專利名稱：一種電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料焊接工程領(lǐng)域，具體涉及一種金屬面板的單面無痕焊接方法，尤其是一種電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法。
背景技術(shù)：
一種電梯不銹鋼面板是由內(nèi)襯冷軋鋼或熱軋鋼基板以及表面不銹鋼板連接而成的復(fù)合門板。單面無痕焊接要求在被焊板的一面(一般是背面，即拉絲不銹鋼表面或鏡面不銹鋼表面)在焊接后沒有痕跡。將冷軋鋼板作為內(nèi)側(cè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，與不銹鋼板組合形成的焊接結(jié)構(gòu)可充分利用這兩種鋼材各自的優(yōu)點，在保證不銹鋼表面優(yōu)異質(zhì)感的同時，提高組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。目前，電梯不銹鋼面板常用的連接方式有兩種。一種是電阻點焊，這種方法存在著面板正面可見焊疤，熱影響大，不銹鋼的鏡面被破壞等缺點。另一種方法是膠接，優(yōu)點是不銹鋼拉絲面或鏡面不被破壞，但膠接的強(qiáng)度不夠高，易老化，效率極低，且會帶來環(huán)境污染等問題。激光焊接技術(shù)作為一種新的先進(jìn)的焊接技術(shù)，在各方面顯示出良好的應(yīng)用前景。 它是利用高能激光束將接頭熔化而結(jié)合的技術(shù)。激光焊接技術(shù)相對電阻點焊而言具有單面加工雙面成形、結(jié)合強(qiáng)度高、焊接深度可控、無電極磨損現(xiàn)象、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接速度快、焊接變形小等特點；相對于膠接而言具有焊接接頭強(qiáng)度高、環(huán)境友好、焊接效率高等特點。針對傳統(tǒng)的電梯不銹鋼面板連接存在的問題，本發(fā)明設(shè)計了一種新的電梯不銹鋼復(fù)合面板的焊接方法，以克服上述缺點，獲得強(qiáng)度高、表面光潔美觀、無痕跡、無缺陷的焊接結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單面無痕、焊縫質(zhì)量高、組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高的電梯不銹鋼復(fù)合面板的焊接方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，所述的電梯不銹鋼面板是由冷軋鋼板或熱軋鋼板與不銹鋼表面板連接而成的復(fù)合面板；所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法包括如下工藝步驟(1)清除冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板各自待焊面上的油污；(2)將不銹鋼表面板放置在工作臺上，在待焊接處兩側(cè)相距待焊接處5 IOmm處分別放置一隔條，再將冷軋鋼板或熱軋鋼板放在隔條上，使冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板之間預(yù)留0. 08 0. 12mm間隙；(3)使用氧氣與惰性氣體的混合氣體作為焊接保護(hù)氣體，所述混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為1 3%，對冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板進(jìn)行激光焊接，通過調(diào)整激光工藝參數(shù)，使焊縫穿透冷軋鋼板或熱軋鋼板并控制焊縫在不銹鋼表面板上所達(dá)到的深度為不銹鋼表面板厚度的1/3 1/2 ；在焊接過程中，確保不銹鋼表面板和冷軋鋼板或熱軋鋼板以及隔條夾緊。本發(fā)明使用的不銹鋼表面板可以是ANSI304、ANSI302等。本發(fā)明使用的冷軋鋼板可以是SPCC、DC01、Q235等；熱軋鋼板可以是SPHC、SS400、 Q235 ο進(jìn)一步，所述的不銹鋼表面板厚度為0. 6-1. 2mm，所述的冷軋鋼板或熱軋鋼板厚度為 0. 8-1. 2mm。本發(fā)明步驟⑴中，可用常規(guī)方法對冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板進(jìn)行清洗，如用丙酮、松香水等進(jìn)行洗滌。本發(fā)明步驟O)中，利用隔條使冷軋鋼板或熱軋鋼板與不銹鋼表面板之間預(yù)留了 0. 08-0. 12mm的間隙，這是因為冷軋鋼板或熱軋鋼板的導(dǎo)熱性能很好，當(dāng)無間隙時，其上層鋼板熔融的熱量極易傳導(dǎo)至下層的不銹鋼板中，導(dǎo)致下層不銹鋼板極易焊透而產(chǎn)生焊痕， 且所需的激光功率很大。當(dāng)板間設(shè)置間隙后，層間的間隙形成了熱阻，上層板底部的熔融熱不會馬上傳導(dǎo)給下層不銹鋼板，此時處于焊接點下的不銹鋼板溫度不致于過快升溫，而是當(dāng)熔融金屬液充滿間隙時才傳導(dǎo)熱量；這時，隨著下一個激光脈沖的到來，瞬時輸入熱量， 將上層板與不銹鋼板焊接在一起，從而較容易形成底面無痕跡的復(fù)合面板。所以本發(fā)明在兩板之間設(shè)置一定的間隙作為熱阻層，該間隙層不能太小，太小時熱阻作用不明顯；間隙也不能太大，過大時，上層板下凹太明顯且影響焊接強(qiáng)度。本發(fā)明優(yōu)選控制冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板之間的間隙為0. 1mm。本發(fā)明對于隔條的材質(zhì)沒有要求，只要滿足硬質(zhì)條件即可。本發(fā)明步驟(3)中，使用氧氣與惰性氣體的混合氣體作為焊接氣體，其中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為1 3%，其作用之一是保護(hù)鏡頭；更重要的是可以獲得更美觀、平整的表面質(zhì)量，同時對焊接強(qiáng)度有貢獻(xiàn)。原因是少量的氧與表層金屬反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，促使表層溫度升高，即表層冷卻的減慢使得表層更平整，同時減少了應(yīng)力，因而有利于焊縫的強(qiáng)度。所述惰性氣體為氬氣或氦氣，優(yōu)選氬氣。本發(fā)明步驟C3)中，在激光焊接過程中，通過控制激光工藝參數(shù)(電流、焊接速度、 離焦量、脈寬和頻率)，來控制熱輸入量，從而控制焊縫熔深，使焊接接頭成形良好，并且在保證強(qiáng)度的情況下使其焊縫背面無焊痕，表面平整光滑。本發(fā)明優(yōu)選使用脈沖激光進(jìn)行焊接，更優(yōu)選使用300W的Nd:YAG脈沖激光器，具體推薦所述的激光焊接使用的參數(shù)為激光采用300W Nd: YAG脈沖激光器；激光波長為1. 06μπι ；電流范圍為320 380Α，脈寬8 10ms，焊接速度為80 120mm/s，頻率為4 5Hz，離焦量為-3 +1_。本發(fā)明步驟(3)中，在焊接過程中，需確保不銹鋼表面板和冷軋鋼板或熱軋鋼板以及隔條夾緊。本發(fā)明具體推薦如下方法確保不銹鋼表面板和冷軋鋼板或熱軋鋼板以及隔條夾緊在冷軋鋼板或熱軋鋼板上待焊接處放置一滾輪，在焊接過程中，滾輪與焊接頭固定連接，保持滾輪距離焊縫熔池5 10mm，使?jié)L輪和激光束同步運動；并在滾輪上施加壓力作用于冷軋鋼板或熱軋鋼板上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢1、本方法是單面加工，可以調(diào)節(jié)參數(shù)保證焊后電梯不銹鋼面板表面光滑，無痕跡，
4無變形，且提高組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。不需要打磨、噴粉處理，這樣可省掉后續(xù)處理工序，既提高了生產(chǎn)效率，又改善了作業(yè)環(huán)境。重要的是被焊接工件單面無痕，保證了外觀質(zhì)量，極大的提高了經(jīng)濟(jì)效益。2、所需激光器的平均功率低，僅為300W Nd: YAG脈沖激光器，大大降低焊接設(shè)備成本。3、激光焊接熱輸入集中，加熱和冷卻速度快，焊縫組織細(xì)密，熱影響區(qū)小，且提高了接頭的力學(xué)性能。4、本方法工藝簡單，操作便利。5、本方法是無接觸加工，沒有工具損耗和工具調(diào)換等問題。


圖1是本發(fā)明實施例1的激光焊疊接接頭示意圖；圖2是圖1的左視圖，左側(cè)白底部分是已焊接區(qū)，右側(cè)條紋部分是未焊接區(qū)；圖3是實施例1中得到的不同板間間隙的焊縫橫截面形貌，其中(a)隔條高度(間隙)為0. 2mm, (b)隔條高度(間隙)為0. lmm, (c)隔條高度(間隙)為0. 05mm ；圖中各標(biāo)號所表示的意義為1.激光束，2.冷軋鋼板或熱軋鋼板，3.不銹鋼表面板，4.隔條，5.不銹鋼表面，6.滾輪，7.彈簧，8.聚焦鏡。
具體實施例方式下面以具體實施例配合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實施例1采用的焊接形式如圖1和圖2所示，其中采用1. Imm厚的Q235熱軋鋼板；不銹鋼表面板為1. Imm厚的AISI 304拉絲不銹鋼面板；隔條長=焊縫長度+20mm，比焊縫長的目的是焊后便于拉出，隔條寬=20mm,隔條材質(zhì)為ANSI 304不銹鋼。激光焊接前預(yù)先確定焊接位置，然后用丙酮、松香水清洗工件；將厚度分別為 0. Imm的兩個隔條放置在不銹鋼表面板上，兩個隔條分別位于待焊接處兩側(cè)，距離待焊接處 8mm，再放上熱軋鋼板，在熱軋鋼板表面待焊接處安一滾輪裝置，所述的滾輪在垂直方向設(shè)置有一可施力的彈簧，所述的滾輪在水平方面通過一直桿與激光器的聚焦鏡固定連接，用以控制滾輪和焊縫熔池之間的距離以及確保兩者同步運動。施加壓力F = 100 200N在滾輪上，控制滾輪與焊縫熔池相距8mm并與激光束同步運動。根據(jù)焊接位置的具體尺寸進(jìn)行數(shù)控編程；焊接氣體為氧氣和氬氣的混合氣體(含氧量2% )，氣流量為15L/min ；用300W脈沖Nd: YAG激光器進(jìn)行焊接，激光波長為1. 06 μ m ； 其焊接參數(shù)為電流350A，脈寬10ms，頻率4Hz，離焦量-1mm，焊接速度100mm/S。焊后截取焊縫橫截面，經(jīng)化學(xué)侵蝕(以IOg FeCl3+30ml濃HCl+120ml水配成的溶液作為化學(xué)侵蝕劑)，得到試樣，在光學(xué)顯微鏡下觀察該試樣的形貌，如圖3(b)所示。拉絲不銹鋼表面無任何焊接痕跡，對此時的焊縫表面利用滲透探傷檢驗，無裂紋和氣孔。在此參數(shù)下，焊縫熔深為1. 53mm,尚有0. 67mm厚的不銹鋼板未焊透，確保不銹鋼外表面無焊痕，平整美觀。進(jìn)行拉伸試驗后，測得焊接接頭抗剪強(qiáng)度為194MPa，達(dá)到了強(qiáng)度要求。
對比實施例1將隔條厚度由0. Imm改為0. 2mm，其他同實施例1。焊后截取焊縫橫截面，經(jīng)化學(xué)侵蝕(以IOg i^eci3+30ml濃HCl+120ml水溶液作為化學(xué)侵蝕劑)，得到試樣，在光學(xué)顯微鏡下觀察該試樣的形貌，如圖3(a)所示。對比實施例2將隔條厚度由0. Imm改為0. 05mm，其他同實施例1。焊后截取焊縫橫截面，經(jīng)化學(xué)侵蝕(以log i^eci3+30ml濃HCl+120ml水溶液作為化學(xué)侵蝕劑)，得到試樣，在光學(xué)顯微鏡下觀察該試樣的形貌，如圖3(c)所示。實施例3將Q235熱軋鋼板改為Q235冷軋鋼板，其他同實施例1。焊后截取焊縫橫截面，經(jīng)化學(xué)侵蝕(以log i^eci3+30ml濃HCl+120ml水溶液作為化學(xué)侵蝕劑)，得到試樣，在光學(xué)顯微鏡下觀察該試樣的形貌，如圖3(d)所示。由圖3(a)、3(b)、3(c)、3(d)可以看出，當(dāng)隔板厚度過大時(0. 2mm)，焊縫在金屬表面板的深度非常淺，連接強(qiáng)度不夠；而當(dāng)隔板厚度過小時(0. 05mm)，熱阻作用不明顯，熔深較大，焊縫質(zhì)量較差。只有板間間隙選擇合適(0. Imm)時，得到的焊縫中幾乎不出現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷，焊縫質(zhì)量明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板是由冷軋鋼板或熱軋鋼板與不銹鋼表面板連接而成的復(fù)合面板；所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法包括如下工藝步驟(1)清除冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板各自待焊面上的油污；(2)將不銹鋼表面板放置在工作臺上，在待焊接處兩側(cè)相距待焊接處5 IOmm處分別放置一隔條，再將冷軋鋼板或熱軋鋼板放在隔條上，使冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板之間預(yù)留0. 08 0. 12mm間隙；(3)使用氧氣和惰性氣體的混合氣體作為焊接保護(hù)氣體，所述混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為1 3%，對冷軋鋼板或熱軋鋼板和不銹鋼表面板進(jìn)行激光焊接，通過調(diào)整激光工藝參數(shù)，使焊縫穿透冷軋鋼板或熱軋鋼板并控制焊縫在不銹鋼表面板上所達(dá)到的深度為不銹鋼表面板厚度的1/3 1/2 ；在焊接過程中，確保不銹鋼表面板和冷軋鋼板或熱軋鋼板以及隔條夾緊。
2.如權(quán)利要求1所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述的不銹鋼表面板厚度為0. 6 1. 2mm，所述的冷軋鋼板或熱軋鋼板厚度為0. 8 1. 2mm。
3.如權(quán)利要求1所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
4.如權(quán)利要求1所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述的激光焊接采用脈沖激光。
5.如權(quán)利要求1所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述的激光焊接使用的工藝參數(shù)為激光采用300WNd:YAG脈沖激光器；激光波長為1. 06μπι ； 電流范圍為320 380Α，脈寬8 10ms，焊接速度為80 120mm/s，頻率為4 5Hz，離焦量為~3 +1mm。
6.如權(quán)利要求1所述的電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，其特征在于所述步驟(3)通過如下方法確保不銹鋼表面板與冷軋鋼板或熱軋鋼板以及隔條夾緊在冷軋鋼板或熱軋鋼板上待焊接處放置一滾輪，在焊接過程中，滾輪與焊接頭固定連接，保持滾輪距離焊縫熔池5 10mm，使?jié)L輪和激光束同步運動；并在滾輪上施加壓力作用于冷軋鋼板或熱軋鋼板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電梯不銹鋼復(fù)合面板的單面無痕焊接方法，包括如下工藝步驟(1)清除冷(熱)軋鋼板和不銹鋼表面板各自待焊面上的油污；(2)將不銹鋼表面板放置在工作臺上，在待焊接處兩側(cè)相距待焊接處5～10mm處分別放置一隔條，再將冷(熱)軋鋼板放在隔條上，使冷(熱)軋鋼板和不銹鋼表面板之間預(yù)留0.08～0.12mm間隙；(3)使用氧氣和惰性氣體的混合氣體作為保護(hù)氣體，對冷(熱)軋鋼板和不銹鋼表面板進(jìn)行激光焊接，使焊縫穿透冷(熱)軋鋼板并控制焊縫在不銹鋼表面板上所達(dá)到的深度為不銹鋼表面板厚度的1/3～1/2；在焊接過程中，確保不銹鋼表面板和冷(熱)軋鋼板以及隔條夾緊。本發(fā)明方法具有不銹鋼面板單面無痕、焊縫質(zhì)量高、組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高的特點。
文檔編號B23K26/20GK102248297SQ20111017285
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者周明召, 姚建華, 張群莉, 樓程華 申請人:杭州博華激光技術(shù)有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué)