接合体的制造方法与流程

本公开涉及通过激光焊接来制造接合体的制造方法。

背景技术：

已经提出了各种通过激光焊接来接合金属制的部件的方法。作为其中一例，在日本专利第6318797号公报中所公开的激光焊接方法中，对以留有间隙地上下重叠的方式配置的两张金属板材进行角焊。在该激光焊接方法中，以通过该激光焊接使金属熔融而形成的焊接接头中的面对上述间隙的部分与下侧的金属板材形成预定角度的方式来设定激光焊接的条件。

技术实现要素：

不过，在日本专利第6318797号公报的激光焊接方法中，向上侧的金属板材以及下侧的金属板材照射光束，并且，照射向上侧的金属部件的光束的强度高于照射向下侧的金属板材的光束的强度。因此，照射向上侧的金属板材的缘部的光束的强度过高，由此，可能会导致上侧的金属板材的缘部迅速熔化。在这种情况下，焊接接头中的喉部厚度减小，焊接强度降低。

在本公开的一个方面中，期望提高焊接强度。

本公开的一个方面是一种接合体的制造方法，该接合体的制造方法通过对上母材和下母材进行激光焊接而制造接合体。上母材具有上表面、下表面、以及端面。下表面位于上表面的相反侧。端面位于上表面的缘部与下表面的缘部之间。在该制造方法中，以下表面与下母材彼此面对且端面沿着下母材延伸的状态，在下母材的上侧配置上母材。并且，以初期照射区域仅形成在上母材的上表面的方式，或者以初期照射区域仅形成在上母材的上表面以及端面的方式照射光束，由此，对上母材的端面和下母材进行角焊。此外，初期照射区域是指，当上母材因实施角焊而开始熔融时光束所照射的区域。在此，以端面为基准，将上表面以及下表面所在的一侧称为第1侧，并将第1侧的相反侧称为第2侧。另外，将上母材中的上表面与下表面彼此面对的方向称为基准方向。光束的照射方向以随着接近上母材而趋向第1侧的方式相对于基准方向倾斜。另外，光束被设定成，在该光束的照射区域中形成该光束的强度最高的第1峰区域，并且，该光束的强度随着从第1峰区域趋向第2侧而降低。

根据上述构造，当上母材因实施角焊而开始熔融时，光束仅照射在上母材的上表面，或者，光束仅照射在上母材的上表面以及端面。另外，在光束的照射区域中，光束的强度随着从第1峰区域趋向第2侧而降低。因此，能够抑制向上母材的端面或者上母材的端面的附近照射的激光的强度，其结果为，能够使上母材的位于端面的附近的部分缓慢地熔融。由此，能够使上母材良好地熔化，从而使焊接接头中的喉部厚度增加。因此，能够提高焊接强度。

在本公开的一个方面中，光束可以进一步被设定成，在该光束的照射区域中，该光束的强度随着从第1峰区域趋向第1侧而降低。

根据上述构造，能够使上母材的光束照射区域中的位于第1峰区域的第1侧的部分缓慢地熔融，其结果为，使该部分良好地熔化。因此，能够使焊接接头中的喉部厚度增加，从而能够提高焊接强度。

在本公开的一个方面中，光束的第1峰区域可以位于上母材的上表面。

另外，在本公开的一个方面中，光束的第1峰区域可以位于上表面与端面之间的交界处。

根据上述构造，能够较好地抑制向上母材的端面或者上母材的端面附近的照射激光的强度，由此，能够使上母材的位于端面的附近的部分更缓慢地熔融。因此，上母材良好地熔化，能够使焊接接头中的喉部厚度增加，其结果为，能够提高焊接强度。

在本公开的一个方面中，光束的第1峰区域可以形成在该光束的照射区域中的第1侧的端部与第2侧的端部之间的大致中央的位置处。

根据上述构造，能够较好地控制光束的强度。

在本公开的一个方面中，上母材可以以相对于下母材留有间隙的状态而配置。

根据上述构造，能够较好地进行焊接。

在本公开的一个方面中，上母材可以是板状的部件。

根据上述构造，能够较好地进行焊接。

在本公开的一个方面中，光束可以被设定成，在该光束的照射区域中的位于第1峰区域的第1侧处和/或第2侧处形成有至少一个第2峰区域。此外，第2峰区域可以是光束的强度局部增高的区域，并且是光束的强度低于第1峰区域的区域。

根据上述构造，能够更好地调节光束在上母材的光束照射区域中的位于第1峰区域的第1侧的部分和/或第2侧的部分处的强度。因此，能够更好地使上母材熔融，从而能够使焊接接头中的喉部厚度增加。

在本公开的一个方面中，光束的初期照射区域可以形成在上母材的上表面中的与端面之间的交界的附近。

根据上述构造，能够使上母材的位于端面的附近的部分缓慢地熔融且能够使上母材的熔融量增加。因此，能够使焊接接头中的喉部厚度增加，从而能够提高焊接强度。

在本公开的一个方面中，可以通过使光束的照射区域沿着呈大致直线状延伸的路径位移而进行角焊。

根据上述构造，能够进一步简化用于进行激光焊接的装置的结构。另外，能够简化用于进行激光焊接的工序，并提高工作效率。

附图说明

图1是激光焊接装置的框图。

图2是侧视观察在焊接工序中进行激光焊接的上母材和下母材时的说明图。

图3是侧视观察在焊接工序中进行激光焊接的上母材和下母材时的说明图。

图4是从上侧观察在焊接工序中进行激光焊接的上母材和下母材时的说明图。

图5是接合体的焊接接头的截面图。

图6是示出在与光束正交的呈平面状的照射区域中光束强度沿着从第1峰区域分别趋向第1侧以及第2侧的方向的分布的设定值的曲线。

图7是示出在与光束正交的呈平面状的照射区域中光束强度沿着从第1峰区域分别趋向第1侧以及第2侧的方向的分布的测量值的曲线。

具体实施方式

以下参照附图对本公开的实施方式进行说明。

本公开的实施方式不限于以下实施方式，也可以采用属于本公开的技术范围内的各种方式。

[1.激光焊接装置的说明]

如图1所示，本实施方式的激光焊接装置1具有激光振荡器30、光路20、以及加工头10。

激光振荡器30通过对激光介质进行激励并且对激励出的激光介质所发出的光进行增幅而生成光束40。

光路20将在激光振荡器30生成的光束40引导至加工头10。

加工头10向母材50照射光束40以进行激光焊接。加工头10具有准直部11、模式设置部12、调焦透镜13、以及位置校正部14。此外，加工头10可以不具有位置校正部14。

准直部11通过例如透镜和/或反射镜对从激光振荡器30引导来的光束40的方向进行调节。

模式设置部12通过例如透镜和/或衍射光学元件(diffractiveopticalelement)等用于改变光的行进路线的部件而对光束40的模式进行设置。此外，模式是指光束40在光束40的照射区域中的强度的分布方式。另外，光束40的强度可以是例如光束40的能量密度。具体而言，通过使方向经准直部11调节的光束40穿过设置在模式设置部12的透镜等来设置光束40的模式。

调焦透镜13是对由模式设置部12设置了模式的光束40的会聚度进行调节的部位。在进行焊接时，对光束40的会聚度进行调节以使光束40在母材50的近前会聚。

位置校正部14是对已穿过了调焦透镜13的光束40将要照射的位置进行调节的部位。

[2.关于激光焊接]

在本实施方式中，通过激光焊接装置1对上母材60和下母材70进行角焊(参照图2～图4)。由此制造接合体80，接合体80是具有上母材60和下母材70的部件(参照图5)。在本实施方式中，作为其中一例，上母材60和下母材70是矩形的平板状的部件。另外，上母材60和下母材70可以由例如铁、不锈钢或者铝构成，上母材60和下母材70也可以由含有铁、不锈钢或者铝的合金构成。另外，上母材60和下母材70还可以由除上述之外的金属构成。另外，上母材60和下母材70的板厚可以相同也可以不同。

在下文中，将上母材60和下母材70中在板厚度方向上彼此面对的各个表面分别称为上表面61、71以及下表面62、72。另外，将上母材60中的位于上表面61的缘部与下表面62的缘部之间的面称为端面63。

本实施方式的接合体80的制造方法包括配置工序以及焊接工序。在下文中，将对这些工序进行说明。

[3.配置工序]

在配置工序中，上母材60重叠地配置在下母材70的上侧(参照图2)。此时，上母材60的上表面61和下母材70的上表面71位于上侧，而上母材60的下表面62和下母材70的下表面72位于下侧。即，上母材60的下表面62与下母材70的上表面71彼此面对，上母材60的端面63呈沿着下母材70的上表面71延伸的状态。因此，下母材70的上表面71的一部分呈被上母材60覆盖的状态。另外，端面63相对于下母材70的上表面71的角度约为90°。不过，该角度不限于大致90°，而可以适当地加以设定。

另外，在本实施方式中，作为其中一例，上母材60和下母材70以留有间隙的状态而配置。更具体地，例如，上母材60和下母材70可以以使得上母材60的下表面62和下母材70的上表面71隔开大致固定的间隔的状态而配置。不过，上母材60和下母材70也可以以例如下表面62相对于上表面71倾斜的状态而配置，还可以以例如下表面62和上表面71相接触的状态而配置。

在下文中，以上母材60的端面63为基准，将上母材60的上表面61以及下表面62所在的一侧称为第1侧91，并将第1侧91的相反侧称为第2侧92。换言之，以端面63为基准，下母材70中的被上母材60覆盖的部分所在的一侧为第1侧91，下母材70中的未被上母材60覆盖的部分所在的一侧为第2侧92。另外，将上母材60的上表面61与下表面62彼此面对的方向(换言之，上母材60的板厚方向)称为基准方向90。

[4.焊接工序]

在配置工序之后，进行焊接工序。在焊接工序中，通过利用激光焊接装置1实施激光焊接，而沿着在配置工序中所配置的上母材60的端面63进行角焊(参照图2～图4)。通过该角焊而使上母材60的端面63与相对于该端面63以大致90°而配置的下母材70的上表面71接合。不过，也可以通过该角焊而使端面63与相对于该端面63以除了大致90°以外的角度而配置的上表面71接合。

另外，在该角焊中，以使得初期照射区域43仅形成在上母材60的上表面61的方式，或者以使得初期照射区域43仅形成在上母材60的上表面61以及端面63的方式照射光束40。此外，初期照射区域43是指当上母材因实施角焊而开始熔融时光束40所照射的区域。即，在该角焊中，在上母材60因光束40的照射而开始熔融时，光束40未照射向下母材70，而仅照射向上母材60。然后，在上母材60因光束40的照射而熔融之后，光束40也照射向下母材70，从而使下母材70熔融。

另外，图2示出了沿着上母材60的端面63的延伸方向观察到的在焊接工序中进行激光焊接的上母材60和下母材70的情况。如图2所示，光束40的照射方向以随着接近上母材60而趋向第1侧91的方式相对于基准方向90倾斜。即，激光焊接装置1中的光束40的光源配置在比上母材60的端面63更靠向第2侧92处。并且，从斜上方对上母材60的上表面61照射光束40。换言之，光束40与基准方向90所形成的角度93为锐角。

另外，光束40被设定成，在该光束40的照射区域中形成该光束40的强度最高的第1峰区域41。图2中的曲线42示出了在与光束40正交的呈平面状的照射区域中，光束40的强度沿着从第1峰区域41趋向第1侧91的方向的分布以及沿着从第1峰区域41趋向第2侧92的方向的分布。

如曲线42所示，在本实施方式中，作为其中一例，在照射区域中的第1侧91的端部与第2侧92的端部之间的大致中央的位置处形成有点状的第1峰区域41。当然，不限于此，第1峰区域41也可以形成在比该位置更靠第1侧91或者更靠第2侧92的位置处。另外，第1峰区域41可以不是点状，而可以是具有一定面积的区域。并且，如曲线42所示，光束40的强度随着从第1峰区域41趋向第2侧92而降低，并且，光束40的强度随着从第1峰区域41趋向第1侧91而降低。

另外，光束40可以被设定成，在与光束40正交的呈平面状的照射区域中的位于第1峰区域41的第1侧91处和/或第2侧92处形成有至少一个第2峰区域44(参照图6)。此外，第2峰区域44是指光束40的强度局部增高的区域，并且第2峰区域44的光束40的强度低于第1峰区域41。

图6中的曲线45示出了在光束40的上述照射区域中的第1峰区域41的第1侧91和第2侧92分别形成有两个第2峰区域44时的光束40的强度分布的设定值。作为其中一例，光束40的强度可以根据曲线45来设置。此外，图7中的曲线46示出了根据曲线45设置的光束40的强度分布的测量值。

另外，如图2所示，在本实施方式中，作为其中一例，光束40的初期照射区域43位于上母材60的上表面61中的与端面63之间的交界64的附近。即，初期照射区域43形成在上表面61中的与交界64稍微分开的位置处，或者形成在上表面61中的与交界64相邻的位置处。此时，光束40的第1峰区域41位于上表面61。

不过，不限于此，初期照射区域43可以形成在上母材60的上表面61中的与交界64相邻的位置处。当然，在这种情况下，光束40的第1峰区域41也形成在上表面61。另外，初期照射区域43可以形成在上表面61和端面63(参照图3)。同样地，在这种情况下，第1峰区域41优选形成在上表面61。另外，如图3所示，在此情况下，第1峰区域41也可以形成在交界64。另外，在此情况下，第1峰区域41还可以形成在端面63。

另外，在焊接工序中的角焊中，作为其中一例，上母材60中的照射区域(换言之，初期照射区域43)沿着呈大致直线状延伸的路径位移(图4参照)。不过，不限于此，照射区域可以沿着例如弯曲或弯折的路径位移。

[5.效果]

(1)根据上述实施方式，当在焊接工序中进行角焊时，当上母材60开始熔融时，光束40仅照射向上母材60的上表面61，或者光束40仅照射向上母材60的上表面61以及端面63。因此，能够使上母材60充分地熔融。此外，在光束40的照射区域中，光束40的强度随着从第1峰区域41趋向第2侧92而降低。因此，能够抑制向上母材60的端面63或者上母材60的端面63附近照射的光束40的强度，其结果为，能够使上母材60的位于端面63的附近的部分缓慢地熔融。

图5是通过焊接工序形成在接合体80上的焊接接头81中与光束40的照射区域的移动路径正交的截面图。通过焊接工序中的角焊，上母材60的端面63整体熔融，上母材60良好地熔化。因此，如图5所示，在从上母材60的端面63的上端直至下母材70的上表面71的范围形成有焊接接头81，且能够使焊接接头81的喉部厚度84增加，并能够提高焊接强度。

此外，在上述实施方式中，作为其中一例，将焊接接头81中的内侧面82与外侧面83之间的最小长度定义为喉部厚度。内侧面82是指，焊接接头81中的、在上母材60和下母材70之间面对间隙的部分。另外，外侧面83是指，焊接接头81中的位于内侧面82的相反侧的面(换言之，暴露在外部的面)。图5的焊接接头81中的由84表示的长度为喉部厚度。另外，假定在配置工序中以下表面62和上表面71彼此接触的状态配置上母材60和下母材70的情况。在这种情况下，可以将焊接接头81中的相邻于下表面62的部分与外侧面之间的最短长度，或者将相邻于上表面71的部分与外侧面之间的最短长度定义为喉部厚度。

(2)另外，光束40进一步被设定成，在该光束40的照射区域中，该光束40的强度随着从第1峰区域41趋向第1侧91而降低。因此，能够使上母材60的光束40的照射区域中的位于第1峰区域41的第1侧91的部分缓慢地熔融，其结果为，该部分良好地熔化。因此，能够使焊接接头81中的喉部厚度84增加，并且能够提高焊接强度。

(3)另外，光束40的第1峰区域41位于上母材60的上表面61，或者位于上表面61与端面63之间的交界64处。因此，能够较好地抑制向上母材60的端面63或者向上母材60的端面63附近照射的光束40的强度，由此，能够使端面63的附近的部分更缓慢地熔融。因此，上母材60良好地熔化，从而能够使焊接接头81中的喉部厚度84增加。

(4)另外，光束40还可以被设定成，在光束40的照射区域中的位于第1峰区域41的第1侧91处和/或第2侧92处形成有至少一个第2峰区域44。在此情况下，能够更好地调节光束40在上母材60的光束40的照射区域中的位于第1峰区域41的第1侧91的部分和/或第2侧92的部分处的强度。因此，能够更好地使上母材60熔融，从而能够使焊接接头81中的喉部厚度84增加。

(5)另外，光束40的初期照射区域43也能够形成在上母材60的上表面61中的交界64的附近。在此情况下，能够使上母材60的位于端面63的附近的部分缓慢地熔融，且能够使上母材60的熔融量增加。因此，能够使焊接接头81中的喉部厚度84增加，从而能够提高焊接强度。

(6)另外，在焊接工序的角焊中，光束40的照射区域沿着呈大致直线状延伸的路径位移。因此，能够进一步简化激光焊接装置1的结构。另外，能够简化焊接工序，并提高工作效率。

[6.其他实施方式]

(1)在上述实施方式中，作为其中一例，上母材60和下母材70是矩形的平板状的部件。不过，上母材60和下母材70的形状不限于此，上母材60和下母材70可以是例如弯曲或弯折的板状的部件。另外，下母材70可以是例如管状的部件，通过上述实施方式中的制造方法上母材60可以接合至下母材70的外周面。另外，上母材60和下母材70可以是部件的一部分。

(2)上述实施方式中的一个构成元素所具有的多个功能可以由多个构成元素来实现，也可以由多个构成元素来实现一个构成元素所具有的一个功能。此外，多个构成元素所具有的多个功能可以由一个构成元素来实现，或者可以由一个构成元素来实现由多个构成元素所实现的一个功能。此外，可以省略上述实施方式的构成的一部分。此外，上述一实施方式的构成的至少一部分可以添加到其他上述实施方式的构成中，此外，上述一实施方式的构成的至少一部分可以与其他上述实施方式的构成进行置换。