[发明专利]激光焊接装置和激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于激光焊接装置和激光焊接方法的技术。

背景技术

激光焊接是由激光振荡器产生的激光通过集光透镜会聚并照射至叠置的钢板以便焊接所述板的焊接方法。然而，在激光焊接中，在叠置在一起的钢板之间的板间隙大的情况下，结合强度降低。例如，如果存在大于或等于0.3mm的板间间隙，则焊道（焊珠）表面有时下沉，从而导致结合强度降低。此外，如果板间间隙大于0.5mm，则有时发生形成穿孔且结合强度降低。

在例如机动车车身等的三维形状物体的焊接中，难以将板间间隙恰当地控制为例如0.3mm或更小。同时，在制造机动车车身等的情况下，在实践中容许约1mm的板间间隙。因此，以约1mm的板间间隙焊接钢板而不降低结合强度已变成一个问题。目前，在实践中采取一些措施来防止板间间隙大的激光焊接的结合强度降低。

日本专利申请公报No.2004-025219（JP 2004-025219 A）公开了一种使用垫片辊子焊接板间间隙的方法。然而，在焊接机动车车身等的情况下，有时焊接两个或三个钢板。因此，在JP 2004-025219 A公开的焊接方法中，需要非常频繁地进行垫片等的更换，且因此生产效率下降。

日本专利申请公报No.2005-131707（JP 2005-131707 A）公开了一种利用夹具与焊接部位交替地进行激光点固焊的方法。然而，在JP 2005-131707 A公开的方法中，需要专用的大型夹具来焊接机动车车身等。此外，在JP 2005-131707 A公开的焊接方法中，当要焊接镀锌钢时，激光点固焊引起由镀覆蒸气吹送产生的焊接不良。

在日本专利申请公报No.2010-023047（JP 2010-023047 A）中，在散焦状态下执行第一次激光照射以使上板熔融，使得朝下板侧形成突起且因此间隙减小，然后执行第二次激光照射以完成穿透焊接。然而，根据JP 2010-023047 A中公开的焊接方法，由于第一次激光照射为低能照射，因此第一次激光照射在上板中实现传热熔融而非锁孔熔融。因此，加工时间变长，并且生产率降低。

发明内容

本发明提供了一种即使在存在大的板间间隙的情况下也能够焊接多个板而不降低结合强度的激光焊接装置和激光焊接方法。

本发明的第一方面是一种用于焊接叠置在一起的多个板的激光焊接装置，所述激光焊接装置包括：产生激光的激光振荡器；和会聚所述激光的集光透镜，其中所述激光焊接装置构造成通过将所述激光照射至叠置在一起的所述多个板以便在所述多个板中形成熔池并将所述激光照射至所述熔池以使得所述熔池流动，来焊接叠置在一起的所述多个板。

在本发明的第一方面中，所述激光焊接装置可构造成通过驱动所述集光透镜以扫描照射至所述熔池的所述激光，来使所述熔池流动。

在本发明的第一方面中，所述激光焊接装置还可包括夹具，所述夹具能在保持所述多个板的状态下被驱动，并且所述激光焊接装置可构造成通过驱动所述夹具以扫描照射至所述熔池的所述激光，来使所述熔池流动。

在本发明的第一方面中，所述激光焊接装置可构造成通过绕贯穿所述熔池延伸的预定轴线沿预定转动方向扫描照射至所述熔池的所述激光，来使所述熔池绕所述预定轴线沿所述预定转动方向流动。

在本发明的第一方面中，所述激光焊接装置可构造成通过在使所述熔池绕所述预定轴线沿所述预定转动方向流动之后沿着所述熔池的外缘部沿所述预定转动方向扫描所述激光，来使所述熔池流动。

在本发明的第一方面中，所述激光焊接装置可构造成通过绕贯穿所述熔池延伸的所述预定轴线沿所述预定转动方向扫描所述激光以使得扫描向所述预定轴线会聚，来使所述熔池绕所述预定轴线沿所述预定转动方向流动并朝所述预定轴线会聚。

本发明的第二方面是一种焊接叠置在一起的多个板的激光焊接方法，所述激光焊接方法包括：通过激光振荡器来产生激光；通过集光透镜来会聚所述激光；通过将所述激光照射至叠置在一起的所述多个板而在所述多个板中形成熔池；以及通过将所述激光照射至所述熔池来使所述熔池流动。

在本发明的第二方面中，当使所述熔池流动时，可通过驱动所述集光透镜来扫描照射至所述熔池的所述激光。

在本发明的第二方面中，当使所述熔池流动时，可通过驱动保持所述多个板的夹具来扫描照射至所述熔池的所述激光。

在本发明的第二方面中，当使所述熔池流动时，可通过绕贯穿所述熔池延伸的预定轴线沿预定转动方向扫描照射至所述熔池的所述激光，来使所述熔池绕所述预定轴线沿所述预定转动方向流动。