[发明专利]差厚材料的激光焊接方法

说明书

提供一种与厚板的厚度无关而能得到优异的焊接强度的差厚材料的激光焊接方法和差厚焊接部件。即，本发明是将厚度不同的两个板材(10)(12)以它们的一表面成齐平面的方式对接后，对其对接面照射激光束(14)进行焊接的差厚材料的激光焊接方法，其特征在于，使所述激光束(14)从薄板(10)的所述成齐平面的表面侧朝向厚板(12)的对接端面(12a)倾斜地入射，将该激光束(14)的目标位置(P)设于所述厚板(12)的对接端面(12a)，同时将距所述激光束(14)入射侧板材表面的目标位置深度D设为下述(1)式的范围：t/3≤D≤t…(1)(其中，t为薄板(10)的对接端面(10a)面方向的厚度，D、t的单位均为mm)。

技术领域

本发明涉及焊接强度优异的差厚材料的对接激光焊接方法和差厚焊接部件。

背景技术

激光为高能量密度热源，因此被用于各种领域。特别是在焊接领域，具有由于是高速且低热量输入的焊接因此被照射物的热变形和变质少这样的特征，被用于钢材及各种金属材料的焊接。

在激光焊接方法中，与电弧焊接方法等其它焊接方法同样，可得到搭接角焊接接头、T字接头、对接接头等焊接接头。其中，在使用从焊接面的铅直方向照射激光束的激光焊接方法来得到对接接头的情况下，需要严格地控制激光束的目标位置以及相互焊接的材料(被焊接材料)的对接间隔等。

这是因为，激光束的光束直径虽然根据激光的振荡方式、透镜等而不同，但通常小至0.5mm以下。因此，在如后述那样激光束的目标位置偏离的情况下，在焊接部分发生熔深不良，在相互焊接的材料的对接间隔比激光光束直径宽的情况下，在垂直方向前进的激光束穿透该间隔而不能实现焊接。

特别是，在将被焊接材料的厚度互相不同的差厚材料对接并用激光束进行焊接的所谓的差厚焊接中，需要严格控制激光束的目标位置和被焊接材料的对接间隔。在厚度极其不同的材料的组合中，例如如图1所示，在激光束3的焦点位置偏离至薄板1侧时，发生薄板1熔融而能形成熔融部4、但厚板2因热量输入不足而无法熔融这样的焊接不良。另外，在切断被焊接材料时使用的剪切机、片锯(チップソー)、带锯等的切断方法中，难以将成为焊接面的切断面相对于相邻的面成直角、而且一条直线地切断，还产生塌边或变形。在这样的情况下，如图2所示，对接部5变得比激光束3的光束直径宽，激光束3穿透而发生焊接不良。为了防止该不良，需要对切断面实施机械抛光整理以使对接间隔变窄、或使用焊填金属填埋间隙，这均导致成本增加。

为了解决以上那样的差厚焊接的问题点，下述专利文献1及2中公开了相对于被焊接材料的对接面倾斜地照射激光束的焊接方法。如图3所示，其是使厚度不同的两个被焊接材料的激光束照射侧的表面和相反侧的表面(图3中的底面)成齐平面，使激光目标位置从厚板2的角6向内侧偏置(offset)，从厚板2侧倾斜地照射激光束3，使厚板2的角6熔入至薄板1侧的激光焊接方法。根据该方法，重点使厚板2的角6的部分、即厚板2的与薄板1的差厚部分熔入，因此不需要严格地进行激光目标位置的设定，另外，即使不对被焊接材料的对接端面实施机械加工或不使用焊填金属，也能高效地得到良好的对接接头。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-132386号公报

专利文献2：日本特开平9-216078号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述以往的差厚焊接中，为了提高焊接强度，需要可靠地使厚板2的角6的部分熔融(溶かし込む)，并供给至厚板2和薄板1的对接面(界面)，但这样的话，可能产生如下问题：熔入该对接面的厚板2的溶解部分中多余的部分成为不期望的背面焊道并出现在接头表面(图3中的底面侧)，会使焊接品质降低。在此，背面焊道是指在热源照射面的相反侧的面露出的焊接金属(焊道)。