激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]在組裝汽車(chē)的車(chē)體、構(gòu)造體時(shí)，通常，形成將鋼板沖壓成形為所希望的形狀的金屬構(gòu)件，之后，對(duì)將多個(gè)金屬構(gòu)件的一部分重疊而成的部分照射激光來(lái)進(jìn)行焊接接合(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I。)。汽車(chē)用的金屬構(gòu)件存在由電鍍鋼板形成的構(gòu)件，該電鍍鋼板是利用熔點(diǎn)比母材的熔點(diǎn)低的覆蓋材料覆蓋母材而成的。作為電鍍鋼板，例如存在利用以耐腐蝕性優(yōu)秀的鋅為主要成分的覆蓋材料覆蓋母材而成的鍍鋅鋼板。
[0003]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中設(shè)有補(bǔ)熱工序，在該補(bǔ)熱工序中，在焊接工序的激光的照射范圍的外周部，照射照射深度比焊接工序的照射深度淺的激光。由此，使焊接部的金屬熔融量增加，從而抑制由激光焊接導(dǎo)致的焊接不良的發(fā)生。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-173146號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_5] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0006]在對(duì)由鍍鋅鋼板等電鍍鋼板形成的金屬構(gòu)件進(jìn)行焊接的情況下，在金屬構(gòu)件彼此之間幾乎沒(méi)有間隙時(shí)，由激光照射產(chǎn)生的鋅氣等覆蓋材料蒸氣很難排出。因此，將會(huì)產(chǎn)生氣孔而很難獲得良好的焊接部。
[0007]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而做成，其目的在于提供一種抑制氣孔的產(chǎn)生而能夠獲得良好的焊接部的激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構(gòu)件。
_8] 用于解決問(wèn)題的方案
[0009]達(dá)成上述目的的本發(fā)明的激光焊接方法是一種用于向多個(gè)金屬構(gòu)件的重疊部位照射激光而將多個(gè)所述金屬構(gòu)件彼此焊接的激光焊接方法，多個(gè)所述金屬構(gòu)件中的至少一個(gè)所述金屬構(gòu)件由利用熔點(diǎn)比母材的熔點(diǎn)低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成，該激光焊接方法具有前處理工序和焊接工序。在前處理工序中，在確定了一個(gè)所述金屬構(gòu)件的面內(nèi)方向的位置的狀態(tài)下，從一個(gè)所述金屬構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面實(shí)施加工而在與該一個(gè)側(cè)面相反的一側(cè)的另一個(gè)側(cè)面上生成從該另一個(gè)側(cè)面鼓起的突起部。在焊接工序中，形成為使生成有所述突起部的一個(gè)所述金屬構(gòu)件維持著面內(nèi)方向的位置地與另一個(gè)所述金屬構(gòu)件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊的狀態(tài)，向多個(gè)所述金屬構(gòu)件的重疊部位照射激光而將多個(gè)所述金屬構(gòu)件彼此焊接起來(lái)。
[0010]達(dá)成上述目的的本發(fā)明的激光焊接裝置是用于向多個(gè)金屬構(gòu)件的重疊部位照射激光而將多個(gè)所述金屬構(gòu)件彼此焊接起來(lái)的激光焊接裝置，多個(gè)所述金屬構(gòu)件中的至少一個(gè)所述金屬構(gòu)件由利用熔點(diǎn)比母材的熔點(diǎn)低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成。激光焊接裝置具有:夾具部，其在自如地將一個(gè)所述金屬構(gòu)件保持為確定了面內(nèi)方向的位置的狀態(tài)的同時(shí)，自如地將一個(gè)所述金屬構(gòu)件保持為維持著面內(nèi)方向的位置地與另一個(gè)所述金屬構(gòu)件重疊的狀態(tài)；前處理部，其從一個(gè)所述金屬構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面實(shí)施加工而在與該一個(gè)側(cè)面相反的一側(cè)的另一個(gè)側(cè)面上生成從該另一個(gè)側(cè)面鼓起的突起部；激光照射部，其用于照射激光；控制部，其用于控制所述夾具部、所述前處理部和所述激光照射部的動(dòng)作。所述控制部首先利用所述夾具部將一個(gè)所述金屬構(gòu)件保持為確定了面內(nèi)方向的位置的狀態(tài)?？刂撇坷盟銮疤幚聿可伤鐾黄鸩?。而且，控制部利用所述夾具部將一個(gè)所述金屬構(gòu)件保持為維持著面內(nèi)方向的位置地與另一個(gè)所述金屬構(gòu)件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊的狀態(tài)，并從所述激光照射部照射所述激光來(lái)進(jìn)行焊接。
[0011]達(dá)成上述目的的本發(fā)明的焊接構(gòu)件是向多個(gè)金屬構(gòu)件的重疊部位照射激光而將多個(gè)所述金屬構(gòu)件彼此焊接而成的焊接構(gòu)件，多個(gè)所述金屬構(gòu)件中的至少一個(gè)所述金屬構(gòu)件由利用熔點(diǎn)比母材的熔點(diǎn)低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成。焊接構(gòu)件具有使生成有突起部的一個(gè)金屬構(gòu)件與另一個(gè)金屬構(gòu)件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊而成的形狀，并多個(gè)所述金屬構(gòu)件的重疊部位被焊接接合起來(lái)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1的(A)和⑶是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接裝置的概要結(jié)構(gòu)圖，圖1的(A)表不如處理工序的狀態(tài)，圖1的(B)表不焊接工序的狀態(tài)。
[0013]圖2是說(shuō)明激光焊接方法的順序的示意圖，圖2的(Al)是表示前處理工序的情況的立體圖，圖2的(A2)是沿著圖2的(Al)的A2-A2線的剖視圖，圖2的(BI)是表示焊接工序的情況的俯視圖，圖2的(B2)是沿著圖2的(BI)的B2-B2線的剖視圖。圖2的(Cl)是表示焊接工序的其他情況的俯視圖，圖2的(C2)是沿著圖2的(Cl)的C2-C2線的剖視圖。
[0014]圖3的㈧、⑶、(C)是表示通過(guò)前處理工序而生成的突起部的形狀的例子的立體圖。
[0015]圖4的(A)、(B)是表示在前處理工序中進(jìn)行激光掃描而生成突起部的情況的剖視圖和俯視圖。
[0016]圖5的㈧、⑶、(C)是表示在前處理工序中使激光的掃描沿著圓弧形狀的軌跡進(jìn)行而生成突起部的情況的立體圖、剖視圖以及仰視圖。
[0017]圖6的(A)-(E)是說(shuō)明在前處理工序中在激光掃描的終端側(cè)形成比始端側(cè)的熔融池大的熔融池的情況的說(shuō)明圖。
[0018]圖7是說(shuō)明試驗(yàn)例2的說(shuō)明圖，圖7的(A)是表示在前處理工序中進(jìn)行激光掃描而生成突起部的情況的剖視圖。圖7的(B)是表示激光掃描結(jié)束后的一個(gè)金屬構(gòu)件的背面的狀態(tài)的俯視圖。圖7的(C)是表示激光掃描結(jié)束后的一個(gè)金屬構(gòu)件的狀態(tài)的剖視圖。
[0019]圖8是說(shuō)明相對(duì)于試驗(yàn)例2的比較例的說(shuō)明圖，圖8的⑷是表示在前處理工序中為了生成突起部而進(jìn)行激光掃描的情況的剖視圖。圖8的(B)是表示激光掃描結(jié)束后的一個(gè)金屬構(gòu)件的背面的狀態(tài)的俯視圖。圖8的(C)是表示激光掃描結(jié)束后的一個(gè)金屬構(gòu)件的狀態(tài)的剖視圖。
[0020]圖9的㈧是表示在要將η個(gè)(η多3)金屬構(gòu)件彼此焊接起來(lái)的情況下的前處理工序的情況的立體圖，圖9的⑶是沿著圖9的㈧的7Β-7Β線的剖視圖。
[0021]圖10的(A)⑶(C)是表示具有機(jī)械機(jī)構(gòu)的夾具部的變形例的圖。
[0022]圖11的(A) (B)是表示具有機(jī)械機(jī)構(gòu)的夾具部的另一變形例的圖。
[0023]圖12的(A) (B)是表示具有機(jī)械機(jī)構(gòu)的夾具部的又一變形例的圖。
[0024]圖13的(A) (B)是表示利用了電磁力的夾具部的圖。
[0025]圖14的(A)⑶是表示利用了電磁力的夾具部的變形例的圖。
[0026]圖15的(A)⑶是表示利用了空氣壓力的夾具部的圖。
[0027]圖16的(A) (B)是表示利用了空氣壓力的夾具部的變形例的圖。
[0028]圖17的(A) (B)是說(shuō)明使一個(gè)金屬構(gòu)件發(fā)生機(jī)械性變形而形成突起部的前處理工序的變形例的說(shuō)明圖。
[0029]圖18的(A)(B)是接續(xù)著圖17的(A) (B)的圖，說(shuō)明使一個(gè)金屬構(gòu)件發(fā)生機(jī)械性變形而形成突起部的前處理工序的變形例的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，參照添附的附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在【附圖說(shuō)明】中，對(duì)相同的元件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略重復(fù)說(shuō)明。附圖的尺寸比例為了便于說(shuō)明而被夸大，與實(shí)際的比例不同。
[0031]圖1的(A) (B)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接裝置10的概要結(jié)構(gòu)圖，圖1的(A)表不如處理工序的狀態(tài)，圖1的(B)表不焊接工序的狀態(tài)。
[0032]參照?qǐng)D1，激光焊接裝置10向多個(gè)金屬構(gòu)件的重疊部位照射激光51，將多個(gè)金屬構(gòu)件彼此焊接起來(lái)，從而制造焊接構(gòu)件100。多個(gè)金屬構(gòu)件中的至少一個(gè)金屬構(gòu)件由利用熔點(diǎn)比母材的熔點(diǎn)低的覆蓋材料覆蓋母材而成的電鍍鋼板形成。電鍍鋼板多用在汽車(chē)用金屬構(gòu)件中，例如，能夠例示出利用以耐腐蝕性優(yōu)秀的鋅為主要成分的覆蓋材料覆蓋母材而成的鍍鋅鋼板。
[0033]概括地說(shuō)，激光焊接裝置10具有:夾具部40，其在自如地將第I金屬構(gòu)件21 (相當(dāng)于一個(gè)金屬構(gòu)件)保持為確定了面內(nèi)方向的位置的狀態(tài)的同時(shí)，自如地將第I金屬構(gòu)件21保持為維持著面內(nèi)方向的位置地與第2金屬構(gòu)件22 (相當(dāng)于另一個(gè)金屬構(gòu)件)重疊的狀態(tài)；前處理部80，其從第I金屬構(gòu)件21的表面21a (相當(dāng)于一個(gè)側(cè)面)實(shí)施加工而在背面21b (相當(dāng)于與該一個(gè)側(cè)面相反的一側(cè)的另一個(gè)側(cè)面)生成從背面21b鼓起的突起部23 ；激光照射部50，其用于照射激光51 ;控制部60，其用于控制夾具部40、前處理部80以及激光照射部50的動(dòng)作?？刂撇?0利用夾具部40將第I金屬構(gòu)件21保持為確定了面內(nèi)方向的位置的狀態(tài)。接著，控制部利用前處理部80生成突起部23(圖1的(A))。接著，控制部60利用夾具部40將第I金屬構(gòu)件21保持為維持著面內(nèi)方向的位置地與第2金屬構(gòu)件22以突起部23介于兩者之間的方式重疊的狀態(tài)，并從激光照射部50照射激光51來(lái)進(jìn)行焊接(圖1的(B))。以下，進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034]首先，使用圖1?圖16，說(shuō)明在前處理工序中通過(guò)照射激光51來(lái)形成突起部23的情況。
[0035]前處理部80的加工是從激光照射部50照射激光51來(lái)生成突起部23的激光加工。
[0036]夾具部40在第I位置(圖1的㈧)和第2位置(圖1的⑶)之間自由移動(dòng)，該第I位置是使多個(gè)(圖示例子為兩個(gè))第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22保持為彼此隔開(kāi)空間30地組合在一起的狀態(tài)的位置，該第2位置是使第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22處于重疊的狀態(tài)的位置?？刂撇?0使夾具部40移動(dòng)到第I位置，并使第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22保持為彼此隔開(kāi)空間30地組合在一起的狀態(tài)。接著，控制部60利用前處理部80生成突起部23 (圖1的(A))。接著，控制部60使夾具部40從第I位置移動(dòng)到第2位置，并形成為在第I金屬構(gòu)件21與第2金屬構(gòu)件22以突起部23介于兩者之間的方式重疊的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行焊接(圖1的(B))。
[0037]圖1表示對(duì)上下配置的第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22這兩個(gè)構(gòu)件進(jìn)行焊接的部位。下方側(cè)的第2金屬構(gòu)件22載置于未圖示的焊接工作臺(tái)之上。
[0038]夾具部40具有:爪構(gòu)件41，其自如插入第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22彼此之間；驅(qū)動(dòng)構(gòu)件42，其用于使爪構(gòu)件41相對(duì)于第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22彼此之間進(jìn)退移動(dòng)。爪構(gòu)件41的插入側(cè)的端面形成為錐形形狀。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件42由氣缸等構(gòu)成。如圖1的(A)所示，利用驅(qū)動(dòng)構(gòu)件42使爪構(gòu)件41前進(jìn)移動(dòng)，并插入第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22彼此之間。夾具部40移動(dòng)到使第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22保持為彼此隔開(kāi)空間30地組合在一起的狀態(tài)的第I位置。如圖1的⑶所示，利用驅(qū)動(dòng)構(gòu)件42使爪構(gòu)件41后退移動(dòng)，并從第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22彼此之間抽出爪構(gòu)件41。夾具部40移動(dòng)到使第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22處于重疊的狀態(tài)的第2位置。
[0039]在第I金屬構(gòu)件21的上方配置有激光照射部50。激光照射部50由公知的激光照射裝置構(gòu)成。激光照射部50向第I金屬構(gòu)件21的表面21a照射激光51。激光照射部50具有自如擺動(dòng)的鏡子，能夠沿著直線形狀、曲線形狀、圓形形狀或者圓弧形狀等任意軌跡進(jìn)行激光51的掃描。也能夠不進(jìn)行掃描地照射出點(diǎn)狀的激光51。激光照射部50也能夠自由地調(diào)整激光輸出、掃描速度以及光斑直徑的擴(kuò)大縮小等針對(duì)焊接對(duì)象物輸入的熱輸入量。
[0040]激光焊接裝置10中的多個(gè)(圖示例子中是兩個(gè))夾持構(gòu)件70在第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22的面方向上分開(kāi)地配置。夾持構(gòu)件70在焊接時(shí)夾緊第I金屬構(gòu)件21和第2金屬構(gòu)件22。夾持構(gòu)件70能夠采用適合的結(jié)構(gòu)。圖示例子的夾持構(gòu)件70具有配置在第I金屬構(gòu)件21的上方的上方按壓部71和配置在第2金屬構(gòu)件22的下方的下方按壓部72。兩個(gè)上方按壓部71安裝于上方夾臂73，兩個(gè)下方按壓部72安裝于下方夾臂74。上方按壓部71和上方夾臂73配置在激光51的掃描范圍的外側(cè)。上方夾臂73和下方夾臂