CN116748683A - 一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，属于金属焊接技术领域，包括以下步骤，加工上壳体与下壳体；清洗上壳体与下壳体；将上壳体与下壳体对接后装卡在焊接夹具上，获取焊道数据，依据焊道数据制定焊接路径；设置激光焊接参数；依据制定的焊接路径开始焊接，焊接过程对焊接位置吹送保护气体；焊接完成后对焊缝进行检验。本发明提供的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，缩减了焊接过程所花费的时间，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于金属焊接技术领域，更具体地说，是涉及一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺。
背景技术
目前，常见的隔膜式蓄能器在生产制造中，常用真空电子束焊将隔膜式蓄能器的上壳体与下壳体焊接到一起，由于真空电子束焊需要真空环境，因此蓄能器壳体的焊接过程需要在真空仓内进行，在每一件蓄能器壳体焊接开始前都需要花费一些时间将真空仓抽成真空，如此一来，使得蓄能器壳体的焊接过程持续时间较长，极大的制约了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，旨在解决隔膜式蓄能器焊接生产效率不高的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，采用激光焊将上壳体与下壳体焊接在一起，包括以下步骤：
S1：加工上壳体与下壳体，确保上壳体的焊接端面与下壳体的焊接端面对接后形成的对接间隙小于0.15mm；
S2：分别清洗上壳体与下壳体，保证上壳体的焊接端面与下壳体的焊接端面无油脂、污垢；
S3：将上壳体与下壳体装卡在焊接夹具上组装成隔膜式蓄能器壳体，获取隔膜式蓄能器壳体的对接间隙周向的焊道数据，依据焊道数据设置焊接路径和焊接参数，激光功率为5KW～6KW，光斑直径为0.2～1mm，离焦量为-1～+2mm，焊接速度为1～1.5m/min；
S4：依据制定的焊接路径和焊接参数开始焊接，焊接过程对施焊区吹送保护气体；
S5：焊接完成后对焊缝进行检验。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中获取焊道数据的方法为，使用图像采集设备通过扫描对接间隙的周向轮廓获取焊道数据。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中，焊接路径为激光束在焊接过程中相对隔膜式蓄能器壳体的移动轨迹，所述移动轨迹通过控制器控制焊接夹具动作来形成。
在一种可能的实现方式中，所述移动轨迹的总长大于隔膜式蓄能器壳体的对接间隙的外周长。
在一种可能的实现方式中，在步骤S4中，所述保护气体为氩气或氮气，流量为10～25L/min。
在一种可能的实现方式中，所述焊道数据包括隔膜式蓄能器壳体的对接间隙的宽度数据，所述图像采集设备通过分析所述宽度数据，确定补焊点位，所述补焊点位为对接间隙的周向轮廓中宽度值大于宽度阈值的位置。
在一种可能的实现方式中，在步骤S4中，当激光束行进至补焊点位时，控制送丝机构向补焊点位递送焊丝，进行补焊。
在一种可能的实现方式中，在步骤S1中，在上壳体的焊接端面与下壳体的焊接端面加工完成后，将上壳体与下壳体进行预装配，并沿对接间隙进行周向切削，在上壳体与下壳体的施焊端分别形成环形凹面，并在上壳体与下壳体的环形凹面内分别设置对齐标识。
在一种可能的实现方式中，使用激光打标的方法制作对齐标识。
本发明提供的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺相比于真空电子束焊接工艺，可在常态下进行焊接，省去抽真空的作业环节，节约了焊接过程所花费的时间，进而提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺的流程图；
图2为上壳体与下壳体的毛坯的结构示意图；
图3为壳主体的剖视结构示意图；
图4为图3中M处的放大图；
图5为壳主体的主视图；
图6为隔膜式蓄能器壳体的剖视图；
图7为隔膜式蓄能器壳体在焊接作业中的状态图；
图8为蓄能器壳体上焊接起点和焊接终点的示意图。
附图标记说明：
1、隔膜式蓄能器壳体；10、壳本体；11、上壳体；12、下壳体；13、对接间隙；14、环形凹面；15、翻边；2、激光束；21、焊接起点；22、焊接终点；3、焊接夹具；4、送丝机构；5、保护气体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图5，现对本发明提供的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺进行说明。所述一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，在常态下，采用激光焊将上壳体11与下壳体12焊接在一起，包括以下步骤：
S1：加工上壳体11与下壳体12，确保上壳体11的焊接端面与下壳体12的焊接端面对接后形成的对接间隙13小于0.15mm；
S2：分别清洗上壳体11与下壳体12，保证上壳体11的焊接端面与下壳体12的焊接端面无油脂、污垢；
S3：将上壳体11与下壳体12装卡在焊接夹具3上组装成隔膜式蓄能器壳体1，获取隔膜式蓄能器壳体1的对接间隙13外周长的焊道数据，依据焊道数据设置焊接路径和焊接参数，激光功率为5KW～6KW，光斑直径为0.2～1mm，离焦量为-1～+2mm，焊接速度为1～1.5m/min；
S4：依据制定的焊接路径和焊接参数开始焊接，焊接过程对施焊区吹送保护气体5；
S5：焊接完成后对焊缝进行检验。
本发明提供的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，与现有技术相比，可在常态下进行焊接，省去抽真空的作业环节，节约了焊接过程所花费的时间，进而提高了生产效率。
在一些实施例中，请参阅图2至图5，在步骤S1中，上壳体11与下壳体12的加工具体包括以下步骤：
a、制作毛坯，上壳体11与下壳体12采用厚度为3.5mm-18mm的16Mn钢板通过拉伸模具冷拉伸成毛坯，在上壳体11的焊接端与下壳体12的焊接端均沿周向设置翻边15，翻边15可在冷拉伸完成后，通过切边模加工成型，为了方便后期加工，翻边15的宽度小于3mm。
b、加工焊接端，将上壳体11焊接端面与下壳体12焊接端面的尺寸加工至图纸要求，在上壳体11与下壳体12的焊接端面上设置止口，止口的配合公差是轴配合7h，对上壳体11与下壳体12进行预装配，确保上壳体11的焊接端面与下壳体12的焊接端面对接后形成的对接间隙13小于0.15mm，预装配完成后，通过点焊上壳体11与下壳体12上的翻边15，使上壳体11与下壳体12固定连接形成壳本体10，再将壳本体10装夹到车床上，对壳本体10上的对接间隙13进行周向切削加工，将翻边15去除，并在上壳体11与下壳体12的施焊端加工出环形凹面14，通过加工环形凹面14，消除了上壳体11与下壳体12的焊接端面对接后形成的错边。
c、设置对齐标识，待环形凹面14加工完成后，使用激光在上壳体11与下壳体12的环形凹面14上分别设置对齐标识，通过设置对齐标识，可在上壳体11与下壳体12后续的装配过程中起到定位作用。
在步骤S1中通过设置环形凹面14，使得上壳体11与下壳体12装配后，上壳体11的焊接端面与下壳体12的焊接端面对接后无错边缺陷，从而使上壳体11与下壳体12的焊接端在焊接时受到激光束2的照射能量相同，使焊接熔池均匀，提高焊接质量。
在一些实施例中，请参阅图6至图8，步骤S3的实施过程为，将清洗好的上壳体11与下壳体12及其他配件进行装配，组成隔膜式蓄能器壳体1，在装配中要确保上壳体11与下壳体12上的对齐标识对齐，再将组装好的隔膜式蓄能器壳体装夹在焊接夹具3上，开启图像采集设备，使焊接夹具3的夹头以0.25r/s的转速带动隔膜式蓄能器壳体1旋转一圈，隔膜式蓄能器壳体1在旋转过程中，图像采集设备对隔膜式蓄能器壳体1上的焊道进行扫描，获取焊道数据，需要说明的是，这里所说的焊道指的是上壳体11与下壳体12中间的对接间隙13周向的边沿轮廓，焊道数据包括的对接间隙13的周向轮廓数据和对接间隙13的宽度数据，并将采集到的数据发送到控制器。
控制器根据对接间隙13的周向轮廓数据确定焊接路径，并制定第一控制程序；控制器根据对接间隙13的宽度数据与预设的宽度阈值进行比较，找到对接间隙13周向轮廓中宽度值超出预设宽度阈值的位置，标记为补焊点位，生成补焊点位数据，并根据补焊点位数据设置第二控制程序。
在应用中，请参照图7，激光焊接设备的激光发射头固定，激光束2的照射位置固定，隔膜式蓄能器壳体1借助于焊接夹具3的动作可实现转动和平移，如此可使得激光束2与隔膜式蓄能器壳体1可相对移动，使激光束2产生移动轨迹，在本实施例中，第一控制程序用于控制焊接夹具3动作，通过运行第一程序，使得激光束2可按照预定的焊接路径产生移动轨迹，并在隔膜式蓄能器壳体1上生成焊缝；第二控制程序用于控制送丝机构4动作，具体地，当激光束2移动到补焊点位时，送丝机构4向补焊点位递送焊丝，如此通过补充焊材的形式，可使得补焊点位处的焊缝宽度得以增加，避免漏焊，使焊接后的隔膜式蓄能器壳体1气密性好。
在实际生产中，由于上壳体11与下壳体12的焊接端面存在加工公差，容易导致上壳体11和下壳体12在对接后形成的对接间隙13宽度不均匀，从而导致对接间隙13周向的边沿轮廓形成的焊道不规则，本工艺通过采用图像采集设备在焊接前检测焊道数据，控制器通过焊道数据制定与实际焊道相符合的焊接路径，如此可提高焊接质量，减少咬边缺陷的出现，提高了出品率。
在一些实施例中，请参阅图8，为了保证激光焊接收尾时的焊接质量，设置激光束2在焊接中的移动轨迹的总长大于隔膜式蓄能器壳体1的对接间隙13的外，即从焊接开始到焊接结束，焊接夹具3带动壳本体1旋转的角度大于360°。如此设置，可避免焊接起点21与焊接终点22出现对接漏焊缺陷。
可选的，在焊接过程中，当激光束2绕隔膜式蓄能器壳体1一周回到焊接起点21时，送丝机构4递送焊丝，焊丝递送过程持续到焊接结束。
在一些实施例中，步骤S4中，保护气体5为氩气或氮气，流量为10～25L/min。
采用本工艺焊接蓄能器壳体，极大的提高了生产效率，以公称容积为0.35L的蓄能器为例，使用真空电子束焊接壳体所需要花费的时间为6～8分钟，使用本工艺所花费的时间为2～3分钟，使用本工艺生产蓄能器每件可节约300%-400%的时间，极大的增加了产生出值，降低了生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，采用激光焊将上壳体(11)与下壳体(12)焊接在一起，包括以下步骤：
S1：加工上壳体(11)与下壳体(12)，确保上壳体(11)的焊接端面与下壳体(12)的焊接端面对接后形成的对接间隙(13)小于0.15mm；
S2：分别清洗上壳体(11)与下壳体(12)，保证上壳体(11)的焊接端面与下壳体(12)的焊接端面无油脂、污垢；
S3：将上壳体(11)与下壳体(12)装卡在焊接夹具(3)上组装成隔膜式蓄能器壳体(1)，获取隔膜式蓄能器壳体(1)的对接间隙(13)周向的焊道数据，依据焊道数据设置焊接路径和焊接参数，激光功率为5KW～6KW，光斑直径为0.2～1mm，离焦量-1～+2mm，焊接速度为1～1.5m/min；
S4：依据制定的焊接路径和焊接参数开始焊接，焊接过程对施焊区吹送保护气体(5)；
S5：焊接完成后对焊缝进行检验。
2.如权利要求1所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，在步骤S3中获取焊道数据的方法为，使用图像采集设备通过扫描对接间隙(13)的周向轮廓获取焊道数据。
3.如权利要求1所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，焊接路径为激光束(2)在焊接过程中相对隔膜式蓄能器壳体(1)的移动轨迹，所述移动轨迹通过控制器控制焊接夹具(3)动作来形成。
4.如权利要求3所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，所述移动轨迹的总长大于隔膜式蓄能器壳体(1)的对接间隙(13)的外周长。
5.如权利要求1所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，在步骤S4中，所述保护气体(5)为氩气或氮气，流量为10～25L/min。
6.如权利要求2所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，所述焊道数据包括隔膜式蓄能器壳体(1)的对接间隙(13)的宽度数据，所述图像采集设备通过分析所述宽度数据，确定补焊点位，所述补焊点位为对接间隙(13)的周向轮廓中宽度值大于宽度阈值的位置。
7.如权利要求6所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，在步骤S4中，当激光束(2)行进至补焊点位时，控制送丝机构(4)向补焊点位递送焊丝，进行补焊。
8.如权利要求1所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，在上壳体(11)的焊接端面与下壳体(12)的焊接端面加工完成后，将上壳体(11)与下壳体(12)进行预装配，并沿对接间隙(13)进行周向切削，在上壳体(11)与下壳体(12)的施焊端分别形成环形凹面(14)，并在上壳体(11)与下壳体(12)的环形凹面(14)内分别设置对齐标识。
9.如权利要求8所述的一种隔膜式蓄能器壳体的激光焊接生产工艺，其特征在于，使用激光打标的方法制作对齐标识。
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