[发明专利]激光熔接方法和熔接结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用激光束和熔接结构而有利于熔接多个工件的激光熔接方法。

背景技术

例如，两块金属板的工件被堆叠或抵接且被激光束照射以进行激光熔接。为了通过激光熔接增加可靠性和强度，例如，在日本特许公报No.3-80596中提出了如下激光熔接方法的技术：当熔接工件时，在多个金属工件的表面的一部分被设定为熔接区域的情况下，将激光束投射到熔接区域上。

在该技术中，激光束被投射(扫描)成环绕熔接区域的中心。通过这种方式，可以通过将均匀的热量施加至较宽的范围而使工件熔化在一起。因此，可以增加由激光束熔接的熔接部的可靠性。

然而，在如日本特许公报No.3-80596中所描述的那样通过投射激光束使工件的一部分被熔化的情况下，热量更有可能从已被熔化的熔化部(熔池)的周围而不是熔化部的中心散发，因而熔化部的固化从熔化部的周围开始并且朝向熔化部的中心进行。此时，从熔化部的中心的固化开始至固化完成的固化速率(即，冷却速率)比熔化部的周围的固化速率(冷却速率)更高。

因此，存在下述情况，即：在熔接部的中心处的固化收缩通过液相流补偿之前完成了熔接部的中心处的固化收缩以及由此引起从熔化部固化了的熔接部(固化部)的中心或其附近开始的裂纹的产生和扩展。该裂纹从熔接部(固化部)的中心扩展并且因而难以预测其断裂模式。尤其当使用由铝制成的工件时，这种现象是显著的。

发明内容

本发明提供了能够减少熔化部固化了的固化部中的裂纹的激光熔接方法和熔接结构。

本发明的第一方面涉及一种激光熔接方法。该激光熔接方法包括：当多个金属工件被熔接时，以所述工件的一部分设定为熔接区域，通过将第一激光束投射到所述熔接区域上而形成熔化部，在所述熔化部中，所述熔接区域内的所述工件熔化；以及在所述熔化部被固化的同时或者在所述熔化部固化了的固化部形成之后，投射第二激光束，使得所述第二激光束从与所述熔化部或所述固化部的中心偏离的照射开始位置朝向所述中心环绕所述中心，或者使得所述第二激光束从包括所述熔化部或所述固化部的中心及其周围的照射开始区域聚焦至所述中心。

根据以上方面，在第一激光束的照射中，第一激光束投射到熔接区域上，以形成熔化部(熔池)，在该熔化部(熔池)中，熔接区域中的工件被熔化。在第二激光束的照射中，在第二激光束被投射直到熔化部被固化为止的情况下，当第二激光束从与熔化部的中心偏离的照射开始位置朝向所述中心环绕所述中心时，可以延迟熔化部的中心的固化。类似地，同样当第二激光束从包括熔化部的中心及其周围的照射开始区域聚焦至中心时，可以延迟熔化部的中心的固化。因此，液体伴随熔化部的中心的固化收缩而流动，并且因而可以抑制熔化部的中心附近的裂纹的产生。

同时，在第二激光束的照射中，在形成熔化部固化了的固化部之后第二激光束从与固化部的中心偏离的照射开始位置朝向所述中心环绕所述中心的情况下，被照射部分再次熔化，并且因而可以对从固化部的中心朝向固化部的周缘形成的裂纹进行密封。类似地，同样当第二激光束从包括固化部的中心及其周围的照射开始区域聚焦至中心时，可以对从固化部的中心朝向固化部的周缘形成的裂纹进行密封。

此处，本发明中的“熔化部的中心”指的是在熔化部的固化从其周围开始时熔化部的最后被固化的部分。“固化部的中心”指的是在熔化部的固化从其周围开始时，固化前的熔化部的最后被固化的部分。

当第二激光束投射直到熔化部被固化为止时，第二激光束投射到熔化部的熔化部分上。同时，当在形成熔化部固化了的固化部之后投射第二激光束时，第二激光束投射到固化部上。这是因为熔化部被完全固化。

此处，在以上方面中，所述第二激光束被投射，直至所述熔化部被固化为止。在所述第二激光束的照射中，所述第二激光束伴随着沿从所述熔化部的周缘朝向所述熔化部的中心的方向的固化进程被投射到所述熔化部上。这样，沿从所述熔化部的周缘朝向所述熔化部的中心的方向的固化进程可以被延迟。

根据以上方面，相关于第一激光束照射之后熔化部的从其周缘朝向中心的固化的进展，用第二激光束照射熔化部。因此，熔化部被第二激光束加热，并且可以延迟沿从熔化部的周缘朝向熔化部的中心的方向的固化的进展。通过这种方式，液体伴随熔化部的固化收缩而流动，并且因而可以抑制熔化部的中心附近的裂纹的产生。