[发明专利]用于借助激光束的叠加的振动运动进行远程激光焊接的方法

说明书

本发明涉及一种用于远程激光束焊接至少两个金属板(10、20)、尤其是用于焊接镀锌钢板(10、20)的方法，其中至少一个金属板(10、20)具有低沸点的涂层，在该方法中，用于产生焊缝的激光束(L)以焊接速度(V)沿焊接轮廓(30)运动，所述激光束(L)进行振动运动(100)，该振动运动与焊接速度(V)叠加，通过取决于振动运动的功率调制来控制向接合部位中的能量输入，使得向至少一个侧面的振动边界区域(RB1、RB2)或超前的振动边界区域中的能量输入增加熔池体积，但不影响根部区域中熔池面积的尺寸。

技术领域

本发明涉及一种用于远程激光束焊接至少两个金属板的方法，其中至少一个金属板具有涂层。

背景技术

在远程激光束焊接中，激光束通过扫描系统朝向待加工构件定向并在其上被引导。扫描系统能以非常高的加工速度进行激光束的单轴或多轴偏转。当焊接“on-the-fly”(不停机地)进行时、即当扫描系统安装在移动机构、如工业机器人上并由其移动时，这还可进一步增强。通常远程激光束焊接与焊接部位隔开较大的工作距离、如超过0.4米。

在汽车工业中经常使用涂层金属板，其例如设有防腐涂层如镀锌钢板。涂层在此大多具有低沸点，其远低于金属板材料的熔点。在焊接被施加涂层的金属板时，涂层材料会突然汽化，这尤其是在搭接连接时导致焊接缺陷、如穿孔的焊缝、连接缺陷、飞溅和孔。

目前用于改善锌脱气的解决方案提出了设置定义的脱气间隙。例如由文献DE102014006077B3已知通过激光束熔化而在接合配合件之一上提供结节状突起。该解决方案的缺点在于，为了形成突起而需要附加的加工步骤以及用于固定构件所需的复杂的夹紧系统。

在另一种方法中，在焊接之前去除待焊接构件区域中的涂层。例如由文献DE10309157B4已知一种用于激光束焊接两个被施加涂层的金属板的方法，在该方法中，在第一方法步骤中，通过借助激光束加热而局部地使涂层汽化。在随后的第二步骤中，在去除了涂层的区域中焊接金属板。第一和第二步骤以绗缝线迹(Steppnaht)的方式交替进行。这种方法的缺点在于，用于去除涂层所需的额外时间以及不连续的焊缝设计。

通过现代实时焊缝跟踪系统，现在也可借助远程激光焊接来在搭接接头上焊接角焊缝。在此通常在无焊接填料的情况下进行焊接，因为基于远程焊接的较大工作距离而不能或很难供应填充焊条。另外，基于差的间隙桥接能力而通常在技术零间隙下进行焊接，这即使在这种焊缝形状下也由锌脱气导致焊缝缺陷。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种用于远程激光束焊接涂层金属板的方法，借助该方法可进一步提高焊缝质量并且不具有或以减少的程度具有上述缺点。

在根据本发明的用于远程激光束焊接至少两个金属板、尤其是用于焊接镀锌钢板的方法中，其中至少一个金属板具有低沸点的涂层，用于产生焊缝的激光束以焊接速度沿焊接轮廓运动。在此，激光束进行振动运动，该振动运动与焊接速度叠加。为了改善焊缝质量，通过取决于振动运动的功率调制这样控制向接合部位中的能量输入，使得向至少一个侧面的振动边界区域或超前的振动边界区域中的能量输入增加熔池体积，但不影响根部区域中熔池面积的尺寸。

功率调制通过改变激光束的功率来完成。在该方法期间，激光束的焦点位置保持不变，激光束优选聚焦在焊接部位上。

该方法通过增加表面上的熔池量且不以相同程度增加汽化锌比例来改善间隙桥接能力并且减少汽化锌的影响。尤其是产生在振动边界区域中仅具有小的熔池深度的熔池。

在振动边界区域中的功率相对于用于焊接的最大焊接功率显著减小。通常这样选择最大焊接功率，使得以形成锁孔(Keyhole)的深层焊接效果进行焊接。减小的功率相对于最大焊接功率显著降低，即程度为：其不进一步增大根部区域中的熔池面积、即最低的熔池区域中的横截面积。优选将显著减小的功率降低到不会通过该功率产生深层焊接效果或不会形成锁孔。