CN102922151A - 密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，它采用CO2激光发生器激光焊机，用激光探头进行扫描，使CO2激光发生器激光焊机确定中间分隔板与底板之间、中间分隔板与右板之间以及底板与右板之间的焊缝位置，然后定位编程，先对中间分隔板与底板之间的焊缝从底板的背面进行激光无填充深熔焊，再对底板与右板之间的焊缝进行激光无填充接缝焊，最后对中间分隔板与右板之间的焊缝从右板的背面进行激光无填充深熔焊。本发明工艺步骤简单，能满足密封气箱中各个分隔气室气密性要求，并且不会导致焊接位置空间干涉。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，属于焊接技术领域，应用在密封气箱的制造过程中。
背景技术
目前，激光焊接技术已经广泛应用于不锈钢的焊接生产中，在厚板焊接时多用C02激光器，薄板焊接时一般采用Nd：YAG激光器。这是因为C02激光器功率大，能获得较大熔深，Nd：YAG激光器功率小，不能输出厚板焊接所需的能量。激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。但是密封气箱的焊接一般仍然采用传统气体保护手工焊工艺，其缺点是焊接变形大、焊缝不美观、焊接位置空间干涉对焊接造成困难，密封气箱内部还存在不密封的现象，成品率差，不利于批量生产，另外一种方法是采用机器人焊接或激光填充焊工艺，但焊接位置空间干涉造成设计方案的制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种工艺步骤简单，能满足密封气箱中各个分隔气室气密性要求，并且不会导致焊接位置空间干涉的密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，该工艺步骤如下：分别对钢板采用激光切割下料技术进行切割下料得到右板、中间分隔板和底板，并且控制下料精度在±0.1毫米范围内； 将右板、中间分隔板和底板在专用夹具内定位装夹，并保证位置定位尺寸精度在±0.1毫米范围内；采用逆变氩弧焊机分别对中间分隔板与底板之间、中间分隔板与右板之间以及底板与右板之间的焊缝搭接处进行点焊，保证右板、中间分隔板和底板的焊缝搭接间隙h为0≤h≤0.1毫米；将制备的焊接组件在激光焊接夹具上定位装夹，采用 CO 
激光发生器激光焊机，用激光探头进行扫描，使CO
激光发生器激光焊机确定中间分隔板与底板之间、中间分隔板与右板之间以及底板与右板之间的焊缝位置，然后定位编程，先对中间分隔板与底板之间的焊缝搭接处从底板的背面进行激光无填充深熔焊，再对底板与右板之间的焊缝搭接处进行激光无填充接缝焊，最后对中间分隔板与右板之间的焊缝搭接处从右板的背面进行激光无填充深熔焊，其中，激光无填充深熔焊的焊接工艺参数为：焊接功率3800W，焊接速度1500mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为9~11 mm，并且保证激光深熔焊深度为5~6 mm；激光无填充接缝焊的焊接工艺参数为：焊接功率3000W，焊接速度2000mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为14~16mm。
进一步，用激光探头扫描底板上与中间分隔板平行的侧边、底板与右板的搭接边以及右板上与中间分隔板平行的侧边。
更进一步，逆变氩弧焊机的焊接工艺参数为：采用钨极氩弧焊，钨极直径为2.0毫米，电流为140~170安培 ，输出电压为22V，氩弧点焊燃弧后及时抬起焊枪。
采用了上述技术方案后，制作密封气箱的工艺难点在于中间分隔板的激光无填充深熔焊，中间分隔板焊接不良将导致焊缝的气密性要求不达标及强度不够，本发明通过采用CO
激光发生器激光焊机从底板和右板的背面对中间分隔板与底板之间以及中间分隔板与右板之间的焊缝搭接处进行激光无填充深熔焊，避免了采用机器人焊接或激光填充焊时带来的焊接位置空间干涉现象，同时也克服了机器人从背面焊接带来的熔焊深度不够，满足不了密封气箱各个分隔气室气密性要求的弊病；另外，采用激光焊接也使密封气箱的焊接变形小，焊缝美观，同时也节省了人力成本，有利于批量化生产，通过对整个气箱及气箱内分隔气室单独进行抽真空氦质谱检漏，经验证完全能保证气箱及气箱内分隔气室的焊缝泄漏率≤1*10
Pa.m
/s，保证整个气箱年泄漏率≤0.1%/年 (气箱SF6绝对压力0.15MPa)。
附图说明
图1为本发明的密封气箱内的右板、中间分隔板和底板的连接结构图；
图2为本发明的焊接位置的示意图；
图2中，4为中间分隔板与底板之间的焊接位置；5为中间分隔板与右板之间的焊接位置；6为底板与右板之间的焊接位置。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明：
实施例一
一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，该工艺步骤如下：分别对钢板采用激光切割下料技术进行切割下料得到右板1、中间分隔板2和底板3，并且控制下料精度在±0.1毫米范围内；如图1所示，将右板1、中间分隔板2和底板3在专用夹具内定位装夹，并保证位置定位尺寸精度在±0.1毫米范围内；采用逆变氩弧焊机分别对中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝搭接处进行点焊，保证右板1、中间分隔板2和底板3的焊缝搭接间隙h为0≤h≤0.05毫米；然后将制备的焊接组件在激光焊接夹具上定位装夹，采用 CO
激光发生器激光焊机，用激光探头进行扫描，使CO
激光发生器激光焊机确定中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝位置，然后定位编程，如图2所示，先对中间分隔板2与底板3之间的焊缝搭接处从底板3的背面进行激光无填充深熔焊，再对底板3与右板1之间的焊缝搭接处进行激光无填充接缝焊，最后对中间分隔板2与右板1之间的焊缝搭接处从右板1的背面进行激光无填充深熔焊。其中，激光无填充深熔焊的焊接工艺参数可以为：焊接功率3800W，焊接速度1500mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为9毫米，并且保证激光深熔焊深度为大于5毫米；激光无填充接缝焊的焊接工艺参数为：焊接功率3000W，焊接速度2000mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为14mm。
为了使CO
激光发生器激光焊机确定中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝位置，激光探头可以对底板3上与中间分隔板2平行的侧边、底板2与右板1的搭接边以及右板1上与中间分隔板2平行的侧边进行扫描，扫描底板2与右板1的搭接边就可以确定底板3与右板1之间的焊缝位置，扫描底板3上与中间分隔板2平行的侧边，然后再在CO
激光发生器激光焊机系统中添加一个偏移量就可以确定中间分隔板2与底板3之间的焊缝位置，扫描右板1上与中间分隔板2平行的侧边，然后再在CO
激光发生器激光焊机系统中添加一个偏移量就可以确定中间分隔板2与右板1之间的焊缝位置。
另外，为了点焊时能够焊接良好，逆变氩弧焊机的焊接工艺参数可以为：采用钨极氩弧焊，钨极直径为2.0毫米，电流为140安培 ，输出电压为22V，氩弧钨极点焊燃弧后及时抬起焊枪。
实施例二
一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，该工艺步骤如下：分别对钢板采用激光切割下料技术进行切割下料得到右板1、中间分隔板2和底板3，并且控制下料精度在±0.1毫米范围内；如图1所示，将右板1、中间分隔板2和底板3在专用夹具内定位装夹，并保证位置定位尺寸精度在±0.1毫米范围内；采用逆变氩弧焊机分别对中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝搭接处进行点焊，保证右板1、中间分隔板2和底板3的焊缝搭接间隙h为0≤h≤0.1毫米；然后将制备的焊接组件在激光焊接夹具上定位装夹，采用 CO
激光发生器激光焊机，用激光探头进行扫描，使CO
激光发生器激光焊机确定中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝位置，然后定位编程，如图2所示，先对中间分隔板2与底板3之间的焊缝搭接处从底板3的背面进行激光无填充深熔焊，再对底板3与右板1之间的焊缝搭接处进行激光无填充接缝焊，最后对中间分隔板2与右板1之间的焊缝搭接处从右板1的背面进行激光无填充深熔焊。
其中，激光无填充深熔焊的焊接工艺参数可以为：焊接功率3800W，焊接速度1500mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为10毫米，并且保证激光深熔焊深度大于5.5毫米；激光无填充接缝焊的焊接工艺参数为：焊接功率3000W，焊接速度2000mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为15毫米。
为了使CO
激光发生器激光焊机确定中间分隔板2与底板3之间、中间分隔板2与右板1之间以及底板3与右板1之间的焊缝位置，激光探头可以对底板3上与中间分隔板2平行的侧边、底板2与右板1的搭接边以及右板1上与中间分隔板2平行的侧边进行扫描，扫描底板2与右板1的搭接边就可以确定底板3与右板1之间的焊缝位置，扫描底板3上与中间分隔板2平行的侧边，然后再在CO
激光发生器激光焊机系统中添加一个偏移量就可以确定中间分隔板2与底板3之间的焊缝位置，扫描右板1上与中间分隔板2平行的侧边，然后再在CO
激光发生器激光焊机系统中添加一个偏移量就可以确定中间分隔板2与右板1之间的焊缝位置。
另外，为了点焊时能够焊接良好，逆变氩弧焊机的焊接工艺参数可以为：采用钨极氩弧焊，钨极直径为2.0毫米，电流为170安培 ，输出电压为22V，氩弧焊钨极点焊燃弧后及时抬起焊枪。
制作密封气箱的钢板的厚度通常为3毫米，属于较厚钢板。通过按照实施例一和实施二所述的步骤制作的密封气箱及密封气箱内分隔气室单独进行抽真空氦质谱检漏，经验证完全能保证气箱及气箱内分隔气室的气密性要求：气箱及气箱内分隔气室的焊缝泄漏率≤1x10
Pa.m
/s，整个气箱年泄漏率≤0.1%/年 (SF6绝对压力0.15MPa)。
制作密封气箱的工艺难点在于气箱内气室隔板的无填充深熔焊工艺，若本发明所示中间分隔板2焊接不良，则将满足不了密封气箱中各分隔气室之间气密性要求，本发明通过采用CO
激光发生器激光焊机从底板3和右板1的背面对中间分隔板2与底板3之间以及中间分隔板2与右板1之间的焊缝搭接处进行激光无填充深熔焊焊接，避免了采用机器人焊接或激光填充焊时带来的焊接位置空间干涉现象，同时也克服了机器人从背面焊接带来的熔焊深度不够，满足不了密封气箱各个分隔气室气密性要求的弊病；另外，采用激光焊接也使密封气箱的焊接变形小，焊缝美观，同时也节省了人力成本，有利于批量化生产。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1. 一种密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，其特征在于该工艺步骤如下：
a）分别对钢板采用激光切割下料技术进行切割下料得到右板（1）、中间分隔板（2）和底板（3），并且控制下料精度在±0.1毫米范围内；
b）将右板（1）、中间分隔板（2）和底板（3）在专用夹具内定位装夹，并保证位置定位尺寸精度在±0.1毫米范围内；
c）采用逆变氩弧焊机分别对中间分隔板（2）与底板（3）之间、中间分隔板（2）与右板（1）之间以及底板（3）与右板（1）之间的焊缝搭接处进行点焊，保证右板（1）、中间分隔板（2）和底板（3）的焊缝搭接间隙h为0≤h≤0.1毫米；
d）将c）中制备的焊接组件在激光焊接夹具上定位装夹，采用 CO 
激光发生器激光焊机，用激光探头进行扫描，使CO激光发生器激光焊机确定中间分隔板（2）与底板（3）之间、中间分隔板（2）与右板（1）之间以及底板（3）与右板（1）之间的焊缝位置，然后定位编程，先对中间分隔板（2）与底板（3）之间的焊缝搭接处从底板（3）的背面进行激光无填充深熔焊，再对底板（3）与右板（1）之间的焊缝搭接处进行激光无填充接缝焊，最后对中间分隔板（2）与右板（1）之间的焊缝搭接处从右板（1）的背面进行激光无填充深熔焊，其中，激光无填充深熔焊的焊接工艺参数为：焊接功率3800W，焊接速度1500mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为9~11 mm，并且保证激光深熔焊深度为5~6 mm；激光无填充接缝焊的焊接工艺参数为：焊接功率3000W，焊接速度2000mm/min，激光焊接时喷嘴离焊缝的焊接高度为14~16mm。
2.根据权利要求1所述的密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，其特征在于：在步骤d）中，用激光探头扫描底板（3）上与中间分隔板（2）平行的侧边、底板（2）与右板（1）的搭接边以及右板（1）上与中间分隔板（2）平行的侧边。
3.根据权利要求1所述的密封气箱的钢板激光无填充焊接工艺，其特征在于：在步骤c）中，逆变氩弧焊机的焊接工艺参数为：采用钨极氩弧焊，钨极直径为2.0毫米，电流为140~170安培 ，输出电压为22V，氩弧点焊燃弧后及时抬起焊枪。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Laser Unfilled Welding Process of Steel Plate for Sealing Gas Box Effective date of registration: 20231201 Granted publication date: 20150527 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Changzhou New Area Branch Pledgor: CHANGZHOU PACIFIC ELECTRIC POWER EQUIPMENT GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2023980068166 |