技术领域
[0001] 本发明的实施方式涉及焊接方法。
相关背景技术
[0002] 例如利用焊接制造电池等壳体。在焊接中，期待品质的提高。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开平8‑141763号公报
具体实施方式
[0019] 以下一边参照附图一边说明本发明的各实施方式。
[0020] 本申请说明书和各图中，就出现过的附图而言，与所述相同的要素带有同一符号、详细的说明适当省略。
[0021] (第一实施方式)
[0022] 图1为示例第一实施方式的焊接方法的示意立体图。
[0023] 图2为示例第一实施方式的焊接方法的流程图。
[0024] 如图1所示，在实施方式的焊接方法中，以对被焊接构件50供给气体20的状态、对被焊接构件50照射激光10。实施方式的焊接方法例如使用焊接装置110进行。
[0025] 焊接装置110例如可以包含激光射出部10L、照射头10H、气体供给部20s、驱动部75及控制部70等。激光射出部10L将激光10(laser光)射出。将激光10经由照射头10H照射至被焊接构件50。例如，照射头10H对气体供给部20s进行支撑。将气体20从气体供给部20s供给至被焊接构件50。驱动部75可以改变照射头10H与被焊接构件50之间的相对位置。驱动部75可以扫描照射头10H。控制部70对激光射出部10L、照射头10H、气体供给部20s及驱动部75中的至少任一个进行控制。
[0026] 例如，被焊接构件50包含铝。被焊接构件50还可以进一步包含选自Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、V、Bi、Pb及Zr中的至少1个。被焊接构件50中的铝的组成比为90重量％以上。例如，将被焊接构件50的多个部分焊接、使它们接合。
[0027] 使沿着被焊接构件50的表面50s的至少一部分的面为X‑Y平面。使相对于X‑Y平面、垂直的方向为Z轴方向。例如，照射头10H在沿着表面50s的面内(X‑Y平面内)、沿着方向AR对被焊接构件50进行扫描。扫描中，照射头10H可以移动、被焊接构件50也可以移动。方向AR例如为X轴方向。
[0028] 实施方式中，以向被焊接构件50的表面50s的焊接区域50r供给含氧的气体20的状态，对焊接区域50r照射激光10。由此，将焊接区域50r焊接。
[0029] 气体20包含氧21。进一步包含其他气体22。其他气体22例如包含选自氮及氩中的至少一个。其他气体22也可以是空气。
[0030] 实施方式中，气体20中的氧21的浓度为1.5体积％～10体积％。当其他22为空气时，也包含空气所含的氧的成分，作为氧21的浓度求出。为这种氧21的浓度时，能够进行良好的焊接。本申请说明书及附图中，关于气体的浓度而言，有时将“体积％”省略为“％”。
[0031] 如图2所示，实施方式的焊接方法包括准备含铝的被焊接构件50(步骤S110)。
[0032] 如图2所示，实施方式的焊接方法包括：以对被焊接构件50表面50s的焊接区域50r供给含氧21的气体20的状态，对焊接区域50照射激光10，对焊接区域50r进行焊接(步骤S120)。实施方式中，气体20中的氧21的浓度为1.5体积％～10体积％。
[0033] 实施方式的焊接方法还可以进一步进行下述工序：将其他气体22与氧21混合，准备气体20。
[0034] 以下对焊接的状态的例子进行说明。
[0035] 图3(a)及图3(b)是示例焊接状态的示意图。
[0036] 这些图中，气体20不含氧21。气体20实质上仅含氮。气体20中的氧21的浓度C1为0.0体积％。图3(a)为焊接中的焊接区域50r的光学显微镜照片。图3(b)是以光学显微镜观察结果为基础描绘的示意图。气体20的流量为30L/分钟(升/分钟)。
[0037] 如图3(a)及图3(b)所示，在焊接区域50r中，通过激光10的照射，产生成为液状的被焊接构件50的波55。波55从端部55a向键孔56移动。认为移动例如是基于马兰哥尼对流。波55的一部分将键孔56的一部分覆盖。当波55进入键孔56的一部分中时，由于液面的振动、键孔56的形状被打乱。将进行了多重反射的激光10照射到键孔56的内侧，液状的被焊接构件50因蒸汽压而飞散。例如，发生溅射。由此，焊接变得不稳定。易于发生焊接缺陷。例如，焊接的品质容易降低。
[0038] 图4(a)及图4(b)是示例焊接状态的示意图。
[0039] 这些图中，气体20包含氧21和氮。气体20中的氧21的浓度C1为10.0体积％。图4(a)为焊接中的焊接区域50r的光学显微镜照片。图4(b)为基于光学显微镜观察结果描绘的示意图。气体20的流量为30L/分钟。
[0040] 如图4(a)及图4(b)所示，在焊接区域50r中，通过激光10的照射而变为液状的被焊接构件50的波55的移动轻微。例如，实质上不产生马兰哥尼对流。因此，抑制了波55的一部分将键孔56的一部分覆盖。抑制溅射。由此，焊接变得稳定。可以抑制焊接缺陷。例如，获得高品质的焊接。
[0041] 如上所述，气体20包含氧21时，抑制波55的移动。抑制波55的移动认为是由于被焊接构件50所含铝的一部分被氧21氧化。由于氧化铝的熔点高，因此认为可以抑制液状的被焊接构件50的移动。
[0042] 如此，在实施方式中，通过在气体20中包含氧21,可以抑制波55的移动。例如，照射激光10之后的焊接区域50r包含氧化铝。根据实施方式，可以提供能够提高品质的焊接方法。
[0043] 例如，作为参考例，提案了在以铁为主成分的钢材的焊接中，使用含氧的保护气体进行焊接。在参考例中，其目的在于省略焊接后的热处理、或提高熔融金属的流动性。
[0044] 与此相对，实施方式中，进行含铝的被焊接构件50的焊接。一般来说，在焊接含铝的材料时，不使用含氧的气体。这是由于考虑到因氧而导致含铝的材料被氧化、特性发生变化，认为应该避免氧化。
[0045] 实施方式中，在对含铝的材料进行焊接时，使用一般不使用的含氧21的气体20。例如为了稳定的焊接利用铝的氧化。由此，如上所述，能够进行稳定的焊接。利用了通过含氧21的气体20抑制波55的移动的新型效果。该效果与在钢材的焊接中使用含氧的保护气体时的效果不同。
[0046] 实施方式中，当氧21的浓度过高时，特性发生劣化。因此，气体20中的氧21的浓度C1为10体积％以下。由此，抑制过度的氧化、获得良好品质的焊接。以下，对氧21的浓度C1的例子进行说明。
[0047] 图5(a)及图5(b)为示例焊接状态的示意图。
[0048] 这些图示例了焊接后的被焊接构件50的显微镜观察像。图5(a)中，氧的浓度C1为4.0体积％。图5(b)中，氧的浓度C1为20.0体积％。
[0049] 如图5(a)所示，氧的浓度C1为4.0体积％时，明确地观察到波55的痕迹。多个波55沿着X轴方向排列。X轴方向沿着扫描方向(方向AR：参照图1)。氧的浓度C1为4.0体积％时，获得良好的焊接。
[0050] 如图5(b)所示，氧的浓度C1为20.0体积％时，实质上观察不到波55的痕迹。观察到无规的凹凸。氧的浓度C1为20.0体积％时，发生焊接不良。认为其原因在于氧的浓度C1过高。
[0051] 图6(a)～图6(c)为示例焊接的评价结果的曲线图。
[0052] 图7(a)～图7(i)为示例焊接状态的照片。
[0053] 如图7(a)～图7(i)所示，当氧的浓度C1变化时，焊接部分的状态变化。
[0054] 图6(a)～图6(c)的横轴是气体20中的氧21的浓度C1。图6(a)的纵轴是焊接中的缺陷产生率DF1。缺陷产生率DF1是在1.6m的焊接长度中产生的缺陷的数量。如图6(a)所示，在氧21的浓度C1为10体积％以下的区域内，当浓度C1上升时，缺陷产生率DF1减小。当浓度C1为20.0体积％时，在焊接的多个位置处发生焊接不良。氧21的浓度C1优选为1.5体积％以上。可以减少焊接不良。
[0055] 图6(b)的纵轴是与氧化有关的第一参数P1。根据氧化的程度，焊接部分的光学特性(颜色或反射率)变化。在该例子中，第一参数P1对应于相对于被焊接构件50的表面50s(参照图1)倾斜的方向上的光反射率。第一参数P1小时，氧化的程度低。第一参数P1大时，氧化的程度高。如图6(b)所示，氧21的浓度C1为2.7体积％以上时，第一参数P1增大。氧21的浓度C1为2.7体积％以上时，认为氧化进行。浓度C1为20.0体积％时，认为发生了过度的氧化。实施方式中，优选浓度C1为1.5体积％～10体积％。焊接变得稳定。可以抑制焊接缺陷。例如获得高品质的焊接。
[0056] 图6(c)的纵轴是与多个波55有关的第二参数P2。如已经说明的那样，在获得良好的焊接时，多个波55沿着扫描方向排列(参照图5(a))。第二参数P2与多个波55的排列的均匀性有关。第二参数P2对应于形成于焊接区域50r的多个凹凸(波55)沿着扫描方向的间隔差异。如图6(c)所示，当浓度C1低时，第二参数P2小。浓度C1增大时，第二参数P2增大。例如，如图5(b)相关说明的那样，当浓度C1为20.0体积％时，观察到无规的凹凸。此时，第二参数P2变得非常大。实施方式中，优选第二参数P2为20％以下。
[0057] 如此，在实施方式的焊接方法中，在沿着表面50s的面内，使被焊接构件50与激光10之间的相对位置沿着第一方向(为X轴方向、方向AR)变化(扫描)。此例中，形成于焊接区域50r的多个凹凸(波55)沿着第一方向的间隔差异优选为20％以下。焊接变得稳定。可以抑制焊接缺陷。例如获得高品质的焊接。由图6(c)，优选浓度C1为10体积％以下。
[0058] 实施方式的1个例子中，激光10的波长例如为450nm～1090nm。1个例子中，激光10的输出功率例如为500W～20000W。1个例子中，变化(扫描)被焊接构件50与激光10之间的相对位置的速度(扫描速度)例如为50mm/秒～2000mm/秒。
[0059] (第二实施方式)
[0060] 第二实施方式涉及焊接装置110。如图1相关说明的那样，焊接装置110例如包含激光射出部10L、照射头10H、气体供给部20s、驱动部75及控制部70等。焊接装置110中，实施与第一实施方式相关说明的焊接方法。可以提供能够提高品质的焊接装置。
[0061] 实施方式可以包含以下的技术方案。
[0062] (技术方案1)
[0063] 一种焊接方法，其包括：
[0064] 准备含铝的被焊接构件；以及
[0065] 以对所述被焊接构件的表面的焊接区域供给含氧气体的状态，对所述焊接区域照射激光而对所述焊接区域进行焊接，
[0066] 所述气体中的所述氧的浓度为1.5体积％～10体积％,
[0067] 照射所述激光后的所述焊接区域包含氧化铝。
[0068] (技术方案2)
[0069] 技术方案1所述的焊接方法，其中，所述气体进一步包含选自氮及氩中的至少1个。
[0070] (技术方案3)
[0071] 技术方案1所述的焊接方法，其中，进一步进行下述工序：将空气与氧混合，准备所述气体。
[0072] (技术方案4)
[0073] 技术方案1～3中任一项所述的焊接方法，其中，所述激光的波长为450nm～1090nm，所述激光的输出功率为500W～20000W。
[0074] (技术方案5)
[0075] 技术方案1～4中任一项所述的焊接方法，其中，在沿着所述表面的面内，变化所述被焊接构件与所述激光之间的相对位置，所述变化的速度为50mm/秒～2000mm/秒。
[0076] (技术方案6)
[0077] 技术方案1～5中任一项所述的焊接方法，其中，所述气体中的所述氧的所述浓度为2.7体积％以上。
[0078] 根据实施方式，可以提供能够提高品质的焊接方法。
[0079] 以上，一边参照具体例，一边说明了本发明的实施方式。但本发明并不限于这些具体例。例如，就在焊接方法中使用的激光等各要素的具体构成而言，只要本领域技术人员通过从公知的范围适当选择而同样地实施本发明、获得同样的效果，则包含在本发明的范围内。
[0080] 另外，在技术上允许的范围内组合各具体例的任2个以上要素的情况只要包含本发明的主旨，则也包含在本发明的范围内。
[0081] 另外，作为本发明的实施方式，以能够提高上述品质的焊接方法为基础、本领域技术人员进行适当设计变更即可实施、能够提高全部品质的焊接方法只要包含本发明的主旨，则属于本发明的范围。
[0082] 另外，在本发明的思想范畴内，只要是本领域技术人员，则可以想到各种的变更例及修订例，对这些变更例及修订例，也属于本发明的范围内。
[0083] 对本发明的数个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子进行提示，并非是为了限定发明范围。这些新型的实施方式可以以其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，同时包含在与权利要求范围所记载的发明均等的范围内。
