一種換熱板激光疊焊裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種換熱板激光疊焊裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光焊換熱板是先進(jìn)制造技術(shù)與新型結(jié)構(gòu)相結(jié)合的產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于輕工、化工、食品等行業(yè)。換熱板焊接具有換熱板幅面大、焊縫密集、焊縫數(shù)量多、焊接強(qiáng)度要求高等特點。由于焊縫數(shù)量多且密集，焊接時熱輸入較大導(dǎo)致?lián)Q熱板變形嚴(yán)重，如何有效的控制變形是焊接質(zhì)量保證的前提，但是目前沒有有效的方法來控制變形，這樣在焊接過程中由于焊接變形使上板和下板間產(chǎn)生較大的間隙，上板與下板間產(chǎn)生較大間隙直接導(dǎo)致焊接時上板焊縫凹陷甚至穿孔，對產(chǎn)品的焊縫強(qiáng)度及密封性產(chǎn)生很大的影響；同時，由于焊接時變形大焊后校形工作量也相應(yīng)增大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供換熱板激光疊焊裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中換熱板激光疊焊時焊縫質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種換熱板激光疊焊裝置，包括用于疊置待焊接兩換熱板的工作臺、設(shè)于所述工作臺上方且可沿Y軸及Z軸方向移動的激光焊接頭以及氣體保護(hù)裝置，還包括散熱底板、兩平行設(shè)置的壓梁以及兩壓輪，所述散熱底板置于所述工作臺上且位于所述兩換熱板下方，所述散熱底板上設(shè)有水冷裝置，所述兩壓梁沿Y軸間隔設(shè)置且可于Z軸方向上移動用于壓緊/松開所述兩換熱板，所述兩壓輪分別設(shè)于所述激光焊接頭兩側(cè)且可壓緊于所述兩換熱板上，所述兩壓輪壓緊位置位于所述兩壓梁之間，焊接時所述兩壓輪與所述激光焊接頭在Y軸方向上同步移動。
[0005]可選地，所述散熱底板為銅板，所述水冷裝置包括設(shè)于所述銅板內(nèi)的若干平行水流通道、將相鄰水流通道的端口連通的水管以及向所述平行水流通道供水的外部供水系統(tǒng)。
[0006]可選地，相鄰所述平行水流通道之間的間距為dl，且50mm彡dl彡100mm。
[0007]可選地，各所述壓梁的兩端頭分別與一垂直設(shè)置的液壓缸連接，各所述液壓缸分別固定于所述工作臺上，兩所述壓梁位于同一側(cè)的兩端頭通過連接板固定連接。
[0008]可選地，各所述壓輪均包括兩輥軸以及包覆于所述兩輥軸上的輥面。
[0009]可選地，所述輥面的寬度小于所述兩壓梁之間的間距。
[0010]可選地，所述氣體保護(hù)裝置包括環(huán)形罩體，所述環(huán)形罩體的中心軸線與所述激光焊接頭發(fā)出的激光束同軸。
[0011]本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置進(jìn)行換熱板激光疊焊方法，包括以下步驟:
[0012]裝夾步驟:將兩換熱板疊置后置于所述工作臺上，調(diào)整所述激光焊接頭、兩壓梁、所述兩壓輪以及所述氣體保護(hù)裝置與所述兩換熱板的相對位置，分別啟動所述兩壓梁、兩壓輪將所述兩換熱板壓緊固定；
[0013]焊接軌跡編程步驟:將所述兩換熱板沿焊接方向上通過CAM軟件按設(shè)定參數(shù)劃分為若干區(qū)域，并設(shè)置跳躍式焊接程序，將各區(qū)域內(nèi)的若干條焊縫對奇數(shù)位依次進(jìn)行焊接，然后再對偶數(shù)位依次進(jìn)行焊接；或者，先對偶數(shù)位依次進(jìn)行焊接，再對奇數(shù)位依次進(jìn)行焊接，并設(shè)定外部推送裝置在完在一個區(qū)域焊接后將下一區(qū)域送至焊接位置；
[0014]焊接工藝參數(shù)設(shè)置步驟:焊接工藝參數(shù)包括激光功率、焊接速度、保護(hù)氣體流量、激光焦點高度、激光波長以及所述激光焊接頭內(nèi)光學(xué)器件中鏡片焦距及光纖芯徑。
[0015]焊接步驟:啟動所述激光焊接頭進(jìn)行焊接。
[0016]進(jìn)一步地，所述氣體保護(hù)裝置底部距離上方的換熱板高度為10mm。
[0017]進(jìn)一步地，所述焊接工藝參數(shù)設(shè)置步驟中，所述激光功率為3000W、焊接速度為2m/min、保護(hù)氣體流量為601/min、激光焦點高度為5mm、激光波長為1070nm、鏡片焦距為200mm、光纖芯徑為150 μ m。
[0018]本發(fā)明中，通過兩壓梁對兩換熱板進(jìn)行預(yù)壓緊，同時，在焊接過程中，兩壓輪與激光焊接頭于Y軸方向上同步移動對焊接區(qū)域進(jìn)行實時針對性的進(jìn)一步壓緊，這樣，通過兩壓梁及兩壓輪的配合，能充分保證兩換熱板之間無間隙，且能使位于下方的換熱板與散熱底板更好貼合，避免在焊接過程中鼓起變形而影響焊接質(zhì)量；同時，散熱底板上的水冷裝置能快速帶走焊接過程中產(chǎn)生的熱量，減少換熱板的變形。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例中換熱板激光疊焊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1的分解示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例中激光焊接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實施例中散熱底板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實施例中換熱板激光疊焊方法的工藝流程圖；
[0024]圖6是本發(fā)明實施例中換熱板焊接軌跡分區(qū)示意圖；
[0025]10-換熱板；11-焊接起點位置；20-工作臺；
[0026]21-支撐臺；22-底板；30-激光焊接頭；
[0027]40-氣體保護(hù)裝置； 41-環(huán)形罩體；50-散熱底板；
[0028]51-水冷裝置；52-水管；60-壓梁；
[0029]61-連接板；70-壓輪；71-輥軸；
[0030]72-輥面；80-液壓缸。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當(dāng)一個元件被稱為“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0033]還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。
[0034]參照圖1、圖2，本發(fā)明實施例提供的換熱板激光疊焊裝置，包括用于疊置待焊接兩換熱板10的工作臺20、設(shè)于工作臺20上方且可于Y軸及Z軸方向移動的激光焊接頭30以及氣體保護(hù)裝置40，還包括散熱底板50、兩平行設(shè)置的壓梁60以及兩壓輪70。散熱底板50置于工作臺20上且位于兩換熱板10下方，散熱底板50上設(shè)有水冷裝置51。兩壓梁60沿Y軸間隔設(shè)置且可于Z軸方向上移動用于壓緊/松開兩換熱板10。兩壓輪70分別位于激光焊接頭30兩側(cè)且可壓緊于兩換熱板10上，兩壓輪70壓緊位置位于兩壓梁60之間，焊接時兩壓輪70與激光焊接頭30在Y軸方向上同步移動。
[0035]本實施例中，通過兩壓梁60對兩換熱板10進(jìn)行預(yù)壓緊，同時，在焊接過程中，兩壓輪70與激光焊接頭30于Y軸方向上同步移動對焊接區(qū)域進(jìn)行實時針對性的進(jìn)一步壓緊，這樣，通過兩壓梁60及兩壓輪70的配合，能充分保證兩換熱板10之間無間隙，且能使位于下方的換熱板10與散熱底板50更好貼合，避免在焊接過程中鼓起變形而影響焊接質(zhì)量；同時，散熱底板50上的水冷裝置51能快速帶走焊接過程中產(chǎn)生的熱量，減少換熱板10的變形。
[0036]進(jìn)一步地，激光焊接頭30用于激光束聚焦焊接，內(nèi)部具有光學(xué)鏡片組件(圖中未示出)，光學(xué)鏡片組件具有固定的焦距。整個激光焊接頭30安裝于機(jī)床(圖中未示出)運(yùn)動軸上，可在Y和Z軸方向上運(yùn)動。
[0037]參照圖3，激光焊接頭30與兩壓輪70之間的安裝關(guān)系為，兩壓輪70與激光焊接頭30均固定安裝于機(jī)床Y軸運(yùn)動滑塊(圖中未標(biāo)號)上，即兩壓輪70與激光焊接頭30在Y軸方向上是同步運(yùn)動，同時，壓輪70為氣缸驅(qū)動，可在Z軸方向作上下運(yùn)動，對工件進(jìn)行壓緊和松開。激光焊接頭30可沿X、Y和Z軸運(yùn)動。
[0038]壓輪70位于激光焊接頭30左右兩側(cè)，可沿Y軸方向運(yùn)動，可對換熱板10焊接位置的局部實施壓緊。兩側(cè)壓輪70之間的距離盡量較小，但不能對焊接頭的運(yùn)動范圍造成干涉。在本發(fā)明的較佳實施例中，兩側(cè)壓輪70之間的距離為150mm。
[0039]兩壓輪70結(jié)構(gòu)相同。各壓輪70均包括兩輥軸71以及包覆于兩輥軸71上的輥面72。輥面72的寬度取決于兩壓梁60之間的距離，輥面72的寬度小于兩壓梁60之間的間距。本實施例中，輥面72的寬度為160mm。
[0040]氣體保護(hù)裝置40設(shè)于激光焊接頭30下方，包括環(huán)形罩體41，環(huán)形罩體41內(nèi)設(shè)有環(huán)形出氣面(圖中未示出)，環(huán)形出氣面的中心軸線與激光焊接頭30發(fā)出的激光束同軸。由于環(huán)形出氣面具有較大的面積，噴出的惰性焊接保護(hù)氣體可對剛離開熔池位置的高溫焊縫進(jìn)行延時保護(hù)，隔離空氣，使焊縫無氧化或無明顯氧化，焊縫成形光滑。
[0041]兩壓梁60沿Y軸平行間隔設(shè)置。兩壓梁60之間的距離適中，不宜過大，也不宜過小。當(dāng)間距過大時，會使兩壓梁60之間的換熱板10在焊接時受熱變形形成凸起；當(dāng)間距過小時，則兩壓梁60之間焊接的有效區(qū)域太小，影響焊接效率。在本實施例中，兩壓梁60之間的距離為300mm。同時，各壓梁60的兩端頭分別與一垂直設(shè)置的液壓缸80連接，各液壓缸80分別固定于工作臺20上，兩壓梁60位于同一側(cè)的兩端頭通過連接板61固定連接。壓梁60系統(tǒng)使用液壓缸80加力，壓力大小可調(diào)，根據(jù)換熱板10壓緊效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，須保證壓梁60壓下后，兩換熱板10緊密貼合于散熱底板50表面上，兩換熱板10之間無間隙，其中位于下方的換熱板10與散熱底板50表面之間無間隙，同時還須保證換熱板10在焊接過程中受熱凸起不會引起換熱板10與壓梁60之間的滑動。
[0042]參照圖4，散熱底板50為焊接時的承壓面，兩換熱板10被壓緊后，可緊密的貼合于散熱底板50表面。散熱底板50采用厚銅板制造。水冷裝置51包括設(shè)于銅板內(nèi)的若干平行水流通道(圖中未示出)、將相鄰水流通道的端口連通的水管52以及向平行水流通道供水的外部供水系統(tǒng)。相鄰平行水流通道之間的間距為dl，且50mm100mm。在焊接過程中，水冷裝置51將焊縫處的熱量帶走，減少換熱板10的受熱變形。為達(dá)到