本發(fā)明涉及使兩個(gè)構(gòu)件重疊(對接)，對于該重疊面的端緣，朝向該重疊面的深處照射激光，確保所希望的熔入深度(焊透深度)，將兩構(gòu)件在其重疊面處進(jìn)行激光焊接的方法、及焊接接合體等的制造方法。

背景技術(shù)：

例如，存在如下情況：在一方的構(gòu)件(板構(gòu)件)的一主面(平面)處，使作為另一方的構(gòu)件的例如長方體的一平面重疊，在其重疊面(對接面)處對兩構(gòu)件進(jìn)行激光焊接(以下，也簡稱為焊接)。這種情況下，對于該重疊面的端緣(外端緣)中的一條邊(以下，也簡稱為一邊)，以朝向該重疊面的深處的方式照射激光，以該一邊為焊接線，以一定速度進(jìn)行激光的掃描而將兩構(gòu)件(母材)在其重疊面處焊接。例如，構(gòu)成機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的火花塞的接地側(cè)電極的制造時(shí)(參照專利文獻(xiàn)1)。在這樣的焊接中，為了確保其精度并提高焊接強(qiáng)度(接合強(qiáng)度)，需要在避免成為過度熔融的范圍內(nèi)，在重疊面的盡可能寬的面處進(jìn)行熔融、凝固。并且，為此，需要從重疊面的端緣中的激光照射的受光部(入射側(cè))的一邊，朝向位于該照射的深處的相對的一邊(激光的行進(jìn)目的地的一邊)，以在該重疊面處使兩金屬得到必要且充分的焊透深度(照射方向的熔融深度)的方式選擇激光的輸出或其掃描的速度(照射時(shí)間)等的條件。

圖6是說明這樣的焊接的一例的放大圖，是在圖8所示那樣的構(gòu)成火花塞100的接地側(cè)電極(部件)31的制造中，在該接地側(cè)電極主體(僅圖示一部分)10的靠前端部位焊接貴金屬端頭20時(shí)的說明用的局部示意放大圖。需要說明的是，圖8是表示以往公知的火花塞100的一例的縱剖半剖視圖，該火花塞100由異徑筒狀的主體配件40、呈貫通狀地配置在主體配件40的內(nèi)部的中空軸狀的絕緣子50、組裝在該絕緣子50的中心軸孔內(nèi)且在該絕緣子50的前端(圖示上端)53處使自身的前端露出而成的中心電極60、以及通過焊接而固定于主體配件40的前端面43且在接地側(cè)電極主體10處彎曲形成的接地側(cè)電極31等構(gòu)成，在通過焊接而固定于該接地側(cè)電極主體10的前端的貴金屬端頭20和中心電極60的前端來形成火花放電間隙。并且，在此，貴金屬端頭20用于提高與火花塞100的對方側(cè)電極即中心電極60的前端的放電引燃性、乃至耐久性。以下，在本申請中，上述接地側(cè)電極、中心電極也簡稱為電極，接地側(cè)電極主體、中心電極主體也稱為電極主體。

如圖6所示，在貴金屬端頭20的向該接地側(cè)電極主體10的靠近前端部位的焊接中，對于接地側(cè)電極主體(例如，由鎳合金構(gòu)成的帶板狀的方棒構(gòu)件)10的靠近前端面11的部位的板面(平面)13，將貴金屬端頭(由鉑或銥等貴金屬、或者以它們?yōu)橹鞒煞值暮辖饦?gòu)成的微小長方體)20如圖6-a(主視圖)、圖6-b(俯視圖)所示來到(或接近)該主體10的前端面11而定位并重疊。并且，沿著該兩構(gòu)件(焊接構(gòu)件)10、20的重疊面10a、20a的端緣中的例如圖6-b(俯視圖)的右側(cè)的端緣(貴金屬端頭的端緣)20e即接地側(cè)電極主體10的前端面11側(cè)的一邊(焊接線wl)，從其一端s1朝向另一端s2，照射激光la，以一定速度進(jìn)行掃描，將兩構(gòu)件在其重疊面10a、20a處焊接。這樣的接地側(cè)電極主體10是橫截面的寬度w1為2mm～3mm且厚度h1為約1mm～約1.5mm的小的方棒構(gòu)件(細(xì)長的帶板狀的構(gòu)件)，焊接于此的貴金屬端頭(以下，也稱為端頭)20是厚度h2為約0.4mm～約1mm且平面(參照圖6-b)為長寬約1mm～約1.5mm方角的微小的長方體。因此，該焊接線wl的長度也為約1mm～約1.5mm較短，因此該焊接如前所述，沿著焊接線wl，以使激光la從其一端(焊接的開始位置)s1朝向另一端(終端)s2(圖6-b的例如從下朝上)通過的方式以一定速度進(jìn)行1次的掃描。

然而，在這樣的激光焊接中，為了不招致精度的下降并得到所希望的高焊接強(qiáng)度，如上所述，需要在重疊面10a、20a(圖6-b(俯視圖)的與貴金屬端頭10的平面相同的區(qū)域面積)處避免招致兩金屬的過度熔融，并沿著激光的照射方向(圖6-a、b的從右至左方向)，對應(yīng)于貴金屬端頭20的邊長lh而確保充分的熔入深度。并且，該熔入深度必須即便沿著激光la的掃描方向的從作為照射的一端s1的開始位置(以下，也稱為開始位置)至作為另一端s2的終端的一邊(焊接線wl)也能避免產(chǎn)生較大的不均。即，該熔入深度是與貴金屬端頭20的邊長lh對應(yīng)的充分的熔入深度，相對于該邊長lh而應(yīng)設(shè)為盡量小的誤差α的范圍內(nèi)的熔入深度范圍(邊長lh±α)，以即便沿著焊接線wl也能避免產(chǎn)生較大的不均。這是因?yàn)?，如火花塞的接地?cè)電極那樣暴露在嚴(yán)苛的條件下而要求引燃性能、耐久性的結(jié)構(gòu)中，要求不招致精度的下降而實(shí)現(xiàn)重疊面10a、20a的整體(整面)的可靠的焊接。因此，以往，在這樣的焊接時(shí)，基于測試焊接，以得到必要、充分的熔入深度的方式算出激光的輸出、掃描速度等，使一定輸出的激光以一定速度掃描。需要說明的是，該激光的掃描也可以通過不是激光側(cè)而是焊接構(gòu)件(母材)側(cè)，或者這兩者的相對的移動(dòng)進(jìn)行，因此在本申請中稱為激光的掃描下，也包含這樣的情況。

另一方面，在這樣的激光焊接中，以往，將該照射使用的一定輸出的激光的輸出設(shè)定得較高。理由如下。被照射激光而處于熔融開始的狀態(tài)的焊接母材(圖6的成為兩構(gòu)件的接地側(cè)電極主體和貴金屬端頭)的掃描部位的附近已經(jīng)存在熱輸入。然而，在激光的照射的成為開始時(shí)(焊接開始時(shí))的該開始位置s1，向處于冷卻、固化狀態(tài)的該母材照射激光，使其熔融，因此為了該熔融，需要比被照射激光而處于掃描、熔融已經(jīng)開始的狀態(tài)的焊接母材(照射開始后的工件)的該熔融部位的附近的熔融所需的熱能更多的熱能。即，掃描、熔融開始的狀態(tài)下的焊接母材的熔融部位的附近已經(jīng)存在熱輸入，因此通過相對小的輸出的激光能得到所希望的熔入深度。相對于此，在沒有基于照射的熱輸入及熔融的該開始位置s1，如果不相應(yīng)于沒有這樣的熱輸入、熔融而提高激光的輸出，則得不到所希望的熔入深度。這是在通過基于一定輸出的激光的照射、掃描而進(jìn)行焊接的現(xiàn)有技術(shù)中將其輸出設(shè)定得較高的理由。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開2008-277272號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，如上所述將激光的輸出設(shè)定得較高由此使其照射、掃描來進(jìn)行激光焊接的情況下，在該焊接過程中容易產(chǎn)生濺射(在焊接中飛散的熔渣或金屬粒)，存在其容易附著于母材表面這樣的應(yīng)解決的課題。如前所述，在激光的照射(焊接)的開始位置處，成為向處于冷卻、固化狀態(tài)的母材的照射，因此在該開始部位成為急劇的熱輸入、溫度上升，成為急劇的熔融的產(chǎn)生。不僅如此，如上所述，在將激光的輸出設(shè)定得較高而開始照射并進(jìn)行掃描下，該焊接的開始位置(受光部位)處的向母材的熱輸入、溫度上升變得更加急劇。因此，在母材的照射的開始位置處，在比其內(nèi)部靠表面處或表面附近局部性地產(chǎn)生由急劇的熱傳導(dǎo)引起的急劇的溫度上升，并且之后也容易成為過度熔融。結(jié)果是，也包含該開始位置在內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生熔融金屬的突沸，可認(rèn)為這會(huì)招致濺射的發(fā)生、飛散。這樣的濺射的發(fā)生、飛散引起的其附著雖然并非其自身不被容許，但是該發(fā)生、飛散存在的話，相應(yīng)地會(huì)招致熔融金屬的損失，因此在上述的接地側(cè)電極的制造那樣的小零件的精密焊接即成為微細(xì)的焊道寬度那樣的激光焊接中，存在也會(huì)對焊接強(qiáng)度(接合強(qiáng)度)造成影響這樣較大的課題。

為了防止這樣的濺射的發(fā)生，可考慮將激光的輸出設(shè)定得較低，或者在濺射的發(fā)生的可能性高的掃描的初期或前半，預(yù)先形成為不會(huì)招致其發(fā)生的程度的充分低的輸出的激光，并在之后的掃描過程中增大為能得到規(guī)定的熔入深度的輸出。然而，即便如此，至少在掃描過程的初期即照射的開始位置及其附近，也得不到所希望的熔入深度。結(jié)果是，在兩構(gòu)件的重疊面10a、20a中，如圖7中交叉影線所示，在照射(焊接)的終端s2側(cè)即便能得到充分的深度的熔入范圍，靠近開始位置s1的掃描的初期或前半的熔入深度也比終端s2側(cè)的熔入深度淺，得不到該重疊面處的充分的焊接面積。而且，在這樣的焊接中，不僅是焊接面積變小，而且沿著掃描方向(焊接線wl)，焊接面的深度在貴金屬端頭20的邊長lh方向(圖7的左右方向)上相差較大，因此會(huì)招致接合強(qiáng)度的不平衡。這樣，雖然通過使焊接的初期或前半的輸出下降而能夠防止濺射的發(fā)生，但是這樣的話，得不到充分的焊接面積，并招致焊接面的不平衡，得不到牢固且穩(wěn)定的焊接強(qiáng)度。

本發(fā)明鑒于如上那樣的激光焊接中的課題而作出，目的是在使兩個(gè)構(gòu)件重疊，向其重疊面的端緣照射激光，以沿著該端緣的線為焊接線，通過使激光從焊接的開始位置朝向終端掃描而將兩個(gè)構(gòu)件在所述重疊面處焊接的激光焊接方法中，提供一種不會(huì)招致濺射的發(fā)生，而且，不會(huì)招致其焊接的開始位置及其附近的熔入深度的不足，在其掃描方向上，能夠以從所述端緣朝向所述重疊面的深處的熔入深度成為所希望的熔入深度進(jìn)行焊接，并且包含這樣的焊接工序的焊接接合體的制造方法、火花塞用的電極(接地側(cè)電極、中心電極)等的制造方法。

第一方案記載的本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，使兩個(gè)構(gòu)件重疊，向其重疊面的端緣照射激光，以沿著該端緣的線為焊接線，使激光從焊接的開始位置朝向終端掃描，由此將兩個(gè)構(gòu)件在所述重疊面處焊接，其特征在于，

在所述焊接線的焊接的開始位置以不發(fā)生濺射的輸出開始激光的照射，

在該開始后，不使該激光掃描，以使從所述端緣朝向所述重疊面的深處的熔入深度成為規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使該激光的輸出漸增，

在該漸增后，以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光朝向所述終端掃描。

第二方案記載的本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，使兩個(gè)構(gòu)件重疊，向其重疊面的端緣照射激光，以沿著該端緣的線為焊接線，使激光從焊接的開始位置朝向終端掃描，由此將兩個(gè)構(gòu)件在所述重疊面處焊接，其特征在于，

在所述焊接線的焊接的開始位置以不發(fā)生濺射的輸出開始激光的照射，

只在該開始后的規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，以比其他的時(shí)間的掃描相對慢的速度使激光掃描，并以使從所述端緣朝向所述重疊面的深處的熔入深度成為規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使該激光的輸出漸增，

在該漸增后，以該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光朝向所述終端掃描。

第三方案記載的本發(fā)明涉及一種激光焊接方法以第一方案或第二方案為基礎(chǔ)，其特征在于，

取代以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光掃描，

以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式，包含在規(guī)定的輸出范圍內(nèi)使輸出漸減這樣的掃描而使激光掃描。

第四方案記載的本發(fā)明涉及一種激光焊接方法以第一方案或第二方案為基礎(chǔ)，其特征在于，

取代以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光掃描，

以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式，包含在規(guī)定的速度范圍內(nèi)使速度漸增這樣的掃描而使激光掃描。

第五方案記載的本發(fā)明涉及一種激光焊接方法以第一方案或第二方案為基礎(chǔ)，其特征在于，

取代以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光掃描，

以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式，包含在規(guī)定的輸出范圍內(nèi)使輸出漸減而且在規(guī)定的速度范圍內(nèi)使速度漸增這樣的掃描而使激光掃描。

第六方案記載的本發(fā)明以第一方案至第五方案中任一方案記載的激光焊接方法為基礎(chǔ)，其特征在于，所述兩個(gè)構(gòu)件中的一個(gè)構(gòu)件是構(gòu)成火花塞用的接地側(cè)電極或中心電極的電極主體，另一個(gè)構(gòu)件是在該電極主體的前端焊接的貴金屬端頭。

第七方案記載的本發(fā)明涉及一種焊接接合體的制造方法，包含通過第一方案至第五方案中任一方案記載的激光焊接方法將所述兩個(gè)構(gòu)件焊接的工序。

第八方案記載的本發(fā)明涉及一種火花塞用的電極的制造方法，包含通過第六方案記載的激光焊接方法將所述電極主體與所述貴金屬端頭焊接的工序。

第九方案記載的本發(fā)明涉及一種火花塞的制造方法，包含第八方案記載的火花塞用的電極的制造方法。

關(guān)于激光的輸出，不發(fā)生濺射的輸出與發(fā)生的輸出之間的大致的交界值通過根據(jù)焊接的構(gòu)件(母材)進(jìn)行測試焊接能夠獲知。在此，測試焊接只要根據(jù)母材的熔點(diǎn)、熱傳導(dǎo)率、熱容量，一邊使激光的輸出等變化一邊進(jìn)行即可。因此，不發(fā)生濺射的輸出只要基于這樣的測試焊接而任意設(shè)定即可。即，焊接的開始位置處的開始的輸出可以為0，在測試焊接中可以設(shè)為濺射的發(fā)生開始的平均輸出的例如50％等，只要適當(dāng)?shù)赜^察安全率來設(shè)定即可。

在本發(fā)明中，“規(guī)定的熔入深度范圍”只要根據(jù)焊接的兩個(gè)構(gòu)件的材質(zhì)、大小以及其重疊面的大小等，基于重疊面中的應(yīng)焊接的面積等來設(shè)定即可。例如，兩構(gòu)件的重疊面為長方形且其一方的長邊成為照射側(cè)的端緣(焊接線)的情況下，使該重疊面的整體熔融、凝固而焊接時(shí)的熔入深度成為沿著其短邊的方向。并且，“規(guī)定的熔入深度范圍”只要以該短邊的長度為基準(zhǔn)而設(shè)定即可。例如，如果該短邊的長度為1.5mm，則設(shè)為1.4mm～1.6mm、1.3mm～1.4mm或者1.4mm～1.5mm等，只要基于焊接尺寸精度等而賦予適當(dāng)?shù)某叽绻顏碓O(shè)定即可。而且，在漸增后，只要以使該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光朝向所述終端掃描即可，這只要根據(jù)輸出與掃描的速度的關(guān)系對其進(jìn)行保持即可。

需要說明的是，上述激光的輸出的漸增只要伴隨著時(shí)間的經(jīng)過而其輸出增大即可，該增大的方式可以成為與時(shí)間成比例的直線性的變化，可以成為具有一個(gè)或多個(gè)彎折點(diǎn)的多個(gè)直線性的變化，可以成為曲線性的變化，或可以成為階梯性的變化，或者是由它們的組合構(gòu)成的變化。只要考慮照射的開始時(shí)的輸出與得到規(guī)定的熔入深度時(shí)的輸出的差等，以避免成為招致濺射的發(fā)生的急劇的熱輸入、溫度上升的方式，根據(jù)應(yīng)焊接構(gòu)件等的條件，進(jìn)行逐漸增大的控制即可。

根據(jù)第一方案記載的本發(fā)明，進(jìn)行在焊接(照射)的開始位置處不使激光掃描，而是進(jìn)行直至得到規(guī)定的熔入深度范圍為止的其輸出的漸增控制、和該漸增后的朝向終端的激光的掃描的控制。因此，能夠防止或抑制濺射的發(fā)生，并且能夠沿著焊接線進(jìn)行所希望的熔入深度范圍的焊接。結(jié)果是，不會(huì)招致過度熔融，得到所希望的焊接面積的焊接，因此能高效地得到牢固且穩(wěn)定的焊接。

在第一方案中，在得到規(guī)定的熔入深度范圍之前不進(jìn)行激光的掃描，即，在焊接的開始位置，在停止的狀態(tài)下，使其輸出漸增，但是在本發(fā)明中，可以如第二方案記載那樣，只在該開始后的規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，以比其他的時(shí)間的掃描相對慢的速度使激光掃描，并以使從所述端緣朝向所述重疊面的深處的熔入深度成為規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使該激光的輸出漸增。在此“相對慢的速度”是指比在漸增后使激光朝向終端掃描的速度慢的速度，但是在這樣的第二方案記載的發(fā)明中，雖說相對慢的速度，在成為規(guī)定的熔入深度范圍之前存在掃描，相應(yīng)地在焊接線中的該掃描范圍內(nèi)得不到規(guī)定的熔入深度。因此，該“相對慢的速度”為了在焊接線中盡可能地縮短這樣的得不到規(guī)定的熔入深度的范圍，而優(yōu)選盡可能接近于低速的停止?fàn)顟B(tài)的速度。而且，在該掃描過程中不會(huì)招致濺射的發(fā)生的范圍內(nèi)，優(yōu)選進(jìn)行盡量提高輸出的漸增速度(漸增的變化率)的控制。

需要說明的是，在成為規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的輸出的漸增后，只要以使該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光朝向所述終端掃描即可，該掃描過程中的輸出與得到規(guī)定的熔入深度范圍時(shí)的輸出可以相同，也可以不同，但是在不同的情況下，如第三方案記載的發(fā)明那樣，以第一方案或第二方案為基礎(chǔ)，取代以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光掃描，以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式，包含在規(guī)定的輸出范圍內(nèi)使輸出漸減這樣的掃描而使激光掃描。這是因?yàn)椋纱四軌蚍乐馆敵龅臐u增后的熱輸入過多或過度熔融，能夠抑制熔入深度的不均。在此，包含使輸出漸減這樣的掃描是指該漸減可以是漸增后的全掃描過程，也可以不是其全掃描過程。例如，可以是接著該漸增后，僅在后半的掃描過程中的前半漸減。而且，以保持所希望的規(guī)定的熔入深度范圍的方式，也考慮與輸出的關(guān)系，這樣的漸增后的掃描的速度可以一定，也可以變化。

需要說明的是，第三方案的輸出的漸增后的輸出的漸減的方式雖然與上述的激光的輸出的漸增的方式相反，但可以成為與時(shí)間成比例的直線性的變化，可以成為具有一個(gè)或多個(gè)彎折點(diǎn)的多個(gè)直線性的變化，也可以成為曲線性的變化，或可以成為階梯性的變化，或者可以是由它們的組合構(gòu)成的變化。只要根據(jù)掃描的速度、母材及重疊面的大小、焊接線的長度等，以保持所希望的熔入深度范圍的方式進(jìn)行設(shè)定即可。而且，輸出的漸減的開始時(shí)期可以是得到了規(guī)定的熔入深度之后，即，漸增剛結(jié)束之后，也可以是從此隔開了時(shí)間之后的情況如上所述。

在第三方案中，為了防止熱輸入過多或過度熔融并抑制熔入深度的不均而在輸出的漸增后使輸出漸減，但是也可以如第四方案記載的發(fā)明那樣，以第一方案或第二方案為基礎(chǔ)，取代以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式使激光掃描，以將該熔入深度保持在規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的方式，包含在規(guī)定的速度范圍內(nèi)使速度漸增這樣的掃描而使激光掃描。這樣，通過使掃描的速度漸增而能夠縮短照射時(shí)間，因此能得到同樣的效果。需要說明的是，這樣的情況下的掃描速度的漸增的方式也與上述的輸出的漸增的方式同樣，可以設(shè)為適當(dāng)?shù)哪Ｊ健?/p>

由第三、第四方案可知，在本發(fā)明中，也可以如第五方案的發(fā)明那樣，進(jìn)行將它們組合的控制。并且，這種情況下，只要以沿著焊接線沒有不均地得到所希望的規(guī)定的熔入深度范圍的方式，將輸出的漸減與速度的漸增組合即可。

本發(fā)明如第六方案記載的激光焊接方法那樣，一個(gè)構(gòu)件是構(gòu)成火花塞用的接地側(cè)電極或中心電極的電極主體且另一個(gè)構(gòu)件是在該電極主體的前端焊接的貴金屬端頭的情況那樣，其焊接接合體持續(xù)暴露在嚴(yán)苛的條件下的火花塞用的電極那樣，極其適合于其焊接要求高精度、高焊接強(qiáng)度的情況。不過，本發(fā)明的焊接對象并不局限于此，雖然是相同的火花塞用的部件，但如果是焊接接合體則也可以適用于電極以外，在得到使用于火花塞用以外的焊接接合體(兩構(gòu)件的焊接體)的情況下也能夠適用。而且，如第七方案記載的本發(fā)明那樣，根據(jù)包含通過第一方案至第五方案中任一方案記載的激光焊接方法將所述兩個(gè)構(gòu)件焊接的工序的焊接接合體的制造方法，能夠得到高精度、高焊接強(qiáng)度的焊接接合體。

并且，在此，焊接接合體可列舉氣體傳感器等傳感器或火花塞等車用部件(機(jī)動(dòng)車用搭載部件)等的各種部件的構(gòu)成部件、構(gòu)成構(gòu)件，但是根據(jù)第八方案記載的本發(fā)明的火花塞用的電極的制造方法，如上所述能得到高精度、高焊接強(qiáng)度的電極(接地側(cè)電極或中心電極)。由此，如第九方案記載的本發(fā)明那樣，根據(jù)包含第八方案記載的火花塞用的電極的制造方法的火花塞的制造方法，不僅是放電引燃性，而且關(guān)于耐久性也能夠得到可靠性高的高品質(zhì)的火花塞。

附圖說明

圖1中，圖1-a是在火花塞用的接地側(cè)電極主體(帶狀板構(gòu)件或方棒構(gòu)件)上定位并重疊貴金屬端頭(長方體)，在其重疊面處將兩構(gòu)件進(jìn)行激光焊接時(shí)(參照圖6)的時(shí)間與激光的輸出的關(guān)系的說明圖，是橫軸表示時(shí)間且縱軸表示輸出的變化狀態(tài)的圖，圖1-b是在該輸出的變化狀態(tài)下的時(shí)間與激光的掃描速度的關(guān)系的說明圖，是橫軸表示時(shí)間且縱軸表示掃描速度的變化狀態(tài)的圖。

圖2是圖1中進(jìn)行激光焊接時(shí)的重疊面的熔入深度(交叉影線部分)的說明用示意圖。

圖3是說明使激光的輸出漸增的方法的另一例(時(shí)間和激光的輸出的變化狀態(tài)的四個(gè)模式)的圖。

圖4是說明使激光的輸出漸增至得到規(guī)定的熔入深度范圍之后，使該輸出漸減的例子(四個(gè)模式)的漸減方法(時(shí)間和激光的輸出的變化狀態(tài))的圖。

圖5是說明使激光的輸出漸增至得到規(guī)定的熔入深度范圍之后，使該掃描速度漸增的例子(兩個(gè)模式)的漸增方法(時(shí)間和掃描速度的變化狀態(tài))的圖。

圖6是在火花塞用的接地側(cè)電極主體(帶狀板構(gòu)件或方棒構(gòu)件)上定位并重疊貴金屬端頭(長方體)，將兩構(gòu)件在重疊面處進(jìn)行激光焊接時(shí)的說明用的局部示意放大圖，a是主視圖，b是a的俯視圖，c是從右側(cè)觀察a的圖(從前端面觀察接地側(cè)電極主體的圖)。

圖7是說明圖6的激光焊接中的問題點(diǎn)的示意性的俯視圖。

圖8是表示以往公知的火花塞的一例的縱剖半剖視圖。

【標(biāo)號說明】

10構(gòu)件(接地側(cè)電極主體)

10a、20a重疊面

20構(gòu)件(貴金屬端頭)

20e端緣

31火花塞用的接地側(cè)電極(焊接接合體)

60火花塞用的中心電極

100火花塞

la激光

wl焊接線

s1焊接(照射)的開始位置

s2終端

具體實(shí)施方式

關(guān)于將本發(fā)明的激光焊接方法及焊接接合體的制造方法具體化的實(shí)施方式例，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，在本方式例中，在上述的圖6所示的火花塞用的接地側(cè)電極主體10上定位并重疊貴金屬端頭(長方體)20，以其重疊面10a、20a的端緣中的電極主體10的前端面11(該圖a、b的右側(cè))側(cè)的端緣(端頭的端緣)20e即一邊(直線)為焊接線wl，在該重疊面10a、20a處將兩構(gòu)件10、20進(jìn)行激光焊接，來制造接地側(cè)電極作為焊接接合體。而且，將該焊接線wl中的圖6-b(俯視圖)的圖示下端作為激光la的照射(焊接)的開始位置s1，將圖示上端即另一端作為焊接的終端(結(jié)束位置)s2，進(jìn)行使激光la掃描的控制。需要說明的是，各構(gòu)件的材質(zhì)、大小等如上所述。而且，本例的熔入深度范圍對應(yīng)于俯視觀察(圖6-b)的貴金屬端頭(長方體)20的邊長lh(例如，1.5mm)，在沿著焊接線wl的方向上，應(yīng)保持在lh±α(例如，1.4mm～1.6mm)的范圍內(nèi)。

在這樣的本例中，使用未圖示的激光焊接機(jī)，向圖6-b所示的焊接線wl上的焊接(激光la的照射)的開始位置s1，在其照射的開始時(shí)，以不發(fā)生濺射的程度的低(弱)輸出的激光la開始照射。并且，不使該激光la掃描，而在該照射的開始位置s1處使激光la的輸出漸增。該漸增進(jìn)行至從重疊面10a、20a的端緣20e朝向深處的熔入深度成為規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)內(nèi)為止。并且，在得到了該熔入深度之后，使該漸增后的輸出的激光la朝向終端s2以適度的例如一定速度掃描。需要說明的是，該速度以該熔入深度保持為規(guī)定的熔入深度范圍內(nèi)的范圍進(jìn)行設(shè)定。

在這樣的焊接中，激光la的輸出的漸增與時(shí)間的關(guān)系例如圖1-a所示。即，在該照射的開始時(shí)，輸出p為0，以不會(huì)招致濺射的發(fā)生的方式實(shí)施時(shí)間t1，使其輸出比例性地漸增至得到所希望的規(guī)定的熔入深度的輸出p1為止，在該漸增后保持輸出p1，使激光la從開始位置s1朝向終端s2以一定的適度的速度v1掃描。即，在本例中，如圖1-b所示，直至向輸出p1的到達(dá)時(shí)t1，使激光la停止在焊接的開始位置s1，與向該輸出p1的到達(dá)時(shí)t1的經(jīng)過同時(shí)地，使輸出p1的激光(照射點(diǎn))la朝向終端s2以一定速度v1掃描。需要說明的是，在這樣的本例中，激光la的漸增后的輸出p1設(shè)定在例如250～500w的范圍，并且，掃描速度v1設(shè)定在例如50～200mm/秒的范圍。

然而，根據(jù)這樣的本例的激光焊接方法，不會(huì)招致濺射的發(fā)生，而且，如圖2中交叉影線所示，兩構(gòu)件10、20的重疊面10a、20a沿著焊接線wl以成為所希望的規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)內(nèi)焊接。這樣根據(jù)本例的焊接方法，不是如以往那樣從激光la的照射的開始位置s1使基于較高地設(shè)定的輸出的該照射開始并以該輸出的狀態(tài)掃描，而是以不產(chǎn)生濺射的輸出的激光開始照射，使該輸出漸增，因此不會(huì)招致濺射的發(fā)生。而且，也不是以基于低的輸出的激光的照射來掃描至終端s2，因此也不會(huì)出現(xiàn)在該照射的開始位置s1及其附近得不到所希望的熔入深度這樣的情況。這樣，根據(jù)本焊接方法，從該掃描的開始位置s1朝向終端s2，能夠沒有熔入深度的不足或不平衡地在重疊面10a、20a的整個(gè)區(qū)域?qū)蓸?gòu)件焊接。結(jié)果是，能得到牢固且穩(wěn)定的焊接產(chǎn)生的帶貴金屬端頭的接地側(cè)電極，因此能夠得到引燃性能、耐久性優(yōu)異的火花塞。

即，通過將所述的本例的激光焊接方法具體化的電極的制造方法而得到的接地側(cè)電極(部件)之后使用于火花塞的制造，構(gòu)成圖8所示那樣的以往公知的火花塞100。需要說明的是，這樣的火花塞100的制造工序一直以來是公知的，因此限于簡單的說明，例如下述(參照圖8)。將該接地側(cè)電極(部件)如圖8中的雙點(diǎn)劃線所示，以將貴金屬端頭20的相反側(cè)的一端(后端面)呈垂直狀地對接的方式電阻焊于上述那樣的主體配件(其中，為制造半成品)40的前端面43。然后，進(jìn)行對該主體配件40的外周面形成螺紋46等的精加工，將這樣精加工后的帶接地側(cè)電極的主體配件向之后的組裝工序傳送。并且，在該組裝工序中，在主體配件內(nèi)，如上所述組裝中心電極60、包含端子65等的絕緣子50等，將主體配件40的后端47向內(nèi)側(cè)彎曲，并朝向前方(圖8的上方)進(jìn)行了壓縮變形(斂縫)加工之后，以得到規(guī)定的放電用火花間隙的方式將接地側(cè)電極31在接地側(cè)電極主體10處向內(nèi)側(cè)進(jìn)行折彎加工。通過經(jīng)由這樣的各工序，得到圖8所示的火花塞100。

在本例中，在接地側(cè)電極31的焊接、制造中，以將本發(fā)明具體化的情況進(jìn)行了說明，但是制造在中心電極60的前端焊接貴金屬端頭而成的帶貴金屬端頭的中心電極的情況下也能夠同樣地具體化。并且，通過形成為至少在其一方的電極中使用將本發(fā)明具體化的電極的火花塞，與未使用這樣的電極的火花塞相比，能夠?qū)崿F(xiàn)引燃性能、耐久性的高度化。需要說明的是，關(guān)于在中心電極的前端焊接貴金屬端頭的工序(帶貴金屬端頭的中心電極的制造工序)，該貴金屬端頭通常成為圓柱體(或圓板)而重疊面成為圓形，因此，在這樣的情況下，焊接線成為圓周的點(diǎn)與上述例的情況不同，但是除了該不同點(diǎn)之外，能夠與上述同樣地進(jìn)行具體化。關(guān)于其詳情在后文敘述。

在上述例(激光焊接方法例)中，例示了得到規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)之前的激光la的輸出從照射開始時(shí)的0開始成比例地漸增的情況，但是該漸增可以如圖3-a2所示呈階梯狀地漸增，也可以如圖3-a3所示曲線(向下凸的曲線)地漸增，還可以如圖3-a4所示以向上凸的曲線漸增。此外，這樣的輸出的漸增可以不是從0開始，而如圖3-a5所示以不會(huì)招致濺射的發(fā)生的范圍內(nèi)的適度的低輸出為出發(fā)點(diǎn)來開始照射。這樣，也如上所述，得到規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)為止的激光la的輸出的漸增的方法能夠具體化為適當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

另外，在上述例中，例示了在焊接的開始位置s1不進(jìn)行激光la的掃描，而開始照射并使其輸出漸增的情況，但是即便從照射的開始時(shí)起存在激光la的掃描，其速度也是接近于停止那樣的慢速，在開始位置s1附近能得到規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)的情況下，得到該規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)為止的從其開始時(shí)為規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在激光la的輸出的漸增過程中，也可以存在激光la的掃描。但是，這種情況下，雖說較少但是在得到規(guī)定的熔入深度之前存在激光la的掃描(移動(dòng))，相應(yīng)地在靠近該開始位置s1的部位會(huì)產(chǎn)生熔入深度淺的部分。由此，在這樣的情況下優(yōu)選盡可能低速的掃描如上所述。

在上述例中，說明了使輸出漸增，在得到了規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)之后，以保持該漸增時(shí)的輸出的一定的輸出的激光la，朝向終端s2以一定速度v1掃描，但是如上所述，在該漸增后，由于在此之前的熱輸入，即便減小掃描的激光la的輸出，有時(shí)也能得到規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)。因此，在這樣的情況下，可以在得到了規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)之后的掃描過程中的例如前半段，以圖4的a6、a7、a8、a9分別表示那樣的變化狀態(tài)，從該漸增后的輸出p1開始漸減，然后，保持一定直至掃描的終端為止。需要說明的是，這樣的輸出的漸減的方法中只要以得到規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)的方式還考慮與掃描速度的關(guān)系而進(jìn)行設(shè)定、控制即可。

此外，在上述例中，說明了使輸出漸增，使激光la以一定的速度掃描，但是在輸出的漸增后(時(shí)間經(jīng)過時(shí)t1后)，由于在此之前的熱輸入而在得到了規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)之后，即便使激光la掃描的速度漸增(即便照射時(shí)間縮短)，也能確保規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)的情況下，其速度也可以不固定(等速)，而如圖5-b2、b3所示漸增并成為高速。即，時(shí)間經(jīng)過時(shí)t1后的速度可以如圖5-b2所示成比例地成為高速，也可以如圖5-b3所示那樣階梯地漸增(增速)。都是只要以沿著焊接線wl得到所希望的規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)的方式在與輸出的關(guān)系中適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定即可。通過以上可知，只要在輸出的漸增后(時(shí)間經(jīng)過時(shí)t1后)，能夠沿著焊接線wl得到所希望的規(guī)定的熔入深度范圍(lh±α)，也可以將輸出的漸減與掃描速度的漸增組合。

在上述例中，在火花塞用的接地側(cè)電極的制造中，以在該接地側(cè)電極主體焊接貴金屬端頭的情況進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明的激光焊接方法(焊接接合體的制造方法)并不局限于這樣的構(gòu)件，在將兩個(gè)構(gòu)件如上所述重疊并焊接的情況下能夠廣泛適用。即，如上所述，該焊接方法能夠與焊接接合體(兩個(gè)構(gòu)件的焊接體)的用途、種類等無關(guān)地適用，制造的焊接接合體除了火花塞用的接地側(cè)電極、中心電極之外，也可以廣泛地適用于氣體傳感器等傳感器或火花塞等車用部件(機(jī)動(dòng)車用搭載部件)等各種部件的構(gòu)成部件、構(gòu)成構(gòu)件。而且，并不局限于異種金屬、同種金屬間的焊接，在進(jìn)行激光焊接的情況及由此來制造焊接接合體的情況下能夠廣泛適用。此外，在本發(fā)明的激光焊接方法中，焊接面(熔入深度)可以不是重疊面的整體，在進(jìn)行得到所希望的規(guī)定的熔入深度范圍的焊接的情況下能夠廣泛適用。

另外，在上述例中，在火花塞用的接地側(cè)電極的制造中進(jìn)行了具體化，但是在火花塞用的中心電極的制造中，也同樣能夠適用的情況如上所述。即，在應(yīng)成為該中心電極的中心電極主體的前端(成為放電用火花間隙的一端)焊接貴金屬端頭的情況下也能夠適用。如上所述，這樣的貴金屬端頭通常成為圓柱體(或圓板)，因此重疊面成為圓形，因此，焊接線wl成為圓周，但是在這樣的情況下，一邊以該圓的中心為旋轉(zhuǎn)中心而使該焊接構(gòu)件例如旋轉(zhuǎn)1圈，一邊向重疊面的端緣即圓周照射激光，由此能夠使激光向該端緣(圓周)掃描。由此，得到沿著圓周以半徑方向上的規(guī)定的寬度為熔入深度的規(guī)定的熔入深度范圍的焊接。即，本發(fā)明的焊接線沒有限定為直線。需要說明的是，激光焊接可以適用于yag激光焊接、co2激光焊接等公知的各種激光焊接。