CN113084343A - 电梯复合面板焊接装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电梯复合面板焊接装置及方法，装置包括：连续激光器，连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束；电梯复合面板，包括：不锈钢板和加强板；不锈钢板包括：第一不锈钢板面和第二不锈钢板面；加强板包括：第一加强板面和第二加强板面，第一加强板面用于接收连续焊接光束，第二加强板面用于抵接第一不锈钢板面，加强板通过接收连续焊接光束与不锈钢板结合。通过连续激光器在摆动状态下发出连续焊接光束来焊接加强板与不锈钢板，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无痕的技术效果，本发明解决了由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。

Description

电梯复合面板焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及电梯复合面板焊接装置及方法。
背景技术
为了既减少钢材重量，又满足不锈钢面板的强度要求，会采取在面板后连接加强筋板的办法。例如在电梯行业中，为了降低轿箱的成本，一般通过连续激光器发出连续激光光束将非不锈钢的加强板与不锈钢面板进行焊接，以提高不锈钢面板的强度。
为了保证焊接电梯面板的焊接强度，连续激光器通常采用较慢的行走焊接速度对加强板和不锈钢板进行焊接，其中，行走焊接速度是焊接过程中连续焊接光束沿焊接方向的焊接速度。因此，在焊接过程中，位于加强板上的单个焊接点的聚焦时间较长，容易出现热量聚集的情况，并且，热量聚集的单个焊接点传导至不锈钢板的热量也较高，从而导致不锈钢板出现有颜色的背痕。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了电梯复合面板焊接装置及方法，以至少解决由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电梯复合面板焊接装置，包括：连续激光器，上述连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束；电梯复合面板，包括：不锈钢板和加强板；上述不锈钢板包括：第一不锈钢板面和第二不锈钢板面；上述加强板包括：第一加强板面和第二加强板面，上述第一加强板面用于接收上述连续焊接光束，上述第二加强板面用于抵接上述第一不锈钢板面，上述加强板通过接收上述连续焊接光束与上述不锈钢板结合。
可选地，上述连续激光器还包括：摆动焊接头，控制上述连续焊接光束进行摆动，以使上述连续激光器对上述不锈钢板和上述加强板进行摆动焊接。
可选地，上述电梯复合面板焊接装置还包括：上述连续激光器配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，上述行走焊接速度是上述连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，上述摆动焊接速度是上述连续焊接光束按照摆动图形进行焊接的焊接速度，上述摆动焊接速度大于上述行走焊接速度。
可选地，上述电梯复合面板焊接装置还包括：上述摆动焊接速度是上述行走焊接速度的N倍，上述N为大于1的有理数。
可选地，上述电梯复合面板焊接装置还包括：上述连续激光器是按照目标轨迹进行摆动焊接的，其中，上述目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹；上述摆动图形包括以下之一：圆形、∞形、正8形或者I字形。
可选地，上述电梯复合面板焊接装置还包括：冷却组件，上述冷却组件直接贴合于上述第二不锈钢板面，用于对上述不锈钢板进行冷却处理。
可选地，上述电梯复合面板焊接装置还包括：上述冷却组件包括水冷组件，其中，上述水冷组件包括多条平行设置的水冷管道，上述每条水冷管道的上表面直接贴合于上述第二不锈钢板面，相邻的两条水冷管道通过内接管道连接，上述水冷组件通过外接管道连接外设的供水系统。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电梯复合面板焊接方法，包括：在待焊接的不锈钢板和加强板已被夹紧的情况下，通过连续激光器发出的连续焊接光束对上述加强板与上述不锈钢板进行焊接处理，其中，上述连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束。
可选地，上述通过连续激光器发出的连续焊接光束对上述加强板与上述不锈钢板进行焊接处理包括：控制上述连续激光器按照目标轨迹进行摆动焊接，其中，上述目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹。
可选地，电梯复合面板焊接方法还包括，上述连续激光器进行摆动焊接时配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，上述行走焊接速度是上述连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，上述摆动焊接速度是上述连续焊接光束按照上述摆动图形进行焊接的焊接速度，上述摆动焊接速度大于上述行走焊接速度。
在本发明实施例中，提供了一种电梯复合面板焊接装置，连续激光器，连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束；电梯复合面板，包括：不锈钢板和加强板；不锈钢板包括：第一不锈钢板面和第二不锈钢板面；加强板包括：第一加强板面和第二加强板面，第一加强板面用于接收连续焊接光束，第二加强板面用于抵接第一不锈钢板面，加强板通过接收连续焊接光束与不锈钢板结合。通过连续激光器在摆动状态下发出连续焊接光束来焊接加强板与不锈钢板，达到了通过连续激光器的摆动焊接来降低单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无痕的技术效果，进而解决了由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的电梯复合面板焊接装置应用环境的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的电梯复合面板焊接装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的电梯复合面板结构示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的摆动焊接时的摆动图形示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的摆动焊接时的摆动图形示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的摆动焊接时的摆动图形示意图；
图7是根据本发明实施例的一种可选的摆动焊接时的摆动图形示意图；
其中，1、激光腔，2、激光束，3、X轴电机，4、X轴振镜，5、Y轴电机，6、Y轴振镜，7、透镜，8、高清摄像机，9、计算机，10、工件，11、连续焊接光束，12、第一加强板面，13、第二加强板面，14-加强板，15、第一不锈钢面，16、第二不锈钢板面，17、不锈钢板，18、冷却组件。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电梯复合面板焊接装置，可选地，作为一种可选的实施方式，如图1所示的焊接环境中，示出了一种连续激光器类型：振镜激光器，振镜激光器可以但不限于通过振镜的摆动发出连续焊接光束，上述振镜激光器只是连续激光器的一种类型，并不限定连续激光器其他的类型。如图1所示的环境可以包括但不限于连续激光器，高清摄像机8，计算机9，工件10，其中，连续激光器包括但不限于激光腔1，激光束2，X轴电机3，Y轴电机5，透镜7以及摆动焊接头。摆动焊接头可以但不限于是X轴振镜4以及Y轴振镜6。高清摄像机可扫描焊接区域的位置信息，并将位置信息发送至计算机9。
具体地，如图1所示，计算机9输入一个位置信号，X轴电机3、Y轴电机5驱动可以是摆动焊接头的X轴振镜4以及Y轴振镜6，摆动焊接头就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度。整个过程采用闭环反馈控制，由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用将模拟信号转换成数字信号。通过X轴振镜4、Y轴振镜5的角度偏转，将激光光束透过透镜7反射至工件10的加工面上，振镜反射激光至加工面上的范围为振镜扫描范围，在此加工范围内的焊点，激光光斑均可有效加热。
根据本发明实施例的一个方面，如图2-图3所示，上述电梯复合面板焊接装置可以包括但不限于：连续激光器、具有不锈钢板17和加强板14的电梯复合面板，具体地，连续激光器，连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束11；电梯复合面板，包括：不锈钢板17和加强板14；不锈钢板17包括：第一不锈钢板面15和第二不锈钢板面16；加强板14包括：第一加强板面12和第二加强板面13，第一加强板面12用于接收连续焊接光束，第二加强板面13用于抵接第一不锈钢板面12，加强板14通过接收连续焊接光束11与不锈钢板17结合。
通过本发明提供的实施例，利用连续激光器在摆动状态下发出连续焊接光束来焊接加强板与不锈钢板，达到了通过连续激光器的摆动焊接来降低单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无痕的技术效果，进而解决了由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。
根据本发明实施例的另一个方面，如图1-图2所示，电梯复合面板焊接装置的连续激光器还包括：摆动焊接头，控制连续焊接光束11进行摆动，以使连续激光器对不锈钢板17和加强板14进行摆动焊接。如图1所示，本实施例中摆动焊接头可以但不限于X轴振镜4以及Y周振镜6。
通过本发明提供的实施例，通过摆动焊接增大了连续焊接光束与加强板、不锈钢板的接触面积，有利于提高焊接强度。当焊接强度达到要求后，还可以使连续焊接光束快速摆动到下一工位，节省工时。
根据本发明实施例的另一个方面，电梯复合面板焊接装置还包括：连续激光器配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，行走焊接速度是连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，摆动焊接速度是连续焊接光束按照摆动图形进行焊接的焊接速度，摆动焊接速度大于行走焊接速度。
通过本发明提供的实施例，摆动焊接速度大于行走焊接速度，使得连续焊接光束在保证焊接强度的情况下，相比于现有技术中的行走焊接速度慢，摆动焊接速度快，使得停留于单个焊接点的时间变短，降低了单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无背痕的技术效果。
根据本发明实施例的另一个方面，电梯复合面板焊接装置还包括：摆动焊接速度是行走焊接速度的N倍，N为大于1的有理数。
通过本发明提供的实施例，摆动焊接速度越大于行走焊接速度，则会更有效的避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无背痕的技术效果。
根据本发明实施例的另一个方面，如图4-图7所示，电梯复合面板焊接装置还包括：连续激光器是按照目标轨迹进行摆动焊接的，其中，目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹；摆动图形包括以下之一：圆形、∞形、正8形或者I字形。其中，如图4所示，摆动图形是圆形，如图5所示摆动图形是正8形，如图6所示，摆动图形是正8形，如图7所示，摆动图形是∞形。
通过本发明提供的实施例，尤其是对于加强板为普通钢板时，比如镀锌板，镀锌板与不锈钢叠焊时，镀锌板的锌易气化，形成气孔，焊接成型较差，通过摆动焊接形成的摆动图形可以增加熔池面积，有利于气孔逸出，成型很好。
根据本发明实施例的另一个方面，如图2所示，电梯复合面板焊接装置还包括：冷却组件18，冷却组件18直接贴合于第二不锈钢板面16，用于对不锈钢板进行冷却处理。
通过本发明提供的实施例，冷却组件18放置于不锈钢板17的底部，可以更有效、更直接的冷却不锈钢，从而减少了热量聚集，进一步避免了不锈钢板出现背痕的情况。此外，相比于现在技术中的将冷却组件18放置于加强板14的上部，减少了加强板变形处理流程。并且，将冷却组件18放置于加强板14的上部，会影响激光入射，并且放置在不锈钢板底部的冷却装置的大小可以任意设置，并不妨碍激光入射。
根据本发明实施例的另一个方面，电梯复合面板焊接装置还包括：冷却组件18包括水冷组件，其中，水冷组件包括多条平行设置的水冷管道，每条水冷管道的上表面直接贴合于第二不锈钢板面，相邻的两条水冷管道通过内接管道连接，水冷组件通过外接管道连接外设的供水系统。
通过本发明提供的实施例，可通过任意设置水冷组件的大小，提高冷却效率，从而更直接的冷却不锈钢，从而减少了热量聚集，进一步避免了不锈钢板出现背痕的情况。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种电梯复合面板焊接方法，包括：在待焊接的不锈钢板和加强板已被夹紧的情况下，通过连续激光器发出的连续焊接光束对加强板与不锈钢板进行焊接处理，其中，连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束。
通过本发明提供的实施例，利用连续激光器在摆动状态下发出连续焊接光束来焊接加强板与不锈钢板，达到了通过连续激光器的摆动焊接来降低单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无痕的技术效果，进而解决了由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。
根据本发明实施例的又一方面，电梯复合面板焊接方法，通过连续激光器发出的连续焊接光束对加强板与不锈钢板进行焊接处理包括：控制连续激光器按照目标轨迹进行摆动焊接，其中，目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹。
通过本发明提供的实施例，通过摆动焊接增大了连续焊接光束与加强板、不锈钢板的接触面积，有利于提高焊接强度。当焊接强度达到要求后，还可以使连续焊接光束快速摆动到下一工位，节省工时。
根据本发明实施例的又一方面，电梯复合面板焊接方法还包括，连续激光器进行摆动焊接时配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，行走焊接速度是连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，摆动焊接速度是连续焊接光束按照摆动图形进行焊接的焊接速度，摆动焊接速度大于行走焊接速度。
通过本发明提供的实施例，摆动焊接速度大于行走焊接速度，使得连续焊接光束在保证焊接强度的情况下，停留于单个焊接点的时间变短，降低了单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无背痕的技术效果。
具体结合以下实施示例进行说明，包括但不限于以下步骤：
步骤1)：准备清洁的厚度为1.5mm的不锈钢板，厚度为1.2mm的加强板，其中，加强板为冷轧板，将加强板放置于不锈钢上，用工装压紧。
步骤2)：调整摆动焊接头高度，保证激光焦点在工件以上2mm左右；
步骤3)：将不锈钢面板和加强板进行激光摆动焊接，用3000W连续激光器，激光波长1064nm，芯径50um，连续激光器的焊接参数为焊接功率2800W，焊接速度300mm/s，离焦量2mm，焊接头准直/聚焦为100/200，摆动速度1500mm/s，其中，不同摆动焊接头，可以调节摆动频率来控制摆动速度，摆幅5mm。
通过上述连续激光器的工艺参数，相比于其他工艺参数，能更有效的在达到焊接强度要求的同时，避免不锈钢板背痕的出现，达到焊接无背痕的技术效果。
在上述工艺参数下，焊接后的钢板厚度为2.7mm，焊缝熔深2.0mm，尚有0.7mm厚的不锈钢未焊透，平整美观。进行拉伸试验后，测得焊接接头抗剪强度为339MPa，达到了强度要求。此外，不锈钢厚度一般为1-1.5mm，加强板为镀锌板，冷轧板或热轧板时，厚度1-1.5mm。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了另一种实施示例，包括但不限于以下步骤：
步骤1)：准备清洁的厚度为1mm的不锈钢面板，加强板为镀锌板，厚度为1.0mm。
步骤2)：不锈钢板和加强板装夹在一起，并且在不锈钢面板背面设置水冷管道；所述水冷管道包括多条平行设置的冷却管道，多条平行设置的冷却水管的两端通过汇集管连接，汇集管通过管道连接外设的供水系统。水管可以充分直接接触不锈钢，冷却不锈钢，保证不锈钢无背痕。
步骤3)：将不锈钢面板和加强板进行激光焊接，用3000W连续激光器，激光波长1064nm，芯径50um，其焊接参数为焊接功率1500-2500W，焊接速度150-300mm/s，离焦量+2mm，焊接头准直/聚焦为100/200，摆动速度1000-3000mm/s，摆幅3-8mm，同时水冷管道内供水对不锈钢板进行冷却散热，保证不锈钢背面无背痕。
通过上述连续激光器的工艺参数，相比于其他工艺参数，能更有效的在达到焊接强度要求的同时，避免不锈钢板背痕的出现，达到焊接无背痕的技术效果。
在上述工艺参数下，焊接后的钢板厚度为2.0mm，焊缝熔深1.3-1.6mm，平整美观。进行拉伸试验后，测得焊接接头抗剪强度为345MPa，达到了强度要求。此外，不锈钢厚度一般为1-1.5mm，加强板为镀锌板，冷轧板或热轧板，厚度1-1.5mm。
在本发明实施例中，提供了电梯复合面板焊接装置及方法，通过连续激光器在摆动状态下发出连续焊接光束来焊接加强板与不锈钢板，达到了通过连续激光器的摆动焊接来降低单个焊接点的聚焦时间，避免了出现热量聚集并避免了较多的热量传导至不锈钢板从而出现背痕的情况，达到了焊接电梯复合面板时不锈钢板无痕的技术效果，进而解决了由于连续焊接光束单个焊接点聚焦时间长而导致的焊接过程中不锈钢板出现背痕的技术问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电梯复合面板焊接装置，其特征在于，包括：
连续激光器，所述连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束；
电梯复合面板，包括：不锈钢板和加强板；
所述不锈钢板包括：第一不锈钢板面和第二不锈钢板面；
所述加强板包括：第一加强板面和第二加强板面，所述第一加强板面用于接收所述连续焊接光束，所述第二加强板面用于抵接所述第一不锈钢板面，所述加强板通过接收所述连续焊接光束与所述不锈钢板结合。
2.根据权利要求1所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，连续激光器还包括：
摆动焊接头，控制所述连续焊接光束进行摆动，以使所述连续激光器对所述不锈钢板和所述加强板进行摆动焊接。
3.根据权利要求1所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，所述连续激光器配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，所述行走焊接速度是所述连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，所述摆动焊接速度是所述连续焊接光束按照摆动图形进行焊接的焊接速度，所述摆动焊接速度大于所述行走焊接速度。
4.根据权利要求3所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，所述摆动焊接速度是所述行走焊接速度的N倍，所述N为大于1的有理数。
5.根据权利要求1所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，所述连续激光器是按照目标轨迹进行摆动焊接的，其中，所述目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹；所述摆动图形包括以下之一：圆形、∞形、正8形或者I字形。
6.根据权利要求1所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，还包括：
冷却组件，所述冷却组件直接贴合于所述第二不锈钢板面，用于对所述不锈钢板进行冷却处理。
7.根据权利要求6所述的电梯复合面板焊接装置，其特征在于，所述冷却组件包括水冷组件，其中，
所述水冷组件包括多条平行设置的水冷管道，每条水冷管道的上表面直接贴合于所述第二不锈钢板面，相邻的两条水冷管道通过内接管道连接，所述水冷组件通过外接管道连接外设的供水系统。
8.一种电梯复合面板焊接方法，其特征在于，包括：
在待焊接的不锈钢板和加强板已被夹紧的情况下，通过连续激光器发出的连续焊接光束对所述加强板与所述不锈钢板进行焊接处理，其中，所述连续激光器用于在摆动状态下发出连续焊接光束。
9.根据权利要求8所述的电梯复合面板焊接方法，其特征在于，通过连续激光器发出的连续焊接光束对所述加强板与所述不锈钢板进行焊接处理包括：
控制所述连续焊接光束按照目标轨迹进行摆动焊接，其中，所述目标轨迹为沿焊接方向按照摆动图形进行摆动所生成的焊接轨迹。
10.根据权利要求9所述的电梯复合面板焊接方法，其特征在于，所述连续激光器进行摆动焊接时配置有行走焊接速度以及摆动焊接速度，其中，
所述行走焊接速度是所述连续焊接光束沿焊接方向进行焊接的焊接速度，所述摆动焊接速度是所述连续焊接光束按照所述摆动图形进行焊接的焊接速度，所述摆动焊接速度大于所述行走焊接速度。
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