激光焊接方法技術

本發明專利技術公開一種將上部鋼板和下部鋼板以彼此間具有規定的間隙的方式疊置后進行激光焊接的激光焊接方法。所述方法包括：疊焊步驟，沿所述上部鋼板及下部鋼板的焊接部照射聚焦區的激光束，以在上部鋼板上沿焊接部形成熔槽，并且通過傳熱在下部鋼板上沿焊接部形成熱膨脹部；以及花樣焊接步驟，沿所述焊接部按規定的圖案照射聚焦區的激光束，以使形成于所述上部鋼板上的熔槽的邊緣與所述下部鋼板的熱膨脹部一起熔融而形成熔池。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，更為詳細地涉及一種將兩個鋼板以彼此間具有預定距離間隙的方式疊置后，通過激光焊接將所述兩個鋼板焊接的。
技術介紹
一般來說，作為用于組裝車體部件的焊接方法主要應用點焊，并且對無法適用這種點焊的焊接部適用電弧焊或激光焊接。特別是，上述激光焊接無需使用焊料(filler metal)，且具有焊接速度快、焊接周期短、熱輸入量小、熱影響區(heat affected zone ；HAZ)小以及最大限度地減少變形等優點，因此取代上述點焊及電弧焊，最近在車體部件的接合中呈現出應用逐漸增多的趨勢。作為這種激光焊接，主要采用在激光束的聚焦區利用能量的多次反射及多次吸收的穿透焊(keyhole welding),這種穿透焊在激光束通過透鏡匯聚在材料上,從而產生能量的多次反射及多次吸收的大約2mm以內的聚焦區中進行。即，在匯聚激光束的電磁波能量的焦點位置中，激光束沖撞于材料的表面，且其沖擊能量轉換成熱能而產生電磁波的小孔(key hole)現象，從而執行穿透焊。因此，所謂穿透焊是指在高功率激光焊接時，由于蒸氣壓等的作用，在熔池中形成小孔而進行的焊接。如圖1所示，激光焊接利用激光焊接系統，焊接普通鋼板或鍍覆鋼板等材料。所述激光焊接系統在機器人I的臂3的前端設置有激光頭5，該激光頭5通過光纖連接于激光振蕩器7。機器人I通過機器人控制器C工作，所述激光頭5由機器人I沿材料9的焊接部移動的同時照射激光束LB以進行焊接作業。另一方面，作為車體部件材料，最近和普通鋼板一起主要適用鍍鋅鋼板(Galvanized Steel Sheet)。鍍鋅鋼板是鍍敷有鋅的鋼板的統稱,根據其制造方法分為溶融鍛鋒鋼板(Hot Dipped Galvanized Steel Sheet)和電鍛鋒鋼板(ElectrolyticGalvanized Steel Sheet)。所述鍍鋅鋼板能夠防止鐵的最大缺點-銹,且最大限度地發揮鐵的優點-剛性和經濟性，從這一層面上呈現出其使用量增多的趨勢。然而，如圖2所示，當疊置兩張鍍鋅鋼板11、12，并利用激光束的上述特性進行焊接時，在上部鍍鋅鋼板11及下部鍍鋅鋼板12之間沒有一定的間隙(Gap)時，由于因鍍鋅層13的蒸發而引起的鋅蒸氣的影響，在焊接部W上形成爆裂性氣孔。由此，為了在疊置兩張鍍鋅鋼板11、12后進行激光焊接，重要的是在上部鍍鋅鋼板11及下部鍍鋅鋼板12之間保持一定的間隙，以排出鋅蒸氣。然而，在這種鍍鋅鋼板11、12的激光焊接時，如果鍍鋅鋼板11、12之間的間隙較大或較小，則會頻繁地出現焊接部W的斷裂等不良焊接現象，并且會產生由于焊道(weldbead)的凹陷而引起的針孔(pin hole,微小氣孔)等。因此,在拉伸試驗時,這種針孔成為在焊接部W中產生界面斷裂(interfacial fractures)的主要原因。
技術實現思路
本專利技術的實施例提供一種，在疊置兩張以上鋼板后進行激光焊接時，即使在需要焊接的多個鋼板材料之間的間隙較大的情況下，也能在不產生針孔(Pinhole)或焊穿(burn through)等的情況下焊接多個所述鋼板。本專利技術的一個或多個實施例的在將上部鋼板和下部鋼板以彼此間具有規定的間隙的方式疊置后進行激光焊接。在一個或多個實施例中，所述包括:疊焊步驟，沿所述上部鋼板及下部鋼板的焊接部照射聚焦區的激光束，以在上部鋼板上沿焊接部形成熔槽，并且通過傳熱在下部鋼板上沿焊接部形成熱膨脹部；以及花樣焊接(pattern welding)步驟,沿所述焊接部按規定的圖案照射聚焦區的激光束，以使形成于所述上部鋼板上的熔槽的邊緣與所述下部鋼板的熱膨脹部一起熔融而形成熔池。在一個或多個實施例中，所述上部鋼板的厚度與所述下部鋼板的厚度相同。在一個或多個實施例中，所述規定的間隙為所述鋼板的厚度的10% 50%。在一個或多個實施例 中，所述上部鋼板的厚度與所述下部鋼板的厚度相異，所述規定的間隙為所述上部鋼板的厚度的10% 50%。在一個或多個實施例中，所述規定的圖案形成為具有重復的“V”字形狀的鋸齒狀圖案。在一個或多個實施例中，所述規定的圖案的寬度大于熔槽的寬度。在一個或多個實施例中，所述規定的圖案的間距等于或小于熔槽的寬度。在一個或多個實施例中，所述上部鋼板及所述下部鋼板分別是鍍鋅鋼板。附圖說明圖1是常規激光焊接系統的結構圖。圖2是用于說明在將鍍鋅鋼板相互疊置后進行激光焊接時所產生的問題的示意圖。圖3是本專利技術實施例的的工藝圖。圖4是通過本專利技術實施例的所形成的疊焊部的剖視圖。圖5是通過本專利技術實施例的所形成的花樣焊接部的剖視圖。圖6是通過本專利技術實施例的所形成的多個鍍鋅鋼板的接合部的剖視圖及照片。符號說明11:上部鋼板12:下部鋼板13:鍍鋅層15:熔槽17:熱膨脹部19:熔槽的邊緣21:橋部23:熔池LB:激光束T:厚度G:間隙W:焊接部具體實施方式下面，參照附圖詳細說明本專利技術的實施例。但是，在圖中各結構的大小及厚度是為了便于說明而任意表示的，因此本專利技術并不一定局限于圖示的內容，此外為了清楚地表示各部分及區域，放大顯示了厚度。此外，為了清楚地說明本專利技術的實施例，省略了與說明無關的部分，并在通篇說明書中對相同或相似的結構使用相同的附圖標記而進行說明。圖3是本專利技術實施例的的工藝圖，圖4是通過本專利技術實施例的所形成的疊焊部的剖視圖，圖5是通過本專利技術實施例的所形成的花樣焊接部的剖視圖。本專利技術實施例的是將兩張以上的鋼板或鍍覆鋼板疊置后進行激光焊接的方法，尤其適用于被疊置的兩張以上鋼板之間的間隙為鋼板材料厚度的10%以上的情況。參照圖3，本專利技術實施例的包括疊焊步驟SI，在上部鋼板11和下部鋼板12以彼此間形成間隙G的方式被疊置的狀態下通過上部鋼板11進行；以及緊接著所述疊焊步驟SI而進行的焊接步驟S2。其中，在所述上部鋼板11和所述下部鋼板12之間形成的間隙G可為所述鋼板厚度T的10% 50%。此外，為了便于說明，例舉上部鋼板11和下部鋼板12具有相同厚度的情況，但并不限于此。即，上部鋼板11的厚度可與下部鋼板12的厚度不同，此時所述間隙G可為上部鋼板11的厚度的10% 50%。在本專利技術的實施例中，例舉上部鋼板11和下部鋼板12為鍍鋅鋼板，其厚度T為1.6mm,且上部鋼板11和下部鋼板12之間的間隙G為0.8mm的情況(S卩，間隙G為鋼板厚度T的50 %的情況)。參照圖4，在所述疊焊步驟SI中，沿著以具有間隙G的方式相互疊置的上部鋼板11和下部鋼板12的焊接部W線性照射聚焦區的激光束LB。此時，在上部鋼板11上沿焊接部W形成貫穿的熔槽15，并且通過傳熱在下部鋼板12上沿焊接部W形成熱膨脹部17。在如此的疊焊步驟SI中，當激光束LB的功率為3，400W，焊接速度為30mm/sec時，在上部鋼板11的焊接部W形成寬度Wdl為0.5mm 0.7mm的熔槽15。而且在下部鋼板12的表面，由于傳熱沿著焊接部W向所述熔槽15隆起而形成熱膨脹部17。參照圖5，在所述花樣焊接步驟S2中，沿所述上部鋼板11的焊接部W按規定的圖案照射聚焦區的激光束LB。所述規定的圖案形成為具有重復的“V”字形狀的鋸齒狀圖案。S卩，在所述花樣焊接步驟S2中沿著上部鋼板11的熔槽15按鋸齒狀圖案照射激光束LB。此時，形成于上部鋼板11的熔槽15的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光焊接方法，將上部鋼板和下部鋼板以彼此間具有規定的間隙的方式疊置后進行激光焊接，所述方法的特征在于，包括：疊焊步驟，沿所述上部鋼板及所述下部鋼板的焊接部照射聚焦區的激光束，以在所述上部鋼板上沿焊接部形成熔槽，并且通過傳熱在所述下部鋼板上沿焊接部形成熱膨脹部；以及花樣焊接步驟，沿所述焊接部按規定的圖案照射聚焦區的激光束，以使形成于所述上部鋼板上的熔槽的邊緣與所述下部鋼板的熱膨脹部一起熔融而形成熔池。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：李文庸，宋文鐘，
申請(專利權)人：株式會社星宇HITECH，
類型：發明
國別省市：韓國;KR