本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鍍鋅板激光焊接設(shè)備及其工藝。
背景技術(shù)：
激光焊接的原理是由光學(xué)震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質(zhì)所組成。介質(zhì)受到激發(fā)至高能量狀態(tài)時(shí)，開始產(chǎn)生同相位光波且在兩端鏡間來(lái)回反射，形成光電的串結(jié)效應(yīng)，將光波放大，并獲得足夠能量而開始發(fā)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(shí)對(duì)焊縫的影響，明顯提升焊縫性能，但在已有技術(shù)中，由于鍍鋅層的影響，鍍鋅板的焊接實(shí)現(xiàn)起來(lái)都比較困難。鍍鋅板的材料焊接，其傳統(tǒng)加工方式一般為電阻焊，且激光束焊接相對(duì)電阻焊而言具有單面加工、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加、無(wú)電極磨損現(xiàn)象、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、非接觸式加工、柔性、焊接速度快、焊接變形小等特點(diǎn)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。但由于鍍鋅層的影響，在鍍鋅板激光搭接點(diǎn)焊時(shí)易產(chǎn)生飛濺、未焊上等焊接缺陷，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量及其穩(wěn)定性。
由于鋅元素沸點(diǎn)(907℃)相對(duì)于鐵元素的熔點(diǎn)(1538℃)過(guò)低，而激光焊接過(guò)程極其迅速(毫秒級(jí))，致使鋅元素的蒸發(fā)與鐵元素的熔化幾乎同步發(fā)生，在極短的時(shí)間之內(nèi)，兩層鍍鋅板之間的鍍鋅層迅速蒸發(fā)形成鋅蒸汽并急劇膨脹，將上板焊接熔池中的液態(tài)金屬噴射出熔池形成飛濺，而焊點(diǎn)由于失去金屬填充造成焊接有效結(jié)合面積減少，導(dǎo)致不能形成牢固穩(wěn)定的焊點(diǎn)。
從焊接過(guò)程來(lái)分析，鍍鋅板激光搭接點(diǎn)焊的不穩(wěn)定現(xiàn)象是由以下三個(gè)原因造成：①鋅元素與鐵元素熔沸點(diǎn)的差異過(guò)大；②激光焊接過(guò)程的迅速性；③兩層鍍鋅板之間的鋅層在焊接時(shí)處于近似封閉的空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于上述問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種鍍鋅板的激光焊接工藝，不僅可根據(jù)加工件的大小,厚度調(diào)節(jié)夾具夾持位置,夾具柔性強(qiáng),焊接背部焊接保護(hù)性好,能夠改善鍍鋅板表面的飛濺、表面氣孔和內(nèi)部氣孔，提高焊接強(qiáng)度和焊件的美觀度。
針對(duì)以上問(wèn)題，提供了如下技術(shù)方案：一種鍍鋅板激光焊接設(shè)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(hù)基板，其特征在于：所述保護(hù)基板上對(duì)應(yīng)兩塊鍍鋅板焊接位置下方處設(shè)有保護(hù)氣槽，所述保護(hù)氣槽內(nèi)設(shè)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(guò)程中始終均通有保護(hù)氣；所述夾具本體包括兩組相對(duì)設(shè)置的翻轉(zhuǎn)夾持手臂和氣缸，所述氣缸固定于保護(hù)基板的底部，所述翻轉(zhuǎn)夾持手臂包括一體設(shè)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(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)夾持手臂做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述夾持段與鍍鋅板之間還設(shè)有保護(hù)板。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：兩塊鍍鋅板焊接位置上方處設(shè)有隨激光器激光焊接移動(dòng)的側(cè)部氣體金屬管，所述側(cè)部氣體金屬管內(nèi)通有保護(hù)氣。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述保護(hù)氣為氬氣。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述背部氣體金屬管和側(cè)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(shè)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(jìn)行表面清潔，調(diào)節(jié)夾具本體上兩組翻轉(zhuǎn)夾持手臂之間的距離，將兩塊鍍鋅板放置在保護(hù)基板上，調(diào)整兩塊鍍鋅板位置和兩者之間的預(yù)留間隙使焊接處與保護(hù)基板上的保護(hù)氣槽相對(duì)應(yīng)，墊好墊片、放置好保護(hù)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(cè)部氣體金屬管內(nèi)均通入氬氣直至焊接過(guò)程結(jié)束；
(3)在焊接機(jī)器人中寫入焊接過(guò)程中需要的運(yùn)動(dòng)軌跡的程序；
(4)焊接機(jī)器人與激光器共同執(zhí)行焊接程序，進(jìn)行激光焊接。
本發(fā)明的有益效果：發(fā)明提供了一種應(yīng)用于兩塊鍍鋅板之間的激光焊接設(shè)備及其工藝，激光點(diǎn)焊之所以產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象正是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中兩層鍍鋅板之間的鍍鋅層蒸發(fā)后無(wú)法及時(shí)排出而造成的。本技術(shù)方案提供的激光焊接設(shè)備采用保護(hù)基板上對(duì)應(yīng)兩塊鍍鋅板焊接的位置處設(shè)有保護(hù)氣槽，保護(hù)氣槽內(nèi)設(shè)置分布有通氣孔的背部氣體金屬管，背部氣體金屬管兩端在焊接過(guò)程中始終均向內(nèi)充保護(hù)氣，這種焊接結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中背部氣體金屬管內(nèi)一直處于通氣的穩(wěn)定狀態(tài)，從而使鋅蒸汽在焊接的過(guò)程中能夠及時(shí)地排出去，從而實(shí)現(xiàn)焊接的穩(wěn)定，提高焊接強(qiáng)度。本技術(shù)方案提供的激光焊接工藝通過(guò)將待焊接的鍍鋅板之間預(yù)留一定間隙，可使焊接過(guò)程中的鋅蒸汽從該預(yù)留的間隙中排除，鍍鋅板焊接位置始終通有背部保護(hù)氣體和側(cè)部保護(hù)氣體，從而可克服因焊接工藝參數(shù)不銹鋼與鋅合金時(shí)易發(fā)生飛濺，造成焊點(diǎn)有效結(jié)合面積減小，強(qiáng)度下降，及整個(gè)焊接過(guò)程及強(qiáng)度均不穩(wěn)定的問(wèn)題。此外，本技術(shù)方案中采用夾具本體可實(shí)現(xiàn)根據(jù)加工件的大小,厚度調(diào)節(jié)夾具夾持位置,而且夾具柔性強(qiáng),夾持效果好，提高了焊接過(guò)程中的穩(wěn)定性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鍍鋅板激光焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中示意：1-鍍鋅板；2-保護(hù)基板；21-保護(hù)氣槽；22背部氣體金屬管；3-夾具本體；31-翻轉(zhuǎn)夾持手臂；311-夾持段；312-連接段；32-氣缸；321-氣缸軸；4-墊片；5-保護(hù)板；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，一種鍍鋅板激光焊接設(shè)備，包括固定兩塊鍍鋅板1的夾具本體3和用于放置鍍鋅板1的保護(hù)基板2，所述保護(hù)基板2上對(duì)應(yīng)兩塊鍍鋅板1焊接位置下方處設(shè)有保護(hù)氣槽21，所述保護(hù)氣槽21內(nèi)設(shè)有背部氣體金屬管22，所述背部氣體金屬管22上分布有通氣孔，所述背部氣體金屬管22的兩端在焊接過(guò)程中始終均通有保護(hù)氣；所述夾具本體3包括兩組相對(duì)設(shè)置的翻轉(zhuǎn)夾持手臂31和氣缸32，所述氣缸32固定于保護(hù)基板2的底部，所述翻轉(zhuǎn)夾持手臂31包括一體設(shè)置的夾持段311和連接段312，所述夾持段311的自由端夾持鍍鋅板1，所述連接段312的自由端與氣缸32上的氣缸軸321相互鉸接，氣缸軸321分別驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)夾持手臂31做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
上述激光焊接設(shè)備采用保護(hù)基板2上對(duì)應(yīng)兩塊鍍鋅板1焊接的位置處設(shè)有保護(hù)氣槽21，保護(hù)氣槽21內(nèi)設(shè)置分布有通氣孔的背部氣體金屬管22，背部氣體金屬管22兩端在焊接過(guò)程中始終均向內(nèi)充保護(hù)氣，這種焊接結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中背部氣體金屬管22內(nèi)一直處于通氣的穩(wěn)定狀態(tài)，從而使鋅蒸汽在焊接的過(guò)程中能夠及時(shí)地排出去，從而實(shí)現(xiàn)焊接的穩(wěn)定，提高焊接強(qiáng)度；上述技術(shù)方案中兩組夾具本體3上的翻轉(zhuǎn)夾持手臂31可在氣缸32的作用下相對(duì)或相向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)加工件的不同大小或厚度，適當(dāng)調(diào)節(jié)夾持位置,有效夾持工件完成焊接過(guò)程的目的，同時(shí)夾具本體柔性強(qiáng),夾持效果好，提高了焊接過(guò)程中的穩(wěn)定性。
進(jìn)一步，所述夾持段311與鍍鋅板1之間還設(shè)有保護(hù)板5，保護(hù)板5保護(hù)鍍鋅板1表面防止被夾持段311破壞，進(jìn)一步提高夾具本體3與鍍鋅板1之間的焊接穩(wěn)定性。兩塊鍍鋅板1焊接位置上方處設(shè)有隨激光器激光焊接移動(dòng)的側(cè)部氣體金屬管(未畫出)，所述側(cè)部氣體金屬管內(nèi)通有保護(hù)氣。側(cè)部氣體金屬管實(shí)現(xiàn)了焊接位置上部的氣體保護(hù)，配合焊接位置的背部氣體保護(hù)，加強(qiáng)了焊接位置的焊接強(qiáng)度和外觀美觀度。進(jìn)一步，所述保護(hù)氣為氬氣。所述背部氣體金屬管22和側(cè)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(shè)備，包括以下步驟：(1)取兩塊需要焊接的鍍鋅板1進(jìn)行表面清潔，調(diào)節(jié)夾具本體3上兩組翻轉(zhuǎn)夾持手臂31之間的距離，將兩塊鍍鋅板1放置在保護(hù)基板2上，調(diào)整兩塊鍍鋅板1位置和兩者之間的預(yù)留間隙使焊接處與保護(hù)基板2上的保護(hù)氣槽21相對(duì)應(yīng)，墊好墊片4、放置好保護(hù)板5后用夾具本體3上的夾持段311夾持固定；
(2)將背部氣體金屬管22的兩端以及側(cè)部氣體金屬管內(nèi)均通入氬氣直至焊接過(guò)程結(jié)束；
(3)在焊接機(jī)器人中寫入焊接過(guò)程中需要的運(yùn)動(dòng)軌跡的程序；
(4)焊接機(jī)器人與激光器共同執(zhí)行焊接程序，進(jìn)行激光焊接。
上述激光焊接工藝中一方面通過(guò)將待焊接的鍍鋅板1之間預(yù)留一定間隙，從而可使焊接過(guò)程中的鋅蒸汽從該預(yù)留的間隙中排除，從而可克服因焊接工藝參數(shù)不銹鋼與鋅合金時(shí)易發(fā)生飛濺，造成焊點(diǎn)有效結(jié)合面積減小，強(qiáng)度下降，及整個(gè)焊接過(guò)程及強(qiáng)度均不穩(wěn)定的問(wèn)題；另一方面采用了側(cè)部氣體保護(hù)和背部氣體保護(hù)雙重氣體保護(hù)，上述側(cè)部氣體保護(hù)通過(guò)隨激光器激光焊接移動(dòng)的側(cè)部氣體金屬管實(shí)現(xiàn)，側(cè)部氣體金屬管可固定在焊接機(jī)器人手臂上隨之移動(dòng)，側(cè)部氣體保護(hù)可使焊接過(guò)程中鍍鋅板1上方產(chǎn)生的鋅蒸汽及時(shí)排出，保證鍍鋅板1焊接部上方的焊接美觀度和焊接強(qiáng)度；上述背部氣體保護(hù)采用保護(hù)基板2上保護(hù)氣槽21內(nèi)的背部氣體金屬管22，背部氣體金屬管22上分布有通氣孔，背部氣體金屬管22兩端均向內(nèi)充保護(hù)氣直到焊接過(guò)程結(jié)束，這種焊接結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中通氣管內(nèi)一直處于通氣的穩(wěn)定狀態(tài)，從而使鋅蒸汽在焊接的過(guò)程中能夠及時(shí)地排出去，從而實(shí)現(xiàn)焊接的穩(wěn)定，提高焊接強(qiáng)度。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，上述假設(shè)的這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。