CN111050981A

CN111050981A - 激光焊接铝坯料

Info

Publication number: CN111050981A
Application number: CN201880057070.7A
Authority: CN
Inventors: 小迈克尔·特伦科; 杰森·E·哈福特; 山姆·A·卡苏梅; 杰克·A·阿特金森; 詹姆斯·J·埃万杰利斯塔
Original assignee: Shiloh Industries Inc
Current assignee: TWB LLC
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-04-21
Also published as: US20210060702A1; DE112018004942T5; WO2019051273A8; WO2019051273A1

Abstract

公开了焊接部件及其制造方法。焊接部件可以包括具有形成对接接头的相应的第一边缘和第二边缘的第一金属工件(202)和第二金属工件(204)。焊接部件可以进一步包括第一激光焊缝(208a)和第二激光焊缝(208b)，第一激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的一侧上连接第一边缘和第二边缘，第二激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的另一个相对侧上连接第一边缘和第二边缘。一些示例部件可以具有激光焊缝，激光焊缝结合，以延伸穿过对接接头的整个深度，并在第一激光焊缝与第二激光焊缝之间形成重叠区(212)。在一些示例中，第一激光焊缝和第二激光焊缝可以形成有基本上为零的大孔隙率。

Description

激光焊接铝坯料

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月7日提交的申请序列号为62/555,339的美国临时专利的优先权，其全部内容通过引用明确合并于此。

技术领域

本公开涉及金属薄板坯料的焊接，更具体地，涉及由铝基材料制成的金属薄板坯料的焊接。

背景技术

金属部件或工件可以使用激光焊接工艺连接。激光焊接对于连接相对较大的板材特别方便，例如，如用在汽车或其他车辆应用中的板材，而其他连接工艺可能不方便。特别是当通过减小部件某些区域的厚度来减少部件的重量时，需要连接不同厚度的板材。

在对焊接组件执行成形操作时，具有焊接组件的金属部件可能容易发生故障。例如，在两个金属薄板坯料焊接在一起并随后冲压时，冲压所需的特征而不在焊缝或紧邻的金属薄板中产生裂纹或其他不希望的方面，这可能是具有挑战性的。由于激光焊接工艺的热量可能导致金属薄板坯料的材料性能退化，因此这种不希望的方面在由铝材料形成的金属薄板坯料中特别普遍。

因此，需要激光焊接金属部件的改进的方法。

发明内容

根据一个方面，焊接部件可以包括具有第一边缘的第一金属工件和具有第二边缘的第二金属工件，第一边缘定位为邻近第二边缘，以在第一金属工件与第二金属工件之间形成对接接头。第一金属工件或第二金属工件中的至少一个可以由铝基材料形成。焊接部件可以进一步包括第一激光焊缝，第一激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的一侧上连接第一边缘和第二边缘，其中第一激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。焊接部件还可以包括第二激光焊缝，第二激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的与所述一侧相对的另一侧上连接第一边缘和第二边缘，其中第二激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。第一激光焊缝和第二激光焊缝可以结合，以延伸穿过对接接头的整个深度，并在第一激光焊缝与第二激光焊缝之间形成重叠区。

在另一个方面中，焊接部件可以包括具有第一边缘的第一金属工件和具有第二边缘的第二金属工件，第一边缘定位为邻近第二边缘，以在第一金属工件与第二金属工件之间形成对接接头。第一金属工件或第二金属工件中的至少一个可以由铝基材料形成。焊接部件可以进一步包括第一激光焊缝，第一激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的一侧上连接第一边缘和第二边缘，其中第一激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。焊接部件还可以包括第二激光焊缝，第二激光焊缝在第一金属工件和第二金属工件的与所述一侧相对的另一侧上连接第一边缘和第二边缘，其中第二激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。在该示例中，第一激光焊缝和第二激光焊缝可以形成有基本上为零的大孔隙率。

根据另一个方面，制造焊接部件的方法包括：将第一金属工件的第一边缘定位为邻近第二金属工件的第二边缘，以形成对接接头，其中第一金属工件或第二金属工件中的至少一个由铝基材料形成。示例方法进一步包括：从第一金属工件和第二金属工件的一侧焊接第一边缘和第二边缘，以产生第一激光焊缝，其中第一激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。所述方法还可以包括从第一金属工件和第二金属工件的另一个相对侧焊接第一边缘和第二边缘，以产生第二激光焊缝，其中第二激光焊缝包括来自第一金属工件和第二金属工件的材料。第一激光焊缝和第二激光焊缝可以结合，以延伸穿过对接接头的整个深度，并在第一激光焊缝与第二激光焊缝之间形成重叠区。

附图说明

图1A示出了用于车身或结构的焊接部件的各种示例的透视图，每个示例可以使用本文所述的示例性方法生产；

图1B示出了用于车辆底盘的焊接部件的各种示例的透视图，每个示例可以使用本文所述的示例性方法生产；

图2A是定位成用于对接焊接的两个工件的截面图；

图2B是通过图2A的两个工件之间的示例性焊接接头截取的截面图，示出了工件的第一焊缝；

图2C是通过图2A的示例性焊接接头截取的截面图，示出了工件的第二焊缝；

图3是示出不同金属材料对波长的吸收的曲线图，其中一些波长用于不同类型的激光焊接；

图4A至图4F示出了焊接样品的截面图和俯视图，显示了用于传播第二焊缝的激光功率水平对焊接接头的影响，其中：

·图4A是焊接接头的截面图，其示出了使用相同激光功率水平在接头中形成的第一焊缝和第二焊缝；

·图4B是焊接接头的截面图，其示出了使用与用于形成第一焊缝的激光功率水平相比降低的激光功率水平在接头中形成的第二焊缝；

·图4C是焊接接头的截面图，其示出了使用与用于形成第一焊缝的激光功率水平相比更进一步降低的激光功率水平在接头中形成的第二焊缝；以及

·图4D、图4E和图4F分别是图4A、图4B和图4C的焊接接头的俯视图；

图5A是根据示例方法的焊接激光功率分布的图示的透视图；

图5B是图5A中的焊接激光功率分布的图示的俯视图；

图6A是焊接激光功率分布的替代方法的图示的透视图；

图6B是图6A中的焊接激光功率分布的替代方法的图示的俯视图；

图7A至图7G示出了焊接样品的截面图和俯视图，以及相关的硬度图，显示了在相关激光焊接工艺中使用的填充焊丝对焊接接头的影响，其中：

·图7A是焊接接头的截面图，其示出了无填充焊丝而形成的焊接接头；

·图7B是焊接接头的截面图，其示出了使用第一类型填充焊丝形成的焊接接头；

·图7C是焊接接头的截面图，其示出了使用第二类型填充焊丝形成的焊接接头；以及

·图7D、图7E和图7F分别是图7A、图7B和图7C的焊接接头的俯视图；以及

·图7G是沿图7A、图7B和图7C所示的焊接接头的材料硬度的曲线图；

图8A至图8F示出了焊接样品的截面图和俯视图，显示了在焊接工艺中使用的保护气体对焊接接头的影响，其中：

·图8A是焊接接头的截面图，其示出了无保护气体而形成的焊接接头；

·图8B是焊接接头的截面图，其示出了用以第一流速的保护气体形成的焊接接头；

·图8C是焊接接头的截面图，其示出了用以第二流速的保护气体形成的焊接接头，第二流速高于图8B中所示的流速；以及

·图8D、图8E和图8F分别是图8A、图8B和图8C的焊接接头的俯视图；

图9A是示例性焊接夹具的透视图，所述焊接夹具可以用于将两个工件(例如，图2A和图2B中所示的工件)焊接在一起；

图9B是在垂直于焊接接头的方向上观看的示例性激光焊接工艺的示意图；

图9C是在平行于焊接接头的方向上观看的图9B的示例性激光焊接工艺的示意图；以及

图10是用于将工件焊接在一起的示例方法的工艺流程图。

具体实施方式

本文提供的示例性图示针对用于将金属工件焊接在一起的方法和***，所述金属工件是例如由铝基材料制成的一个或多个金属薄板件的拼焊坯料以及由此产生的焊接部件。如本文所使用的术语“铝基材料”广泛地包括按重量计单一最大成分是铝的任何材料。例如，这包括纯铝和各种铝合金。公开的示例方法可以包括用于定位彼此相邻的相应工件的第一边缘和第二边缘以形成对接接头的步骤。第一边缘和第二边缘可以例如使用激光焊接工艺从工件的第一侧焊接在一起。在工件充分冷却以允许初始焊缝至少部分地重新凝固之后，可以从工件的相对侧焊接第一边缘和第二边缘。这个两阶段焊接工艺最初产生第一焊缝。第一焊缝从第一侧穿透入对接接头中第一深度——这是第一焊接步骤的结果。然而，在相对侧的第二焊道中，作为第二焊道的结果产生第二焊缝。因此，第二焊缝从相对的第二侧穿透入对接接头中第二深度。两个焊缝通常重叠，使得第一深度和第二深度结合延伸穿过对接接头的整个深度，并在第一焊缝与第二焊缝之间形成重叠区。由此，第二焊缝的产生可以使凝固的第一焊缝的至少一部分再熔化。

在一些示例中，可以采用夹具，以在焊接工艺中将工件保持在位置中。例如，工件可以固定到夹具上，使得工件的相邻边缘被定位成用于焊接。在一些示例中，夹具通常可以对一个或两个工件施加力，由此在激光焊接步骤中的至少一个步骤中，将第一工件和第二工件的相对边缘迫压到一起。

本文公开的示例焊接方法可以有助于形成通常为扁平的铝焊接坯料组件，然后其可以例如在随后的冲压工艺中形成三维形状。两阶段焊接工艺通常可以通过减少或消除铝材料以前的焊接方法中的典型的材料强度降低来增加整体部件强度，由此使部件和/或焊接接头故障的可能性最小化。以前的焊接方法(例如，仅从工件的一侧采用单一焊缝的那些方法)通常会在焊接接头中产生不足的强度，在随后的成形工艺(例如，冲压)中导致接头的开裂或其他故障或邻近接头的工件的开裂或其他故障。此外，在以前的焊接方法下，熔池中的熔融材料的流动通常难以控制。仅举例来说，在这些以前的方法中，在凝固之前，熔融材料容易从焊接接头中流出。

在一些示例中，这个增加的强度导致延伸特性不会相对于初始材料延伸特性降低。因此，示例焊接部件可以在焊缝的延伸中显示改进的抗裂性、抗撕裂性等。更具体地，虽然焊接材料本身可以具有较小的延伸率(因此具有较小的对诸如撕裂或裂纹等故障的抵抗力)，但与以前的焊接方法相比，使用本文所述的示例性两道焊方法焊接的样品可以具有相对增加的延伸率。

已发现焊缝和/或热影响区的重叠影响产生的焊接接头的强度，正如下文将结合各种示例进一步描述的。在一些示例性方法中，第一焊道或顶部焊道可以具有最厚工件的至少60％的第一穿透深度。第二焊道或底部焊道可以具有最厚工件的至少40％的第二穿透深度。这些范围通常是最小值，正如将在下文对各种示例的讨论中可见的，一个或两个穿透百分比一般高于这些最小穿透深度，以便产生理想的重叠和焊接接头强度。

在焊接工艺之前，仅仅作为示例，例如，通过激光烧蚀(例如，以去除一个或多个涂层和/或中间材料层，例如，氧化铝涂层)、化学或机械方法，可以准备用于焊接的一个或两个工件的边缘区域。也可以清洁边缘区域，例如，以去除水合涂层。这种准备可以从焊接区域去除不需要的成分，改进边缘的对齐和/或减少相邻边缘之间的空隙，由此提高产生的焊缝的强度。

通常，工件可以固定或选择性地固定以进行焊接，使得相邻工件边缘齐平，即，工件的底部表面对齐。在一个示例中，即使相邻“齐平”表面之间存在不明显的差异或公差(例如，最高达0.003英寸)，底部表面也可以对齐。工件可以具有不同的厚度、不同的成分，或者在一些替代实例中，可以具有相同的厚度和/或成分。

如下文将进一步讨论的，可以使用激光焊接工件。尽管下面将关于具体示例讨论某些有利参数，但可以使用任何合适的波长、光斑尺寸、光斑形状、光束质量和功率。在一些示例图示中，可以基于要被焊接的金属的吸收特性来选择激光。更具体地，在使用铝基材料的情况下，可以选择波长与铝的吸收频率紧密匹配的焊接激光。此外，在一些示例方法中，可以在第一焊道和第二焊道中的一个或两个上使用保护气体。

复合焊接部件

现在转向图1A和图1B，提供了车辆焊接部件的示例，这些部件可以由通过本方法焊接的工件形成，包括由铝基材料(即，纯铝和/或铝基合金)制成的工件。这些部件的示例可以包括“白车身”或其他结构部件，例如，如图1A所示，例如，封闭板(例如，提升门10或门板12a或12b)、支柱结构14a或14b、车身侧16、车顶/天窗支撑结构18或门环20。在图1B所示的其他示例中，车辆焊接部件包括底盘部件，例如，横梁22、拖车挂接组件24或车架纵梁组件26，这些组件也可以根据本文所教导的示例性焊接方法形成。

示例方法可以应用于具有不同厚度的工件，正如下文将进一步详细描述的。这种焊接接头可以特别适合于需要改变金属薄板厚度或坯料厚度的车辆部件，以便提供集中或局部强度区域(即，在这些区域中具有较厚的金属薄板)，同时通过在其他区域中使用较薄的金属薄板使整体部件重量最小化。这种焊接组件通常称为拼焊坯料组件。

如上所述，与以前的焊接方法(例如，采用传统的单道焊接激光)相比，使用本文所述的示例性双道焊接方法连接的工件可以具有增加的强度。更具体地，与以前的焊接方法相比，通过焊接可以在较小程度上减小工件的材料强度，或者根本不会减小工件的材料强度。这种增加的强度可以使工件(例如，在随后的冲压或拉伸操作中)形成三维部件，同时保持焊接接头的完整性。

激光焊接方法

如上所述，第一焊道和第二焊道的重叠通常可以增强产生的焊缝的强度。现在转向图2A至图2C，示出了对接接头中定位的两个工件的示例重叠区。如图2A所示，第一工件202可以最初定位为邻近相对较薄的第二工件204，并且随后例如，在激光焊接工艺中与第二工件204连接，以生产如图2B和图2C所示的拼焊坯料组件。

虽然在本文的示例中总体上示出了两个工件202、204，但是这些仅仅是示例，并且应当理解，可以以各种布置连接两个以上的工件。例如，焊接接头可以是线性的、多线性的或曲线形的。在另一个示例中，两个或更多个工件可以沿第三工件的单个边缘连接。此外，工件202、204可以沿其连接边缘具有相似的长度，或者要被连接的工件可以具有不同的长度。工件202、204也可以具有方便的任何尺寸和/或厚度。工件202、204可以具有相同的厚度，或者如图2A所示限定不同的厚度。此外，本文所示的示例示出工件202、204具有薄板或平面结构。可以代替采用其他结构，例如，非平坦的、非平面的工件。根据一个示例，工件202、204中的至少一个是由铝基材料制成的薄板，并且具有大约0.5毫米至4.0毫米(包括0.5毫米和4.0毫米)的厚度。在另一个示例中，工件中的至少一个由铝基材料形成，并且具有大约1.0至2.5毫米(包括1.0和2.5毫米)的厚度。

在其他示例方法中，工件202、204可以由钢材料形成。使用钢材料的示例在采用相对较厚的规格材料的情况下可以是有利的，这可以允许使用相对减小的激光功率(与传统的单道激光焊接方法相比)。在一个示例中，由钢材料形成的工件202、204可以具有大约0.5毫米至5.0毫米(包括0.5毫米和5.0毫米)的厚度。在另一个示例中，由钢材料形成的工件202、204具有大约1.0毫米至3.0毫米(包括1.0毫米和3.0毫米)的厚度。

本文所述的示例方法可以用于在任意数量的不同金属材料之间形成焊接接头，但特别有益于例如在拼焊布置中连接由铝基材料制成的金属薄板工件或坯料。合适的铝基材料(即，或者纯铝或者铝基合金)可以包括(仅作为示例)任何铝合金，例如，2xxx、3xxx、4xxx、5xxx或6xxx合金材料(其示例为铝6061-T4材料)。在一些示例中，金属薄板工件或坯料可以具有各种表面精加工、涂层和/或预处理，例如，铣削精加工、放电质地(EDT)精加工或氧化物稳定预涂层，仅仅引用一些可能性。

在第一激光焊道(其结果在图2B中示出)之后，第一激光焊缝208穿透入两个工件202、204之间的对接接头中深度D₁。在一个示例中，深度D₁是较厚工件的厚度的至少60％。第一激光焊接区域216a包括第一焊接区208a以及第一热影响区206a和第一焊接区域边界210a，其中第一焊接区208a至少部分地被第一热影响区206a包围，而第一热影响区206a又至少部分地被第一焊接区域边界210a包围。如本文中使用的术语“热影响区”包括激光焊接区域的区，其中工件基体材料的微观结构已经改变或受到焊接工艺的热能的影响，但实际上并未熔化；然而，如本文中使用的术语“焊接区”包括激光焊接区域的区，其中一个或两个工件的基体材料实际上已经熔化，并且至少部分地凝固。因此，第一焊接区208a可以通过晶粒结构、晶粒尺寸、晶粒取向等的明显转变或变化，从工件202、204和热影响区206a的周围基体材料上直观地描绘出来。

随后，可以从工件202、204的相对侧焊接对接接头，其结果如图2C所示。第二焊道可以穿透入该接头深度D₂。在一个示例中，深度D₂是较厚工件202的至少40％。第二焊道产生第二激光焊接区域216b，第二激光焊接区域216b象其第一激光焊接对应部件，包括第二焊接区208b、第二热影响区206b和第二焊接区域边界210b，其中第二焊接区208b至少部分地被第二热影响区206b包围，而第二热影响区206b又至少部分地被第二焊接区域边界210b包围。焊接区208与热影响区206之间的边界或过渡倾向于比热影响区206与周围基体材料之间的焊接区域边界210更不明显；但并非总是如此。

在两个激光焊接区域216a、216b的重叠交集处产生重叠区212，特别是关于焊接区208a、208b。正如下文将进一步描述的，重叠区212中的金属材料在第一焊接区域边界210a和第二焊接区域边界210b之内，并且在两道焊接方法的两个焊道中的每个焊道中分别暴露于热。来自两个焊道或循环的多次热暴露，特别是如果工件202、204由铝基材料制成，可能会导致重叠区212的微观结构与相邻热影响区206a、206b和/或焊接区208a、208b的微观结构不同，所述相邻热影响区206a、206b和/或焊接区208a、208b不与区域206a、206b、208a或208b中的另一个重叠，每一个都只暴露在单一的热事件(thermal event)中。

在一个示例中，从焊接接头的顶部侧和底部侧开始的连续(而不是同时)焊接操作可以使第一激光焊缝208a和第二激光焊缝208b的部分熔化，然后以产生重叠区212并增加焊缝的强度的方式凝固。通过允许第一焊接区208a和/或热影响区206a在产生第二焊接区208b和/或第二热影响区206b之前至少部分地凝固，可以产生具有相对较小晶粒尺寸的微观结构的重叠区212，从而增加焊接接头的强度。在这个意义上，第二焊道可以熔化和/或热影响第一焊接区域208a和/或第一热影响区206a的至少一部分，由此产生与焊接激光的单焊道相比具有良好晶粒结构的重叠区212。

虽然上面提到了最小穿透深度的示例，但产生的焊缝的整体强度可以受两个焊缝之间的重叠程度的极大影响。不同的是，整个焊接接头的焊接强度可以通过大于最小穿透率但小于最大穿透率的重叠程度最好地实现；这也在下面讨论。事实上，在下面讨论的一些示例中，第一焊缝和第二焊缝的过度重叠或第一和第二焊缝中的一个的过度穿透可以降低焊缝的整体强度。在本文提供的非限制性示例中，激光焊缝的“深度”是激光焊缝延伸到工件中的距离或程度，由其对应的焊接区域边界定义。

在一个示例中，第一激光焊缝208a具有深度D₁或穿透入较厚工件202的至少80％的接头中。穿透优选地小于较厚工件202的厚度的100％(即，它不会一直燃烧)，以防止熔融基体材料的滴落或下垂。第二激光焊缝208b穿透深度D₂，该深度可以在较厚工件202的40％与60％之间。因此，在这个示例中，第一激光焊缝208a和第二激光焊缝208b重叠，使得重叠区212具有较厚材料的至少大约20％的厚度(即，在与工件202、204的厚度相同的方向上)。

如上所述，在第一激光焊缝与第二激光焊缝之间没有重叠或重叠不足的焊接接头可能导致降低的焊接强度或在随后的成形操作中焊缝失效。例如，在焊接区域边界210a、210b或焊缝208a、208b完全不重叠、在两者之间留下基体材料的非重叠区的情况下，由于缺少重叠而导致强度不足可能发生失效。相比之下，如本文示例性方法中所述，使用重叠焊道的改进焊接通常允许焊接接头显示相对于以前的焊接方法增加的强度，并且在一些情况下，基体材料的强度可以不显著降低，例如，在标准化试验(例如，Erichsen或Olsen压延试验等)中测得的强度。此外，在示例重叠焊接方法中，焊接部件中的失效可以倾向于发生在基体材料中(即，在示例成形部件中的工件202或工件204中)的焊接接头外侧。这种失效模式(即，在焊接接头外侧的基体材料中)通常在此类试验中(通常测试部件直到发生失效，以确定失效发生的位置)更为可取，至少在焊接件的后续成形(例如，在冲压操作中)应用中很重要。

激光焊缝的过度穿透也可能具有缺点。例如，在第二激光焊缝208b穿透整个接头，和/或导致第一激光焊缝208a与第二激光焊缝208b之间的重叠超过70％的情况下，成形部件可以具有降低的强度。例如，在一种方法中，其中第二焊缝208b完全穿透接头(即，深度D₂等于工件202和204的最大厚度)，和/或第一焊缝208a与第二焊缝208b的深度D₁与D₂之间的重叠超过70％，第二激光焊缝208b的过度穿透导致样品在随后的成形性试验中在焊接接头之内出现故障。

如上所述，激光焊接可以用于第一焊道和第二焊道之中的每个焊道中。任何合适的激光焊接装置或工艺可以用于第一焊道和第二焊道之中的每个焊道。例如，可以采用CO₂激光器、钇铝石榴石(YAG)激光器、光纤激光器或二极管激光器，例如，直接二极管激光器。虽然下面描述的示例包括某些激光焊接设备和参数，例如，使用圆形激光光斑，但也可以使用其他设备和参数，例如圆形、椭圆形或方形激光光斑。

在一些示例方法中，基于激光的波长尽可能接近要焊接的材料的吸收特性来选择激光器。现在转到图3，示出了不同的示例性金属的材料吸收曲线，其中激光的波长对应于x轴，而吸收量对应于y轴。在一个示例中，其中工件202、204由铝基材料制成，二极管激光器L₁的波长(通常具有在大约900与1030nm之间的操作波长)可以最好地匹配铝基材料的某些吸收特性。更具体地，对于100％铝材料，最佳的铝吸收是大约808nm，并且铝基材料的吸收可以略有不同，这取决于材料的其他条件或合金成分。因此，在一个示例中，在800nm与900nm之间选择激光器的操作波长。在另一个示例中，在800nm与1000nm之间选择激光器的操作波长。相比之下，光纤或掺杂钕钇铝石榴石(YAG)激光器L₂和CO₂激光器L₃的操作波长可以相对较高。因此，这些其他类型的激光器L₂和L₃可以更好地与铝以外的材料匹配。

在一些示例中，可以对用焊接激光的第一焊道和第二焊道中的每个焊道采用类似的激光功率、功率密度、光斑尺寸等。在其他示例中，可以在第一焊道和第二焊道中使用不同的焊接参数，例如，当形成第二激光焊缝216b时对第二焊道使用减小的激光功率和/或功率密度。

在一个示例方法中，其中对第二焊道使用相等的或减小的激光功率，以锁孔焊接的形式产生第一激光焊缝216a。尽管当工件202、204具有相同或相似的厚度时可以采用不同的激光功率或不同的能量强度焊接，但在一个示例中，沿工件202、204的上部或台阶侧使用较高功率的激光。如上所述，锁孔焊接的特征通常是升高的功率水平和相对集中的光束，其结果是在接头处形成相对狭窄的激光焊缝。从产生第二激光焊缝216b的工件202、204的相对侧或较低侧(例如，齐平侧)的后续焊道可以呈现出比第一焊道低的能量密度，并且可以形成导电焊缝。如图2B和图2C所示，与焊缝208a的相对较窄的宽度W₁相比，第二焊缝208b可以因此具有相对较宽的宽度W₂。与第一焊缝208a的深度D₁相比，第二焊缝208b的相对较低强度的焊缝或导电焊缝也可以通过穿透入焊缝中的较浅的深度D₂与第一焊缝208a的较高强度的焊缝或锁孔焊缝在视觉上区别开。

现在转向图4A至图4F，将进一步详细描述用于第二焊道的激光功率等于或小于第一焊道的激光功率的情况下形成的焊缝示例。图4A和图4D分别是同一样品的截面图和仰视图；图4B和图4E分别是同一样品的截面图和仰视图；并且图4C和图4F分别是同一样品的截面图和仰视图。图4A至图4F中所示的每个样品最初沿焊接接头的第一侧以大约5.0kW的第一功率水平焊接。随后，每个样品都沿焊接接头的相对侧焊接。图4A和图4D中所示的样品以用于第二焊道的相同功率水平焊接，而图4B和图4E中所示的样品以3.8kW的略降低的功率水平焊接，并且图4C和图4F所示的样品以2.5kW的更显著降低的功率水平焊接。在第二/相对侧焊道中使用降低的功率水平产生的第二激光焊缝216b形成有较少的焊接飞溅(例如，比较图4D和图4F)，并产生相对更平滑的焊缝轮廓(例如，比较图4A和图4C)。

在示例性激光焊接方法中，激光焊接光束的光斑尺寸、焦点、功率分布和/或其他激光焊接参数也可以对于第一焊道和第二焊道改变，例如，为了改变焊接激光的能量强度以在工件202、204中产生不同类型的激光焊缝。在一个示例中，第二/相对侧焊道使用比顶部焊道大的激光光斑尺寸，由此降低能量强度。在一个具体示例中，与第一焊道相比，光斑尺寸(例如，在工件202和/或204的表面上产生的激光光斑的直径或半径)增加了100％。例如，为了执行这样的激光光斑尺寸的增加，激光束可以被散焦。

在散焦用于第二/相对侧焊道的激光束的一个示例中，在第一焊道中使用以产生第一激光焊缝216a的激光焊接光束直接聚焦在工件202、204的上表面上。工件表面上的焦点可以相对于工件表面具有“零焦点”。在产生第二激光焊缝216b的相对侧上的后续激光焊接中，焊接激光可以被散焦，使得焦点对应于超出激光束经过的工件表面的位置。在一个示例中，工件的相对侧上的后续焊道中的激光聚焦在超出工件表面1.0mm与10.0mm之间的位置处，由此扩大工件表面处的激光光斑尺寸。在另一个示例中，激光在超出工件表面5.0mm的位置处被散焦。在这些示例中，在工件的台阶侧产生第一激光焊缝216a的焊接激光可以是聚焦激光，而在工件齐平侧处产生第二激光焊缝216b的焊接激光是散焦激光。然而，其他实施例是可能的。

激光光斑尺寸的变化还可以在激光束的光斑上产生不同的功率密度分布。例如，激光的功率密度可以朝向激光束的中心更强烈地聚焦，而功率密度远离光束中心移动时更快速地下降。在图5A和图5B中示出了这样的示例，其示出了高斯(Gaussian)功率密度分布。功率分布的一个测量可以由激光束的宽度W_L的百分比来表示，激光将功率密度保持在峰值功率密度的预定百分比之内。更具体地，如图5B所示，在激光束的宽度W_P2上保持峰值(或基本上如此)功率分布。通过比较，图6A和图6B中示出了更均匀分布的功率密度。在“顶帽”功率密度分布的这个图示中，峰值功率保持在整个光束宽度W_L的更大百分比上，而不是在图5A和图5B所示的高斯分布中。在图6A和图6B所示的示例中，峰值功率密度保持在宽度W_P1上，宽度W_P1大于高斯分布的宽度W_P2。图6A和图6B中所示的更广泛分布的功率密度可以更有效地用于例如，在与以上提供的示例中产生的第二激光焊缝216b相关联的相对侧/第二焊道中形成导电型焊缝。

虽然在一组示例性样品中可以采用任何合适的激光配置和/或一组激光焊接参数，但以下参数被证明是特别有效的。激光焊接光束光斑尺寸大约为0.6mm至1.2mm，激光功率大约为2000至6000瓦，激光波长大约为800至2000纳米(nm)。此外，如上所述，可以基于要被焊接的材料的吸收特性来选择激光的波长。焊接激光的速度(即，沿焊接接头的激光束光斑的速度)可以是大约2至10米/分钟。在另一个示例中，线速度是大约6至16米/分钟。焊接激光也可以采用闭环控制，即，一些类型的焊接副产品(例如，焊接羽流、来自焊缝的反射光、焊缝尺寸等)被监测，使得***可以在激光的一个或两个焊道期间调整或操纵一个或多个焊接参数(例如，焊接功率、焦点等)。在闭环控制的一个示例中，监测激光的穿透深度，并连续调整激光功率以达到所需的穿透，例如，如上所述，在第一焊道中至少60％穿透和/或在第二焊道上至少40％穿透。此外，虽然可以提供焊缝跟踪以便于精确跟踪焊接接头，但在一些示例中不需要焊缝跟踪。更具体地，焊缝跟踪通常有助于确保激光焊接光束的位置。在一些应用中，例如，在工件202、204的面对表面是齐平的或基本上是齐平的(例如，沿多规格焊接接头的背面，或者工件202、204具有相同的规格/厚度)的情况下，焊缝跟踪相对困难。在这种应用中，其他的固定解决方案可以补偿焊缝跟踪，并确保激光束的适当位置。

除了可以与第一激光焊缝相比为了后续/相对侧激光焊缝而进行的激光功率的改变之外，还可以改变焊接激光的偏移量。在一个示例方法中，焊接激光朝向用于第一焊道的较厚的规格材料偏移大约0.2毫米(mm)，以产生第一激光焊缝216a。在另一个示例中，激光焊缝可以偏移0.1mm至2.0mm(包括0.1mm和2.0mm)。在这些示例中，焊接激光不偏移(即，偏移为零，并因此对齐或以其他方式直接聚焦在工件202、204的边缘之间的焊缝上)，以用于焊接相对侧并产生第二激光焊缝216b。

示例焊接方法可以使用填充材料(例如，填充焊丝)，或者替代地可以不使用任何填充材料在工件202、204之间形成焊接接头。在一些示例中，使用与基体材料不同的合金的填充焊丝，例如，在焊接工艺中补偿基体铝6xxx材料的化学成分和性能。在其他情况下，填充焊丝可以采用与基体材料相同的材料/合金，例如，如果填充焊丝主要或仅用于增加相同规格焊接应用中的横截面几何形状。现在转向图7A至图7G，示出了焊接工件202、204的示例，其不用填充焊丝形成(见图7A和图7D)，其用铝4xxx填充焊丝形成(在所示示例中，为4047合金填充焊丝；见图7B和图7E)，以及其用铝5xxx填充焊丝形成(在所示示例中，为5183铝合金填充焊丝；见图7C和图7F)。在这些示例中，采用铝6xxx材料的基体材料，但是与填充焊丝相关的概念可以应用于其他材料。使用填充焊丝的示例产生的焊接接头具有减小的焊缝横截面形状凹度。此外，如图7G所示，使用铝4xxx材料的填充焊丝导致增加的硬度。更具体地，图7G示出了沿焊接部件的表面测量的硬度，即，在接近焊接区域216的基体材料中和焊接区域216中的不同位置处测量的硬度。如图所示，基体材料可以具有相对均匀的硬度，所述硬度由于接近焊缝208a、208b而例如通过回火而不被降低。因此，虽然在焊接区域216中的表面硬度可以相对较高，但是工件202、204中的一个或两个可以限定邻近第一焊缝208a和/或第二焊缝208b的表面硬度，该表面硬度与第一工件202和第二工件204的基体材料硬度相比不被降低。在一些示例中，例如，图7G中所示，沿工件202和/或204的表面硬度不可测量地降低，例如，如沿基体材料202的表面延伸到热影响区206a的硬度测量中所示，焊接区208a中的硬度大幅增加。虽然改进的硬度特性可能不保证在所有情况下都提高成形性，但改进的硬度特性可以有助于防止基体材料的硬度损失，例如，由于焊接工艺的热量而导致的在基体材料的回火中的降低。

在焊接工件202、204之间的接头过程中，可以在任一个或两个焊道过程中使用保护气体。保护气体可以改进焊缝的冷却，并减少飞溅。除了减少焊接接头的气孔之外，还发现在任一个或两个焊缝上使用保护气体可以促进形成的焊缝的相对更光滑的表面(例如，比较图8A与图8B和图8C)，并减少焊接表面上的氧化物形成。虽然可以使用方便的任何保护气体，但通常惰性气体在减少氧化方面是有效的。在一个示例中，发现在数量上基本相等的氩和氦的混合物是有效的。在另一个示例中，发现100％氩气流是有效的。虽然气体流速在“中等”(10L/min)和“高”流速(30L/min)下是有效的，如图8B和图8C所示，但在另一个示例中，发现每小时30至50立方英尺(CFH)(大约14.16L/min至23.60L/min)的稍高流速是有效的。

现在转向图9A至图9C，示出了可以用于在焊接操作过程中固定工件202、204的示例焊接夹具。通常，工件202、204可以以任何方便的方式固定在用于焊接操作的位置中。在一些示例方法中，当执行一个或两个焊接时，可以例如通过施加将一个或两个工件迫压向另一个的力而将工件202、204迫压向彼此。特别是，在至少第一焊道过程中，减少或禁止旋转变形并在工件202、204之间提供连续水平力的保持或夹紧机构或夹具有助于获得良好的晶粒结构，并且还可以减少焊缝中的气孔。可以通过约束一个工件而同时对另一个工件施加水平力来实现连续水平力。在一些情况下，施加到工件上的力可能会使工件平移，导致激光焊接过程熔化焊接接头中的材料时被消耗的部分工件。通常，希望由于焊接产生的基体材料的移动最小化，然而如果由于焊缝熔化或由于焊缝中出现气孔而发生基体材料的轻微移动，则随后水平施加的力可以有助于使间隙最小化和/或克服倾向于打开焊缝或分离工件边缘的任何力。

在图9A所示的一个示例中，焊接夹具包括第一工件支撑件302和第二工件支撑件304以及激光头400，所述激光头配置为将激光焊接光束L_B导向工件202、204之间的焊接接头。如上所述，两个工件202、204之间的接头可以首先从接头的第一侧焊接，以产生第一激光焊缝(图9A中未示出)。在焊缝至少部分地凝固之后，可以焊接焊接接头的相对侧，以产生第二激光焊缝。在一个示例方法中，可以翻转或旋转工件，以使接头的第二/相对侧暴露于激光头400和/或焊接激光L_B。在另一个示例方法中，激光头400和/或激光焊接机的其他件可以翻转或旋转，以接近接头的第二/相对侧。在又一个示例中，定位在与激光头400相对的焊接接头一侧上的第二激光头(未示出)可以用于形成第二焊缝208b。

工件支撑件各自支撑第一工件202和第二工件204之中的对应的一个。更具体地，支撑件302、304可以使第一工件202和第二工件204彼此接触地定位，以便于将第一工件202和第二工件204沿其边缘焊接在一起。在一些示例性方法中，工件202、204可以沿面对的边缘邻接在一起，从而便于在工件202、204之间产生对接接头。以此方式，可以通过连接第一工件202和第二工件204来形成焊接坯料，例如，拼焊坯料。替代地，可以形成其他类型的焊接接头，包括搭接接头、组合对接和搭接接头、相似或不相似规格材料之间的接头、相似或不相似金属之间的接头，等等。

第一工件支撑件302和第二工件支撑件304可以以任何方便的方式夹紧或固定它们相应的工件202、204。在一个示例中，工件支撑件302、304中的每一个具有一个或多个垫片(未示出)，用于选择性地抓取或夹持相关工件。仅作为示例，工件可以使用夹具、磁铁或真空垫固定到位置中。真空垫的使用允许工件支撑件302和/或304夹持由(包括像铝的有色金属的)几乎任何类型的材料形成的工件。因此，夹具可以用于焊接由易焊接的任何材料形成的工件。真空垫的另一个有利方面通常是减少循环时间，这可能是由于产生真空或降低压力的相对速度导致的，其反过来又便于真空垫夹持工件。

现参见图9B和图9C，进一步详细描述例如在图9A所示的夹具中使用的激光焊接设备的示例。如上所述，激光头400(图9B和图9C中未示出)可以用于将激光束L_B撞击到工件202、204上。

如图9B和图9C所示，当激光束L_B沿工件之间的接头移动时，它可以相对于工件202、204成角度。更具体地，如在图9B中清楚可见，激光束L_B可以垂直地限定角度α₃，使得激光束L_B相对于“焊接方向”(即，激光束L_B和/或工件202、204之间的焊缝的行进方向，在本文中被称为“x”方向)的平面中的垂直方向向下关于工件202、204成角度。可以使用在x方向上的任何方便的倾角α₃，例如，大约7.5°的角度。在另一个示例中，可以采用大约0°与10°之间的角度。替代地或除了相对于焊接方向的倾斜之外，激光束L_B可以沿垂直于“x”方向的方向垂直地限定角度α₄，如图9C所示(即，在与激光束L_B和/或工件202、204之间的焊缝的行进方向垂直的“y”方向上)。通常，工件202、204具有不同的厚度，如图9C所示，激光束L_B可以朝向较厚的工件202成角度。仅作为一个示例，角度α₄可以在5°与25°之间。在另一个示例中，角度α₄是大约15.0°。如图9B所示，示例焊接夹具可以具有限定角度α₁的保护气体喷嘴500和限定角度α₂的填充焊丝进料器600。在一个示例中，角度α₁是大约45°，并且角度α₂是大约47.5°。可以采用保护气体喷嘴500和填充焊丝送料器600的方便的任何其它取向或相对位置。

现在转向图10，示出了用于将第一工件和第二工件定位和/或焊接在一起的工艺1000，其中至少一个工件由铝基材料制成。工艺1000可以在框1010处开始，其中第一工件和第二工件被定位。更具体地，如上所述，工件202和204可以彼此相邻地固定，使得相应的面对边缘被定位用于焊接。

此外，在一些示例方法中，每个工件202、204可以固定到焊接夹具上。在具有不同厚度的工件的拼焊坯料中，优选地首先定位并固定较厚的工件。因此，第一工件202可以放置在第一工件支撑件302上。第一工件202可以定位在第一工件支撑件302上，并且对齐，以用于以任何方便的方式例如经由焊接连接到第二工件204。在一个示例中，在第一工件支撑件302上设置一个或多个量规销(gage pin)，所述量规销与第一工件202的边缘(例如，不焊接到第二工件204的侧边之中的一个边缘)接合，由此将第一工件202的侧边与量规销对齐。量规销可以由此在“x”方向上(即，平行于焊接边缘)对齐第一工件202。第二工件204可以随后邻近第一工件202放置，并且可以固定到工件支撑件304。

进行到框1020，可以例如通过激光焊接工艺在第一工件和第二工件中产生第一激光焊缝。第一激光焊缝的产生可以在第一工件202和第二工件204的固定之后发生。例如，如上所述，激光头400可以用来形成第一激光焊缝216a，并且从第一阶梯侧将第一工件202和第二工件204连接在一起。如上所述，第一工件202和第二工件204的部分可以被熔化，第一激光焊缝216a从第一侧穿透入对接接头中至第一深度。在焊接工艺中，气体可以在邻近焊接点的排气室中循环，例如，以提供保护、冷却和/或对由于焊接第一工件202和第二工件204而产生的气体进行排气。排气室还可以利用由外真空源产生的降低的压力来帮助去除排出的气体。然后工艺1000可以进行到框1030。

在框1030处，例如，在焊接或熔化的材料已降至某一温度以下之后，可以允许第一激光焊缝216a的至少一部分(例如，第一热影响区206a)重新凝固。

在框1040处，可以从工件的相对侧焊接第一边缘和第二边缘。此外，从工件202、204的相对侧焊接可以在框1030中的第一焊缝的至少一部分重新凝固之后发生，使得至少一些材料被熔化或焊接，允许重新凝固，然后在框1040处再次被熔化或焊接。因此，可以产生第二激光焊缝216b，其从相对侧穿透入工件202、204之间的对接接头中至第二深度。

如上所述，可以优化激光焊接工艺的各种参数(例如，框1020和1040中所述的)，以增加焊接强度。在一个示例中，在焊接工艺中，可以保持一个或多个以下参数：

·激光功率保持在2.0与6.0千瓦(kW)之间；

·激光沿工件的线速度保持在6.0与16.0米/分钟之间；

·邻近接头以30-50立方英尺/小时(CFH)的流速提供保护气体，包括通常100％的氩气、或氩气(Ar)和氦气(He)的混合物(例如，50/50)、或方便用于激光焊接的其他气体；

·大约4.0至6.0度(在一个示例中，大约5.0度)的激光头倾斜角度，使得激光束相对于垂直方向具有相同的角度，假设工件为水平定向；

·在焊接的第一焊道或顶部焊道过程中，采用大约零的激光束焦距(即，激光束垂直聚焦在工件202和/或204的上表面上)；

·在焊接第二焊道或底部焊道过程中，采用散焦激光束(即，激光束垂直聚焦在工件202和/或204的表面上方的垂直位置上)；

·激光束朝向较厚的规格材料偏移大约0.1至0.3毫米(在一个示例方法中，大约0.2毫米)；

·在焊接工艺中，每个工件202、204都固定在位置中；以及

·在至少第一激光焊接步骤过程中，将工件202、204迫压在一起或以其他方式在两个工件202、204之间施加力。

此外，在一些示例方法中，可以采用所有以上参数。

在一些示例中，第一工件202和第二工件204可以在第一激光焊缝216a和第二激光焊缝216b中的任一个或两个的形成过程中被迫压到一起。更具体地，如上所述，工件202、204可以固定在焊接夹具中。可以对一个或两个工件202、204施加恒定的力，使得工件202、204的面对边缘保持对齐。

此外，如上所述，第一激光焊缝216a和第二激光焊缝216b的第一深度和第二深度可以结合以延伸穿过对接接头的整个深度。激光焊缝216a、216b由此可以在第一激光焊缝与第二激光焊缝之间形成重叠区212，正如由两个重叠焊接区域边界210a、210b限定的。第二激光焊缝216b的产生可以使凝固的第一激光焊缝216a的至少一部分再熔化。

在一个被发现特别有效的示例焊接工艺中，采用操作波长与铝材料的吸收耦合的焊接激光，例如，直接二极管激光，以形成重叠的第一激光焊缝和第二激光焊缝，同时在第一激光焊缝的形成过程中在工件202、204之间施加力。在另一个特别有效的示例中，形成第一激光焊缝的激光的激光功率或能量强度相对高于形成第二激光焊缝的激光的激光功率或能量强度，例如，导致第一激光焊缝与相对较宽和/或较浅的导电焊缝相比，形成为相对较窄和/或较深的“锁孔”型激光焊缝。

然后，工艺1000可以终止或继续其他已知的焊后步骤。

本文描述的示例焊接方法采用沿焊接接头的相对侧的两个连续激光焊道来产生重叠区，至少与以前的激光焊接方法相比，有助于产生具有提高的强度的焊接部件。在以前的焊接方法中，尤其是对于铝基材料形成的工件，在邻近焊缝的工件中容易出现材料强度的显著降低。相比之下，本文公开的示例下的焊接部件的增加的强度可以允许焊接部件在焊接工艺之后的例如在冲压、轧制或其他制造工艺中成形。如上所述，与以前的焊接方法相比，示例焊接方法可以在例如应力/应变试验的标准化试验中改进焊接接头的性能(例如，通过与以前的焊接方法相比提高延伸性能，或在例如Erichsen或Olsen压延试验的其他标准化试验中改进性能)。

示例焊接方法还可以提供焊接接头中减少的气孔。更具体地，以前的激光焊接方法通常通过在接头中形成空隙或空间而在焊接材料中产生足以降低产生的焊缝中的强度的气泡，所述空隙或空间例如在接头的x射线成像中是可见的。通过比较，例如，如以上在框1020和1030所述的示例焊接方法可以产生基本上为零的大孔隙率。如本文所使用的，术语“基本上为零的大孔隙率”是指在焊接接头的x射线成像中没有可见的大孔或空隙(例如，没有大于较薄工件的厚度的30％的孔或空隙)。事实上，如以上在框1020和1030中所述的示例焊接方法也可以产生小的(如果有的话)微孔率或比在平均放大功率下的x射线成像中可见的小的空隙/孔。

应该理解，上述描述不是本发明的限定，而是本发明的一个或多个示例性说明的描述。本发明不限于在此公开的具体示例，而是仅由下面的权利要求来限定。此外，上述描述中包含的声明涉及具体示例性说明，并且不认为是对本发明的范围或在权利要求中所使用的术语的定义的限制，除非在上面明确地定义了术语或短语。对于本领域技术人员将变得显而易见的是各个其他示例和对所公开的实施例的各种变化和修改。所有这些其他实施例、变化和修改都要在所附权利要求的范围内。

如在说明书和权利要求中所使用的，术语“例如”、“如”、“举例来说”、“诸如”和“像”，以及动词“包含”、“具有”、“包括”以及它们的其他动词形式，当结合一个或多个组件或其他物品的清单使用时，各自被认为是开放式的，意味着该清单不被认为排除其他额外的组件或物品。其他术语使用它们的最广泛的合理意义来解释，除非他们被用在要求不同解释的上下文中。

Claims

1.一种焊接部件，包括：

具有第一边缘的第一金属工件(202)；以及

具有第二边缘的第二金属工件(204)，所述第一边缘定位为邻近所述第二边缘，以在所述第一金属工件与所述第二金属工件之间形成对接接头，其中，所述第一金属工件或所述第二金属工件中的至少一个由铝基材料形成；

第一激光焊缝(208a)，所述第一激光焊缝在所述第一金属工件和所述第二金属工件的一侧上连接所述第一边缘和所述第二边缘，所述第一激光焊缝包括来自所述第一金属工件和所述第二金属工件的材料；以及

第二激光焊缝(208b)，所述第二激光焊缝在所述第一金属工件和所述第二金属工件的与所述一侧相对的另一侧上连接所述第一边缘和所述第二边缘，所述第二激光焊缝包括来自所述第一金属工件和所述第二金属工件的材料；

其中，所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝结合以延伸穿过所述对接接头的整个深度，并在所述第一激光焊缝与所述第二激光焊缝之间形成重叠区(212)。

2.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)和所述第二激光焊缝(208b)形成有基本上为零的大孔隙率，使得在所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝中不存在比所述第一工件和所述第二工件中的较薄工件的厚度的30％大的空隙。

3.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)由比所述第二激光焊缝(208b)高的能量密度的激光形成，使得所述第一激光焊缝具有第一焊缝深度(D₁)，并且所述第二激光焊缝具有比所述第一焊缝深度小的第二焊缝深度(D₂)，并且所述第一激光焊缝具有第一焊缝宽度(W₁)，并且所述第二激光焊缝具有第二焊缝宽度(W₂)，其中，所述第一焊缝宽度小于所述第二焊缝宽度。

4.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)是激光锁孔焊缝，并且所述第二焊缝(208b)是激光导电焊缝。

5.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)穿透入所述焊接接头中至焊缝深度(D₁)，所述焊缝深度是所述第一工件和所述第二工件的最大厚度的至少60％；并且所述第二激光焊缝(208b)穿透入所述焊接接头中至焊缝深度(D₂)，所述焊缝深度是所述第一工件(202)和所述第二工件(204)的最大厚度的至少40％。

6.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述重叠区域(212)包括在所述第一工件和所述第二工件的最大厚度的20至40％之间。

7.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一工件(202)和所述第二工件(204)分别具有不同的第一规格和第二规格，并且其中，所述第一激光焊缝形成在所述工件的阶梯侧上，并且所述第二激光焊缝形成在所述工件的齐平侧上。

8.如权利要求7所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)和所述第二激光焊缝(208b)中的至少一个包括填充焊丝材料。

9.如权利要求8所述的焊接部件，其中，所述第一工件(202)和所述第二工件(204)中的至少一个限定邻近所述第一激光焊缝(208a)和所述第二激光焊缝(208b)的表面硬度以及沿焊接表面的相对较高的焊接硬度，所述表面硬度基本上类似于所述第一工件和所述第二工件中的至少一个的基体材料硬度。

10.如权利要求7所述的焊接部件，其中，所述第一激光焊缝(208a)朝向所述第一工件和所述第二工件中的较厚一个(202)偏移，并且所述第二激光焊缝(208b)与在所述第一工件(202)和所述第二工件(204)之间的所述对接接头对齐。

11.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述第一工件(202)和所述第二工件(204)中的每一个由具有在0.5毫米与5.0毫米之间(包括0.5毫米和5.0毫米)的厚度的铝基材料形成。

12.如权利要求1所述的焊接部件，其中，所述焊接部件是焊接坯料组件和成形焊接部件(10,12,14,16,18,20,22,24,26)中的一个。

13.一种焊接部件，包括：

具有第一边缘的第一金属工件(202)；以及

其中，所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝形成有基本上为零的大孔隙率，使得在所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝中不存在比所述第一工件和所述第二工件中较薄工件的厚度的30％大的空隙。

14.一种制造焊接部件的方法，包括：

将第一金属工件(202)的第一边缘定位为邻近第二金属工件(204)的第二边缘，以形成对接接头，其中，所述第一金属工件或所述第二金属工件中的至少一个由铝基材料形成；

从所述第一金属工件和所述第二金属工件的一侧激光焊接所述第一边缘和所述第二边缘，以产生第一激光焊缝(208a)，所述第一激光焊缝包括来自所述第一金属工件和所述第二金属工件的材料；以及

从所述第一金属工件和所述第二金属工件的另一个相对侧激光焊接所述第一边缘和所述第二边缘，以产生第二激光焊缝(208b)，所述第二激光焊缝包括来自所述第一金属工件和所述第二金属工件的材料；并且

其中，所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝结合，以延伸穿过所述对接接头的整个深度，并在所述第一激光焊缝与所述第二激光焊缝之间形成重叠区(212)。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：在形成所述第二激光焊缝(208b)之前，使所述第一激光焊缝(208a)的至少一部分重新凝固。

16.如权利要求14所述的方法，进一步包括：在所述激光焊接步骤的至少一个的过程中，将所述第一工件(202)和所述第二工件(204)迫压到一起。

17.如权利要求16所述的方法，其中，将所述第一工件(202)和所述第二工件(204)迫压到一起使所述第一激光焊缝(208a)和所述第二激光焊缝(208b)形成为具有基本上为零的大孔隙率，使得在所述第一激光焊缝和所述第二激光焊缝中存在比所述第一工件和所述第二工件中较薄工件的厚度的30％大的零空隙。

18.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一激光焊缝(208a)形成有第一激光能量密度，并且所述第二激光焊缝(208b)形成有第二激光能量密度，其中，所述第一激光能量密度高于所述第二激光能量密度。

19.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一激光焊缝形成为限定第一焊缝深度(D₁)和第一焊缝宽度(W₁)，并且其中，所述第二激光焊缝形成为限定小于所述第一焊缝深度的第二焊缝深度(D₂)，并且所述第二焊接焊缝形成为限定大于所述第一焊缝宽度的第二焊缝宽度(W₂)。

20.如权利要求14所述的方法，其中，所述激光焊接包括使用具有800至1000纳米(包括800纳米和1000纳米)的操作波长的激光。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述激光是直接二极管激光。

22.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一激光焊缝(208a)形成为穿透至焊缝深度(D₁)，所述焊缝深度是所述第一工件和所述第二工件的最大厚度的至少60％，并且所述第二激光焊缝(208b)形成为穿透至焊缝深度(D₂)，所述焊缝深度是所述第一工件(202)和所述第二工件(204)的最大厚度的至少40％。

23.如权利要求14所述的方法，其中，所述重叠区(212)包括所述第一工件(202)和所述第二工件(204)的最大厚度的20至40％。