雷射焊接方法、管件連接產品及以及使用該產品的噴射器的製作方法

2023-06-06 22:34:36

專利名稱：雷射焊接方法、管件連接產品及以及使用該產品的噴射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於薄壁金屬管件搭接焊接的雷射焊接方法、利用該方法形成的管件連接產品以及使用該產品的噴射器。
背景技術：
通常，具有高能量和方向性好的雷射例如用於金屬構件的精確焊接。例如在 JP-A-H08-132262, JP-A-H09-295011，和 JP-A-2001-205464 中公開了一種適用於不鏽鋼管或鋼板端面的焊接的雷射焊接方法，以及一種用於限制在雷射焊接中產生諸如氣泡缺陷的方法。例如在用於車輛內燃機中的燃料噴射系統的噴射器中，由於燃料管道構件通常構造成薄壁管形狀，例如，使用雷射焊接例如精確地連接燃料管道構件和噴嘴的裝配部分是有效的。例如，在JP-A-Hl 1-270439和JP-A-2002_3177^中公開了一種例如在噴射器的雷射焊接中用來防止焊接變形的方法。通常，在雷射焊接中，「照射側構件」與「熔融側構件」搭接，並且照射側構件用雷射照射。因此，金屬從照射側構件熔化進入熔融側構件。通過控制照射到構件的雷射的能量值和照射時間，控制從照射側構件進入熔融側構件的焊接熔深的深度和寬度。當管件裝配在一起並且它們的搭接部分是焊接的時，內部管件對應「熔融側構件」，而外部管件對應「照射側構件」。金屬被熔化，橫貫在外部管件的內壁和內部管件的外壁之間的裝配表面。在需要例如與內部管件內壁的表面粗糙度或外來雜質粘附相關的高質量的產品中，例如噴射器，希望調整焊接熔深的深度使得能夠避免焊接熔深部分到達內部管件的內壁並且焊接熔深部分的前端位於內部管件的厚度之內。然而，薄壁管構件能夠接收的熱容量小，並且在焊接時構件溫度容易受到環境溫度的影響。因此，焊接熔深部分的溫度不穩定，並且只通過控制照射到構件上的雷射的能量值和照射時間很難精確地控制焊接熔深深度。如果焊接熔深深度大，可能引起焊接熔深部分的前端穿透內部管件的內壁的「熔透」缺陷。而且，由於「熔透」而可能在內部管件的內壁產生噴濺。如上所述，存在焊接質量變差的問題。

發明內容
本發明克服至少一個上述缺點。因此，本發明的目的在於提供一種雷射焊接方法， 由此在薄壁金屬管件的搭接焊中，穩定焊接熔深深度並且改善焊接質量。為了達到本發明的目的，在此提供一種雷射焊接方法。根據該雷射焊接方法，執行裝配過程。在執行裝配過程時，由金屬製成的第一管件和由金屬製成的第二管件裝配在一起，使得所述第一管件的外壁和所述第二管件的內壁彼此相對。而且，執行預熱過程。在執行預熱過程時，加熱所述第一管件和第二管件使得所述第一管件和第二管件之間的裝配表面的溫度趨同到低於所述第一管件和第二管件的熔點的第一溫度。另外，執行焊接過程。在執行焊接過程時，利用雷射照射所述第二管件以加熱所述第一和第二管件，使得所述裝配表面的溫度趨同到等於或高於所述熔點的第二溫度；熔化所述裝配表面的附近區域以產生焊接熔深部分；進而第一管件和第二管件連接在一起以形成管件連接產品。設定在焊接過程中雷射的輸出和照射時間，從而所述第二溫度變成這樣的溫度，即使得所述焊接熔深部分的頭端位於所述第一管件的厚度中。為了達到本發明的目的，在此還提供一種利用雷射焊接方法形成的管件連接產品。第一管件的內壁保持其焊接前的金屬光澤。為了達到本發明的目的，在此還提供了一種適用於內燃機的燃料噴射系統的噴射器。噴射器包噴嘴，燃料通道構件，保持件，閥構件和驅動單元。所述噴嘴具有通過其噴射燃料的噴嘴孔。所述燃料通道構件連接到噴嘴並且限定與噴嘴孔相連通的燃料通道。所述保持件在相對於所述噴嘴的燃料通道構件相反側上連接到所述燃料通道構件。所述閥構件容納在燃料通道構件內以在其內往復運動從而打開或關閉噴嘴。所述驅動單元容納在所述保持件中且構造成驅動閥構件。所述燃料通道構件和保持件分別對應所述管件連接產品的第一管件和第二管件。


根據下面的描述，所附的權利要求和附圖，將會更好地理解本發明及其附加目的， 特徵和優點，其中圖1是例示根據本發明的第一實施例的噴射器的剖面圖；圖2A是例示根據第一實施例的噴射器中的燃料通道構件和保持件的第一圓筒形部分之間的雷射焊接方法的裝配過程的示意圖；圖2B是例示根據第一實施例的噴射器中的第一圓筒形部分和燃料通道構件之間的雷射焊接方法的預熱過程的示意圖；圖2C是例示根據第一實施例的噴射器中的第一圓筒形部分和燃料通道構件之間的雷射焊接方法的焊接過程的示意圖；圖3A是例示根據第一實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間的雷射焊接方法的預熱過程和焊接過程的雷射輸出值變化的曲線圖；圖;3B是例示根據第一實施例的預熱過程和焊接過程中保持件和燃料通道構件之間的裝配表面的溫度變化的曲線圖；圖4是例示根據第一實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間的焊接部位附近區域的放大剖面圖；圖5A是例示根據對比實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間的雷射焊接方法的焊接過程中雷射輸出值變化的曲線圖；圖5B是例示根據對比實施例的焊接過程中保持件和燃料通道構件之間的裝配表面溫度變化的曲線圖；圖5C是例示根據對比實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間的焊接部位附近區域的放大剖面圖；圖6A是例示根據本發明第二實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間的雷射焊接方法的預熱過程和焊接過程中雷射輸出值變化的曲線圖；圖6B是例示根據本發明第二實施例的預熱過程和焊接過程中保持件和燃料通道構件之間的裝配表面溫度變化的曲線圖；圖7A是例示根據本發明第三實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間雷射焊接方法的裝配過程的示意圖；圖7B是例示根據本發明第三實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間雷射焊接方法的預熱過程的示意圖；圖7C是例示根據本發明第三實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間雷射焊接方法的焊接過程的示意圖；圖8A是例示根據本發明第三實施例的噴射器中的保持件和燃料通道構件之間雷射焊接方法的焊接過程中雷射輸出值變化的示意圖；以及圖8B是例示根據本發明第三實施例的焊接過程中保持件和燃料通道構件之間的裝配表面溫度變化的示意圖。
具體實施例方式將參考附圖描述本發明的實施例。在實施例中，相同的數字表示基本相同的部件， 並且省略了相同部件的描述。(第一實施例)本發明第一實施例的噴射器10用於內燃機的燃料噴射系統(未圖示)，並且將燃料噴射和供給到內燃機。將參考圖1描述噴射器10的構造。噴射器10包括噴嘴20，燃料通道構件30，保持件40，閥構件50和用作驅動單元的線圈60。噴嘴20由金屬形成且包括具有大致圓筒形形狀的圓筒形部分21和覆蓋圓筒形部分21的一個端部部分的底部部分22。換句話說，噴嘴20形成為具有底部的圓筒形形狀。底部部分22包括噴嘴孔23。燃料通道構件30用金屬形成為大致圓筒形形狀。噴嘴20和燃料通道構件30裝配在一起使得圓筒形部分21的外壁和燃料通道構件30的內壁彼此相對，並且這些部分通過雷射焊接而焊接在一起。雷射焊接所產生的焊接熔深部分71形成在圓筒形部分21的外壁和燃料通道構件30的內壁之間的裝配表面70處。裝配表面70是圓筒形部分21和燃料通道構件30裝配在一起的表面，因而圓筒形部分21的外壁表面和燃料通道構件30的內壁表面都標記裝配表面70。焊接熔深部分71形成為沿著裝配表面70的整個圓周的大致環形形狀。因此，圓筒形部分21的外壁和燃料通道構件30的內壁之間的間隙保持液體密封。 焊接熔深部分71的前端在沿著圓筒形部分21和燃料通道構件30的中心軸的橫截面上位於圓筒形部分21的厚度內。圓筒形構件11由非磁性材料製成，在相對於噴嘴20的燃料通道構件30的相反側上連接到燃料通道構件30的一個端部部分。而且，圓筒形構件12在相對於燃料通道構件 30的相反側上連接到圓筒形構件11的一個端部部分。圓筒形構件11、12的內徑設定成等於燃料通道構件30的內徑。保持件40由金屬形成，並且包括具有大致圓筒形形狀的第一圓筒形部分41 ；連接部分42和第二圓筒形部分43，其中連接部分42從第一圓筒形部分41的一個端部部分徑向向外延伸，並且具有大致環形形狀；第二圓筒形部分43以大致圓筒形形狀的方式從連接部分42的外邊緣部分延伸。燃料通道構件30和保持件40裝配在一起，使得燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁彼此相對，並且這些部分利用雷射焊接而焊接在一起。利用雷射焊接產生的焊接熔深部分81形成在燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的裝配表面80處。裝配表面80是燃料通道構件30和第一圓筒形部分 41裝配在一起的表面，因而燃料通道構件30的外壁表面和第一圓筒形部分41的內壁表面標記為裝配表面80。焊接熔深部分81形成為沿著裝配表面80的整個圓周的大致環形形狀。因此，燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的間隙保持液體密封。 焊接熔深部分81的前端在沿著燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的中心軸的橫截面上位於燃料通道構件30的厚度內。噴嘴20和燃料通道構件30之間的雷射焊接，以及燃料通道構件30和保持件40之間的雷射焊接將在下文更詳細地進行描述。閥構件50由金屬製成，並且包括具有大致圓筒形形狀的圓筒形部分51，和覆蓋圓筒形部分51的一個端部部分的底部部分52。換句話說，閥構件50形成為具有底部的圓筒形形狀。閥構件50容納在燃料通道構件30內部以便在構件30內往復運動。作為底部部分52從噴嘴20的底部部分22離開或底部部分52接觸底部部分22的結果，閥構件50能夠打開或關閉噴嘴孔23。孔53和孔M形成在圓筒形部分51上，並且使圓筒形部分51的內壁和外壁之間連通。活動芯13在相對於底部部分52的閥構件50的相反側上壓配合到閥構件50上。 活動芯13由金屬形成，並且布置在位於燃料通道構件30和圓筒形構件11的連接部分的徑向內部。活動芯13的外徑設定成稍微小於燃料通道構件30和圓筒形構件11的內徑。因此，活動芯13能夠在燃料通道構件30和圓筒形構件11的內部與閥構件50 —起平滑地往
復運動。固定芯14壓配合到圓筒形構件11、12的徑向內部。固定芯14利用金屬以圓筒形的方式形成。固定芯14能夠與活動芯13接觸以限制活動芯13在相對於噴嘴20的相反方向上位移。因此，活動芯13和閥構件50能夠在固定芯14和噴嘴20的底部部分22之間
往復運動。圓筒形調整管15壓配合到固定芯14的徑向內部。推動構件16具有在軸向方向上延伸的力。這樣，閥構件50與活動芯13 —起被推向噴嘴20的底部部分22。具有大致圓筒形形狀的線圈60容納在保持件40的第二圓筒形部分43的徑向內部，並且布置在圓筒形構件11、12的徑向外部。線圈60在被供給電能時產生磁力。結果，活動芯13被吸引到固定芯14。同時，閥構件50的底部部分52脫離噴嘴20的底部部分22， 噴嘴孔23因此打開。燃料引入管17具有大致圓筒形形狀，在相對於圓筒形構件11的圓筒形構件12的相反側壓配合到圓筒形構件12上。使用樹脂模製燃料引入管17的徑向外部部分。連接件 18形成在管17的模製部分處。用於將電能供給到線圈60的接線端19插入-模製在連接件18內。通過燃料引入管17的供給口 171流入到噴射器10中的燃料流過燃料引入管17、 調節管15、固定芯14、圓筒形構件11、活動芯13、閥構件50的內側和孔53、54 ；並且流過燃料通道構件30的內部和噴嘴20的圓筒形部分21的內部。最後，燃料被引導到噴嘴孔23 中。通過這種方式，燃料通道構件30限定構件30徑向內部的、燃料流過的燃料通道31。將描述噴射器10的操作。線圈60通電時，活動芯13被吸引到固定芯14。因此，
7閥構件50與活動芯13整體地移向固定芯14，以便脫離噴嘴20的底部部分22。結果，噴嘴孔23進入打開狀態(閥打開狀態)。由燃料引入管17的供給口 171流入噴射器10的燃料流過燃料引入管17、調節管 15、固定芯14、圓筒形構件11、活動芯13和閥構件50的徑向內部；流過孔53、54 ；燃料通道構件30的徑向內部；以及噴嘴20的圓筒形部分21的內部。最後，該燃料被通過噴嘴孔23 噴射。另一方面，當線圈60的通電斷開時，閥構件50與噴嘴20的底部部分22接合，從而噴射器10是閥關閉的。因此，從噴射器10的燃料噴射被切斷。下面將參考圖2A至圖4描述用於本實施例的噴射器10中保持件40和燃料通道構件30之間的雷射焊接的方法。圖2A至圖2C例示了處於生產過程中的噴射器10中保持件40的第一圓筒形部分41和燃料通道構件30的示意性橫截面。在此，將解釋為燃料通道構件30對應「第一管件」和第一圓筒形部分41對應「第二管件」。本實施例的雷射焊接方法包括裝配過程、預熱過程和焊接過程。將描述裝配過程。 如圖2A所示，在裝配過程中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41裝配在一起，使得燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁彼此相對。然後，處於裝配狀態的燃料通道構件30和第一圓筒形部分41布置在可旋轉臺2上，使得燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的中心軸與可旋轉臺2的旋轉軸R重合。在本實施例中，處於裝配狀態的燃料通道構件30和第一圓筒形部分41布置在大氣壓下的空氣中。將描述預熱過程。如圖2B所示，在預熱過程中，通過以預定速度轉動可旋轉臺2 而使燃料通道構件30和第一圓筒形部分41繞中心軸旋轉；並且第一圓筒形部分41的外壁受到來自雷射照射裝置3的雷射L照射。結果，在第一圓筒形部分41的受到雷射L照射的部位產生熱量，並且該熱量傳遞給燃料通道構件30。在上述情況下，來自雷射照射裝置3的雷射L的輸出值例示在圖3A的左手側。假定可旋轉臺2的旋轉角(即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)在開始雷射照射時為 0 (零)度，控制雷射照射裝置3使得雷射L的輸出值在0到360度(即當可旋轉臺2旋轉一次)是恆定的。因此，燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的裝配表面80的溫度發生變化，如圖:3B的左手側所示的那樣。雖然裝配表面80的溫度在雷射照射開始後立即變得高於第一溫度，裝配表面80的溫度在短時間內趨同於第一溫度。在此， 第一溫度是低於燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的熔點的預定溫度。通過這種方式，在預熱過程中，通過利用雷射照射第一圓筒形部分41的外壁，加熱(預熱)構件30和部分41使得裝配表面80的溫度趨同於第一溫度。開始雷射照射後直到可旋轉臺2旋轉一次的期間對應於預熱過程。將描述焊接過程。在本實施例中，在預熱過程後立即開始焊接過程。如圖3A右手側所示，雷射L的輸出值在預熱過程後立即增加，即當可旋轉臺2旋轉一次。控制雷射照射裝置3使得雷射L的輸出值從這點起直到可旋轉臺2旋轉一次是保持恆定的。結果，裝配表面80的溫度變化，如圖:3B右手側所示的那樣。雖然裝配表面80的溫度在焊接過程剛剛開始後變得高於第二溫度，裝配表面80的溫度迅速趨同於第二溫度。在這裡，第二溫度是等於或高於燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的熔點的預定溫度。如圖2C和圖4所示，在焊接過程中，第一圓筒形部分41和燃料通道構件30因為雷射照射而熔化，並且從第一圓筒形部分41的外壁向裝配表面80的附近區域產生焊接熔深部分81。作為可旋轉臺2 (即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)旋轉的結果，焊接熔深部分81形成為大致環形形狀。結果，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41焊接(連接)在一起，並且燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的間隙保持液體密封。在此，作為燃料通道構件30和第一圓筒形部分41連接在一起的結果所獲得的物體對應「管件連接產品」。第二溫度是這樣的溫度，即焊接熔深部分81的前端位於燃料通道構件30的厚度內。更具體地，在本實施例中，通過調整雷射L的輸出值和雷射L的照射時間，即可旋轉臺 2的旋轉速度，控制焊接熔深深度Dm和焊接熔深寬度Wm使得深度Dm和寬度Wm為預定值。 在本實施例中，在焊接過程剛剛開始之前，預熱構件30和部分41使得裝配表面80的溫度達到第一溫度。因此，裝配表面80的溫度在焊接過程中不迅速升高。這樣，容易控制焊接熔深部分81的熔深深度Dm和熔深寬度Wm。在本實施例中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的厚度為大約0. 35mm，燃料通道構件30的外徑為大約6mm。另外，可旋轉臺2的旋轉速度為約200到400rpm。在通過上述焊接過程形成的「管件連接產品」(即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)中，焊接熔深部分81的前端位於燃料通道構件30的厚度內。因此，燃料通道構件 30的內壁保持其焊接前的金屬光澤，並且例如構件30內壁的表面粗糙度保持在高等級。「燃料通道構件30的內壁保持其焊接前的金屬光澤」意思是指內壁不存在因「燃燒或氧化」而變色。更具體地，利用本發明的雷射焊接方法，能夠精確地控制焊接熔深深度使得焊接熔深部分81的前端位於燃料通道構件30的厚度內。因此，燃料通道構件30的內壁不燃燒或不被氧化。這樣，通過觀察燃料通道構件30的內壁就能夠確定利用本發明的雷射焊接方法形成的管件連接產品。在本實施例中，噴嘴20和燃料通道構件30也通過上述雷射焊接方法連接(焊接)在一起。在這種情況下，噴嘴20的圓筒形部分21可對應「第一管件」，燃料通道構件30 可對應「第二管件」。通過使用該方法將噴嘴20和構件30焊接在一起，作為圓筒形部分21 和外壁和燃料通道構件30的內壁之間的裝配表面70附近區域熔化的結果所產生的焊接熔深部分71的前端位於圓筒形部分21的厚度內。結果，圓筒形部分21的內壁保持其焊接前的金屬光澤。將參考圖5A至5C描述根據對比實例的雷射焊接方法。與上述本實施例的雷射焊接方法不同，對比實例是不需要執行「預熱過程」的雷射焊接方法。因此，對比實例類似於常規雷射焊接方法。在對比實例中，在裝配過程之後，不經過上面的預熱過程就開始焊接過程。同時， 如圖5A左手側的實線所表示的，雷射L的輸出值保持恆定在大於本實施例的焊接過程中雷射L的輸出值(如圖5A右手側的短劃線所表示的)的值處。因此，燃料通道構件130的外壁和第一圓筒形部分141的內壁之間的裝配表面180的溫度沿徑向變成等於或高於第二溫度的溫度，如圖5B左手側的實線所表示的那樣。由於溫度的這種迅速增加，焊接熔深部分 181的前端到達燃料通道構件130的內壁，從而噴濺S粘附在該內壁上(參見圖5C)。如上所述，利用對比實例的雷射焊接方法，不執行預熱過程。這樣，裝配表面180 的溫度在焊接過程中迅速增加。結果，很難精確地控制例如焊接熔深部分181的前端的位置，即焊接熔深深度和焊接熔深寬度。因此，由於焊接可能引起「熔透」或「噴濺的粘附」。而且，對比實例中所需要的雷射L的輸出值大於本實施例中焊接過程中所需要的輸出值。如上所述，用於本實施例的噴射器10中的燃料通道構件30和保持件40之間的雷射焊接的方法包括裝配過程、預熱過程和焊接過程。在裝配過程中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41裝配在一起使得金屬燃料通道構件30 (第一管件)的外壁和金屬保持件 40的第一圓筒形部分41 (第二管件)的內壁彼此相對。在預熱過程中，加熱構件30和部分 41使得燃料通道構件30和第一圓筒形部分41之間的裝配表面80的溫度趨同到低於燃料通道構件30和保持件40的熔點的第一溫度。在焊接過程中，第一圓筒形部分41利用雷射照射以加熱部分41，使得裝配表面80的溫度趨同到等於或高於該熔點的第二溫度。通過該加熱而熔化裝配表面80的附近區域，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41連接在一起以形成「管件連接產品」。在本實施例中，在焊接過程中，雷射L的輸出值和照射時間設定成使得第二溫度變成使得作為裝配表面80的附近區域熔化的結果的焊接熔深部分81的前端位於燃料通道構件30的厚度內的溫度。通過這種方式，在本實施例中，在預熱過程中，提前加熱構件30和部分41使得裝配表面80的溫度接近達到第一溫度。因此，在焊接過程中利用雷射照射加熱時，能夠避免裝配表面80的溫度突然增加。這樣，在焊接過程中，設定雷射L的輸出值和照射時間使得裝配表面80的溫度大致達到第二溫度，這是便利的。結果，能夠精確地控制焊接熔深深度 (Dm)，從而焊接熔深部分181的前端位於燃料通道構件30的厚度內。因此，防止熔透缺陷或產生噴濺，從而改善「管件連接產品「的焊接質量。在本實施例中，通過在預熱過程中預熱裝配表面80，與裝配表面80沒有預熱的情況相比，能夠減小焊接過程中焊接時所需要的雷射L的輸出值。而且，在焊接過程中，通過將燃料通道構件30和第一圓筒形部分41焊接在一起，同時處於裝配狀態的構件30和部分 41繞它們的中心軸旋轉，實現沿著它們的整個圓周的均勻焊接。在本實施例中，在預熱過程中，通過利用雷射照射第一圓筒形部分41，加熱構件 30和部分41使得裝配表面80的溫度趨同於第一溫度。因此，在本實施例中，能夠利用單個雷射照射裝置3在一系列過程中連續地執行在預熱過程中預熱裝配表面80和在焊接過程中加熱裝配表面80。在本實施例中，通過雷射照射加熱構件30和部分41，裝配表面80的溫度能夠在比較短的時間內接近達到第一溫度。結果，能夠縮短預熱過程的時間。在本實施例中，在預熱過程中，在雷射照射的自始至終以恆定的輸出利用雷射照射部分41。在本實施例中，在用雷射照射時，處於裝配狀態的構件30和部分41圍繞它們的中心軸旋轉，能夠預熱構件30和部分41，從而裝配表面80的溫度沿著它的整個圓周大致達到第一溫度。利用根據本實施例的雷射焊接方法形成的「管件連接產品」中，燃料通道構件30 的內壁保持其焊接前的金屬光澤。這樣，通過觀察燃料通道構件30的內壁就能夠確定「管件連接產品，，是利用該雷射焊接方法形成的。為了使燃料通道構件30減小高壓燃料的流動阻力，以及使燃料通道構件30防止混入因高壓燃料的流動而從燃料通道構件30的內壁上剝落下來的外來雜質，對例如燃料通道構件30的內壁的表面粗糙度要求高等級的質量。因為這個原因，如果適用上述雷射焊接方法作為噴射器10的燃料通道構件30的焊接方法，就得到了特別好的效果。另外，在本實施例中，上述雷射焊接方法還適用於噴嘴20與燃料通道構件30之間的焊接。在這種情況下，噴嘴20可對應「第一管件」，且燃料通道構件30可對應「第二管件」。同樣在這種情況下，也產生類似於上述效果的效果。(第二實施例)將參考圖6A和圖6B描述根據本發明第二實施例的噴射器。儘管就噴射器的構造而言，第二實施例類似於第一實施例，但雷射焊接方法的部分(預熱過程)不同於第一實施例。在第二實施例中，如圖6A左手側所例示的，在預熱過程中，控制雷射照射裝置3使得可旋轉臺2 (即，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)的旋轉角從0度到360度，即當可旋轉臺2旋轉一次，雷射L的輸出值逐漸變高。因此，燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的裝配表面80的溫度發生變化，如圖6B左手側所示的那樣。在此， 圖6B的左手側上所示的實線表示裝配表面80在其周向上的每個位置處(即每個旋轉角) 的溫度。實際上，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41在旋轉時同時得到預熱。這樣，裝配表面80的溫度的平均值趨同於預熱過程中的接近第一溫度。在預熱過程之後，類似於第一實施例，執行焊接過程，並且燃料通道構件30和保持件40焊接(連接)在一起。如上所述，在本實施例中，在預熱過程中，部分41利用雷射進行照射，雷射的輸出自開始雷射照射到結束逐漸增加。在本實施例中，例如通過利用雷射照射燃料通道構件30 和第一圓筒形部分41，處於裝配狀態的構件30和部分41圍繞它們的中心軸以相對高的速度旋轉，預熱構件30和部分41從而裝配表面80的溫度沿著其周向大致達到第一溫度。當燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的直徑和厚度比較小時，本實施例是適用的；並且臺 2的旋轉速度在預熱時相對較高。(第三實施例)將參考圖7A至圖8B描述根據本發明的第三實施例的噴射器。儘管就噴射器的構造而言，第三實施例類似於第一實施例和第二實施例，但雷射焊接方法的部分(預熱過程) 不同於第一和第二實施例。在燃料通道構件30和保持件40的預熱方面，第三實施例不同於第一和第二實施例，第三實施例在預熱過程中不使用雷射。下面將描述第三實施例的噴射器中的燃料通道構件30和保持件40之間的雷射焊接方法。將描述裝配過程。如圖7A所示，在裝配過程中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41裝配在一起，使得燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁彼此相對。將描述預熱過程。如圖7B所示，在預熱過程中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41處於裝配狀態，布置在加熱室4內部的可旋轉臺2上。燃料通道構件30和第一圓筒形部分41布置在可旋轉臺2上，使得構件30和部分41的中心軸與臺2的旋轉軸R重合。然後，通過加熱加熱室4中的氣體(本實施例中為空氣)，加熱(預熱)燃料通道構件30和保持件40， 使得裝配表面80的溫度趨同於第一溫度。在此，第一溫度是低於燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的熔點的溫度。將描述焊接過程。在焊接過程中，通過使旋轉臺2以預定速度旋轉而使燃料通道構件30和第一圓筒形部分41圍繞中心軸旋轉；並且利用來自雷射照射裝置3的雷射L照射第一圓筒形部分41的外壁。如圖8A中的實線所示可旋轉臺2 (即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)的旋轉角從0度到360度，即當臺2旋轉一次時，雷射L的輸出值是恆定的。因此，裝配表面80的溫度發生變化，如圖8B中實線所示的那樣。雖然裝配表面80的溫度在焊接過程剛剛開始後變得高於第二溫度，裝配表面80的溫度迅速趨同於第二溫度。 在此，第二溫度是等於或高於燃料通道構件30和第一圓筒形部分41的熔點的預定溫度。如圖7C所示，在焊接過程中，第一圓筒形部分41和燃料通道構件30因雷射照射而熔化，並且從第一圓筒形部分41向裝配表面80產生焊接熔深部分81。作為可旋轉臺 2 (即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)旋轉的結果，焊接熔深部分81形成為大致環形形狀。結果，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41焊接(連接)在一起，並且燃料通道構件30的外壁和第一圓筒形部分41的內壁之間的間隙保持液體密封。在本實施例中，緊鄰在焊接過程之前，預熱構件30和部分41使得裝配表面80的溫度達到第一溫度。因此，裝配表面80的溫度在焊接過程中不迅速增加。這樣，容易控制焊接熔深部分81的焊接熔深深度和焊接熔深寬度。在通過上述焊接過程形成的「管件連接產品「(即燃料通道構件30和第一圓筒形部分41)中，焊接熔深部分81的前端位於燃料通道構件30的厚度內。因此，燃料通道構件30的內壁保持其焊接前的金屬光澤，並且例如， 構件30的內壁的表面粗糙度保持在高等級。為了進行比較，上述對比實例的焊接過程所需要的雷射輸出值用短劃線表示在圖 8A中。從圖8A可以得知在本實施例中，焊接過程所需要的雷射輸出值低於其中不執行預熱的對比實例。另外，如圖8B中短劃線所示，在對比實例的焊接過程中，裝配表面80的溫度在雷射照射剛剛開始後迅速上升。另一方面，如圖8B中實線所示，在本實施例的焊接過程中，限制了在雷射照射剛剛開始後裝配表面80的溫度的突然溫度上升(每單位時間的溫度上升率)。如上所述，在本實施例中，在預熱過程中，燃料通道構件30和第一圓筒形部分41 處於裝配狀態，布置在加熱室4中；並且通過對加熱室4中的氣體進行加熱，加熱構件30和部分41使得裝配表面80的溫度趨同於第一溫度。在本實施例中，花費預定的時間預熱每對燃料通道構件30和第一圓筒形部分41。然而，例如，如果在加熱室4內部一次預熱多於一對燃料通道構件30和第一圓筒形部分41，能夠提高操作效率。在本實施例中，由於雷射不用於預熱，與也使用雷射進行預熱(第一和第二實施例)的方法相比，能夠減少供給到雷射照射裝置3的電能。將描述上面實施例的改型。在本發明的改型中，在預熱過程中，只要「第一管件 「和」第二管件「的裝配表面的溫度大致趨同於第一溫度，照射第二管件的雷射的輸出以及可旋轉臺的旋轉速度可以以任何方式進行控制。在焊接過程中，只要裝配表面的溫度大致趨同於第二溫度，照射第二管件的雷射的輸出以及可旋轉臺的旋轉速度可以以任何方式進行控制。在上述實施例中，描述了在大氣壓下的空氣中進行焊接過程的雷射焊接的實例。 在本發明的改型中，雷射焊接可以在惰性氣體中進行，例如氮氣、氬氣、或氦氣或在低壓空氣中進行。或者，可以在焊接部位上方噴射惰性氣體時執行雷射焊接。在上面實施例中，描述了在預熱過程和焊接過程中，通過固定雷射照射裝置而旋轉「第一管件」和「第二管件」在第二管件的周向上照射「第二管件」的外壁的實例。在本發明的改型中，可通過旋轉雷射照射裝置而固定「第一管件」和「第二管件」來利用雷射在第二管件的周向上照射「第二管件」的外壁。
12
與在第一和第二管件及雷射照射裝置之間的相對旋轉期間通過利用雷射持續照射均勻焊接管件的整個圓周的實例相反，可以通過利用雷射間歇照射來「點焊」管件。在這種情況下，雖然「第一管件」和「第二管件」之間的液體密封下降，通過在「第一管件」和「第二管件」之間設置例如0型環的密封件來保證液體密封。在本發明的改型中，利用上述雷射焊接方法形成的「管件連接產品」不僅可用於噴射器，還可以用作例如各種裝置或設備的部件。如上所述，本發明無論如何不局限於上面的實施例，可以在不偏離本發明的範圍的前提下以各種方式實施。對於本領域的技術人員而言容易想到其他優點和改型。因此，本發明在廣義上不局限於所顯示和描述的特定細節，代表性設備，例示性實例。
權利要求
1.一種雷射焊接方法，包括執行裝配過程，其中，所述裝配過程的執行包括將由金屬製成的第一管件(30;21)和由金屬製成的第二管件GO ；30)裝配在一起，使得所述第一管件(30 ；21)的外壁和所述第二管件(40 ；30)的內壁彼此相對；執行預熱過程，其中，所述預熱過程的執行包括加熱所述第一管件(30 ；21)和第二管件(40 ；30)，使得所述第一管件(30 ；21)和第二管件(40 ；30)之間的裝配表面(80 ；70)的溫度趨同於第一溫度，所述第一溫度低於所述第一管件(30 ；21)和第二管件GO ；30)的熔點；以及執行焊接過程，其中所述焊接過程的執行包括利用雷射(L)照射所述第二管件GO ；30)以加熱所述第一管件(30 ；21)和第二管件 (40 ；30)，使得所述裝配表面(80 ；70)的溫度趨同於第二溫度，所述第二溫度等於或高於所述熔點；熔化所述裝配表面(80 ；70)的附近區域以產生焊接熔深部分(81 ；71)；以及將所述第一管件(30 ；21)和第二管件GO ；30)連接在一起以形成管件連接產品，其中設定在焊接過程中所述雷射(L)的輸出和照射時間，從而所述第二溫度成為使所述焊接熔深部分(81 ；71)的頭端位於所述第一管件(30 ；21)的厚度之內的溫度。
2.根據權利要求1所述的雷射焊接方法，其特徵在於，所述預熱過程的執行還包括利用雷射(L)照射所述第二管件(40 ；30)以加熱所述第一管件(30 ；21)和第二管件(40 ；30)，使得所述裝配表面(80 ；70)的溫度趨同於所述第一溫度。
3.根據權利要求2所述的雷射焊接方法，其特徵在於，所述預熱過程的執行還包括從開始利用雷射(L)照射第二管件GO ；30)至結束照射， 以恆定雷射輸出利用雷射(L)照射所述第二構件GO ；30)。
4.根據權利要求2所述的雷射焊接方法，其特徵在於，所述預熱過程的執行還包括利用雷射(L)照射所述第二管件00;30)，從開始利用雷射(L)照射第二管件GO ；30)至結束照射，逐漸增加所述雷射(L)的輸出。
5.根據權利要求1所述的雷射焊接方法，其特徵在於， 所述預熱過程的執行還包括將處於裝配狀態的所述第一管件(30 ；21)和第二管件GO ；30)布置在加熱室中；以及通過加熱所述加熱室(4)中的氣體加熱所述第一管件(30 ；21)和第二管件GO ；30)使得裝配表面(80 ；70)的溫度趨同於所述第一溫度。
6.根據權利要求1所述的雷射焊接方法，其特徵在於， 所述第一管件(30;21)的內壁保持其焊接前的金屬光澤。
7.一種適用於內燃機的燃料噴射系統的噴射器(10)，所述噴射器(10)包括 噴嘴(20)，其具有噴嘴孔(23)，通過噴嘴孔噴射燃料；燃料通道構件(30)，其連接到所述噴嘴00)並且限定與所述噴嘴孔03)相連通的燃料通道(31)；保持件(40)，其在相對於所述噴嘴00)的燃料通道構件(30)的相反側上連接到所述燃料通道構件(30)；閥構件(50)，其容納在所述燃料通道(30)內部以在其內往復運動從而打開或關閉所述噴嘴孔(23)；以及驅動單元(60)，其容納在所述保持件00)中，並且構造成驅動所述閥構件(50)，其中， 所述燃料通道構件(30)和保持件00)分別對應權利要求6所述的管件連接產品的所述第一管件(30)和第二管件(40)。
全文摘要
本發明涉及一種雷射焊接方法、管件連接產品以及使用該產品的噴射器。在裝配過程中，由金屬製成的第一管件(30；21)和由金屬製成的第二管件(40；30)裝配在一起使得第一管件的外壁和第二管件的內壁彼此相對。在預熱過程中，加熱所述管件使得裝配表面(80；70)的溫度趨同於低於所述管件的熔點的第一溫度。在焊接過程中，利用雷射(L)照射所述第二管件以加熱所述管件使得裝配表面的溫度趨同於等於或高於所述熔點的第二溫度；熔化所述裝配表面的附近區域以產生焊接熔深部分(81；71)；以及將所述管件連接在一起以形成管件連接產品。設定焊接過程中雷射的輸出和照射時間，從而第二溫度變成使所述熔深部分的頭端位於第一管件的厚度內的溫度。
文檔編號B23K26/42GK102259238SQ20111013570
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月20日 優先權日2010年5月31日
發明者塚原久敏, 杉山幸一, 根崎晉一郎, 竹內真人, 鈴木益矢 申請人:株式會社電裝