激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構件。
【背景技術】
[0002]在組裝汽車的車體、構造體時，通常，形成將鋼板沖壓成形為所希望的形狀的金屬構件，之后，對將多個金屬構件的一部分重疊而成的部分照射激光來進行焊接接合(參照專利文獻I。)。汽車用的金屬構件存在由電鍍鋼板形成的構件，該電鍍鋼板是利用熔點比母材的熔點低的覆蓋材料覆蓋母材而成的。作為電鍍鋼板，例如存在利用以耐腐蝕性優秀的鋅為主要成分的覆蓋材料覆蓋母材而成的鍍鋅鋼板。
[0003]在專利文獻I記載的技術中設有補熱工序，在該補熱工序中，在焊接工序的激光的照射范圍的外周部，照射照射深度比焊接工序的照射深度淺的激光。由此，使焊接部的金屬熔融量增加，從而抑制由激光焊接導致的焊接不良的發生。
[0004]專利文獻1:日本特開2011-173146號公報
【發明內容】
_5] 發明要解決的問題
[0006]在對由鍍鋅鋼板等電鍍鋼板形成的金屬構件進行焊接的情況下，在金屬構件彼此之間幾乎沒有間隙時，由激光照射產生的鋅氣等覆蓋材料蒸氣很難排出。因此，將會產生氣孔而很難獲得良好的焊接部。
[0007]本發明為了解決上述問題而做成，其目的在于提供一種抑制氣孔的產生而能夠獲得良好的焊接部的激光焊接方法、激光焊接裝置以及焊接構件。
_8] 用于解決問題的方案
[0009]達成上述目的的本發明的激光焊接方法是一種用于向多個金屬構件的重疊部位照射激光而將多個所述金屬構件彼此焊接的激光焊接方法，多個所述金屬構件中的至少一個所述金屬構件由利用熔點比母材的熔點低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成，該激光焊接方法具有前處理工序和焊接工序。在前處理工序中，在確定了一個所述金屬構件的面內方向的位置的狀態下，從一個所述金屬構件的一個側面實施加工而在與該一個側面相反的一側的另一個側面上生成從該另一個側面鼓起的突起部。在焊接工序中，形成為使生成有所述突起部的一個所述金屬構件維持著面內方向的位置地與另一個所述金屬構件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊的狀態，向多個所述金屬構件的重疊部位照射激光而將多個所述金屬構件彼此焊接起來。
[0010]達成上述目的的本發明的激光焊接裝置是用于向多個金屬構件的重疊部位照射激光而將多個所述金屬構件彼此焊接起來的激光焊接裝置，多個所述金屬構件中的至少一個所述金屬構件由利用熔點比母材的熔點低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成。激光焊接裝置具有:夾具部，其在自如地將一個所述金屬構件保持為確定了面內方向的位置的狀態的同時，自如地將一個所述金屬構件保持為維持著面內方向的位置地與另一個所述金屬構件重疊的狀態；前處理部，其從一個所述金屬構件的一個側面實施加工而在與該一個側面相反的一側的另一個側面上生成從該另一個側面鼓起的突起部；激光照射部，其用于照射激光；控制部，其用于控制所述夾具部、所述前處理部和所述激光照射部的動作。所述控制部首先利用所述夾具部將一個所述金屬構件保持為確定了面內方向的位置的狀態。控制部利用所述前處理部生成所述突起部。而且，控制部利用所述夾具部將一個所述金屬構件保持為維持著面內方向的位置地與另一個所述金屬構件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊的狀態，并從所述激光照射部照射所述激光來進行焊接。
[0011]達成上述目的的本發明的焊接構件是向多個金屬構件的重疊部位照射激光而將多個所述金屬構件彼此焊接而成的焊接構件，多個所述金屬構件中的至少一個所述金屬構件由利用熔點比母材的熔點低的覆蓋材料覆蓋所述母材而成的電鍍鋼板形成。焊接構件具有使生成有突起部的一個金屬構件與另一個金屬構件以所述突起部介于兩者之間的方式重疊而成的形狀，并多個所述金屬構件的重疊部位被焊接接合起來。
【附圖說明】
[0012]圖1的(A)和⑶是表示本發明的實施方式的激光焊接裝置的概要結構圖，圖1的(A)表不如處理工序的狀態，圖1的(B)表不焊接工序的狀態。
[0013]圖2是說明激光焊接方法的順序的示意圖，圖2的(Al)是表示前處理工序的情況的立體圖，圖2的(A2)是沿著圖2的(Al)的A2-A2線的剖視圖，圖2的(BI)是表示焊接工序的情況的俯視圖，圖2的(B2)是沿著圖2的(BI)的B2-B2線的剖視圖。圖2的(Cl)是表示焊接工序的其他情況的俯視圖，圖2的(C2)是沿著圖2的(Cl)的C2-C2線的剖視圖。
[0014]圖3的㈧、⑶、(C)是表示通過前處理工序而生成的突起部的形狀的例子的立體圖。
[0015]圖4的(A)、(B)是表示在前處理工序中進行激光掃描而生成突起部的情況的剖視圖和俯視圖。
[0016]圖5的㈧、⑶、(C)是表示在前處理工序中使激光的掃描沿著圓弧形狀的軌跡進行而生成突起部的情況的立體圖、剖視圖以及仰視圖。
[0017]圖6的(A)-(E)是說明在前處理工序中在激光掃描的終端側形成比始端側的熔融池大的熔融池的情況的說明圖。
[0018]圖7是說明試驗例2的說明圖，圖7的(A)是表示在前處理工序中進行激光掃描而生成突起部的情況的剖視圖。圖7的(B)是表示激光掃描結束后的一個金屬構件的背面的狀態的俯視圖。圖7的(C)是表示激光掃描結束后的一個金屬構件的狀態的剖視圖。
[0019]圖8是說明相對于試驗例2的比較例的說明圖，圖8的⑷是表示在前處理工序中為了生成突起部而進行激光掃描的情況的剖視圖。圖8的(B)是表示激光掃描結束后的一個金屬構件的背面的狀態的俯視圖。圖8的(C)是表示激光掃描結束后的一個金屬構件的狀態的剖視圖。
[0020]圖9的㈧是表示在要將η個(η多3)金屬構件彼此焊接起來的情況下的前處理工序的情況的立體圖，圖9的⑶是沿著圖9的㈧的7Β-7Β線的剖視圖。
[0021]圖10的(A)⑶(C)是表示具有機械機構的夾具部的變形例的圖。
[0022]圖11的(A) (B)是表示具有機械機構的夾具部的另一變形例的圖。
[0023]圖12的(A) (B)是表示具有機械機構的夾具部的又一變形例的圖。
[0024]圖13的(A) (B)是表示利用了電磁力的夾具部的圖。
[0025]圖14的(A)⑶是表示利用了電磁力的夾具部的變形例的圖。
[0026]圖15的(A)⑶是表示利用了空氣壓力的夾具部的圖。
[0027]圖16的(A) (B)是表示利用了空氣壓力的夾具部的變形例的圖。
[0028]圖17的(A) (B)是說明使一個金屬構件發生機械性變形而形成突起部的前處理工序的變形例的說明圖。
[0029]圖18的(A)(B)是接續著圖17的(A) (B)的圖，說明使一個金屬構件發生機械性變形而形成突起部的前處理工序的變形例的說明圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，參照添附的附圖，說明本發明的實施方式。另外，在【附圖說明】中，對相同的元件標注相同的附圖標記，省略重復說明。附圖的尺寸比例為了便于說明而被夸大，與實際的比例不同。
[0031]圖1的(A) (B)是表示本發明的實施方式的激光焊接裝置10的概要結構圖，圖1的(A)表不如處理工序的狀態，圖1的(B)表不焊接工序的狀態。
[0032]參照圖1，激光焊接裝置10向多個金屬構件的重疊部位照射激光51，將多個金屬構件彼此焊接起來，從而制造焊接構件100。多個金屬構件中的至少一個金屬構件由利用熔點比母材的熔點低的覆蓋材料覆蓋母材而成的電鍍鋼板形成。電鍍鋼板多用在汽車用金屬構件中，例如，能夠例示出利用以耐腐蝕性優秀的鋅為主要成分的覆蓋材料覆蓋母材而成的鍍鋅鋼板。
[0033]概括地說，激光焊接裝置10具有:夾具部40，其在自如地將第I金屬構件21 (相當于一個金屬構件)保持為確定了面內方向的位置的狀態的同時，自如地將第I金屬構件21保持為維持著面內方向的位置地與第2金屬構件22 (相當于另一個金屬構件)重疊的狀態；前處理部80，其從第I金屬構件21的表面21a (相當于一個側面)實施加工而在背面21b (相當于與該一個側面相反的一側的另一個側面)生成從背面21b鼓起的突起部23 ；激光照射部50，其用于照射激光51 ;控制部60，其用于控制夾具部40、前處理部80以及激光照射部50的動作。控制部60利用夾具部40將第I金屬構件21保持為確定了面內方向的位置的狀態。接著，控制部利用前處理部80生成突起部23(圖1的(A))。接著，控制部60利用夾具部40將第I金屬構件21保持為維持著面內方向的位置地與第2金屬構件22以突起部23介于兩者之間的方式重疊的狀態，并從激光照射部50照射激光51來進行焊接(圖1的(B))。以下，進行詳細描述。
[0034]首先，使用圖1?圖16，說明在前處理工序中通過照射激光51來形成突起部23的情況。
[0035]前處理部80的加工是從激光照射部50照射激光51來生成突起部23的激光加工。
[0036]夾具部40在第I位置(圖1的㈧)和第2位置(圖1的⑶)之間自由移動，該第I位置是使多個(圖示例子為兩個)第I金屬構件21和第2金屬構件22保持為彼此隔開空間30地組合在一起的狀態的位置，該第2位置是使第I金屬構件21和第2金屬構件22處于重疊的狀態的位置。控制部60使夾具部40移動到第I位置，并使第I金屬構件21和第2金屬構件22保持為彼此隔開空間30地組合在一起的狀態。接著，控制部60利用前處理部80生成突起部23 (圖1的(A))。接著，控制部60使夾具部40從第I位置移動到第2位置，并形成為在第I金屬構件21與第2金屬構件22以突起部23介于兩者之間的方式重疊的狀態來進行焊接(圖1的(B))。
[0037]圖1表示對上下配置的第I金屬構件21和第2金屬構件22這兩個構件進行焊接的部位。下方側的第2金屬構件22載置于未圖示的焊接工作臺之上。
[0038]夾具部40具有:爪構件41，其自如插入第I金屬構件21和第2金屬構件22彼此之間；驅動構件42，其用于使爪構件41相對于第I金屬構件21和第2金屬構件22彼此之間進退移動。爪構件41的插入側的端面形成為錐形形狀。驅動構件42由氣缸等構成。如圖1的(A)所示，利用驅動構件42使爪構件41前進移動，并插入第I金屬構件21和第2金屬構件22彼此之間。夾具部40移動到使第I金屬構件21和第2金屬構件22保持為彼此隔開空間30地組合在一起的狀態的第I位置。如圖1的⑶所示，利用驅動構件42使爪構件41后退移動，并從第I金屬構件21和第2金屬構件22彼此之間抽出爪構件41。夾具部40移動到使第I金屬構件21和第2金屬構件22處于重疊的狀態的第2位置。
[0039]在第I金屬構件21的上方配置有激光照射部50。激光照射部50由公知的激光照射裝置構成。激光照射部50向第I金屬構件21的表面21a照射激光51。激光照射部50具有自如擺動的鏡子，能夠沿著直線形狀、曲線形狀、圓形形狀或者圓弧形狀等任意軌跡進行激光51的掃描。也能夠不進行掃描地照射出點狀的激光51。激光照射部50也能夠自由地調整激光輸出、掃描速度以及光斑直徑的擴大縮小等針對焊接對象物輸入的熱輸入量。
[0040]激光焊接裝置10中的多個(圖示例子中是兩個)夾持構件70在第I金屬構件21和第2金屬構件22的面方向上分開地配置。夾持構件70在焊接時夾緊第I金屬構件21和第2金屬構件22。夾持構件70能夠采用適合的結構。圖示例子的夾持構件70具有配置在第I金屬構件21的上方的上方按壓部71和配置在第2金屬構件22的下方的下方按壓部72。兩個上方按壓部71安裝于上方夾臂73，兩個下方按壓部72安裝于下方夾臂74。上方按壓部71和上方夾臂73配置在激光51的掃描范圍的外側。上方夾臂73和下方夾臂