[發明專利]一種鍍鋅板激光焊接設備及其工藝

在審

• 申請號: 201710265389.6
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106862766A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 陳希章;黃磊
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K26/14;B23K37/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 肖平安

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，尤其涉及一種鍍鋅板激光焊接設備及其工藝。

背景技術

激光焊接的原理是由光學震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質所組成。介質受到激發至高能量狀態時，開始產生同相位光波且在兩端鏡間來回反射，形成光電的串結效應，將光波放大，并獲得足夠能量而開始發射出激光。

利用激光焊接鍍鋅板可以顯著降低鍍鋅層在焊接時對焊縫的影響，明顯提升焊縫性能，但在已有技術中，由于鍍鋅層的影響，鍍鋅板的焊接實現起來都比較困難。鍍鋅板的材料焊接，其傳統加工方式一般為電阻焊，且激光束焊接相對電阻焊而言具有單面加工、結構強度增加、無電極磨損現象、焊接質量穩定、非接觸式加工、柔性、焊接速度快、焊接變形小等特點受到越來越廣泛的關注。但由于鍍鋅層的影響，在鍍鋅板激光搭接點焊時易產生飛濺、未焊上等焊接缺陷，嚴重影響焊接質量及其穩定性。

由于鋅元素沸點(907℃)相對于鐵元素的熔點(1538℃)過低，而激光焊接過程極其迅速(毫秒級)，致使鋅元素的蒸發與鐵元素的熔化幾乎同步發生，在極短的時間之內，兩層鍍鋅板之間的鍍鋅層迅速蒸發形成鋅蒸汽并急劇膨脹，將上板焊接熔池中的液態金屬噴射出熔池形成飛濺，而焊點由于失去金屬填充造成焊接有效結合面積減少，導致不能形成牢固穩定的焊點。

從焊接過程來分析，鍍鋅板激光搭接點焊的不穩定現象是由以下三個原因造成：①鋅元素與鐵元素熔沸點的差異過大；②激光焊接過程的迅速性；③兩層鍍鋅板之間的鋅層在焊接時處于近似封閉的空間。

發明內容

基于上述問題，本發明目的在于提供一種鍍鋅板的激光焊接工藝，不僅可根據加工件的大小,厚度調節夾具夾持位置,夾具柔性強,焊接背部焊接保護性好,能夠改善鍍鋅板表面的飛濺、表面氣孔和內部氣孔，提高焊接強度和焊件的美觀度。

針對以上問題，提供了如下技術方案：一種鍍鋅板激光焊接設備，包括固定兩塊鍍鋅板的夾具本體和用于放置鍍鋅板的保護基板，其特征在于：所述保護基板上對應兩塊鍍鋅板焊接位置下方處設有保護氣槽，所述保護氣槽內設有背部氣體金屬管，所述背部氣體金屬管上分布有通氣孔，所述背部氣體金屬管的兩端在焊接過程中始終均通有保護氣；所述夾具本體包括兩組相對設置的翻轉夾持手臂和氣缸，所述氣缸固定于保護基板的底部，所述翻轉夾持手臂包括一體設置的夾持段和連接段，所述夾持段的自由端夾持鍍鋅板，所述連接段的自由端與氣缸上的氣缸軸相互鉸接，氣缸軸分別驅動對應翻轉夾持手臂做相對運動。

本發明進一步設置為：所述夾持段與鍍鋅板之間還設有保護板。

本發明進一步設置為：兩塊鍍鋅板焊接位置上方處設有隨激光器激光焊接移動的側部氣體金屬管，所述側部氣體金屬管內通有保護氣。

本發明進一步設置為：所述保護氣為氬氣。

本發明進一步設置為：所述背部氣體金屬管和側部氣體金屬管均為銅管。

一種鍍鋅板激光焊接工藝，其采用上述所述的鍍鋅板激光焊接設備，其特征在于：包括以下步驟：

(1)取兩塊需要焊接的鍍鋅板進行表面清潔，調節夾具本體上兩組翻轉夾持手臂之間的距離，將兩塊鍍鋅板放置在保護基板上，調整兩塊鍍鋅板位置和兩者之間的預留間隙使焊接處與保護基板上的保護氣槽相對應，墊好墊片、放置好保護板后用夾具本體上的夾持段夾持固定；(2)將背部氣體金屬管的兩端以及側部氣體金屬管內均通入氬氣直至焊接過程結束；

(3)在焊接機器人中寫入焊接過程中需要的運動軌跡的程序；

(4)焊接機器人與激光器共同執行焊接程序，進行激光焊接。