[发明专利]激光焊接重叠的金属工件

权利要求书

1.一种远程激光焊接包括至少两个重叠的钢工件的工件叠层的方法，所述方法包括：

提供包括两个或三个重叠的钢工件的工件叠层，所述工件叠层包括提供所述叠层的顶部表面的第一钢工件和提供所述叠层的底部表面的第二钢工件，其中在由所述第一钢工件和所述第二钢工件提供的所述顶部表面和所述底部表面之间的所述工件叠层中的每个接合界面是零间隙界面，并且其中在所述工件叠层中的所述两个或三个钢工件中的至少一个是涂覆锌的钢工件；

使激光束引导在所述工件叠层的所述顶部表面处以形成从所述工件叠层的顶部表面延伸到所述工件叠层中的键孔，所述键孔由钢水焊池围绕；以及

沿着包括一个或多个非线性内焊接路径和围绕所述一个或多个非线性内焊接路径的封闭的外周向焊接路径的预定义的焊接图案相对于所述工件叠层的所述顶部表面传送所述激光束，所述键孔在沿着所述一个或多个非线性内焊接路径传送时完全穿透所述工件叠层，并且在沿着所述封闭的外周向焊接路径传送时部分穿透所述工件叠层，沿着所述一个或多个非线性的内焊接路径传送所述激光束和所述键孔沿着将所述两个或三个钢工件熔焊在一起的所述一个或多个非线性内焊接路径中的每一个留下再固化的工件材料的路线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中沿着所述一个或多个非线性内焊接路径中的每一个形成的再固化的工件材料的所述路线在所述工件叠层内由热影响区域围绕，并且其中所述一个或多个非线性内焊接路径被间隔开并且轮廓构造成，使得围绕沿着每个非线性内焊接路径形成的再固化的工件材料的路线的所述热影响区域与沿着至少一个其它的非线性内焊接路径或相同的非线性内焊接路径的至少一个相邻部分形成的再固化的工件材料的所述路线的所述热影响区域重叠。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钢工件具有外表面和第一接合表面，并且所述第二钢工件具有外表面和第二接合表面，所述第一钢工件的所述外表面提供所述工件叠层的所述顶部表面，并且所述第二钢工件的所述外表面提供所述工件叠层的所述底部表面，并且其中所述第一钢工件和所述第二钢工件的所述第一接合表面和所述第二接合表面彼此重叠并邻接以建立零间隙接合界面，所述第一钢工件或所述第二钢工件中的至少一个是涂覆锌的钢工件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钢工件具有外表面和第一接合表面，并且所述第二钢工件具有外表面和第二接合表面，所述第一钢工件的所述外表面提供所述工件叠层的所述顶部表面，并且所述第二钢工件的所述外表面提供所述工件叠层的所述底部表面，并且其中所述工件叠层包括位于所述第一钢工件和所述第二钢工件之间的第三钢工件，所述第三钢工件具有相对的接合表面，所述接合表面中一个与所述第一钢工件的所述第一接合表面重叠并邻接以建立零间隙接合界面，并且所述接合表面中另一个邻接所述第二钢工件的所述第二接合表面以建立另一个零间隙接合界面。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件叠层中的所述钢工件中的每一个是涂覆锌的钢工件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个非线性内焊接路径包括多个径向间隔和不连接的圆形或椭圆形焊接路径。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个非线性内焊接路径包括螺旋焊接路径，所述螺旋焊接路径围绕固定的内部点旋转并且从所述固定的内部点径向向外扩展。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述封闭的外周向焊接路径互连到所述一个或多个非线性内焊接路径。

9.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

当所述激光束沿着所述一个或多个非线性内焊接路径被传送时，将所述激光束的焦点定位在所述工件叠层的所述顶部表面处或下方，使得所述键孔通过所述工件叠层的所述底部表面从所述工件叠层的所述顶部表面完全穿透通过所述工件叠层；以及

当激光束沿着所述封闭的外周向焊接路径传送时，将所述激光束的所述焦点定位在所述工件叠层的所述顶部表面上方一定距离处，使得所述键孔从所述工件叠层的所述顶部表面部分穿透通过所述工件叠层，但没有到达所述工件叠层的所述底部表面。