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激光电弧复合焊接装置的制作方法

浏览:次    发布日期:2026-08-29

  

激光电弧复合焊接装置的制作方法(图1)

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  224146号公报公开了能将铝或铝合金材(铝系材)和钢材接合的异种材料接合方法。在该异种材料接合方法中,从铝系材侧使被旋转驱动的接合工具的销部进入铝系材与在表面形成有铝系镀层的钢材的重叠部,来进行摩擦搅拌接合。

  7623号公报中记载了利用异种材料接合用铆钉的异种材料接合方法。另外,在特开2006

  4.在异种材料接合(例如、gi钢板、ga钢板等熔融镀锌钢板与铝合金板的接合)的焊接中,伴随焊接在接合界面生成金属间化合物(imc(intermetallic compound))。由于金属间化合物与母材自身相比更脆,因此在金属间化合物的生成部位,有产生接合部的剥离、接合强度的降低的可能性。

  5.上述的基于摩擦搅拌接合的手法虽然物理地破环了金属间化合物,但有在焊接的末端部残留加工痕的问题。另外,其他异种材料接合方法也有得不到充分的接合强度、或者接合工艺复杂、或者施工中的运行成本变高的问题。

  6.本公开为了解决上述的问题而提出,本公开的目的在于,使用激光电弧复合焊接装置来实现接合强度高的异种材料接合。

  7.本公开的激光电弧复合焊接装置用在异种材料接合中,具备:构成为向接合部照射激光的激光照射装置;和构成为与接合部之间使电弧产生的电弧焊接装置。激光照射装置以及电弧焊接装置的至少一方构成为使来自自装置的输出以第1频率到第2频率之间的频率变化。第1频率是在以给定的焊接速度进行焊接的情况下焊接行进方向的输出变动的周期成为12mm的频率。第2频率是以给定的焊接速度进行焊接的情况下焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm的频率。焊接速度是0.8m/分到2.0m/分。

  8.该激光电弧复合焊接装置用在异种材料接合中。在异种材料接合中,在接合界面所生成的金属间化合物中,破裂沿着接合界面传播,有出现接合部的剥离的可能性。该激光电弧复合焊接装置中,通过以上述那样的条件进行焊接,对母材的熔深形状以及金属间化合物的生成位置,在焊接行进方向上以2mm~12mm程度的间距形成焊接深度方向的凹凸。由此,与未形成凹凸的情况相比,能在金属间化合物中抑制破裂传播。

  9.另外,若频率过低,就无法形成充分的凹凸,破裂的传播抑制效果减低。另一方面,频率过高,也会由于热输入被平均化而无法形成充分的凹凸,破裂的传播抑制效果减低。在该激光电弧复合焊接装置中,通过以上述的条件进行焊接,能形成适度的凹凸。因此,根据该激光电弧复合焊接装置,能实现接合强度高的异种材料接合。

  10.激光照射装置可以包含构成为调整照射激光的照射区域的形状的调整机构。该调整机构可以构成为:与不在激光照射装置设置调整机构的情况相比将照射区域向焊接的宽度方向扩大,并且通过调整照射区域的形状让基于激光的热输入量的宽度方向的分布具有给定的分布曲线。给定的分布曲线是宽度方向的中央部的热输入量成为宽度方向的端部的热输入量以下的分布曲线.通过设置上述那样的调整机构,将激光的照射区域向焊接的宽度方向上扩大,并且抑制了宽度方向的中央部的热输入量。由此,能抑制金属间化合物的生成量并且能形成宽的焊道宽度(详细后述)。其结果,能确保接合强度。

  12.也可以,激光照射装置构成为使激光输出以上述频率变化,电弧焊接装置构成为产生让焊接电流的平均值成为固定的电弧。

  13.由于激光的能量密度比电弧的能量密度高,因此,通过使激光输出变化,与使电弧的输出变化的情况相比,能使熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸粗糙(不光滑)。因此,根据该激光电弧复合焊接装置,能有效果地形成熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸。

  14.另外,也可以是,电弧焊接装置构成为使焊接电流的平均值以上述频率变化,激光照射装置构成为将固定输出的激光照射到接合部。

  15.电弧焊接装置与激光照射装置相比一般更容易进行输出的调整。因此,根据该激光电弧复合焊接装置,能容易地形成熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸。

  16.也可以是,上述频率下的焊接电流平均值的变化幅度是10a到100a。

  17.由此,能容易且有效果地形成熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸。

  18.本公开的上述以及其他目的、特征、局面以及优点会根据与附图关联来理解的以下的详细的说明而得以明确。

  21.图3是示意地表示图2所示的接触部位的沿着焊接行进方向的截面的图。

  22.图4是表示示出由电弧输出的摇摆所实现的imc层中的破裂的传播抑制效果的实验结果的图。

  23.图5是作为比较例而示意示出将电弧输出以及激光输出固定的情况的接触部位的截面的图。

  26.图8是用遵循实施方式2的激光复合焊接装置进行焊接的情况下,示意地表示接触部位的沿着焊接行进方向的截面的图。

  30.以下参考附图来详细说明本公开的实施方式。以下虽然说明多个实施方式,但使各实施方式中说明的结构适宜组合这点,从最初申请时已经设想。另外,对图中相同或相当部分标注相同附图标记并且不重复其说明。

  图1是表示遵循本公开的实施方式1的激光电弧复合焊接装置的整体结构的图。参考图1,激光电弧复合焊接装置1(以下有仅称作“复合焊接装置1”的情况)具备焊炬10、焊丝20、焊接电源装置30、激光焊枪40和激光振荡装置60。

  该复合焊接装置1能用在异种材料接合的焊接中。所谓异种材料接合,是彼此主成分不同的异种材料的接合,复合焊接装置1例如能使用在gi钢板、ga钢板等熔融镀锌钢板与铝合金板的焊接中。对于铝合金板,不仅能适用软质铝,还能适用jis标准的5000系列(例如5052)、6000系列(例如6063)、7000系列(例如7075)等硬质铝。由复合焊接装置1将相互接合的母材70的一方和另一方,例如,通过叠层角焊接头、扩口焊接头等接合。

  焊炬10以及焊接电源装置30构成通过使与母材70的接合部之间产生电弧来进行焊接的电弧焊接装置。焊炬10向母材70的接合部提供焊丝20以及未图示的保护气体。焊炬10从焊接电源装置30接受焊接电流的提供,使焊丝20的前端与母材70的接合部之间产生电弧25,并向焊接部提供保护气体(氩气体、二氧化碳气体等)。

  焊接电源装置30生成用于进行电弧焊接的焊接电压以及焊接电流,将所生成的焊接电压以及焊接电流向焊炬10输出。另外,焊接电源装置30还控制焊炬10中的焊丝20的进给速度。

  激光焊枪40以及激光振荡装置60构成通过向母材70的接合部照射激光来进行焊接的激光照射装置。激光焊枪40从激光振荡装置60接受激光的提供,向母材70的接合部照射激光。来自激光焊枪40的激光照射到从焊炬10产生的电弧25的近旁,在该复合焊接装置1中,对电弧25的焊接行进方向前方照射激光。通过对电弧25的前方照射激光,能使电弧25稳定。

  在遵循本实施方式1的复合焊接装置1中,使由焊炬10以及焊接电源装置30构成的电弧焊接装置的输出以频率f1到频率f2(f2>f1)之间的频率摇摆。详细地,焊接电流瞬时性地每当熔滴过渡时以高频(例如100hz水平)变动时,在该复合焊接装置1中,使焊接电流的平均值以频率f1到频率f2之间的频率摇摆。

  在此,频率f1是以给定的焊接速度进行焊接的情况下焊接行进方向的输出变动的周期成为12mm的频率。频率f2是以给定的焊接速度进行焊接的情况下焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm的频率。给定的焊接速度是0.8m/分~2.0m/分。

  焊接电流的平均值的变化幅度在本实施方式1中适宜设定成10a到100a之间的值。另外,在本实施方式1中,由激光焊枪40以及激光振荡装置60构成的激光照射装置的输出设为固定。以下,在复合焊接装置1中,说明使电弧焊接装置的输出如上述那样变化的理由。另外,以下,所谓“焊接电流”,只要没有特别否定,是指焊接电流的平均值。另外,有将电弧焊接装置的输出仅称作“电弧输出”的情况。

  图2是表示搭接接头的角焊中的接合部的截面的一例的图。在该图2中示出沿着与焊接行进方向(图1的x方向)垂直的yz平面的截面。

  参考图2,在该例中,母材(被焊接材)70包含gi材71和层叠于gi材71上的铝合金板72。并且,在gi材71上的铝合金板72的端部形成在接触部位74与gi材71接合的焊道73。

  在异种材料接合的焊接中,伴随焊接在接合界面(接触部位74)生成金属间化合物。在gi材71与铝合金板72的异种材料接合的情况下,所生成的金属间化合物是铝与铁的合金(例如、feal、fe3al、fe2al5等)。金属间化合物由于与母材70(gi材71以及铝合金板72)相比更脆,因此有在接触部位74产生焊道73的剥离、接合强度的降低的可能性。具体地,破裂沿着金属间化合物的生成层传播,有以金属间化合物的生成层为边界让焊道73剥离的可能性。

  本发明的发明者们为了抑制沿着金属间化合物的生成层的破裂而尝试种种实验的结果发现,若使电弧输出(焊接电流)以频率f1~f2之间的频率摇摆,使得焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm~12mm,就能抑制沿着金属间化合物的生成层的破裂的进展。以下详细说明这点。

  图3是示意地表示图2所示的接触部位74的沿着焊接行进方向的截面的图。在该图3中示出沿着与图2的y方向垂直的xz平面的截面。

  参考图3,在gi材71的fe层80与焊道73的al层81之间,形成金属间化合物的imc层82。如上述那样,在本实施方式1中,使电弧输出(焊接电流)以频率f1~f2之间的频率摇摆时,区域91是以与区域92相比相对大的电弧输出进行焊接的区域,区域92是以与区域91相比相对的小的电弧输出进行焊接的区域。

  如图示那样,在电弧输出大的区域91,fe层80的熔深较深,在电弧输出小的区域92,fe层80的熔深较浅。为此,对应于电弧输出的摇摆,fe层80的熔深形状成为凹凸,在fe层80与al层81之间生成的imc层82的生成位置也对应于电弧输出的摇摆而成为凹凸。由此,能抑制在与fe层80以及al层81相比相对脆的imc层82中破裂在x方向上传播。

  另外,若使电弧输出变化的频率过低,则imc层82的凹凸的间隔l变长,因此imc层82中的破裂的传播抑制效果减低。另一方面,若使电弧输出变化的频率过高,则由于电弧的热输入被平均化,因此无法形成充分的凹凸,破裂的传播抑制效果减低。

  图4是表示示出由电弧输出的摇摆所实现的imc层82中的破裂的传播抑制效果的实验结果的图。在上板为板厚2.0mm的硬质铝合金板(a6063)、下板为板厚1.6mm的熔融镀锌钢板(sgcc)的搭接角焊中,在激光输出2kw、电弧焊接设定100a

  18v、焊接速度1.5mm/分的条件下进行实验。并且,将激光输出设为固定,使电弧输出(焊接电流)摇摆来进行焊接,进行熔融部的底部的微观观察。

  在图4中,按每个电弧输出的摇摆频率,沿着接合界面凹凸状或波状地生成imc层82,示出是否确认到源自金属间化合物的破裂的进展的抑制的结果、和焊接行进方向的输出变动的周期(凹凸的间隔)。

  表示:沿着接合界面凹凸状或波状生成imc层82,确认到源自金属间化合物的破裂的进展的抑制。结果

  表示:虽然沿着接合界面凹凸状或波状生成了imc层82,但未确认到源自金属间化合物的破裂的进展的抑制。结果

  表示:在接合界面未形成充分的凹凸,未确认到源自金属间化合物的破裂的进展的抑制。

  根据图4的结果,认为在焊接行进方向的输出变动的周期(凹凸的间隔)为2mm~12mm程度的范围内,产生imc层82中的破裂的传播抑制效果。为此,在遵循本实施方式1的复

  合焊接装置1中,使电弧输出摇摆,以使得焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm~12mm。

  另外,再度参考图3,在使电弧输出变化的情况下,若输出的变化幅度过小,则区域91的熔深深度与区域92的熔深深度之差变小,不会对imc层82的生成位置生成有效果的凹凸。在该复合焊接装置1中,由于以10a到100a程度之间的变化幅度使电弧输出(焊接电流)周期性变化,因此能对熔深形状以及imc层82的生成位置有效果地形成凹凸。

  图5是作为比较例而示意地示出将电弧输出以及激光输出设为固定的情况下的接触部位74的截面的图。该图5与上述的图3对应。

  参考图5,在电弧输出以及激光输出是固定的情况下,fe层80的熔深形状(熔深深度)是固定的,在fe层80与al层81之间生成的imc层82也成为平坦的平面形状。在该情况下,在与fe层80以及al层81相比相对脆的imc层82中,有一度产生的破裂沿着平面状的imc层82传播、进展的可能性。针对此,在本实施方式1中,如图3所示那样,由于imc层82的生成位置是凹凸,因此能抑制破裂沿着imc层82传播。

  图6是表示使电弧输出摇摆的频率的范围的图。在图6中,纵轴表示使电弧输出摇摆的频率(hz),横轴表示复合焊接装置1的焊接速度(m/分)。在该例中,焊接速度能在0.8m/分~2.0m/分的范围内设定,在该焊接速度的范围内示出电弧输出的有效果的摇摆频率。

  参考图6,线表示焊接行进方向的输出变动的周期(imc层82的凹凸间隔l)成为12mm时的频率f1。在焊接速度为0.8m/分时,频率f1是1.1hz,在焊接速度为2.0m/分时,频率f1是2.8hz。

  线表示焊接行进方向的输出变动的周期(imc层82的凹凸间隔l)成为2mm时的频率f2。在焊接速度为0.8m/分时,频率f2是6.7hz,在焊接速度为2.0m/分时,频率f2是16.7hz。通过以被线包围的区域s内的条件进行焊接,能使电弧输出摇摆从而在焊接行进方向上将2mm~12mm的间隔的凹凸设置到imc层82。

  另外,在使电弧输出变化的情况下,若输出的变化幅度过小,就有无法形成充分的凹凸的可能性。在该复合焊接装置1中,由于以10a到100a程度之间的变化幅度使焊接电流的平均值周期性变化,因此能在接合界面形成具有充分的凹凸的imc层82。

  图7是表示本实施方式1中的电弧焊接装置的输出波形的一例的图。在该图7中,作为一例而示出进行短路过渡型的焊接的情况下的焊接电流iw以及焊接电压vw的波形。另外,在该图7中,“焊接电流”的表述,表示不是平均值而是线)进行调整焊接电流iw的恒电压控制,以使得焊接电压vw成为设定电压vset。另外,焊丝提供速度wf根据设定电流iset来决定。

  焊接电流iw以及焊接电压vw,瞬时性地每当熔滴过渡时变动。具体地,例如在时刻t2,焊丝20与母材70接触,焊丝20和母材70成为短路状态。由此,焊接电压vw降低到约ov。

  焊接电源装置30由于进行恒电压控制,因此对应于焊接电压vw的降低而焊接电流iw急剧上升。另外,由于随着焊接电流iw上升,在焊丝20产生电阻发热,因此焊接电压vw慢慢上升。

  若由于焊丝20的电阻发热而焊丝20开始熔融,则由于焊接电流iw所引起的箍缩效应,开始熔融的焊丝20变细。于是,焊丝20的电阻值上升,进一步促进了电阻发热。其结果,焊丝20熔断,在焊丝20与母材70之间产生电弧。

  若产生电弧,则在时刻t2~t3的短路期间焊丝20被加温,因此焊丝20急剧燃起。其

  焊接电源装置30由于进行恒电压控制,因此对应于焊接电压vw的上升而焊接电流iw降低。并且,通过焊接电流iw的降低和焊丝20的进给,在时刻t4,焊丝20与母材70接触,焊丝20和母材70再度成为短路状态。

  如此地,焊接电流iw以及焊接电压vw瞬时性地每当熔滴过渡时变动(例如100hz水平)。并且,在遵循本实施方式1的复合焊接装置1中,电弧焊接装置买球入口中国官网工作,以使得表示焊接电流iw的平均值的平均电流iave以频率f摇摆。

  具体地,对应于以频率f交替切换的低(l)输出期间以及高(h)输出期间,设定设定电流iset,以使得平均电流iave以给定的变化幅度变化,设定设定电压vset,以使得平均电流iave成为设定电流iset。并且,调整焊接电流iw,以使得焊接电压vw成为设定电压vset。平均电流iave的上述给定的变化幅度例如是10a~100a。

  另外,在低输出期间以及高输出期间的各自中,在焊丝进给速度wf为固定(即设定电流iset为固定)下进行恒电压控制(设定电压vset为固定)的情况下,通过电弧长度的自我控制作用,电弧长度和平均电流iave被维持固定。因此,在低输出期间以及高输出期间的各自中,通过适宜地设定设定电压vset以及设定电流iset,能将平均电流iave固定地控制在所期望的值。

  另外,电弧焊接的形态并不限定于重复短路以及电弧的短路过渡型,也可以是重复峰值期间以及基值期间的脉冲焊接。在脉冲焊接的情况下,周期性地变更设定电压vset,使得平均电流iave以频率f变化,且其变化幅度成为10a到100a的值。并且,进行峰值电流以及基值电流的调制,使得焊接电压vw的平均值vave成为设定电压vset,作为结果,将平均电流iave控制为目标。

  如以上那样,在该实施方式1中,通过使电弧输出摇摆,以使得焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm~12mm,来在母材的熔深形状以及imc层82形成凹凸。由此,与不形成凹凸的情况相比,能在金属间化合物的生成层抑制破裂传播。

  另外,在本实施方式1中,为了形成熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸而使电弧焊接装置的输出变化。电弧焊接装置由于一般与激光照射装置相比更容易进行输出的调整,因此根据本实施方式1,能容易地形成上述的凹凸。

  在上述的实施方式1中,使由焊炬10以及焊接电源装置30构成的电弧焊接装置的输出周期性变化,但在该实施方式2中,使由激光焊枪40以及激光振荡装置60构成的激光照射装置的输出周期性变化。

  由于激光的能量密度比电弧的能量密度高,因此通过使激光输出变化,与使电弧输出变化的情况相比,能使对于熔深形状以及金属间化合物的生成位置的凹凸粗糙(不光滑)。

  再度参考图1,在遵循实施方式2的复合焊接装置1中,使由激光焊枪40以及激光振荡装置60构成的激光照射装置的输出以频率f1到频率f2(f2>f1)之间的频率变化。为此,激光振荡装置60以上述频率使激光输出变化。例如,激光振荡装置60可以振荡占空比50%的上述频率的脉冲状激光。另外,在本实施方式2中,由焊炬10以及焊接电源装置30构成的电弧焊接装置的输出设为固定。

  图8是在用遵循实施方式2的激光复合焊接装置1进行焊接的情况下示意地表示接触部位74的沿着焊接行进方向的截面的图。该图8与上述的图3对应。即,在该图8中,也示出沿着与图2的y方向垂直的xz平面的截面。

  参考图8,在本实施方式2中,使激光输出周期性变化来进行焊接时,区域93是以与区域94相比相对大的激光输出进行焊接的区域,区域94是以与区域93相比相对小的激光输出进行焊接的区域。

  如图示那样,在激光输出大的区域93中,fe层80的熔深较深,在激光输出小的区域94,fe层80的熔深较浅。为此,对应于激光输出的周期性变化fe层80的熔深形状成为凹凸,在fe层80与al层81之间生成的imc层82的生成位置,也对应于激光输出的周期性而成为凹凸。由此,在与fe层80以及al层81相比相对脆的imc层82,能抑制在x方向上破裂传播。

  另外,在该实施方式2中,由于使比电弧输出能量密度高的激光输出变化,因此与实施方式1那样使电弧输出摇摆的情况相比,所生成的凹凸的变化变得陡峭(凹凸粗糙)。因此,能有效果地形成熔深形状以及imc层82的凹凸。

  另外,在该实施方式2中,也是,若使激光输出变化的频率过低,则imc层82的凹凸的间隔l变长,因此imc层82中的破裂的传播抑制效果减低。另一方面,若使激光输出变化的频率过高,则由于激光的热输入被平均化,因此无法形成充分的凹凸,破裂的传播抑制效果减低。在遵循该实施方式2的复合焊接装置1中,通过使激光输出变化,以使得焊接行进方向的输出变动的周期成为2mm~12mm,能在熔深形状以及imc层82的生成位置形成适度的凹凸。

  如以上那样,根据该实施方式2,由于为了在母材的熔深形状以及imc层82形成凹凸而使能量密度高的激光的输出变化,因此能有效果地形成熔深形状以及imc层82的凹凸。

  若向接合部的热输入量(j)多,熔池的凝固速度就会变慢,由此伴随焊接而生成的金属间化合物的生成量变多。对于激光,通常为了提高照射区域中的照射能量密度来有效果地将构件熔融,调整焦点,以使得在照射区域对焦。但在该情况下,向接合部的热输入量变多,如上述那样,有由于金属间化合物的生成量增加而有接合强度降低的可能性。

  为此,考虑为了抑制金属间化合物的生成量而抑制热输入量。但若抑制热输入量,焊道与母材的接合面积就会减少,其结果,有接合强度降低的可能性。接合面积的减少所引起的接合强度的降低能通过加大焊道宽度来消除。

  为了抑制热输入量,考虑将激光的焦点散焦。但仅将激光的焦点散焦,由于激光照射区域的平面形状通常是圆形的,因此焊接宽度方向的热输入量的分布在中央部为最大,随着前往端部而减少。因此,在远离中央部的部位(例如宽度方向端部)热输入量不足,有接合强度不足的可能性。

  为此,在该实施方式3中,激光焊枪40包含:调整照射激光的照射区域的形状、以及照射区域中的激光的照射能量密度的分布的调整机构。该调整机构与不设该调整机构的情况相比,将照射区域向焊接的宽度方向扩大。并且,调整机构调整照射区域的形状以及照射能量密度的分布,以使得基于激光的热输入量(j)的焊接宽度方向的分布成为该宽度方向的中央部的热输入量比宽度方向的端部的热输入量少的分布曲线中,作为这样的调整机构,在激光焊枪40设置衍射光学元件(doe:diffractive optical element)。

  通过设置这样的调整机构(doe),抑制向接合部的热输入量从而抑制了金属间化合物的生成量,并且能形成宽的焊道宽度。其结果,能确保接合部的接合强度。

  另外,在该实施方式3中,由激光焊枪40以及激光振荡装置60构成的激光照射装置的输出设为固定,在由焊炬10以及焊接电源装置30构成的电弧焊接装置中,使焊接电流的平均值以频率f1到频率f2之间的频率摇摆。

  图9是概略地表示实施方式3中的激光焊枪40的结构的图。参考图9,激光焊枪40包含doe41和透镜42。从激光振荡装置60输出的激光通过doe41以及透镜42而照射到母材70,在母材70形成照射区域100。

  doe41将从激光振荡装置60接受到的激光利用衍射现象而加工成所期望的光束图案。具体地,doe41将从激光振荡装置60接受的入射光在几何学上分散,将照射激光成形,让母材70上的照射区域100与不设doe41的情况相比被更加扩宽,且成为大致矩形。

  图10是表示照射区域100的平面形状的一例的图。在图10中,x轴方向表示激光焊枪40的行进方向,y轴方向表示焊接的宽度方向。参考图10,由doe41加工激光,使得照射区域100成为大致矩形。

  点线群表示激光的照射能量密度的分布。如图示那样,在照射区域100中,由doe41将激光成形,使得随着从宽度方向(y轴方向)的中央c前往宽度方向的端部让照射能量密度变高。

  另外,在该例中,对于照射区域100,设为与激光焊枪40的行进方向(x轴方向)平行的对边是短边、与宽度方向(y轴方向)平行的对边是长边的区域,照射区域100可以是大致正方形,也可以将与激光焊枪40的行进方向(x轴方向)平行的对边设为长边。

  图11是表示焊接宽度方向的热输入量的分布的图。在图11中,(a)表示基于激光的热输入量的分布,(b)表示基于电弧的热输入量的分布。(c)表示基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的分布。即,(c)表示基于激光以及电弧的总的热输入量的分布。在各图中,纵轴表示热输入量q,y轴方向表示焊接的宽度方向。热输入量q在宽度方向的各点是从焊接开始到结束的总的热输入量(j)。

  参考图11,通过具有图10所示的照射区域100的激光照射,基于激光的热输入量的分布如(a)所示那样,成为宽度方向的中央c的热输入量少、随着前往端部而热输入量变多的分布曲线。另外,仅供参考,在激光照射区域的平面形状假设是圆形的情况下,在照射区域中,即使使中央的照射能量密度低,使周边部的照射能量密度高,作为热输入量,在宽度方向的中央变多、随着前往宽度方向的端部而变少的可能性也高。

  基于电弧的热输入量的分布如(b)所示那样,成为宽度方向的中央c的热输入量多、随着前往端部而热输入量变少的分布曲线。因此,基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的热分布如(c)所示那样,在宽度方向上成为大致均匀。

  换言之,考虑基于电弧的热输入量的分布曲线来决定基于激光的热输入量的分布曲线,使得基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的热分布的分布曲线在宽度方向上成为大致均匀。并且,基于该基于激光的热输入量的分布曲线的形状以及照射能量密度分布(图10所示的形状以及照射能量密度分布),决定实现这样的照射区域100的doe41的结构。

  或者,也可以构成doe41以使得能得到(a)所示那样的基于激光的热输入量的分布曲线的输出,以使得基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的热分布的分布曲线在宽度方向上成为大致均匀。

  由于根据向焊接部的热输入量以及各焊接工艺的热分布来决定焊接部的机械特性,因此通过如上述那样调整基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和,能在焊接部得到所期望的机械特性。并且,通过将基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和在宽度方向上均匀化,能形成所生成的金属间化合物不会集中在一部分的品质高的焊道。

  另外,特别在异种材料接合的焊接(例如、铝合金板与熔融镀锌钢板的焊接等)中,需要在控制金属间化合物的生成量以及其分布的基础上控制熔融金属的量以及其分布。在本实施方式中,通过由上述那样的调整机构调整基于激光的热输入量的分布曲线,能主要调整母材的熔融,能调整焊接的焊道宽度、和熔池的深度(熔深深度)以及其分布。另外,通过由焊接电源装置30调整焊炬10的输出,主要能调整焊丝的熔融,能调整熔融金属的量。

  如以上那样,根据该实施方式3,通过设置能形成图10所示的激光照射区域的doe41,热输入量的宽度方向的分布成为图11所示那样的分布曲线。因此,抑制向接合部的热输入量从而抑制了金属间化合物的生成量,并且能形成宽的焊道宽度。其结果,能确保接合部的接合强度。

  另外,根据该实施方式3,通过调整基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的宽度方向的分布(分布曲线),能在焊接部得到所期望的机械特性。进而,通过将基于激光的热输入量与基于电弧的热输入量之和的宽度方向的分布在宽度方向上均匀化,能形成没有所生成的金属间化合物集中在一部分的、品质高的焊道。

  另外,通过由上述那样的调整机构(doe41)调整基于激光的热输入量的分布曲线,能调整母材的熔融,能调整焊接的焊道宽度、和熔池的深度(熔深深度)以及其分布。另外,通过由焊接电源装置30调整焊炬10的输出,能调整焊丝的熔融,能调整熔融金属的量。

  另外,在上述的实施方式3中,虽然使电弧输出(焊接电流)周期性变化,但也可以如实施方式2说明的那样,使激光输出周期性变化。

  另外,在上述的实施方式3中,由doe41形成图10所示那样的激光的照射区域100,但也可以取代doe,在激光焊枪设置能在母材70上扫描照射到母材70的激光的激光扫描装置。并且,也可以通过由激光扫描装置扫描激光,来形成与实施方式3同样的照射区域。

  另外,在上述的各实施方式中,电弧焊接设为利用焊丝20的熔化极式(mag焊接、mig焊接等),但也可以取代焊丝20,设为利用非消耗材的电极(钨等)的非熔化极式(tig焊接等)。

  另外,在上述的各实施方式中,虽然使电弧输出(焊接电流)和激光输出的任一者周期性变化,但也可以将它们组合,使电弧输出以及激光输出双方同步地周期性变化。由此,能更有效果地形成熔深形状以及imc层82的凹凸。

  以上说明了本公开的实施方式,但本次公开的实施方式在全部点上都是例示,而不应认为是限制。由本公开示出的技术范围通过权利要求书示出,意在包含与权利要求书等同的意义以及范围内的全部变更。

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