓的凸缘外侧起进行上升控制，开始焊接。
[0064] ·使柱螺栓的希望焊接的部位在主焊接条件下通过。
[0065] ·在柱螺栓的凸缘外侧，进行下降控制，并结束焊接。
[0066] 通过采用这样的焊接方法，能够也包括焊接开始部/结束部在内，不损害美观性地对装饰材料激光焊接柱螺栓那样的能够焊接的面积狭小的被焊接部件。
[0067] 而且，通过进行主焊接和修正焊接这两个阶段的焊接，能够补偿板厚的波动及激光输出的波动，进行不损害美观性的激光焊接。
[0068] 然后，通过采用本发明的激光焊接方法，消除了在焊接作业后进行设计面的修正的后工序作业，能够削减加工成本。而且，不需要使用粘接剂、双面胶，不使材料费增加，就能够实现适当的激光焊接。
[0069] 另外，在上述的实施方式1、2中，对如下的情况进行了说明：在作为板材的装饰材料1上临时放置作为所述被焊接部件的柱螺栓2后，使激光焊接头3沿着焊接路径移动。然而，本发明不限于这样的结构，还可以代替使激光焊接头3移动，通过使临时放置有柱螺栓2的装饰材料移动来实施沿着焊接路径的激光焊接。此外，通过代替固定其中任意一者，而使两者相对地移动，也能够实现同样的效果。
[0070] 标号说明
[0071] 1：装饰材料(板材)；2：柱螺栓(被焊接部件)；3：激光焊接头；4：焊接线；5：第1次焊接线；21：柱螺栓的凸缘；101：激光输出上升度；102：激光输出下降度；P1：焊接开始位置；P2：主焊接开始位置；P3：主焊接结束位置；P4：焊接结束位置；P11：第1次焊接开始位置；
P12：第1次焊接结束位置；P21：第2次焊接开始位置；P22：第2次主焊接开始位置；P23：第2次主焊接结束位置；P24：第2次焊接结束位置；LO1：主激光输出；LO2：初始激光输出；LO3：第1次主激光输出；LO4：第2次主激光输出。
P12：第1次焊接结束位置；P21：第2次焊接开始位置；P22：第2次主焊接开始位置；P23：第2次主焊接结束位置；P24：第2次焊接结束位置；LO1：主激光输出；LO2：初始激光输出；LO3：第1次主激光输出；LO4：第2次主激光输出。
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