[发明专利]钢板的激光焊接方法和激光焊接装置

说明书

本申请是申请日为2008年2月14日、中国申请号为200880004583.8、国际申请号为PCT/JP2008/052400、发明名称为“钢板的激光焊接方法和激光焊接装置”的发明申请的分案申请

技术领域

本发明涉及钢板的对接部分的激光焊接方法和其激光焊接装置。

背景技术

一般地，在对热轧钢板、冷轧钢板等钢板进行处理的工艺流水线(酸洗、退火、轧制、卷绕(rewinding)、检查等的流水线)中，经常使用连续地供给钢板、对被供给的钢板进行连续处理的连续流水线。

为了将要处理的钢板连续地供给到这样的能连续处理的连续流水线，需要在该连续流水线的上游工序中将钢板和钢板对接焊接而不间断地将钢板供给到连续流水线。

作为配置在该连续流水线的上游工序的一般的焊接装置，有以下的焊接装置：将作为前一个钢板的焊接件(以下称为前一个被焊接件)的端面和作为相对于前一个被焊接件为后一个钢板的焊接件(以下称为后一个被焊接件)的端面焊接而连接起来。而且，在要焊接的被焊接件是高碳钢和高张力钢板的情况下，以提高生产率、稳定质量为目的，经常使用采用激光进行焊接的激光焊接装置。但是，在这样的高碳钢和高张力钢板的激光焊接中，随着由于焊接后的骤冷而在被焊接件内部生成马氏体，多会产生焊接裂纹。为此，为了降低马氏体生成量而减少焊接裂纹，需要降低被焊接件的急剧的温度变化。

例如，在专利文献1中记载有包括台车、旋转式垫板构件、线圈的对焊装置(butt welding apparatus)，上述台车沿着使进行激光焊接的端面相面对了的钢板的对接部与焊机的焊炬的移动同步地行驶；上述旋转式垫板构件构成为能旋转地配设于该台车上，并且随着台车的行驶从下方衬托焊接部；上述线圈随着台车的行驶在焊炬之前对对接部和其附近部分进行预热。

在专利文献2中公开有这样一种高张力钢板的激光焊接方法：通过在激光束通过之后加热到规定温度来防止焊缝金属固化，从而形成成形性良好的焊接部。

专利文献1：日本特开平6-312285号公报

专利文献2：日本特开2004-209497号公报

但是，在专利文献1中记载的接板焊接装置，存在如以下那样的问题。即，在对钢板进行连续处理的连续流水线所使用的激光焊接装置中，为了高精度地对前一个被焊接件的端部和后一个被焊接件的端部进行焊接，作为前处理，利用内置在接板焊接装置中的切断装置切断前一个被焊接件的端部和后一个被焊接件的端部。此时，形成对接部的端部有时不是平坦面，会产生微小形状的偏差，并且会产生飞边。若在这样的端部的形状产生偏差或产生飞边的状态下进行感应加热和激光焊接，则由于板端的对接间隙的变化，有产生焊接错边或焊接穿孔等焊接部的形状不良这样的问题。

此外，在专利文献1中记载的接板焊接装置中，特别是在前一个被焊接件的板厚和后一个被焊接件的板厚不同的情况下，在焊接部处母材之间会产生台阶。因此，在产生了该台阶的状态下，在被焊接件被供给到后工序的连续流水线而进行反复弯曲的情况下，存在焊接部出局部作用有弯曲应力而在该焊接部处产生断裂这样的问题。

而且，在专利文献1中记载的接板焊接装置中，由于在被焊接件的板厚方向上产生磁通，因此，贯穿磁通量会因被焊接件的端面间接触的状况而发生变化，存在难以稳定地均匀地加热这样的问题。

在钢板被供给到连续流水线之前，通常会为了去除钢板表面的氧化皮粉等异物而进行向钢板表面供给喷洗水的操作。或者，为了避免钢板表面的氧化皮粉等异物附着于辊上，有时也一边对辊表面喷射喷洗水一边进行钢板供给。而且，即使在不供给喷洗水的情况下，钢板在经过水冷却工序等的情况下，有时也会在钢板上残留有冷却水。因此，在进行上述的钢板的焊接时，钢板端部的对接部分被清洗水、冷却水润湿的情况较多。对残留有水分的对接部照射激光进行焊接时，会产生水蒸气。该水蒸气会吹散熔融金属而使焊接部的表面形成较大凹陷缺陷，或者该水蒸气会残留在焊缝金属中而形成气泡缺陷。含有这样的缺陷的焊接部导致接合强度降低。结果，钢板在连续流水线的中途从焊接部处断裂，需要停止制造流水线而进行修复。这是在制造效率上应该避免的问题。

另一方面，在为了使用激光焊接而不用水进行清洗的情况下，氧化皮粉等会残留在钢板上，这有时会导致在后处理中在钢板表面上产生缺陷等。

利用以专利文献2等中记载的发明为首的以往技术，虽然适用于激光焊接钢板但并不能解决上述问题，解决上述问题的希望依然很高。

发明内容