[发明专利]激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光焊接方法，更为详细地涉及一种将两个钢板以彼此间具有预定距离间隙的方式叠置后，通过激光焊接将所述两个钢板焊接的激光焊接方法。

背景技术

一般来说，作为用于组装车体部件的焊接方法主要应用点焊，并且对无法适用这种点焊的焊接部适用电弧焊或激光焊接。

特别是，上述激光焊接无需使用焊料(filler metal)，且具有焊接速度快、焊接周期短、热输入量小、热影响区(heat affected zone；HAZ)小以及最大限度地减少变形等优点，因此取代上述点焊及电弧焊，最近在车体部件的接合中呈现出应用逐渐增多的趋势。

作为这种激光焊接，主要采用在激光束的聚焦区利用能量的多次反射及多次吸收的穿透焊(keyhole welding)，这种穿透焊在激光束通过透镜汇聚在材料上，从而产生能量的多次反射及多次吸收的大约2mm以内的聚焦区中进行。

即，在汇聚激光束的电磁波能量的焦点位置中，激光束冲撞于材料的表面，且其冲击能量转换成热能而产生电磁波的小孔(key hole)现象，从而执行穿透焊。因此，所谓穿透焊是指在高功率激光焊接时，由于蒸气压等的作用，在熔池中形成小孔而进行的焊接。

如图1所示，激光焊接利用激光焊接系统，焊接普通钢板或镀覆钢板等材料。

所述激光焊接系统在机器人1的臂3的前端设置有激光头5，该激光头5通过光纤连接于激光振荡器7。

机器人1通过机器人控制器C工作，所述激光头5由机器人1沿材料9的焊接部移动的同时照射激光束LB以进行焊接作业。

另一方面，作为车体部件材料，最近和普通钢板一起主要适用镀锌钢板(Galvanized Steel Sheet)。镀锌钢板是镀敷有锌的钢板的统称，根据其制造方法分为熔融镀锌钢板(Hot Dipped Galvanized Steel Sheet)和电镀锌钢板(Electrolytic Galvanized Steel Sheet)。所述镀锌钢板能够防止铁的最大缺点-锈，且最大限度地发挥铁的优点-刚性和经济性，从这一层面上呈现出其使用量增多的趋势。

然而，如图2所示，当叠置两张镀锌钢板11、12，并利用激光束的上述特性进行焊接时，在上部镀锌钢板11及下部镀锌钢板12之间没有一定的间隙(Gap)时，由于因镀锌层13的蒸发而引起的锌蒸气的影响，在焊接部W上形成爆裂性气孔。

由此，为了在叠置两张镀锌钢板11、12后进行激光焊接，重要的是在上部镀锌钢板11及下部镀锌钢板12之间保持一定的间隙，以排出锌蒸气。

然而，在这种镀锌钢板11、12的激光焊接时，如果镀锌钢板11、12之间的间隙较大或较小，则会频繁地出现焊接部W的断裂等不良焊接现象，并且会产生由于焊道(weld bead)的凹陷而引起的针孔(pin hole，微小气孔)等。因此，在拉伸试验时，这种针孔成为在焊接部W中产生界面断裂(interfacial fractures)的主要原因。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光焊接方法，在叠置两张以上钢板后进行激光焊接时，即使在需要焊接的多个钢板材料之间的间隙较大的情况下，也能在不产生针孔(pin hole)或焊穿(burn through)等的情况下焊接多个所述钢板。

本发明的一个或多个实施例的激光焊接方法在将上部钢板和下部钢板以彼此间具有规定的间隙的方式叠置后进行激光焊接。

在一个或多个实施例中，所述激光焊接方法包括：叠焊步骤，沿所述上部钢板及下部钢板的焊接部照射聚焦区的激光束，以在上部钢板上沿焊接部形成熔槽，并且通过传热在下部钢板上沿焊接部形成热膨胀部；以及花样焊接(pattern welding)步骤，沿所述焊接部按规定的图案照射聚焦区的激光束，以使形成于所述上部钢板上的熔槽的边缘与所述下部钢板的热膨胀部一起熔融而形成熔池。

在一个或多个实施例中，所述上部钢板的厚度与所述下部钢板的厚度相同。

在一个或多个实施例中，所述规定的间隙为所述钢板的厚度的10％～50％。

在一个或多个实施例中，所述上部钢板的厚度与所述下部钢板的厚度相异，所述规定的间隙为所述上部钢板的厚度的10％～50％。

在一个或多个实施例中，所述规定的图案形成为具有重复的“V”字形状的锯齿状图案。

在一个或多个实施例中，所述规定的图案的宽度大于熔槽的宽度。

在一个或多个实施例中，所述规定的图案的间距等于或小于熔槽的宽度。