CN105397499A - 一种激光复合焊机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光复合焊机，包括出入口辅助装置、出入口夹紧拼缝装置、焊接装置，出入口辅助装置包括活套辊、夹送辊、对中装置、升降托辊，出入口辅助装置完成带钢的移动、对中、升降作业；在剪切带钢时，出入口夹紧拼缝装置分别夹紧带头、带尾，在剪切完带钢后，出入口夹紧拼缝装置分别带动带头、带尾相互靠近，从而形成拼缝；焊接装置包括剪切机构、激光复合焊接头、焊缝热处理装置，其中，剪切机构用于剪切带头、带尾，激光复合焊接头用于激光焊接和电弧焊接，焊缝热处理装置用于焊缝热处理。

Description

一种激光复合焊机

技术领域

本发明涉及一种带钢焊接装置，具体地说，涉及一种激光复合焊机。

背景技术

焊机作为冷轧工艺中的主要设备之一，主要承担着迅速连接带头和带尾、实现带钢无头轧制的作用，对确保冷轧生产线稳定运行极为重要。

激光焊机具有焊接钢种的范围广、焊缝质量好、焊缝处没有超厚、焊接时不产生噪音和粉尘污染等优点，是目前冶金行业最先进的带钢焊接设备。激光焊机可焊接带厚0.8mm～8.0mm的碳钢、合金钢、高强钢、硅钢、不锈钢等，广泛应用于镀锌线、退火线、检查线、酸洗线、连轧线及酸洗连轧线等。

传统激光焊机对带钢剪切质量要求很高，并且对待焊带钢间拼缝间隙要求严格，否则容易造成漏光或焊缝咬边缺陷。对于厚度小于0.8mm的带钢，由于拼缝精度难以保障，所以采用纯激光焊接难度很大。针对带钢的激光焊接对间隙适应性差，无法完成带钢厚度小于0.8mm的带钢焊接的问题，还没有提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种激光复合焊机，以至少解决相关技术中带钢的激光焊接对间隙适应性差，无法完成带钢厚度小于0.8mm的带钢焊接的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种激光复合焊机，包括出入口辅助装置、出入口夹紧拼缝装置、焊接装置，所述出入口辅助装置包括活套辊、夹送辊、对中装置、升降托辊，所述出入口辅助装置完成带钢的移动、对中、升降作业；在剪切带钢时，所述出入口夹紧拼缝装置分别夹紧带头、带尾，在剪切完带钢后，所述出入口夹紧拼缝装置分别带动带头、带尾相互靠近，从而形成拼缝；所述焊接装置包括剪切机构、激光复合焊接头、焊缝热处理装置，其中，所述剪切机构用于剪切带头、带尾，所述激光复合焊接头用于激光焊接和电弧焊接，所述焊缝热处理装置用于焊缝热处理。

优选地，所述活套辊包括入口活套辊、出口活套辊，所述入口活套辊、出口活套辊分别抬起带钢形成活套，便于带钢进行对中和拼缝。

优选地，所述夹送辊包括入口夹送辊、出口夹送辊，所述入口夹送辊将带钢的带头移入所述剪切机构，所述出口夹送辊将带钢的带尾移入所述剪切机构。

优选地，所述对中装置包括入口对中装置、出口对中装置，所述入口对中装置、出口对中装置分别带动带头、带尾进行移动，使得带头、带尾的长度方向的中心线和激光复合焊机的长度方向的中心线对中。

优选地，所述升降托辊包括用于托起带钢的入口升降托辊和出口升降托辊。

优选地，在焊接装置的出口侧，所述激光复合焊机还包括位于带钢的宽度方向的两侧的月牙剪，所述月牙剪用于切除焊缝处的尖角和消除焊接的两个带钢的宽度差。

优选地，所述激光复合焊机的激光器为固体激光器。

优选地，所述激光复合焊机的导光系统采用便于系统集成的柔性导光系统。

优选地，所述激光复合焊机具备激光焊、电弧焊、激光电弧复合焊及激光填丝焊四种焊接方式。

优选地，所述激光器安放在轻质钢结构房内，所述轻质钢结构房具有防尘、防潮、恒温的功能。

通过本发明，采用激光复合焊机，其间隙适应性好，可以实现厚度在0.1mm～8.0mm之间的带钢焊接，解决了纯激光焊机无法完成厚度小于0.8mm的带钢焊接问题；当激光系统故障时，电弧焊可继续焊接，以免造成更大的损失；激光复合焊机可根据生产线要求实现激光焊、激光电弧复合焊、激光填丝焊及电弧焊四种焊接方式；采用固体激光器，包括光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器等，维护简单、维护成本低，光电转换效率高；采用柔性导光系统，方便系统集成。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是根据本发明实施例的激光复合焊机的示意图；

图2是根据本发明实施例的激光复合焊机的焊接装置的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的激光复合焊机的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

根据本发明的一个方面，提供一种激光复合焊机，包括出入口辅助装置、出入口夹紧拼缝装置、焊接装置，出入口辅助装置包括活套辊、夹送辊、对中装置、升降托辊，如图1所示，入口辅助装置包括入口活套辊1、入口对中装置2、入口夹送辊3、入口升降托辊4；出口辅助装置包括出口升降托辊8、出口夹送辊10、出口对中装置11、出口活套辊12；如图2所示，焊接装置6包括剪切机构601、激光复合焊接头602、焊缝热处理装置603。

在图1中，带钢从左侧向右侧移动，在焊接装置6的右侧形成带尾，在焊接装置6的左侧形成带头。入口活套辊1、出口活套辊12分别抬起带钢形成活套，便于带钢对中和拼缝。入口夹送辊3将带钢的带头移入剪切机构601，出口夹送辊10将带钢的带尾移入剪切机构601。入口对中装置2在带钢的宽度方向具有两个入口对中单元201、202，每个入口对中单元分别在带钢宽度方向的两侧具有调整定位的结构，出口对中装置11在带钢的宽度方向具有两个出口对中单元1101、1102，每个出口对中单元分别在带钢宽度方向的两侧具有调整定位的结构，通过入口对中单元、出口对中单元分别带动带头、带尾移动，使得带头、带尾的长度方向的中心线和激光复合焊机的长度方向的中心线对中，当带头、带尾的长度方向的中心线分别和激光复合焊机的长度方向的中心线对中后，带头和带尾即对中平齐。

出入口夹紧拼缝装置包括入口夹紧拼缝装置5和出口夹紧拼缝装置7，在带头、带尾对中完成后，入口夹紧拼缝装置5通过液压缸501夹紧带头，出口夹紧拼缝装置7通过701夹紧带尾，剪切机构601进行剪切，将带头、带尾同时剪切平整。剪切完成后，入口夹紧拼缝装置5通过液压缸502移动带头，出口夹紧拼缝装置7通过液压缸702移动带尾，使得带头和带尾相互靠近，形成拼缝。在焊接完成后，出口夹送辊10转动，带钢向出口侧平移，在月牙剪9处剪切焊缝两边的焊缝尖角。

剪切机构601集成在焊接装置6上，焊接开始前，焊接装置6移动到靠近带钢的位置，使得带钢的宽度方向在剪切机构601的剪切范围内，该剪切机构601能够同时剪切带头、带尾，入口夹送辊3将带钢的带头移入剪切机构601，即如图2所示的垂直于纸面方向的焊接装置6的外侧，出口夹送辊10将带钢的带尾移入剪切机构601，即如图2所示的垂直于纸面方向的焊接装置的内侧，剪切机构601同时将带头、带尾剪切整齐，达到焊接条件。

激光复合焊接头具有激光焊接和电弧焊接的功能，该激光复合焊接头集成了激光焊接头和电弧焊接头，激光焊接头和电弧焊接头同时作用在同一焊接点，电弧焊工艺的加入有助于提高间隙搭桥能力，降低原来采用纯激光焊接时的拼缝精度要求。对于激光焊接难以焊接的区域，电弧焊接能够补充焊接，达到对拼缝的完全焊接。该电弧焊还设置有输送焊丝的送丝系统，配合电弧焊使用。

焊接装置6沿垂直于图1的纸面方向向内侧移动，即焊接装置6向图2的左侧平移，当激光复合焊接头602移动到拼缝处起点时，启动焊接作业，该激光复合焊接头602集成了激光焊接头和电弧焊接头，激光焊接头和电弧焊接头同时作用在同一焊接点，因为电弧焊接的搭接能力强，因此对焊接拼缝的要求不高，对于激光焊接难以焊接的区域，电弧焊接能够补充焊接，达到对拼缝的完全焊接。在焊接过程中，焊缝热处理装置603随着激光复合焊接头602一起移动，在激光复合焊接头602对连接处焊接后，焊缝热处理装置603能够根据工艺设置及时对焊接处进行热处理。热处理完成后，焊接装置已移出带钢区域。

通过该激光复合焊机，能够一体化地完成带钢的移位、对中、剪切、焊接、热处理多种工艺，该复合焊接头，间隙适应性好，可以实现厚度在0.1mm～8.0mm之间的带钢焊接。当激光系统故障时，自带的电焊机可实现电弧焊接，避免全线停机，造成更大的损失。

在一个可选实施例中，如图1所示，所述激光复合焊机还包括位于焊接装置6的出口侧的两个月牙剪9，月牙剪分别位于带钢宽度方向的两侧，焊接完成后的带钢移动经过月牙剪时，两侧的月牙剪会切除焊缝处的尖角，防止焊缝尖角伤人。如果两个焊接的带钢的宽度不一样，也可以通过月牙剪消除焊接的两个带钢的宽度差，以便带钢顺利通过轧制机组。

在一个可选实施例中，激光复合焊机的激光器采用固体激光器，该固体激光器可以包括光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器等，维护简单、维护成本低、光电转换效率高。

在一个可选实施例中，可根据生产线要求实现激光焊、激光电弧复合焊、激光填丝焊及电弧焊四种焊接方式。在焊接带钢时，可以激光焊和电弧焊同时进行，也可以单独进行激光焊、电弧焊。根据工艺需要，也可以采用激光填丝焊，将电弧焊的焊丝作为熔材，焊丝被激光束加热熔化,填充接缝间隙将带钢焊接在一起。四种焊接方式可以根据生产线要求进行切换，保障焊接质量和焊接效率。

在一个可选实施例中，激光复合焊机的导光系统采用柔性导光系统，该柔性导光系统可以任意移动、拉伸、弯曲，因此，该柔性导光系统便于和控制系统、操作平台等集成安装，而不会对激光复合焊机造成影响。

在一个可选实施例中，激光器安放在一个封闭式的轻质钢结构房内，焊机所处的厂房内会有粉尘、潮气，且厂房内温差变化大，如不对激光器采取保护措施，会有损激光器使用寿命，而该房具有防尘、防潮、恒温的功能，有利于激光器的使用、维护保养。

下面结合图1、图2详细描述带钢焊接过程，

一卷带钢在图1中从左侧向右侧移动，当带尾运行到焊接装置6的区域内，出口夹送辊10转动，使带尾定位在剪切机构601的剪切范围内；出口活套辊12升起，带钢形成活套；出口对中装置11带动带尾移动，使得带尾的长度方向的中心线和激光复合焊机的水平方向的中心线对中，出口夹紧拼缝装置7压紧带钢；

下一卷带钢的带头进入焊接装置6的区域内，入口夹送辊3转动，使帯头定位在剪切机构601的剪切范围内，焊机入口活套辊1升起，形成活套；入口对中装置2带动带头移动，使得带头长度方向的中心线和激光复合焊机的水平方向的长度方向的中心线对中，入口夹紧拼缝装置5压紧带钢；

焊接装置6移动到带钢焊接区域，剪切机构601同时剪切带头、带尾；

入口夹紧拼缝装置5和出口夹紧拼缝装置7带动带头、带尾移动至焊接位置，带头、带尾形成焊接拼缝；

焊接装置6带动激光复合焊接头602沿拼缝移动完成焊接，同时焊缝热处理装置603对焊缝进行热处理，热处理完成后，焊接装置6正好处于带钢区域外；

焊接完成后，入口夹紧拼缝装置5和出口夹紧拼缝装置7打开并退回初始位置；

出口夹送辊10带动带钢向出口侧平移，焊缝停在月牙剪9处，剪切两边焊缝尖角；

入口升降托辊4和出口升降托辊8抬起带钢，并带动带钢向右侧移动，移出激光复合焊机区域。

综上所述，通过本发明的激光复合焊机，实现了以下技术效果：

1.该激光复合焊机间隙适应性好，可以实现厚度在0.1mm～8.0mm之间的带钢焊接；

2.当激光系统故障时，电弧焊可继续焊接，以免造成更大的损失；

3.激光复合焊机可根据生产线要求实现激光焊、激光电弧复合焊、激光填丝焊及电弧焊四种焊接方式；

4.采用固体激光器，包括光纤激光器、碟片激光器、半导体激光器等，维护简单、维护成本低，光电转换效率高；

5.采用柔性导光系统，便于系统集成。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光复合焊机，包括出入口辅助装置、出入口夹紧拼缝装置、焊接装置，其特征在于，

所述出入口辅助装置包括活套辊、夹送辊、对中装置、升降托辊，所述出入口辅助装置完成带钢的移动、对中、升降作业；

在剪切带钢时，所述出入口夹紧拼缝装置分别夹紧带头、带尾，在剪切完带钢后，所述出入口夹紧拼缝装置分别带动带头、带尾相互靠近，从而形成拼缝；

所述焊接装置包括剪切机构、激光复合焊接头、焊缝热处理装置，

其中，所述剪切机构用于剪切带头、带尾，

所述激光复合焊接头用于激光焊接和电弧焊接，

所述焊缝热处理装置用于焊缝热处理。

2.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述活套辊包括入口活套辊、出口活套辊，所述入口活套辊、出口活套辊分别抬起带钢形成活套，便于带钢进行对中和拼缝。

3.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述夹送辊包括入口夹送辊、出口夹送辊，所述入口夹送辊将带钢的带头移入所述剪切机构，所述出口夹送辊将带钢的带尾移入所述剪切机构。

4.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述对中装置包括入口对中装置、出口对中装置，所述入口对中装置、出口对中装置分别带动带头、带尾进行移动，使得带头、带尾的长度方向的中心线和激光复合焊机的长度方向的中心线对中。

5.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述升降托辊包括用于托起带钢的入口升降托辊和出口升降托辊。

6.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，在焊接装置的出口侧，所述激光复合焊机还包括位于带钢的宽度方向的两侧的月牙剪，所述月牙剪用于切除焊缝处的尖角和消除焊接的两个带钢的宽度差。

7.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述激光复合焊机的激光器为固体激光器。

8.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述激光复合焊机的导光系统采用便于系统集成的柔性导光系统。

9.根据权利要求1所述的激光复合焊机，其特征在于，所述激光复合焊机具备激光焊、电弧焊、激光电弧复合焊及激光填丝焊四种焊接方式。

10.根据权利要求7所述的激光复合焊机，其特征在于，所述激光器安放在轻质钢结构房内，所述轻质钢结构房具有防尘、防潮、恒温的功能。