[发明专利]间隙控制装置和激光搭焊方法

说明书

本申请对2008年6月24日提交的日本专利申请No.2008-164375要求优先权，该在先申请的全部内容通过引用被结合在本文中。

技术领域

本发明涉及激光焊接的技术领域，更具体地，涉及激光搭焊(laser lap welding)的技术领域。

背景技术

激光加工是一种将激光束聚焦到具有高能量密度的非常小的斑点(spot)并且加工物体的技术。激光加工包括切割、钻孔、焊接、热处理等等。激光焊接包括对接焊(butt welding)，边缘焊接(edge welding)和搭焊，对接焊使得两个物体彼此抵靠并且平行于抵靠面执行焊接，边缘焊接平行于边缘接头的端面执行焊接，而搭焊使得物体重叠并且垂直于搭接面执行焊接。

专利文献1揭示了一种通过使用加压辊挤压重叠的物体来消除物体之间的间隙，并且将激光束聚焦到该加压位置以改善焊接质量的方法。

专利文献2揭示了一种在重叠的边缘形成毛边(burrs)并且在由毛边形成间隙的同时执行边缘焊接，以保证焊接质量的方法。

专利文献3揭示了一种围绕着中间装配件的外周缠绕板，然后在该中间装配件的整个外周上执行激光焊接，以容易地形成车辆用消声器的方法。

专利文献1：日本专利公布No.2004-090054A

专利文献2：日本专利公布No.2005-052868A

专利文献3：日本专利公布No.2003-138935A

焊接质量与形成在物体的小孔(keyhole)有关。具体地，其中从物体的前表面到物体的后表面形成小孔的穿透焊接的焊接质量，受前表面焊缝宽度、穿透深度、后表面焊缝宽 度、该表面焊缝宽度和穿透深度之间的比例(高宽比)、惰性气体的效果、以及物体表面或者物体的镀层上杂质的性质的影响。

在专利文献1中，在加压位置执行搭焊以消除间隙，从而使穿透加工稳定。然而，如果物体彼此紧密接触从而完全地消除间隙，金属表面上的附着物(油，金属粉末，等等)蒸发且膨胀，这导致例如针孔等的焊接缺陷。也就是说，如果该间隙被完全消除，产生由杂质影响所引起针孔(气泡、疏松和砂眼)或者溅射(下沉)。结果，导致焊接不良，例如疲劳强度的降低、密封性能的劣化或者外表缺陷。出于这个原因，需要在例如镀锌钢板的焊接中形成间隙，从而不会产生例如穿透不良或者填充不足的焊接不良。

在专利文献2中，执行的不是搭焊而是边缘焊接，同时由毛边形成间隙，以减少例如气泡或者下沉的焊接不良。然而，这个方法需要复杂的机构用于形成毛边并且不能应用于搭焊。进一步，在边缘焊接中，很难保证与搭接穿透焊接相同的强度。

在专利文献3中，为了制造具有圆形或者椭圆截面的圆柱状构件，围绕着中间装配件的外周缠绕板，然后在中间装配件的整个外周上执行激光焊接。因此，可以容易地制造圆柱状构件。然而，如果在围绕着外圆缠绕的板之间形成间隙，很难使穿透加工稳定。另一方面，如果不在板之间形成间隙，会产生例如针孔的缺陷。

例如，如果在不生锈的片材之间形成过大的间隙(板厚度0.7[毫米]的50％或更多)，仅仅上侧片材被焊穿，从而没有获得穿透焊接，并且形成孔。因此，执行目视检查和用于在焊接之后检查密封性能的泄漏试验变得不可欠缺。如果在这些试验中认为密封性能有任何问题，在后处理中应该执行焊接等处理。

如上所述，在相关领域中，不可能在搭焊处理中使穿透加工稳定的同时抑制针孔的产生。也就是说，很难同时保证焊接的强度和密封性能并且保证好的产量。进一步，不可能容易地制造圆柱状构件，同时对于搭焊的物体维持强度并且保证高的密封性能。

发明内容

因此，本发明的至少一个实施例的目的在于提供一种间隙控制装置，其被配置为供激光搭焊装置使用；以及一种激光焊接方法，该方法同时保证激光搭焊的强度和密封性能，并且降低焊接不良的概率。