專利名稱：鍍鋅鋼板的激光焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法。
背景技術：
目前，國內冷軋鋼板產(chǎn)能高，市場競爭激烈，大部分冷軋板需經(jīng)退火或涂鍍后，以冷軋退火板或鍍鋅板、鍍鋁鋅板、鍍錫板、彩涂板形式進入市場。其中退火板或鍍鋅板所占份額最大，因此，退火和熱鍍鋅成為冷軋鋼板的主要后續(xù)加工工序。連續(xù)熱鍍鋅機組的主要設備有焊機、連續(xù)熱處理爐、氣刀及鍍后處理裝置等設備。我國鋼帶連續(xù)熱鍍鋅起步較晚，但發(fā)展迅速。1979年武鋼引進西德鋼帶連續(xù)熱鍍鋅機組和技術，開始了我國鋼帶連續(xù)熱鍍鋅的歷史。20世紀90年代，國內大型鋼鐵企業(yè)相繼引進一批國外先進的鋼帶連續(xù)熱鍍鋅機組，使我國的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)技術水平和產(chǎn)量得到很大提高。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，特別是近10年，建筑業(yè)以前所未有的速度發(fā)展，汽車制造業(yè)已成為我國支柱產(chǎn)業(yè)，家電產(chǎn)品產(chǎn)量躍居世界前列，這為熱鍍鋅鋼板的應用提供了廣闊的市場前景和空間。市場對熱鍍鋅鋼板的需求急劇增產(chǎn)，使我國的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)進入高速發(fā)展期。焊機位于熱鍍鋅機組的入口段，在入口的公共夾送輥和張緊輥組之間。其作用是把帶鋼上一卷的帶尾和下一卷的帶頭焊接起來，以保證機組的連續(xù)生產(chǎn)。目前適合熱鍍鋅機組正常生產(chǎn)的、可采用的、自動化程度較高的激光焊接。激光焊接是激光加工技術應用的重要方面之一，激光焊接作為一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，日益受到人們的關注。目前，國內激光焊接技術逐步成熟，已從實驗室逐步應用于工業(yè)生產(chǎn)，大量用于汽車、鋼鐵、航空航天、電子工業(yè)和塑料等領域。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法。本發(fā)明使用通用焊機能夠將激光束集中于非常狹小的區(qū)域，產(chǎn)生高能量密度的熱源，該集中熱源快速掃過被焊接縫，是一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，大大提高了生產(chǎn)量。本發(fā)明提供的鍍鋅鋼板的激光焊接方法包括焊機工作循環(huán)、焊機初始化、焊機準備、帶尾準備、帶頭準備和焊接等程序步驟焊接初始化把焊機各個部分移動到初始位置，；焊機準備焊接頭，切割頭的初始位，各種保護氣的氣壓達到額定值，冷卻水的流
量溫度沒有報警等。帶尾準備、帶頭準備包括主夾夾緊，磁尺測量確定中心線，活套抬起，完成帶鋼中心線的調整，以及液壓缸的夾緊。開始帶尾對中，帶尾準備，然后帶有定位請求，帶頭帶尾對中，若橫移被選中，則手動橫移，否則直接進入下一步，接著進行焊接，若月牙被選中，則定位焊縫并月牙剪剪切，否則直接進入下一步；最后到焊縫質量驗證發(fā)送至生產(chǎn)線，完成一次
4焊接循環(huán)，準備下一次焊接。本發(fā)明提供的鍍鋅鋼板的激光焊接方法具體包括的步驟如下1)焊機初始化，關系到整個焊接質量的成敗，初始化是對整個焊接的初始準備，調整，焊機首先降下壓輪，移動壓輪到?？奎c，然后經(jīng)過透鏡歸零，移動剪切頭和焊接頭到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，移動光路開關到剪切位，沖孔提升等一系列過程，接著支撐臺下降，兩個夾具打開，入口夾具移動到后位，出口夾橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位等。2)焊機準備，過程與初始化一致，移動壓輪到?？奎c，然后經(jīng)過透鏡歸零，移動焊接頭到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，移動光路開關到剪切位，沖孔提升等一系列過程，接著支撐臺下降，兩個夾具打開，入口夾具移動到后位，出口夾橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位，XY軸移動到帶尾剪切位等區(qū)別在于壓輪移動到停靠位后，需要移動光路開關到剪切位并且移動鏡頭到焦點位置。3)帶尾準備，其流程是首先移動X，Y，Z軸到剪切位置，X表示沿生產(chǎn)線線方向的軸，Y表示垂直于生產(chǎn)線方向的軸，Z表示豎直方向的軸，然后關閉兩個主夾具和出口柔性夾具，支撐臺升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點， 之后進行帶尾剪切，過程如下，打開快門，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點，關閉氮氣閥，剪切完成，延時500ms。帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，并且透鏡移動到焦點位置，Y軸到操作側，X軸Y軸到入口位置，之后支撐臺下降，打開入口夾，在這個過程中如果沖孔被選中，則進行帶定時的機械沖孔，否則跳過，完成帶尾準備。4)帶頭準備，其流程是首先移動Z軸到焦點位置移動光路開關到剪切位，然后關閉兩個主夾具和出口柔性夾具，支撐臺升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點，之后進行帶尾剪切，過程如下，打開快門，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點，關閉氮氣閥，剪切完成，延時500ms。帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，移動X軸到焊接位置，之后支撐臺下降，若壓輪被選中，則進行壓輪預定位，否則跳過，最后中性層調整，可移動夾具到前位，移動Y到焊接位，帶頭準備完成，延時 500ms ο5)焊接，其流程是首先移動&焦點位置，光路開關到焊接位，打開氮氣閥和氬氣閥，激光設定點等準備，之后開始焊接，過程為打開快門，移動Y軸進行焊接，焊接完到達定點后，關閉快門，激光設定點，關閉氬氣和氮氣閥，剪切完成，延時500ms，與焊接同時進行還有一個步驟，碾壓，焊接之后鋼帶鋼帶之間必有一些粗超，需要碾壓整平，其過程為，壓輪被選擇后，開始壓輪到等待位，之后若到側位，升起壓輪，若不到側位則等待焊接完成，移動Y 到操作側，移動壓輪到操作側，壓輪下降，完成一下碾壓，延時500ms，最后打開兩個夾具，焊接完成，延時500ms。本發(fā)明提供了一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法。本發(fā)明的特點是焊接速度快、深度大、變形?。荒茉谑覝鼗蛱厥鈼l件下進行焊接，焊接設備裝置簡單；激光聚焦后，功率密度高；操作簡單，易實現(xiàn)機械化，可焊材料廣泛，焊接區(qū)域有更高的拉伸和剪切強度，更高的疲勞強度等，可以有效改善系統(tǒng)性能，提高生產(chǎn)率。特別是，本發(fā)明使用通用焊機能夠將激光焊機的激光束集中于非常狹小的區(qū)域，從而產(chǎn)生高能量密度的熱源，該集中熱源快速掃過被焊接縫，是一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，大大提高了生產(chǎn)
5量。比其他焊接方法更精準，高效，焊接速度提高20%，焊接的效率提高25%。


圖1、鍍鋅生產(chǎn)線激光焊機總體結構流程圖。圖2、激光焊機機械結構圖。圖3、焊機工作循環(huán)的過程圖。圖4、焊機初始化流程圖。圖5、焊機準備流程圖。圖6、帶尾準備流程圖。圖7、帶頭準備流程圖。圖8、焊接流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方案參照附圖詳細說明如下如圖1所示1.入口活套；2.第一入口對中夾具；3.第二入口對中夾具；4.入口活動夾具；5.出口固定夾具；6.光路開關；7.激光發(fā)生器；8.第二出口對中夾具；9.沖孔裝置；10.第一出口對中夾具；11.出口活套。如圖2所示12.焊接頭；13.出口夾具；14.入口夾具；15.支撐臺；16.壓輪； 17.液壓缸。本發(fā)明焊機主要包括入口活套，入口對中夾具，入口活動夾具，出口固定夾具，光路系統(tǒng)，激光發(fā)生器，出口對中夾具，沖孔裝置，出口對中夾具，出口活套，焊接頭，出口夾具，入口夾具，支撐臺，壓輪，液壓缸以及機械主體結構等。主要包括焊機工作循環(huán)的總流程、焊機初始化流程、焊機準備、帶尾準備、帶頭準備、焊接。結合附圖對本發(fā)明詳細描述如下如附圖3所示，本發(fā)明的方法應用于鍍鋅生產(chǎn)線激光焊機(德國克萊西姆LW21L 型CO2連續(xù)型激光焊機)焊接的總循環(huán)圖，完成一個完整的焊接過程，遵循主時序圖。其中主要包括焊接初始化，焊接準備，帶尾準備，帶頭準備，完成焊接。其中焊接初始化主要是把各個部分移動到初始位置，焊接準備包括焊機初始化，焊接頭，切割頭的初始位，各種保護氣的氣壓達到額定值，冷卻水的流量溫度沒有報警等。開始帶尾對中，帶尾準備，然后帶有定位請求，帶頭帶尾對中，若橫移被選中，則手動橫移，否則直接進入下一步，接著進行焊接，若月牙被選中，則定位焊縫并月牙剪剪切，否則直接進入下一步，帶頭帶尾準備包括圖1中主夾4、5夾緊，磁尺測量確定中心線，圖1中活套1抬起，完成帶鋼中心線的調整，以及圖2中液壓缸17的(有九個小液壓缸)夾緊。 經(jīng)過一系列的過程，最后到焊縫質量驗證發(fā)送至生產(chǎn)線，完成一次焊接循環(huán)，準備下一次焊接。如附圖4所示，焊機初始化流程，關系到整個焊接質量的成敗，初始化是對整個焊接的初始準備，調整，焊機首先降下圖2中壓輪16，移動壓輪到?？奎c，然后經(jīng)過透鏡歸零， 移動圖2中焊接頭12到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，圖1中移動光路開關6到剪切位，圖 1中沖孔9提升等一系列過程，接著圖2中支撐臺15下降，圖1中兩個夾具4、5打開，圖1中入口夾具14移動到后位，出口夾5橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位等。所述的圖2中的焊接頭12透鏡歸零，其過程如下，首先透鏡下降到下極限開關，然后提升透鏡到下極限開關負邊緣，經(jīng)過初始化編碼器，最后再提升透鏡到中間位完成歸零過程，延時500ms進行下一個動作。如附圖5所示，焊機準備流程，其過程與初始化一致，移動壓輪到停靠點，然后經(jīng)過透鏡歸零，移動圖2中焊接頭12到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，圖1中移動光路開關6 到剪切位，圖1中沖孔9提升等一系列過程，接著圖2中支撐臺15下降，圖1中兩個夾具4、 5打開，圖1中入口夾具14移動到后位，出口夾5橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位，XY移動到帶尾剪切位等。區(qū)別在于圖2中壓輪16移動到停靠位后，需要移動光路開關到剪切位并且移動鏡頭到焦點位置。所述的焦點位置是激光焊機焊接工藝的一個重要參數(shù)，焦點位置影響工件表面激光光斑的大小，使工件表面輻射照度發(fā)生變化，從而影響熔深和焊縫成形。如果焦距比較小，可以得到小的焦距光斑直徑和高的焦斑輻射照度，但過小容易在焊接過程中受污染和飛濺損傷，而一旦鏡面被污染，其對激光的吸收將顯著增加，降低到達工件的激光功率，并可能引起透鏡破裂。因此焊機準備移動焦點位置必須精準。如附圖6所示，帶尾準備流程，首先移動X，Y，Z軸到剪切位置，X表示沿生產(chǎn)線線方向的軸，Y表示垂直于生產(chǎn)線方向的軸，Z表示豎直方向的軸，然后關閉兩個圖2中出口夾具13和入口夾具14，支撐臺15升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點，之后進行帶尾剪切，過程如下，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點，關閉氮氣閥，剪切完成，延時500ms。帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，并且透鏡移動到焦點位置，Y軸到操作側，X軸Y軸到入口位置，之后支撐臺15下降，打開入口夾3，在這個過程中如果圖1沖孔9被選中，則進行帶定時的機械沖孔，否則跳過，完成帶尾準備。如附圖7所示，帶頭準備流程，首先移動Z軸到焦點位置移動光路開關到剪切位， 然后關閉兩個圖2出口夾具13和入口夾具14，支撐臺15升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點，之后進行帶尾剪切，過程如下，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點，關閉氮氣閥，剪切完成，延時500ms。帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，移動X軸到焊接位置，之后支撐臺15下降，若壓輪16被選中，則進行壓輪預定位，否則跳過，最后中性層調整，可移動夾具到前位，移動Y到焊接位，帶頭準備完成，延時500ms。如附圖8所示，進行完上述準備準備工作，開始焊接，首先移動&焦點位置，光路開關到焊接位，打開氮氣閥和氬氣閥，激光設定點等準備，之后開始焊接，移動Y軸進行焊接，焊接完到達定點后，關閉快門，激光設定點，關閉氬氣和氮氣閥，剪切完成，延時500ms， 與焊接同時進行還有一個步驟，碾壓，焊接之后鋼帶鋼帶之間必有一些粗超，需要碾壓整平，其過程為，壓輪被選擇后，開始壓輪到等待位，之后若到側位，升起壓輪，若不到側位則等待焊接完成，移動Y到操作側，移動壓輪到操作側，壓輪下降，完成一下碾壓，延時500ms， 最后打開兩個夾具，焊接完成，延時500ms。通過對本激光焊機進行實驗結果證明，比其他焊接方法的焊接速度、效率等都有很大的提高，焊接速度提高20%，焊接的效率提高25%，達到提高生產(chǎn)量的有益效果。
權利要求
1.一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法，其特征在于它包括的步驟、焊機初始化、焊機準備、 帶尾準備、帶頭準備、焊接程序、焊機工作循環(huán)焊接初始化把焊機各個部分移動到初始位置；焊機準備焊接頭，切割頭的初始位，各種保護氣的氣壓達到額定值，冷卻水的流量溫度沒有報警；帶尾準備、帶頭準備包括主夾夾緊，磁尺測量確定中心線，活套抬起，完成帶鋼中心線的調整，以及液壓缸的夾緊；開始帶尾對中，帶尾準備，然后帶有定位請求，帶頭帶尾對中， 若橫移被選中，則手動橫移，否則直接進入下一步，接著進行焊接，若月牙被選中，則定位焊縫并月牙剪剪切，否則直接進入下一步；最后到焊縫質量驗證發(fā)送至生產(chǎn)線，完成一次焊接循環(huán)，準備下一次焊接。
2.一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法，其特征在于它包括的步驟如下1)焊機初始化，關系到整個焊接質量的成敗，初始化是對整個焊接的初始準備，調整， 焊機首先降下壓輪，移動壓輪到?？奎c，然后經(jīng)過透鏡歸零，移動剪切頭和焊接頭到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，移動光路開關到剪切位，沖孔提升過程，接著支撐臺下降，兩個夾具打開，入口夾具移動到后位，出口夾橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位；2)焊機準備，過程與初始化一致，移動壓輪到?？奎c，然后經(jīng)過透鏡歸零，移動焊接頭到安全位置，關閉氬氣和氮氣閥，移動光路開關到剪切位，沖孔提升過程，接著支撐臺下降， 兩個夾具打開，入口夾具移動到后位，出口夾橫移，中性層調整到初始位，間隙調整到初始位，X軸、Y軸移動到帶尾剪切位區(qū)別在于壓輪移動到停靠位后，需要移動光路開關到剪切位并且移動鏡頭到焦點位置；3)帶尾準備，其流程是首先移動X，Y，Z軸到剪切位置，X表示沿生產(chǎn)線線方向的軸，Y表示垂直于生產(chǎn)線方向的軸，Z表示豎直方向的軸，然后關閉兩個主夾具和出口柔性夾具，支撐臺升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點，之后進行帶尾剪切，過程如下，打開快門，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點， 關閉氮氣閥，剪切完成，延時；帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，并且透鏡移動到焦點位置，Y軸到操作側，X軸Y軸到入口位置，之后支撐臺下降，打開入口夾，在這個過程中如果沖孔被選中，則進行帶定時的機械沖孔，否則跳過，完成帶尾準備；4)帶頭準備，其流程是首先移動Z軸到焦點位置移動光路開關到剪切位，然后關閉兩個主夾具和出口柔性夾具，支撐臺升起，透鏡移動到焦點位置，打開氮氣閥，光路移動到剪切位，激光設置定點，之后進行帶尾剪切，過程如下打開快門，開始移動Y軸并剪切到達位置后關閉快門激光設置定點，關閉氮氣閥，剪切完成，延時；帶尾剪切完之后，移動Z軸到安全位置，移動X軸到焊接位置，之后支撐臺下降，若壓輪被選中，則進行壓輪預定位，否則跳過，最后中性層調整，可移動夾具到前位，移動Y到焊接位，帶頭準備完成，延時；5)焊接，其流程是首先移動&焦點位置，光路開關到焊接位，打開氮氣閥和氬氣閥，激光設定點等準備，之后開始焊接，過程為打開快門，移動Y軸進行焊接，焊接完到達定點后， 關閉快門，激光設定點，關閉氬氣和氮氣閥，剪切完成，延時，與焊接同時進行還有一個步驟，碾壓，焊接之后鋼帶鋼帶之間必有一些粗超，需要碾壓整平，其過程為，壓輪被選擇后， 開始壓輪到等待位，之后若到側位，升起壓輪，若不到側位則等待焊接完成，移動Y到操作側，移動壓輪到操作側，壓輪下降，完成一下碾壓，延時500ms，最后打開兩個夾具，焊接完成，延時。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于所述的延時為500ms。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍍鋅鋼板的激光焊接方法。包括焊機工作循環(huán)、焊機初始化、焊機準備、帶尾準備、帶頭準備和焊接等程序步驟把焊機各個部分移動到初始位置，焊接頭，切割頭的初始位，各種保護氣的氣壓達到額定值，冷卻水的流量溫度沒有報警等。主夾夾緊，磁尺測量確定中心線，活套抬起，完成帶鋼中心線的調整，以及液壓缸的夾緊。帶尾準備，帶頭帶尾對中，完成一次焊接循環(huán)。本發(fā)明使用通用焊機能夠將激光束集中于非常狹小的區(qū)域，產(chǎn)生高能量密度的熱源，該集中熱源快速掃過被焊接縫，是一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，大大提高了生產(chǎn)量。
文檔編號B23K26/20GK102248296SQ20111016129
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權日2011年6月16日
發(fā)明者孫鶴旭, 李潔, 王睿, 董硯, 費彩華, 邢關生, 陳海永 申請人:河北工業(yè)大學