[發(fā)明專利]高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010251326.3
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101905379A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔濤;繆凱;黃治軍;劉吉斌;王玉濤;鐘如濤;倪偉;鄧小波
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/32;B23K26/42;B23K26/12
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鍍層板的焊接工藝，具體的說是一種利用激光焊接技術(shù)對高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板進(jìn)行焊接的工藝。

背景技術(shù)

中國是世界上集裝箱生產(chǎn)大國，集裝箱的年產(chǎn)能達(dá)到200萬標(biāo)箱，約占世界集裝箱需求的90％。目前生產(chǎn)集裝箱所用的鋼材品種主要有熱軋板、型材和焊管等，其中鋼板用量約占使用鋼材總量的96％以上，厚度范圍在1.6～6.0mm，而且多為耐大氣腐蝕鋼，比如：CortenA、09CuPCrNi、SPA-H、Q345GNHL、B480GNQ等等。近些年來，隨著冷軋涂鍍工藝的不斷發(fā)展，新的耐腐蝕鍍層材料的不斷開發(fā)，采用高強(qiáng)耐候冷軋鍍層板代替熱軋板作為集裝箱用材逐漸成為人們關(guān)注的一個發(fā)展方向，尤其是用作頂板和側(cè)板等覆蓋件。同使用熱軋板相比，使用高強(qiáng)耐候冷軋鍍層板可以在不降低集裝箱體耐腐蝕性能的基礎(chǔ)上降低板材的厚度，不需要后工序的防銹處理，從而顯著減輕箱體自重，提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)和運(yùn)輸成本。

焊接問題是使用高強(qiáng)耐候冷軋鍍層板制造集裝箱的主要問題。目前集裝箱生產(chǎn)中廣泛采用的是熔化極混合氣體保護(hù)焊(MAG焊)和MIG/TIG焊等電弧焊方法，采用這類焊接方法焊接高強(qiáng)耐候冷軋鍍層板時，一方面由于焊接過程的熱輸入量很大，薄板構(gòu)件極易發(fā)生變形，在側(cè)板和頂板等大面積薄板構(gòu)件的焊接中尤為明顯，需要通過焊前預(yù)變形、銅墊板散熱或者焊后矯正等方式進(jìn)行處理，從而大大增加了焊接工序和焊接設(shè)備的復(fù)雜性，影響了生產(chǎn)效率；另一方面，焊接過程中電弧覆蓋的區(qū)域較寬，對焊縫兩側(cè)母材的耐蝕鍍層燒損非常嚴(yán)重，且焊縫成型差，容易產(chǎn)生裂紋、咬邊、燒穿等缺陷，造成焊接后焊縫耐腐蝕性能和力學(xué)性能同母材相比明顯降低，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命。

激光焊接技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新的焊接技術(shù)，它是利用聚焦激光束所具有的超高的功率密度作為熱源熔化母材實(shí)現(xiàn)連接，具有熱量輸入小、熱影響區(qū)小、焊縫強(qiáng)度高、焊接速度快、光束易于控制、焊接定位精確、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，因而是進(jìn)行高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板焊接的理想方法。雖然激光焊接技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于鍍鋅汽車板等鍍層板焊接領(lǐng)域，但將其直接應(yīng)用于高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板的焊接還有一定的困難，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)對于高強(qiáng)耐侯冷軋集裝箱鍍層板而言，其鍍層多為高耐蝕的Al-Mg-Zn合金鍍層，與普通的鍍鋅板相比，這種成分的鍍層對焊接過程的影響更加明顯，容易出現(xiàn)飛濺、氣孔、裂紋等缺陷，因此對于激光焊接的控制要求更為嚴(yán)格；(2)高強(qiáng)耐候冷軋鍍層板多用作集裝箱頂板和側(cè)板，而頂板和側(cè)板的裝配焊接多為鍍層板與鍍層板、或者鍍層板與熱軋板或型材間的搭接焊和角接焊，一般的搭接和角接接頭不利于焊接過程中鍍層蒸汽的逸出，接頭缺陷出現(xiàn)的幾率很高；(3)集裝箱的角柱、上下橫梁均為厚度較大的熱軋板或熱軋型材(厚度一般≥6mm)，在與頂板、側(cè)板裝配焊接時，存在著很大的板厚差(≥3∶1)，焊接前后的裝配精度很難保證，不容易獲得理想的焊接效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種利用激光焊接技術(shù)，其工藝簡單、生產(chǎn)效率高、焊后構(gòu)件無變形，焊縫成形美觀，鍍層燒損小，焊接接頭性能不低于母材、滿足集裝箱裝配焊接的精度和質(zhì)量要求的高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝。

本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種高強(qiáng)耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，包括

(1)對集裝箱板材進(jìn)行切邊處理，去除毛刺，保證焊邊的平直度；

(2)將集裝箱板材送入焊接平臺，板材間搭接或角接成接頭后進(jìn)行剛性固定，控制搭接或角接處板材與板材的焊邊之間預(yù)留有供鍍層蒸氣逸出的間隙；

所述剛性固定優(yōu)選采用機(jī)械或氣動夾具進(jìn)行剛性固定。

(3)采用固體激光器作為激光源，焊炬沿焊縫中心移動進(jìn)行焊接，焊接過程中，激光功率P＝2-5kW，掃描速度V＝4-10m/min，光斑直徑d＝0.6mm，焦距f＝200mm；所述焊炬的夾持可利用機(jī)械人操作，更為安全可靠。

(4)焊接過程中使用含有Ar氣和He氣的保護(hù)氣體對焊縫進(jìn)行保護(hù)。

所述步驟(1)中集裝箱板材為鍍層板，或者是鍍層板和熱軋板或型材；步驟(1)中板材切邊處理為精密剪床剪邊或者激光切邊；步驟(2)中所述剛性固定為鍍層板與鍍層板，或鍍層板與熱軋板或型材的焊邊之間的剛性固定。

步驟(2)中，

所述鍍層板與鍍層板的接頭連接方法為：