22]〈截面的观察〉
[0123]通过显微镜对根据第一示例和比较示例的熔接部的截面进行观察。图1lA为根据第一示例的熔接部的截面的图像，图1lB为根据比较示例的熔接部的截面的图像。
[0124]如图1lA中所示，在第一示例的熔接部中，熔接部的在被激光束照射的一侧上的表面形成有主凹面Fl和副凹面F2，其中，主凹面Fl从熔接部的周缘朝向熔接部的中心凹进，副凹面F2在熔接部的中心附近从主凹面Fl进一步凹进。另外，固化部G的与副凹面F2对应的背面形成有比副凹面F2更浅的凹面F3。
[0125]如图1lB中所示，在比较示例的熔接部中，熔接部的在被激光束照射的一侧上的表面形成有主凹面F1，该主凹面Fl从熔接部的周缘朝向熔接部的中心凹进。然而，没有形成如第一示例中所描述的在熔接部的中心附近从主凹面Fl进一步凹进的副凹面F2。与第一示例中的固化部G的背面不同，固化部G的与副凹面F2对应的背面形成有比副凹面F2更深的凹面F3。
[0126]〈断裂的观察〉
[0127]三个样本用于关于根据第一示例、第二示例和比较示例的熔接部对断裂的最大长度和断裂的总长度进行测量。图12A示出了根据第一示例、第二示例和比较示例的熔接部中的断裂的最大长度，图12B示出了根据第一示例、第二示例和比较示例的熔接部中的断裂的总长度。
[0128]如图12A和图12B中所示，断裂的最大长度和断裂的总长度沿第二示例、第一示例和比较示例的顺序变短。认为与比较示例相比，在第一示例的情况下，柱状晶体结构从固化部的周缘形成至固化部的中心，柱状晶体结构中的每个柱状晶体的生长是间歇性的，并且因而可以减小裂纹的扩展。还认为与第一示例和比较示例相比，在第二示例的情况下，即使当在固化期间在第二柱状晶体区域的柱状晶体结构中产生了从中心开始的裂纹时，仍可以通过等轴晶体区域的等轴晶体结构来阻止该裂纹。
[0129]〈断裂形貌的观察〉
[0130]关于第一示例和比较示例，观察了当剪切载荷作用在熔接部上时的表面状态。图13A为当剪切载荷作用在熔接部上时的根据第二示例的熔接部的表面的图像，图13B为当剪切载荷作用在熔接部上时的根据比较示例的熔接部中的断裂的表面的图像。
[0131]对于第一示例和比较示例，观察了当拉伸载荷作用在熔接部上时的表面状态。图14A为当拉伸载荷作用在熔接部上时的根据第二示例的熔接部的表面的图像，以及图14B为当拉伸载荷作用在熔接部上时的根据比较示例的熔接部中的断裂的表面的图像。
[0132]如图13A和图13B中所示，在第二示例的情况下，在熔接部的周缘(边界部分)处产生断裂。然而，在比较示例的情况下，在熔接部的中心处产生断裂。换言之，在第二示例中，没有从熔接所产生的裂纹产生断裂。
[0133]如图14B中所示，在第二示例的情况下，没有产生断裂。然而，在比较示例的情况下，在熔接部的中心处产生断裂。
[0134]到目前为止，已通过使用本发明的各实施方式进行了描述。本发明的具体构型不限于这些实施方式和示例，并且在本发明的要点的范围内所做出的任何设计变化都包含在本发明中。
【主权项】
1.一种激光熔接方法，其特征在于包括: 当多个金属工件(W1，W2)被熔接时，以所述工件的一部分设定为熔接区域(S)，通过将第一激光束(LI)投射到所述熔接区域上而形成熔化部(Y)，在所述熔化部(Y)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(L2)，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(C)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。2.根据权利要求1所述的激光熔接方法，其特征在于， 所述第二激光束被投射，直至所述熔化部被固化为止，并且 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，使得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延迟。3.根据权利要求2所述的激光熔接方法，其特征在于， 在所述第二激光束的照射中，所述照射开始位置位于所述熔化部的周缘上，或者，所述照射开始区域是被所述熔化部的周缘围绕的区域。4.根据权利要求3所述的激光熔接方法，其特征在于， 在所述第二激光束的照射中，所述照射开始位置位于所述熔化部的周缘与所述熔化部的中心之间，或者，所述照射开始区域为下述区域，即:所述区域的周缘位于所述熔化部的周缘与所述熔化部的中心之间并且所述区域包括所述中心。5.根据权利要求3或4所述的激光熔接方法，其特征在于， 在所述第二激光束的照射中，所述第二激光束与所述固化进程相结合地被投射成使得柱状晶体结构从所述熔化部的周缘生长至所述熔化部的中心。6.根据权利要求4所述的激光熔接方法，其特征在于， 在所述第一激光束的照射之后且在所述第二激光束的照射之前的时间段中，在柱状晶体结构与所述固化进程相结合地从所述熔化部的周缘朝向所述熔化部的中心生长为围绕所述熔化部的中心并且然后在完成了所述柱状晶体结构的生长之后开始等轴晶体结构的生长之后，开始第二激光束照射，并且 在所述第二激光束的照射中，所述第二激光束被投射成使得所述等轴晶体结构保留为围绕所述熔化部的中心，并且使得所述柱状晶体结构从所述等轴晶体结构生长至所述熔化部的中心。7.根据权利要求1所述的激光熔接方法，其特征在于， 在所述第二激光束的照射中，所述第二激光束被投射到所述熔化部固化了的所述固化部上，以使所述固化部再次熔化，并且所述第二激光束被投射到包括所述固化部的中心和所述固化部的中心的附近的区域的周缘上的、被设定为所述照射开始位置的位置或者被投射到被包括所述固化部的中心和所述固化部的中心的附近的区域的周缘围绕的、被设定为所述照射开始区域的区域，使得包括所述固化部的中心和所述固化部的中心的附近并且通过所述第二激光束的照射被再次熔化的区域被固化的冷却速率比包括所述熔化部的中心和所述熔化部的中心的附近的区域在所述第一激光束照射之后被固化的冷却速率慢。8.根据权利要求7所述的激光熔接方法，其特征在于， 所述固化部包括:等轴晶体区域，所述等轴晶体区域以包括所述固化部的中心的方式形成有等轴晶体结构；以及柱状晶体区域，所述柱状晶体区域以从所述固化部的周缘朝向所述等轴晶体区域围绕所述等轴晶体区域的方式形成有柱状晶体结构，并且 所述第二激光束被投射成使得所述等轴晶体区域的所述等轴晶体结构变为所述柱状晶体结构。9.根据权利要求7所述的激光熔接方法，其特征在于， 所述固化部包括:等轴晶体区域，所述等轴晶体区域以包括所述固化部的中心的方式形成有等轴晶体结构；以及柱状晶体区域，所述柱状晶体区域以从所述固化部的周缘朝向所述等轴晶体区域围绕所述等轴晶体区域的方式形成有柱状晶体结构，并且 所述第二激光束被投射到所述等轴晶体区域上，使得所述等轴晶体区域的所述等轴晶体结构的一部分围绕所述固化部的中心，并且使得所述等轴晶体区域的剩余等轴晶体结构变为所述柱状晶体结构。10.一种熔接结构，其特征在于包括: 熔接部，在所述熔接部中，多个金属工件的一部分被激光束熔化并且被熔接，其中， 所述熔接部从所述熔接部的周缘到所述熔接部的中心由柱状晶体结构形成，并且在所述柱状晶体结构中，柱状晶体沿从所述熔接部的周缘朝向所述熔接部的中心的方向延伸。11.一种熔接结构，其特征在于包括: 熔接部，在所述熔接部中，多个金属工件的一部分被激光束熔化并且被熔接，其中， 所述熔接部沿从所述熔接部的周缘朝向所述熔接部的中心的方向由第一柱状晶体区域、等轴晶体区域和第二柱状晶体区域形成，所述第一柱状晶体区域由柱状晶体结构形成，在所述柱状晶体结构中，柱状晶体从所述熔接部的周缘延伸；所述等轴晶体区域从所述第一柱状晶体区域形成并且由等轴晶体结构形成，所述等轴晶体结构形成为围绕所述熔接部的中心；并且，所述第二柱状晶体区域从所述等轴晶体区域形成至所述熔接部的中心并且由所述柱状晶体结构形成，在所述柱状晶体结构中，所述柱状晶体朝向所述熔接部的中心延伸。12.—种熔接结构，其特征在于包括: 熔接部，在所述熔接部中，多个金属工件的一部分被激光束熔化并且被熔接，其中， 所述熔接部的在被所述激光束照射的一侧上的表面由主凹面和副凹面形成，其中，所述主凹面从所述熔接部的周缘朝向所述熔接部的中心凹进，所述副凹面在所述熔接部的中心附近从所述主凹面进一步凹进，并且所述熔接部的与所述副凹面对应的背面不是凹进的，或者是比所述副凹面浅的凹面。
【专利摘要】一种激光熔接方法，包括：当多个金属工件(W1，W2)被熔接时，以所述工件的一部分设定为熔接区域(S)，通过将第一激光束(L1)投射到所述熔接区域上而形成熔化部(Y)，在所述熔化部(Y)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(L2)，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(C)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。
【IPC分类】B23K26/20, B23K26/08
【公开号】CN104972223
【申请号】CN201510161076
【发明人】久田幸平, 川喜田笃史, 中田征宏
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月7日
【公告号】US20150283648