本发明提供一种钢板的激光焊接方法,当相互激光焊接多个钢板时,对焊接部按照预定节距的锯齿形焊接图案重叠照射低热输入的激光束,以预定速度进行焊接,从而无需像电弧焊一样供给额外的焊丝,可通过钢板之间的自熔焊接提高焊接质量,并且能够进一步增强焊接部的焊接强度。
1.一种激光焊接方法,所述方法包括:提供下部钢板;提供重叠钢板,所述重叠钢板设置在所述下部钢板的一部分上;和对焊接部照射低热输入的激光束,其中:所述焊接部包括所述重叠钢板的选定边缘和所述下部钢板的邻近所述选定边缘的上表面区域;所述激光束以锯齿形图案越过所述焊接部移动;所述激光束通过Nd:YAG激光器振荡器振荡;所述激光束的输出功率为3.2kW至3.8kW;所述锯齿形图案的宽度为4mm至6mm;所述锯齿形图案的节距小于或等于1mm并且在所述焊接部的至少一部分上是恒定的;所述激光束以焊接速度越过所述焊接部移动,所述焊接速度为150mm/sec至250mm/sec并且在所述焊接部的至少一部分上是恒定的;在所述焊接部上形成有熔融部,并且在所述焊接部的表面上所述熔融部的半径大于所述锯齿形图案的节距;并且在所述锯齿形图案中的相邻的激光束熔融部部分重叠。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法,其特征在于,在对所述焊接部照射激光束之前,所述重叠钢板和所述下部钢板由宽度小于1mm的间隔隔开。
3.一种用于重叠焊接钢板的激光焊接方法,所述方法包括:提供下部钢板;提供重叠钢板,所述重叠钢板设置在所述下部钢板的一部分上;和对焊接部照射低热输入的激光束,其中:所述焊接部包括所述重叠钢板的选定边缘和所述下部钢板的邻近所述选定边缘的上表面区域;所述激光束以锯齿形图案越过所述焊接部移动;所述激光束通过Nd:YAG激光器振荡器振荡;所述激光束的输出功率为3.2kW至3.8kW;所述锯齿形图案的宽度为4mm至6mm;所述锯齿形图案的节距小于或等于1mm;所述激光束以焊接速度越过所述焊接部移动,所述焊接速度为150mm/sec至250mm/sec;照射所述焊接部导致所述重叠钢板的选定边缘熔融,使得其成为自熔焊接的熔填金属;在所述焊接部上形成有熔融部,并且在所述焊接部的表面上所述熔融部的半径大于所述锯齿形图案的节距;并且在所述锯齿形图案中的相邻的激光束熔融部部分重叠。
4.根据权利要求3所述的用于重叠焊接钢板的激光焊接方法,其特征在于,在对所述焊接部照射激光束之前,所述重叠钢板和所述下部钢板由宽度小于1mm的间隔隔开。技术领域
本发明涉及一种钢板的激光焊接方法,尤其涉及一种当采用激光焊接方式焊接多个钢板时,对焊接部以预定速度并按一定节距的锯齿形焊接图案重叠照射低热输入(lowxa0heatxa0input)的激光束,以进行焊接,从而能够进一步增强焊接部的焊接强度的钢板的激光焊接方法。
背景技术
通常,组装车身部件的焊接方法主要有点焊,但在不能进行这种点焊的区域则使用电弧焊或激光焊接。首先,在上述电弧焊中典型的气体保护金属极电弧焊(Gasxa0metalxa0ArcWelding,GMAW)是一种以预定速度将主要作为熔填金属(fillerxa0metal)使用的自耗电极焊丝(consumablexa0wirexa0electrode)供给到母材(basexa0metal)并通电,从而在焊丝与母材之间产生电弧(arc)的焊接方法。即,上述气体保护金属极电弧焊中连续供给的焊丝由于电弧的高热而被熔融,从而转变为金属蒸汽或熔滴(globule),并且母材被熔化而形成熔池(moltenweldxa0pool)。熔融部位通过气体喷嘴供给的保护气体(shieldingxa0gas)在周围的大气环境中受到保护,并在此状态下进行焊接。并且,根据所使用保护气体的种类分为使用氩气(argon)等惰性气体的惰性气体金属保护焊(metalxa0InertGas,MIG)、使用纯二氧化碳气体的二氧化碳气体电弧焊(CO₂焊接)、使用二氧化碳气体与氩气的混合气体的活性气体金属保护焊(metalxa0Activexa0Gas,MAG)。由于这种气体保护金属极电弧焊使用较小直径(0.9-1.6mm)的电极焊丝,因此熔接速度快,与手工电弧焊(Shieldedxa0metalxa0Arcxa0Welding,SMAW)相比其效率更高,同时焊接材料的损失少,熔接效率可达95%以上。而且,上述方法由于可使用焊接机器人或自动化器械等,因此具有容易进行焊接自动化,从而提高焊接生产效率等优点。相反,上述气体保护金属极电弧焊与手工电弧焊(SMAW)相比设备有些复杂,故障发生率高,并且由于价格昂贵,设备费用过高。尤其当进行二氧化碳气体电弧焊时会产生很多飞溅物质(spatter),且这些飞溅物质附着在母材表面,使其外部受损。并且,若上述飞溅物质附着在喷嘴上,就不能顺利地供给保护气体,从而降低焊接质量,同时在焊接枪很难接近焊接部位的条件下就不能进行焊接。另一方面,上述激光焊接具有焊接速度快、焊接周期短、热输入低(smallxa0heatinput)、热影响区(HAZ;heatxa0affectedxa0zone)小、变形最少等优点,从而逐渐代替上述点焊与电弧焊以适用于车身部件的焊接。这种激光焊接主要使用匙孔焊接(KEYHOLExa0WELDING)方式,所述匙孔焊接在激光束的聚焦区(focalregion)利用能量多重反射及吸收,并且这种匙孔焊接在小于或等于约2mm的聚焦区进行,在所述聚焦区内激光束(LB)通过透镜汇集在一起而对材料进行能量多重反射及多重吸收。即,就上述匙孔焊接而言,激光束在其电磁波能量汇集的聚焦位置(focalpoint)上冲击材料表面,而该冲击能量散发热能的同时维持电磁波的连续现象,即匙孔现象。这种匙孔现象是指在高输出的激光焊接中一边通过蒸汽压等的作用在熔池(meltxa0pool)内形成小孔,一边进行焊接的状态。然而,上述现有激光焊接大部分通过高输出的匙孔焊接来实现,并沿着焊接线以火山口(crater)形状贯通焊接部,因此具有不能获得像上述电弧焊一样的焊接质量的缺点。因此,目前急需一种利用上述激光束的各种特性,既能够获得像现有二氧化碳气体电弧焊(CO2焊接)一样的焊接质量,又无需供给焊丝也能够进行自熔焊接(autogenousxa0welding)的激光焊接方法等。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作,其目的在于提供一种钢板的激光焊接方法,当激光焊接多个钢板时,对焊接部按预定节距的锯齿形焊接图案重叠照射低热输入的激光束,并以预定速度进行焊接,从而即使不供给额外的焊丝,也可通过钢板之间的自熔焊接提高焊接质量,并且能够进一步增强焊接部的焊接强度。为实现所述技术问题,本发明涉及的钢板的激光焊接方法,其特征在于,沿着要相互重叠焊接的钢板中的一个钢板的前端,对焊接部以预定焊接速度照射低热输入的激光束使其具有预定节距的锯齿形焊接图案,并使熔融部的一部分重叠而进行焊接。上述激光束由通过Nd:YAG激光振荡器振荡的Nd:YAG激光束构成。上述激光束的输出范围为3.2kW至3.8kW。上述锯齿形的焊接图案由“V”形重复单位构成,并且其节距小于或等于1mm,而上述焊接图案的宽度为4mm至6mm。上述焊接速度为150mm/sec至250mm/sec。在上述焊接部表面,上述熔融部的半径大于上述焊接图案的节距。上述上部钢板与下部钢板之间的间隔(Gap)小于或等于1mm。如上所述,在本发明涉及的钢板的激光焊接方法中,当相互激光焊接多个钢板时,对焊接部按具有小于或等于1mm的节距的锯齿形焊接图案高速照射输出为3.2-3.8kW的低热输入激光束,以使其熔融部重叠而进行焊接,所以即使不用像电弧焊一样额外供给焊丝,也可以进行钢板之间的自熔焊接,因此不仅可以确保优异的焊接质量,如现有二氧化碳气体电弧焊(CO2焊接),而且该焊接部的焊接强度也比现有的激光匙孔焊接及二氧化碳气体电弧焊强。进而,本发明涉及的钢板的激光焊接方法具有如下优点:无需像现有的二氧化碳气体电弧焊那样将二氧化碳气体作为保护气体来使用,因此不会引发环境问题,并且本发明通过自熔焊接来实现,因此无需额外供给焊丝,从而可减少焊接材料费。
附图说明
图1为显示本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法的立体图。图2为采用了本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法之焊接部的侧面剖视图。图3为本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法所采用的焊接图案。图4为通过本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法焊接图案所形成的部分熔融部的重叠原理图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本发明的优选实施例。图1为显示本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法工程的立体图,图2为采用本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法之焊接部的侧面剖视图,图3为本发明实施例涉及的钢板的激光焊接方法所采用的焊接图案,图4为通过本发明实施例的钢板的激光焊接方法焊接图案所形成的部分熔融部的重叠原理图。如图1所示,本实施例涉及的钢板的激光焊接方法是沿着与下部钢板重叠的上部钢板3的前端形成焊接部5,从而进行相互重叠焊接的激光焊接方法,对上述焊接部5以预定焊接速度照射低热输入的激光束LB,以使其具有预定节距P的锯齿形焊接图案WP。即,如图2所示,在上述上部钢板3相对于上述下部钢板1重叠的状态下,用低热输入激光束LB熔融上部钢板3的前端部E,以使形成于上部钢板3与下部钢板1的焊接部5上的熔融部7部分重叠,从而进行焊接。实验证明,如图3所示,上述锯齿形焊接图案WP最好由“V”形状重复单位构成,且其节距P最好小于或等于1mm,而且该焊接图案的宽度W最好为4mm至6mm。此时,如图4所示,上述熔融部7的剖面为半椭圆形。并且,在上述焊接部5表面F上,所述熔融部7的半径大于上述焊接图案WP的节距P,从而使与下部钢板重叠的上部钢板3的前端部E熔融,以使其起到熔填金属的作用,这种熔融部7在上述焊接图案WP的每个节距P上至少部分重叠两次,从而进行自熔焊接。在此,上述激光束LB最好由通过Nd:YAG激光振荡器振荡的Nd:YAG激光束构成。在这种激光焊接方法中,上述低热输入的激光束LB的输出最好为3.2kW至3.8kW,并且其焊接速度最好为150mm/sec至250mm/sec,这些数值经多次实验结果已得到确认。并且,为了应用本实施例涉及的激光焊接方法,上述上部钢板3与下部钢板1之间的间隔G(Gap)设定为小于或等于1mm。因此,根据如上所述的钢板的激光焊接方法,上部钢板3与下部钢板1的相互重叠的激光焊接是在以下条件进行的。如图1所示,沿着上述上部钢板3的前端对其焊接部5以150mm/sec至250mm/sec的焊接速度,并按照具有如图3所示的小于或等于1mm的节距P和4mm至6mm的宽度W的锯齿形,即由“V”形重复单位形成的焊接图案WP,照射具有3.2-3.8kW的输出的低热输入激光束LB。此时,如图4所示,就该焊接部5而言,所述熔融部7在其两端的每个节距P内至少部分重叠两次,而在与上述钢板3前端相应的中央线CL的每个节距P内至少部分重叠三次,从而无需像电弧焊一样额外供给焊丝,也可以熔融上部钢板3的前端部,以起到熔填金属的作用,并由此而进行自熔焊接,以提高焊接质量。这种钢板的激光焊接方法不仅可以确保优异的焊接质量,如现有的二氧化碳气体电弧焊(CO₂焊接),而且该焊接部5的焊接强度也比现有的激光匙孔焊接及二氧化碳气体电弧焊更强。并且,上述钢板的激光焊接方法不必像现有的二氧化碳气体电弧焊那样,将二氧化碳气体作为保护气体来使用,因此可称之为绿色焊接法,并且通过熔融上部钢板的前端来进行自熔焊接,无需额外供给焊丝,由此可以节省焊接材料费。以上说明了本发明的优选实施例,但本发明并不局限于上述实施例,本发明所属技术领域的技术人员根据本发明的实施例所做的简单变形,只要可以视为等同替换,均属于本发明的保护范围。