CN107243694A - 一种汽车用镀锌板的叠焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种汽车用镀锌板的叠焊方法，采用激光焊接装置对叠置在一起并具有预置间隙的两块镀锌板实施叠焊，并在收弧开始后，通过激光焊接装置的功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达成收弧。能够有效地提高焊接速度和效率，改善焊缝表面质量。

Description

一种汽车用镀锌板的叠焊方法
技术领域
本发明涉及激光加工方法，尤其涉及到汽车用镀锌板的叠焊方法。
背景技术
镀锌钢板的镀锌层对钢材不仅具有物理屏蔽作用，而且对钢基体还具有电化学保护作用。镀锌板自身良好的抗腐蚀性能使得镀锌板在许多领域得到广泛的应用，尤其在汽车工业中，各种普通镀锌钢，高强度镀锌钢，超高强度镀锌钢的应用大幅提高了车身等部件的抗腐蚀性能和汽车的使用寿命。然而，因镀锌钢中镀锌层的存在，使得镀锌钢的焊接工艺性大为降低。原因是在镀锌板的激光焊接过程中，镀锌层和钢基体物理特性差异极大(镀锌层锌的熔点是420℃，沸点是908℃，基体钢的熔点是1300℃，沸点是2861℃)，镀层锌的气化先于基体钢的熔化，锌的挥发会导致气孔、未熔合及裂纹等诸多缺陷，而且大量锌元素的挥发会使母材的防腐蚀能力下降。镀锌板激光焊接最重要的一点就是如何抑制锌蒸气蒸发所带来的焊接质量问题。目前而言，这一点的限制，导致了汽车用镀锌板的叠焊存在焊接速度较慢、效率较低、焊缝表面质量不够好等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种汽车用镀锌板的叠焊方法，能够有效地提高焊接速度和效率，改善焊缝表面质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车用镀锌板的叠焊方法，采用激光焊接装置对叠置在一起并具有预置间隙的两块镀锌板实施叠焊，并在收弧开始后，通过激光焊接装置的功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达成收弧。
其中，该激光焊接装置采用光纤连续激光器作为焊接光源，并采用三维振镜作为输出设备。
其中，该光纤连续激光器选用6KW光纤连续激光器；该三维振镜选用焦距为450mm的三维振镜。
其中，该焊缝包括主体和收弧部，该收弧部的起始端设为在距焊接轨迹终点的一设定距离处。
其中，该设定距离为5mm～8mm。
其中，该预置间隙为0.1mm～0.2mm。
其中，该预置间隙是通过设置在这两块镀锌板之间的间隙片来获得。
其中，所述功率和速度的调低分为多级，对应地，所述离焦量的调高也分为多级。
其中，所述功率、速度以及离焦量的调节分为三级，功率和速度的第一级的降低较第二级的降低要平缓，离焦量的第一级的升高较第二级的升高要平缓。
其中，速度的第三级的降低较第一级的降低要平缓，离焦量的第三级的升高较第一级的升高要平缓。
本发明的有益效果在于，通过采用激光焊接装置实施叠焊，并在收弧开始后，通过激光焊接装置的功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达成收弧，能够有效地提高焊接速度和效率，改善焊缝表面质量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明叠焊方法的系统示意图。
图2是采用本发明叠焊方法的焊缝截面效果示意图。
图3是采用本发明叠焊方法的焊缝外形效果示意图。
图4是采用本发明叠焊方法的焊缝收弧处截面效果示意图。
图5是本发明叠焊方法的焊缝收弧处功率渐变曲线。
图6是本发明叠焊方法的焊缝收弧处速度渐变曲线。
图7是本发明叠焊方法的焊缝收弧处离焦量渐变曲线。
其中，主要附图标记如下：100工件 10第一镀锌钢 20第二镀锌钢 40预置间隙 50焊缝 200激光焊接装置 501主体 502收弧部 5021本体 5025底边 5026顶边 5027、5028侧边。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
参见图1至图4，图1是本发明叠焊方法的系统示意图。图2是采用本发明叠焊方法的焊缝截面效果示意图。图3是采用本发明叠焊方法的焊缝外形效果示意图。图4是采用本发明叠焊方法的焊缝收弧处截面效果示意图。本发明提出一种汽车用镀锌板的叠焊方法，其是采用激光焊接装置200对工件100进行叠焊。其中，该激光焊接装置200用于实现三维振镜激光远程焊接，具体而言，该激光焊接装置200采用6KW光纤连续激光器作为焊接光源，并采用焦距为450mm的三维振镜作为输出设备，能够对构成工件100的第一镀锌板10和第二镀锌板20进行叠焊，形成焊缝50。
其中，焊缝50包括主体501和收弧部502。收弧部502的起始端设为在距焊接轨迹终点的一设定距离处(举例而言，该设定距离为5mm～8mm)。
结合参见图5至图7，图5是本发明叠焊方法的焊缝收弧处功率渐变曲线。图6是本发明叠焊方法的焊缝收弧处速度渐变曲线。图7是本发明叠焊方法的焊缝收弧处离焦量渐变曲线。本发明的叠焊方法，在收弧开始后，通过功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达到较佳的收弧目的。具体而言，收弧开始处位于焊缝长度的25mm处，从25mm到26mm，功率大致呈45度角降低，速度大致呈60度角降低，离焦量大致呈30度角升高；从26mm到27mm，功率大致呈60度角降低，速度大致呈75度角降低，离焦量大致呈45度角升高；从27mm到30mm，功率大致呈45度角降低，速度大致呈30度角降低，离焦量大致呈15度角升高。
可以理解的是，功率和速度的第一级(从25mm到26mm)的降低较第二级(从26mm到27mm)的降低要平缓，离焦量的第一级(从25mm到26mm)的升高较第二级(从26mm到27mm)的升高要平缓。速度的第三级(从27mm到30mm)的降低较第一级(从25mm到26mm)的降低要平缓，离焦量的第三级(从27mm到30mm)的升高较第一级(从25mm到26mm)的升高要平缓。功率的第三级(从27mm到30mm)的降低与第一级(从25mm到26mm)的降低大致相当。
举例而言，第一镀锌板10/第二镀锌板20为1.2mm～2mm厚的镀锌板。叠焊时，这两个镀锌板10、20之间设有预置间隙40。具体地，该预置间隙40可以通过间隙片(图未示)来设定。该预置间隙40的尺寸控制在0.1mm～0.2mm之间。
结合参见图2至图4，采用本发明的叠焊方法获得的焊缝50，正反面光滑、平整、均匀，焊缝50内部无气孔。另外，焊缝50在收弧部502的截面形状为四边形5021，具体而言，该四边形5021具有平坦的底边5025、向下凹陷的顶边5026以及向内凹陷的两个侧边5027、5028。其中，顶边5026的弧坑较小，且无裂纹、气孔等其它缺陷。
举例而言，本发明的叠焊方法具体包括以下步骤。
1、取两块1.5mm厚度的镀锌钢板10、20，用酒精或丙酮擦拭表面，去除镀锌板10、20表面油污及碎屑等杂质；
2、在擦拭干净的镀锌板10、20之间放入间隙片(或通过其它方式获得间隙)，预置间隙40控制范围为0.1mm～0.2mm，此预置间隙40的范围有利于获得较好的焊缝质量；
3、预置间隙40大小固定后，采用专业的焊接工装夹具(图未示)夹紧固定，确保两块镀锌板10、20平直，预置间隙40大小准确；
4、采用激光焊接装置200，采用远程飞行焊接模式焊接，通过机械手携带三维振镜头进行高速运动，振镜远程激光焊接时需保证机械手的运行速度和振镜头的速度必须一致；
5、焊接收弧起始端为距焊接轨迹结束端5mm～8mm处，采用功率、速度、离焦量相互匹配的收弧模式。
例如，远程飞行焊接一段100mm的焊缝50，焊接工艺参数为：功率P＝5.6KW，振镜焊接速度v＝5m/min，机械手移动速度V＝5m/min，离焦量f＝+15mm，可得到正反面均光滑均匀的焊缝。焊缝收弧处功率、速度采用多级渐变降低模式，离焦量采用多级缓升的方式，可达到较好的收弧效果：焊缝50的起弧处凸起可达到小于叠焊的两块镀锌板10、20的厚度之和的10％，收弧处弧坑可达到小于两块镀锌板10、20的厚度之和的10％。
本发明的有益效果在于，通过采用激光焊接装置200实施叠焊，并在收弧开始后，通过激光焊接装置200的功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达成收弧，能够有效地提高焊接速度和效率，改善焊缝表面质量。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车用镀锌板的叠焊方法，其特征在于，采用激光焊接装置对叠置在一起并具有预置间隙的两块镀锌板实施叠焊，并在收弧开始后，通过激光焊接装置的功率和速度的调低与离焦量的调高相匹配，来达成收弧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该激光焊接装置采用光纤连续激光器作为焊接光源，并采用三维振镜作为输出设备。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：该光纤连续激光器选用6KW光纤连续激光器；该三维振镜选用焦距为450mm的三维振镜。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该焊缝包括主体和收弧部，该收弧部的起始端设为在距焊接轨迹终点的一设定距离处。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：该设定距离为5mm～8mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该预置间隙为0.1mm～0.2mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该预置间隙是通过设置在这两块镀锌板之间的间隙片来获得。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于：所述功率和速度的调低分为多级，对应地，所述离焦量的调高也分为多级。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述功率、速度以及离焦量的调节分为三级，功率和速度的第一级的降低较第二级的降低要平缓，离焦量的第一级的升高较第二级的升高要平缓。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：速度的第三级的降低较第一级的降低要平缓，离焦量的第三级的升高较第一级的升高要平缓。
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