[发明专利]激光叠焊方法

说明书

本发明课题在于，在对于多个重叠的工件在一侧表面的从焊接开始端到焊接终端部的扫描区间照射激光进行焊接的激光叠焊方法中，防止在激光扫描的焊接终端部易发生的凝固裂纹，提高重叠工件的接合强度。本发明的激光叠焊方法对于多个重叠的工件(10，11)，在一侧表面(10a)的从焊接开始端(S)到焊接终端部(E)的直线扫描区间，通过使得激光(L)扫描，直线状照射，进行焊接，若来到到达焊接终端部(E)一定时间前的激光输出控制位置，则控制使得在到达焊接终端部(E)前逐渐降低照射激光的输出，接着，若到达焊接终端部(E)，则绕着该终端部的工件的厚度方向轴线转动扫描，使得熔融金属的熔融部分圆形状地流动。

技术领域

本发明涉及激光叠焊方法(laser lap welding method)，其对于多个重叠工件的一侧表面的从焊接开始端到终端部的焊接扫描区间照射激光，进行焊接。

背景技术

一般，在这种激光搭接焊接中，例如，如图7所示，使得激光头4对二块重叠的钢板制工件1、2的一侧表面3直线扫描，照射激光L，局部熔融一侧工件1的金属，该熔融金属5a通过板间隙d熔敷在另一侧工件2，通过凝固使得工件1、2焊接。此时，照射在一侧表面3激光L的照射直径设定为最小的聚光直径(聚焦状态)，使得激光能量的输出效率良好，通过焊接开始端、从该开始端到焊接终端部的中途、以及焊接终端部，上述最小的聚光直径大致相同，由此，将激光输出维持为一定，该激光的能量密度成为最大。

但是，在以往的激光搭接焊接中，从焊接开始端到终端部之间，若使得激光输出维持为所设定区间一定，则例如图8所示，在焊接终端部的一侧表面3产生缩孔6，因该原因，工件1、2的接合强度降低。这样在工件1、2的焊接终端部产生缩孔6是由于以下原因：一边将局部连续照射激光L而熔融的金属5a撵到焊接扫描方向前方的缩孔6内一边焊接，撵到缩孔6内的熔融金属5a从周边顺序冷却凝固。另一方面，由于不能从前方充分地向缩孔6内供给熔融金属5a，直到焊接终端部，因此，完全填埋缩孔6内的材料不足，若熔融的金属材料5a一边从周边顺序冷却凝固一边收缩，则在其中央部分的厚度方向发生缩孔6，有的场合成为贯通孔。

于是，以往，采用以下焊接方法：当激光到达焊接终端部时，并不立刻停止激光照射，而是如专利文献1记载那样，使得激光输出随着向着焊接终端部E逐渐降低。若这样在焊道5的焊接终端部，使得激光输出逐渐降低，则熔入深度逐渐变浅，因此，焊接终端部中的开孔发生频度确实减少。

【专利文献1】日本特开2007-313544号公报

但是，在上述以往的激光搭接焊接中，即使焊接终端部中的开孔发生频度减少，如图9(A)所示，焊道5的熔融的金属5a依然冷却，沿着焊接扫描方向X细长地凝固，当该熔融的金属5a凝固时，在工件1的表面上的焊接终端部发生比较深的凹缩孔6，并且，在缩孔6，如图9(B)所示，在靠近与另一侧工件2的板间隙d处，发生产生深的龟裂(内部龟裂)r的凝固裂缝，存在因该凝固裂缝原因使得重叠工件1、2的接合强度降低的课题。

发明内容

本发明的目的在于，在对于多个重叠工件的一侧表面的从焊接开始端到焊接终端部的扫描区间照射激光进行焊接的激光叠焊方法中，防止在激光扫描的焊接终端部易发生的凝固裂缝，提高叠合工件的接合强度。

为此，本发明人经过多次研究试验得知对于多个重叠工件的一侧表面照射激光进行搭接焊接时在焊接终端部易发生凝固裂缝的发生机理。即，凝固裂缝例如图6(A)所示，若在焊接终端部停止一侧表面3的激光照射，结束激光搭接焊接，则如图6(B)所示，焊道5的熔融金属5a一边顺序从周围冷却，开始凝固，一边收缩，发生拉伸应力P，如图6(C)所示，在该焊道5的中央部分，沿着扫描方向X，形成俯视为细长的缩孔6，随着熔融金属5a的凝固直线状前进，拉伸应力P增强，于是，因强的拉伸应力P，熔融金属5a逐渐变薄，出现凹部，如图6(D)所示，缩孔6从初始底浅的凹槽状变形为底深的锐角的V形槽形状，拉伸应力P集中在呈V形槽形状的缩孔6，因该原因，在焊接终端部，从深凹为V形槽形状的缩孔6在扫描方向产生长的龟裂r，引起凝固裂缝。