卷板在線激光焊接工藝及其設(shè)備制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了卷板在線激光焊接工藝及其設(shè)備。其工藝為：由上剪床（１０）向下沖切工件（１６），與下剪床（１１）一起完成剪切后，上剪床直接沉入下剪床且與下剪床頂面保持平行，然后兩側(cè)平整壓板（１７）上抬松開，兩側(cè)活動(dòng)小車（８）同時(shí)推進(jìn)使被剪切的工件切縫拼合，兩側(cè)平整壓板向中間靠攏，盡量貼近拼縫并下壓，使工件壓緊在上剪床的刀背頂部，再由激光頭（４）沿著拼縫進(jìn)行焊接。其設(shè)備包括剪切和激光焊接裝置，剪切裝置包括雙刃剪床、工件夾具、有軌送料小車（８）及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；激光焊接裝置包括導(dǎo)光系統(tǒng)（３）、激光頭（４）、Ｘ和Ｙ軸部件。本發(fā)明專利技術(shù)工藝步驟簡(jiǎn)單，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，適合冶金行業(yè)中小企業(yè)的卷板在線焊接生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于激光焊接加工
，特別涉及冶金行業(yè)中利用激光進(jìn)行巻板在線焊接 的加工工藝及其設(shè)備。
技術(shù)介紹
在冶金工業(yè)中，熱(冷)軋巻板的拼焊聯(lián)接機(jī)組是連續(xù)冷軋生產(chǎn)、酸洗和涂層生產(chǎn)線 中的關(guān)鍵技術(shù)裝備。目前我國(guó)絕大多數(shù)連續(xù)冷軋、酸洗和涂層生產(chǎn)線所采用的是閃光焊機(jī) 等傳統(tǒng)焊接方式。生產(chǎn)實(shí)踐表明閃光焊機(jī)焊縫不能正常通過(guò)軋機(jī)，致使焊縫通過(guò)軋機(jī)必 需抬輥造成超差長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，成材率大大降低；閃光焊縫通過(guò)軋機(jī)時(shí)斷帶次數(shù)多， 一般斷帶 率高于2.5%，所造成的冷軋機(jī)組的停機(jī)時(shí)間占整個(gè)生產(chǎn)周期高達(dá)5 10%，顯著降低了生 產(chǎn)效率。采用激光進(jìn)行巻板焊接焊縫斷帶率一般都低于1/5000，極大提高了冷軋生產(chǎn)線的 生產(chǎn)效率和冷軋鋼板成材率。激光焊接是采用高能密度激光束使金屬材料熔融并連接，具有焊縫狹小、無(wú)變形、接 頭性好并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于激光焊接激光聚焦點(diǎn)很小，焊接又屬于自熔焊，因此要 求待焊接的板邊具有極高的直線度和端面質(zhì)量，從而確保連接板之間的間隙極小，保證焊 接后焊縫飽滿連接強(qiáng)度達(dá)到與母材相當(dāng)。為了保證接頭質(zhì)量，目前國(guó)際上通常采用高精剪 預(yù)加工，采用高精雙刃剪將鋼巻的頭尾同時(shí)剪切達(dá)到激光焊接的要求，但由于高精雙刃剪 技術(shù)復(fù)雜設(shè)備價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)大部分中小冶金企業(yè)無(wú)法承受。也有采用普通剪床剪切板邊， 在焊接過(guò)程中用壓力滾輪壓填對(duì)縫間隙，但也存在設(shè)備復(fù)價(jià)格昂貴的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種巻板在線激光焊接工藝及其設(shè)備，該工藝易 于推行，特別適合中窄帶冷軋、酸洗和涂層生產(chǎn)線中的巻板焊接。所涉及的悍接設(shè)備結(jié)構(gòu) 合理，且價(jià)格降低。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案本專利技術(shù)提供的巻板在線激光焊接工藝，包括剪切、激光焊接步驟，具體是由雙刃剪 床的上剪床向下沖切，與下剪床一起完成對(duì)鋼帶巻板即工件的剪切；剪切完成后，上剪床 直接沉入下剪床且與下剪床頂面保持平行，利用上剪床刀背作為焊接時(shí)鋼板的基礎(chǔ)，然后 兩側(cè)平整壓板上抬松開，兩側(cè)活動(dòng)小車同時(shí)推進(jìn)使被剪切的工件切縫拼合，兩側(cè)平整壓板 向中間靠攏，盡量貼近拼縫并下壓，使工件壓緊在上剪床的刀背頂部，再由激光頭沿著由 拼縫與所述刀背的中間小槽形成的焊槽進(jìn)行焊接。本專利技術(shù)提供的巻板在線激光焊接設(shè)備，包括剪切和激光焊接裝置，具體是 剪切裝置裝在基礎(chǔ)工作平臺(tái)上，其包括雙刃剪床、工件夾具、有軌送料小車及其驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)；雙刃剪床完成沖切工件后，上剪床直接沉入下剪床且其刀背頂部與下剪床頂面保持平行，上剪床的刀背中間開有小槽。激光焊接裝置裝在橫跨基礎(chǔ)工作平臺(tái)的龍門床身上，其包括導(dǎo)光系統(tǒng)、激光頭、x軸 部件和Y軸部件。X軸部件由伺服電機(jī)、絲杠、直線導(dǎo)軌組成，驅(qū)動(dòng)Y軸部件橫向移動(dòng)進(jìn)行焊接。導(dǎo)光系統(tǒng)裝在Y軸部件上。激光頭由電纜連接導(dǎo)光系統(tǒng)。在激光頭上并列安裝有 送粉器，其在焊接時(shí)沿著由被沖切的工件的拼縫與所述刀背中間的小槽一起形成的焊槽同 步送粉。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的主要優(yōu)點(diǎn)是由于采用普通雙刃剪工藝取代高精剪工 藝，利用其雙刃剪直接下沉并利用其刀背作為焊接底座，因此，在剪切后不需要整體移出 焊接區(qū)域，使本設(shè)備整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理。同時(shí)采用同步送粉焊接方式后，對(duì)剪切質(zhì)量的 要求大大降低，可用普通雙刃剪代替高精度雙刃剪，降低了成本。由于采用偏心回旋光束 激光焊接，降低對(duì)拼縫的裝配要求，利用其生產(chǎn)的鋼帶可達(dá)到與高精剪預(yù)加工焊接技術(shù)生 產(chǎn)的鋼帶同等質(zhì)量水平，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，成本更低。 附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)加工設(shè)備整體示意圖。圖2為激光焊接頭裝置示意圖。圖3為雙刃剪剪切鋼帶工藝過(guò)程示意圖。圖4為激光焊接拼接鋼帶工藝過(guò)程示意圖。圖5為偏心回旋光束軌道圖。圖6為偏心回旋光束焊接的效果比較圖。圖中l(wèi).龍門床身；2.料頭夾送壓板；3.導(dǎo)光系統(tǒng)；4.激光頭；5.伺服電機(jī)；6. 對(duì)中機(jī)構(gòu)；7.直線導(dǎo)軌；8.活動(dòng)小車；9.激光器；IO.上剪床；ll.下剪床；12.液 壓系統(tǒng)；13.主體機(jī)架；14.絲杠；15.控制系統(tǒng)；16.工件(鋼帶巻板)；17.平整壓 板；18.X軸部件；19.Y軸部件；20.送粉器；2L油缸；22.焊縫線；23.光束聚焦光斑直徑；24.有效加熱直徑。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)提供的一種巻板在線激光焊接工藝，其基本激光焊接工藝步驟為(1)系統(tǒng)回 原位。(2)生產(chǎn)流程中的鋼帶頭尾引入激光焊接設(shè)備的前后料頭傳送機(jī)構(gòu)，前后料頭夾送 壓板壓緊鋼帶，由送料小車從剪床兩側(cè)同時(shí)將鋼帶頭尾送入剪切區(qū)域，并由對(duì)中機(jī)構(gòu)對(duì)中， 前后平整壓板壓緊鋼帶保證剪切時(shí)鋼帶平整。(3)上剪床沖切鋼帶巻板頭尾，沖切后直接沉入下剪床，使剪身背面與鋼帶水平對(duì)齊。(4)前后平整壓板松開并向中間送進(jìn)，前后夾 送壓板送進(jìn)鋼帶對(duì)中拼縫，前后平整壓板下壓保證焊接時(shí)鋼帶平整。(5)激光加工頭沿拼 縫直線前移進(jìn)行焊接，高頻退火，挖邊剪切。(6)焊接完畢，前后夾具松開并返回原位， 鋼帶前移后雙刃剪上升回原位。(7)系統(tǒng)回原位。現(xiàn)結(jié)合圖1敘述巻板在線激光焊接工藝由雙刃剪床的上剪床10向下沖切，與下剪床11 一起完成對(duì)鋼帶巻板即工件16的剪切；剪切時(shí)可以利用平整壓板17將工件壓緊在 下剪床的頂部保證剪切時(shí)鋼帶的平整。剪切完成后，上剪床直接沉入下剪床且與下剪床頂 面保持平行，利用上剪床刀背作為焊接時(shí)鋼板的基礎(chǔ)，因此雙刃剪床在完成剪切任務(wù)后不 需橫向拖出，這樣就省去了完成剪床運(yùn)動(dòng)的一個(gè)大型運(yùn)動(dòng)機(jī)床，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。然后兩側(cè)平 整壓板17上抬松開，兩側(cè)活動(dòng)小車8同時(shí)推進(jìn)使被剪切的工件切縫拼合，兩側(cè)平整壓板 向中間靠攏，盡量貼近拼縫并下壓，使工件壓緊在上剪床的刀背頂部，保證焊接時(shí)鋼帶平 整。再由激光頭4沿著由拼縫與所述刀背的中間小槽形成的焊槽進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，可采用偏心回旋光束激光焊接方式對(duì)被沖切的工件16進(jìn)行激光焊接拼接，焊接時(shí)激光束應(yīng)螺旋式前移，以增大焊接熔化寬度，并且采用一個(gè)同步送粉裝置(送粉器20)向焊縫處送入與工件16同種材料的粉末，目的是克服采用普通雙刃剪床剪切鋼帶頭 尾斷面不平整，致使焊縫不飽滿的缺陷。激光焊接激光聚焦點(diǎn)很小，因此要求確保鋼帶拼 縫間隙極小，當(dāng)采用普通雙刃剪床剪切鋼板頭尾時(shí)，鋼板頭尾斷面容易出現(xiàn)不平整，使拼 縫間隙較大，導(dǎo)致焊縫不飽滿，本工藝在激光焊接時(shí)同步向焊接處送入與鋼板同種材料的 金屬粉末，從而保證焊縫的飽滿和焊接強(qiáng)度。焊接時(shí)，激光焊接聚焦光斑直徑一般要小于0. 2mm，因此對(duì)焊件裝配間隙要求較高， 裝配間隙較大時(shí)，當(dāng)光斑對(duì)準(zhǔn)間隙中線時(shí)光束便穿過(guò)間隙而不能使焊件熔化，要求裝配間 隙小于O. lmm，在生產(chǎn)中有時(shí)很難保證。而本專利技術(shù)采用偏心回旋光束激光焊接方式，焊接 時(shí)激光束螺旋式前移，增大了焊接熔化寬度，可以降低對(duì)裝配的要求。本專利技術(shù)提供的巻板在線激光焊接設(shè)備，包括剪切和激光焊接裝置，具體是剪切裝置裝在基礎(chǔ)工作平臺(tái)13上，其包括雙刃剪床、工件夾具、有軌送料小車8及 其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；雙刃剪床完成沖切工件16后，上剪床IO直接沉入下剪床11且其刀背頂部 與下剪床頂面保持平行，上剪床的刀背中間開有與焊縫方向一致的10 20mm小槽。激光焊接裝置裝在橫跨基礎(chǔ)工作平臺(tái)的龍門床身l上，其包括導(dǎo)光系統(tǒng)3、激光頭4、 X軸部件18和Y軸部件19。 X軸部件由伺服電機(jī)5、絲杠14、直線導(dǎo)軌7組成，驅(qū)動(dòng)Y 軸部件橫向移動(dòng)進(jìn)行焊接。導(dǎo)光系本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種卷板在線激光焊接工藝，包括剪切、激光焊接步驟，其特征在于：由雙刃剪床的上剪床（１０）向下沖切，與下剪床（１１）一起完成對(duì)鋼帶卷板即工件（１６）的剪切；剪切完成后，上剪床直接沉入下剪床內(nèi)且與下剪床頂面保持平行，利用上剪床背作為焊接時(shí)鋼板的基礎(chǔ)，然后兩側(cè)平整壓板（１７）上抬松開，兩側(cè)活動(dòng)小車（８）同時(shí)推進(jìn)使被剪切的工件切縫拼合，兩側(cè)平整壓板向中間靠攏，盡量貼近拼縫并下壓，使工件壓緊在上剪床背頂部，再由激光頭（４）沿著由拼縫與所述上剪床背的中間小槽形成的焊槽進(jìn)行焊接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳培鋒，王英，王磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：83[中國(guó)|武漢]