CN107322165A - 一种激光焊机焊接中碳钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光焊机焊接中碳钢的方法，其是在焊接过程中，利用前预热将中碳钢加热到100℃到400℃，焊机功率保证在10kw以上，后加热使焊缝保证在600℃到650℃，之后在保护性气氛中冷却30秒以上。采用该方法焊缝质量高，能够满足对中碳钢焊接的质量要求；该方法量化焊缝前加热、后加热、焊机功率、焊缝冷却时间，使得操作更加精准；此外，通过量化操作数据，可以实现对设备功能的监控，从而对设备精度进行精准控制。

Description

一种激光焊机焊接中碳钢的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种激光焊机焊接中碳钢的方法。
背景技术
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。冷轧生产线使用的激光焊机就是使用激光焊接方法的机器，生产线一般采用激光深熔焊接，即功率大于10000w/cm2，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。
激光深熔焊接采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”(Key-hole)结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满材料蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500摄氏度左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料(而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部)。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。工业生产中主要使用CO2激光，CO2激光是肉眼不可见红外光。大功率的CO2激光通过小孔效应来解决高反射率的问题,当光斑照射的材料表面熔化时形成小孔，以满足焊接的需要。
在酸轧联合机组的生产过程中，激光焊机作为连接两支钢带的关键设备，其关键技术指标-焊缝断带率的高低，直接决定机组的作业率和成材率。传统的操作方法，通过操作画面上的焊缝影像和操作工的经验判断焊缝质量，也可以通过剪切焊缝后利用杯凸试验机实验焊缝质量，但由于材料化学成分、板形、厚度等一系列的原因，出现焊缝断带率超过预期，满足不了现场生产的实际需求。
中碳钢由于碳当量的影响，即将钢铁中的各种化学元素折算成碳的含量，决定钢的强度和可焊性。随着碳当量的增加，焊接性变差，当碳当量大于0.4％～0.6％时，冷裂纹的敏感性将增大，吸纳有的焊接工艺难以满足对中碳钢焊接的质量要求。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种激光焊机焊接中碳钢的方法。
本发明提供一种激光焊机焊接中碳钢的方法，其是在焊接过程中，利用前预热将中碳钢加热到100℃到400℃，焊机功率保证在10kw以上，后加热使焊缝保证在600℃到650℃，之后在保护性气氛中冷却30秒以上。
进一步地，上述方法具体包括如下步骤：
钢带对中；
剪切；
搭接台对中；
前预热，将中碳钢加热到100℃到400℃；
焊缝预平整；
焊缝焊接，焊机功率保证在10kw以上；
后加热，使焊缝保证在600℃到650℃；
焊缝冷却，保护性气氛中冷却30秒以上。
相对于现有技术，本发明提供的激光焊机焊接中碳钢的方法具有下列显著的优点和效果：
(1)焊缝质量高，满足对中碳钢焊接的质量要求；
(2)量化焊缝前加热、后加热、焊机功率、焊缝冷却时间，使得操作更加精准。
(3)通过量化操作数据，可以实现对设备功能的监控，从而对设备精度进行精准控制。
附图说明
图1为本发明提供的激光焊机焊接中碳钢的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种激光焊机焊接中碳钢的方法，请参考图1，该图示出了本发明提供的激光焊机焊接中碳钢的方法的流程。
本发明提供的激光焊机焊接中碳钢的方法是在焊接过程中，利用前预热将中碳钢加热到100℃到400℃，焊机功率保证在10kw以上，后加热使焊缝保证在600℃到650℃，之后在保护性气氛中冷却30秒以上。
进一步地，该方法具体包括如下步骤：
钢带对中；
剪切；
搭接台对中；
前预热，将中碳钢加热到100℃到400℃；
焊缝预平整；
焊缝焊接，焊机功率保证在10kw以上；
后加热，使焊缝保证在600℃到650℃；
焊缝冷却，保护性气氛中冷却30秒以上。
相对于现有技术，本发明提供的激光焊机焊接中碳钢的方法具有下列显著的优点和效果：
(1)焊缝质量高，满足对中碳钢焊接的质量要求；
(2)量化焊缝前加热、后加热、焊机功率、焊缝冷却时间，使得操作更加精准。
(3)通过量化操作数据，可以实现对设备功能的监控，从而对设备精度进行精准控制。
下面结合实例对本发明作进一步的说明。
1.在焊接SS400时，前加热将钢板加热到100℃到150℃，焊机功率为10kw,后加热将钢板加热到600℃到650℃，通过速度测算保证焊缝在保护性气氛中最少冷却30秒以上。焊接后进行杯凸实验，结果表明：焊缝质量优异，满足要求。
2.在焊接SS440时，前加热将钢板加热到150℃到200℃，焊机功率为10kw,后加热将钢板加热到600℃到650℃，通过速度测算保证焊缝在保护性气氛中最少冷却30秒以上。焊接后进行杯凸实验，结果表明：焊缝质量优异，满足要求。
3.在焊接SS490时，前加热将钢板加热到250℃到400℃，焊机功率为10kw,后加热将钢板加热到600℃到650℃，通过速度测算保证焊缝在保护性气氛中最少冷却30秒以上。焊接后进行杯凸实验，结果表明：焊缝质量优异，满足要求。
以上对本发明所提供的激光焊机焊接中碳钢的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种激光焊机焊接中碳钢的方法，其特征在于，
在焊接过程中，利用前预热将中碳钢加热到100℃到400℃，焊机功率保证在10kw以上，后加热使焊缝保证在600℃到650℃，之后在保护性气氛中冷却30秒以上。
2.根据权利要求1所述的激光焊机焊接中碳钢的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
钢带对中；
剪切；
搭接台对中；
前预热，将中碳钢加热到100℃到400℃；
焊缝预平整；
焊缝焊接，焊机功率保证在10kw以上；
后加热，使焊缝保证在600℃到650℃；
焊缝冷却，保护性气氛中冷却30秒以上。
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