鋼板的激光焊接方法以及復合板材技術

本發明專利技術提供一種鋼板的激光焊接的方法，以及由通過此方法焊接的鋼板構成的復合板材。在鋼板的激光焊接方法中，作為保護氣體，可使用包含氬、氦及氮中的一種或兩種以上和２０～５０ｖｏｌ％二氧化碳的混合氣體，或者，可使用包含氬、氦及氮中的一種或兩種以上、１０～４０ｖｏｌ％二氧化碳、以及１～５ｖｏｌ％氧氣的混合氣體。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通過激光焊接，對用于汽車的車身部件等的鋼板進行對焊的方法，以及由通過此方法焊接的鋼板構成的復合板材。本申請主張2003年7月2日申請的日本國專利申請2003-270529的優先權，引用了其內容。
技術介紹
在汽車制造等中，采用著對將板厚、材質等特性不同的多個鋼板進行對焊而一體化的復合板材(以下，稱為拼焊板坯)進行沖壓成型的方法(以下，稱為拼焊方法)。此方法被用于制造被要求的強度和成形特性等根據部位的不同而不同的構件。當制造拼焊板坯的時候，對鋼板進行對焊接時，多使用激光焊接。對于激光焊接，通常是，將氬氣作為保護氣體使用。作為激光焊接方法，特開平08-276290號公報中已公開了，將CO2和Ar的混合氣體作為保護氣體使用，并對帶狀鋼板的端部進行對焊接的方法。而且，還已知如特開平06-328279號公報中公開的方法，其將二氧化碳15～25％摻雜到氬氣等的惰性氣體中的氣體作為保護氣體使用，并對重疊的鋼材進行激光焊接。另外，還已知如專利3176778號公報中公開的方法，其將包含0.5～10vol％的氧氣的、Ar、He或Ar-He混合氣體作為保護氣體使用，并對鋼材進行激光焊接。另外，還已知如專利第3383444號公報中公開的方法，其將包含1～10％O2的Ar氣體、包含1～10％O2的He氣體、包含5～50％CO2的Ar氣體、包含5～50％CO2的He氣體、空氣、之一作為保護氣體，進行激光焊接。另外，還已知如專利2842967號公報中公開的方法，其使用CO2、O2、CO2和其他氣體的混合氣體、或者O2和其他氣體的混合氣體作為保護氣體，進行激光焊接。在激光焊接中，由于光束的直徑非常小(通常是0.5mm左右)，因此可以對被焊接物局部性地施加大的能量。因此，可以使焊接焊道的寬度狹窄，并能可提高焊接的速度。然而，在進行激光焊接時，由于焊接焊道的寬度變小，因此在進行鋼板的對焊的時候，如果對接部的鋼板間隙局部性變大，那么就使此部分的焊接不充分，且降低焊接部的強度和成形特性。特別是，在使用大型鋼板的時候，容易產生所述的間隙，并帶來容易引起焊接部的強度和成形特性降低等問題。另外，在進行激光焊接時，由于對于鋼板局部性地施加了大的能量，且焊速變快了，因此，就會產生由于驟冷驟熱，焊接部的硬度變大，其結果，焊接部的成形特性降低的問題。此外，在使用由不同板厚的多個鋼板構成的拼焊板坯的時候，焊接金屬就會變成從厚板側向薄板側厚度逐漸減少的形狀。而在鋼板的焊接金屬表面的傾斜是陡峭的情況下，因為在進行沖壓成型時，會由于應力集中而產生裂紋，或由厚板側的邊緣部，沖壓模受損傷的情況發生，因此，人們希望能降低焊接金屬的傾斜。
技術實現思路
本專利技術是鑒于以上所述的事實做出來的。本專利技術的目的如下。(1)提供即使在對接部上的鋼板間隙大的時候，也能防止焊接質量不良，且能提高焊接部的成形特性的焊接方法以及復合板材。(2)提供在對板厚不同的鋼板進行對焊的時候，減小焊接金屬表面的傾斜角度的焊接方法以及復合板材。有關本專利技術第一方案的鋼板的激光焊接方法中，作為保護氣體，使用包含氬、氦、氮中的一種或兩種以上，和20～50vol％二氧化碳的混合氣體。所述鋼板的激光焊接方法可以是，在對鋼板進行沖壓成型之前、通過激光焊接進行對焊接的方法。所述保護氣體可以包含不足1vol％的氧氣。所述鋼板的激光焊接方法，可以對板厚或材質相互不同的鋼板進行對焊接。有關本專利技術的第一方案的復合板材，可以由有關本專利技術的第一方案的激光焊接方法焊接的鋼板形成。有關本專利技術第二方案的鋼板的激光焊接方法中，作為保護氣體，使用了包含氬、氦、氮中的一種或兩種以上，和10～40vol％二氧化碳，以及1～5vol％氧氣的混合氣體。所述鋼板的激光焊接方法可以是，在對鋼板進行沖壓成型之前，通過激光焊接，進行對焊接的方法。所述鋼板的激光焊接方法，可以對板厚或材質相互不同的鋼板進行對焊接。有關本專利技術的第二方案的復合板材，可以由有關本專利技術的第二方案的激光焊接方法焊接的鋼板形成。本專利技術中，使用包含20～50vol％二氧化碳的混合氣體，或使用包含10～40vol％二氧化碳、1～5vol％氧氣的混合氣體，可以得到以下的效果。(1)由于使用了包含二氧化碳的保護氣體，因此比起用僅由惰性氣體構成的保護氣體，可以增加焊接時的熔深(熔入)。因此，即使在對接部的鋼板間隙大的時候，也能防止焊接質量不佳，并能提高焊接部的機械強度和成形特性。從而，在對已焊接的鋼板進行成型的時候，可以防止焊接部破損。同時，可以降低對于對接精度的要求。(2)在激光焊接中，由于對狹窄的范圍施加很大的能量導致了鋼板的驟熱驟冷，因此焊接部的硬度容易上升，而焊接部的成形特性則很容易惡化。本專利技術中，由于使用了包含氧化性氣體二氧化碳的保護氣體，因此，能降低焊接部的硬度，提高韌性，同時改善成形特性。從而，可以防止沖壓成型時，焊接部破損的情況。(3)由于使用包含二氧化碳的保護氣體，因此可以適度地氧化熔融金屬，且能將潤濕性和流動性抑制在合適的范圍。因此，可防止由于熔入過量，焊接部的形狀不佳的情況的發生。從而，可以提高焊接部的機械強度和成形特性。(4)由于可以適度地氧化熔融金屬，且能將潤濕性和流動性抑制在合適的范圍，因此，在對板厚不同的鋼板進行對焊接的時候，可以緩和對于鋼板的焊接金屬表面的傾斜。從而，可以防止沖壓成型時的焊接部的裂紋和由厚板側的邊緣部造成的沖壓模的損傷。(5)由于使用包含二氧化碳氣體的保護氣體，因此可防止焊接時飛濺的產生。從而，可防止由飛濺的附著產生焊接物的外觀惡化的情況。另外，還可以防止由于飛濺產生沖壓成型用的金屬模具受損傷的情況。(6)由于可以增加熔深從而防止焊接質量不佳，因此沒必要使用大功率激光或混合激光，從而能降低設備成本。(7)由于可以增加熔深從而防止焊接質量不佳，因此可提高焊速。從而，可提高生產率。附圖說明圖1是表示保護氣體的成分濃度和背面焊道寬度之間的關系的曲線圖。圖2是表示作為保護氣體使用了Ar時的焊接部截面的照片。圖3是表示作為保護氣體使用了Ar-CO2混合氣體時的焊接部截面的照片。圖4是表示作為保護氣體使用了Ar-O2-CO2混合氣體時的焊接部截面的照片。圖5是表示最小焊接金屬厚度測定方法的示意圖。圖6是表示保護氣體的成分濃度和最小焊接金屬厚度的比之間的關系的曲線圖。圖7是表示保護氣體的成分濃度和焊接金屬的硬度之間的關系的曲線圖。圖8是表示作為保護氣體使用了Ar時的焊接部截面的照片。圖9是表示作為保護氣體使用了Ar-O2混合氣體時的焊接部截面的照片。圖10是表示作為保護氣體使用了Ar-CO2混合氣體時的焊接部截面的照片。圖11是表示作為保護氣體使用了Ar-CO2混合氣體或Ar-O2混合氣體時的焊接部外觀的照片。圖12是表示作為保護氣體使用了Ar-CO2混合氣體時的焊接部外觀的照片。圖13是表示作為保護氣體使用了Ar-O2-CO2混合氣體時的成分濃度和背面焊道寬度之間的關系的曲線圖。圖14是表示作為保護氣體使用了Ar-O2-CO2混合氣體時的成分濃度和最小焊接金屬厚度的比之間的關系的曲線圖。圖15是表示作為保護氣體使用了Ar-O2-CO2混合氣體時的成分濃度和焊接金屬硬度之間的關系的曲線圖。具體實施例方式本專利技術中，通過激光焊接，對鋼板進行對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼板的激光焊接方法，其特征在于：作為保護氣體，使用包含氬、氦及氮中的一種或兩種以上，和２０～５０ｖｏｌ％二氧化碳的混合氣體。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：中井知章，龜井俊和，
申請(專利權)人：日本酸素株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]