CN205129191U - 一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及，具体地指一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构。包括用于支撑薄板料和厚板料使两者下端面平齐的支撑轮和用于压迫厚板料使其边缘向焊缝处形变延伸的碾压轮；所述的碾压轮与支撑轮间隔布置中间形成夹持厚板料的碾压结构，碾压轮的轴线与支撑轮的轴线位于同一垂直面内且两者平行。本实用新型通过碾压轮、支撑轮和压紧轮的共同作用，使厚板料边缘处向焊缝延伸，使焊缝的间隙减小，使得激光聚焦点无论处在焊缝中心线怎么偏离，焊缝两边的厚薄板料可以获得足够的均匀的融化能量，使得在激光束行进过程中，沿焊缝纵向及横向的母材、焊缝的熔接足够均匀，焊缝性能稳定性进一步提高。

Description

一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构

技术领域

本实用新型属于冲压用激光拼焊板生产的技术领域，具体涉及一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构。

背景技术

汽车轻量化一直以来是汽车发展的重要趋势，如何降低汽车的整体重量是各个汽车厂家的重要研究项目。而且，随着全球环境污染的逐渐加重和能源资源的日益匮乏，各国对汽车排放的要求越来越高，汽车轻量化能够很好的缓解这些问题，同时满足现代人对汽车的期盼。汽车轻量化能够降低燃油消耗，有效的降低CO₂、NO_X、SO₂及颗粒物等污染物的排放。目前已有生产厂家通过使用激光拼焊板来降低车身重量，激光拼焊板的大量使用可以降低冲压加强件的使用和优化冲压件钢板厚度，能够有效的降低白车身重量。

激光拼焊板的加工原理为：将两块剪裁好的钢板坯料对拼，其位置固定好后，通过激光的高能量密度(105KW/cm²级)将其融化，然后快速冷却硬化，从而实现将两快材料(不同或相同厚度、不同或相同材质)高强度连接在一起。

现有技术的激光拼焊板焊缝在实际应用中容易出现问题，经常出现焊缝及距离焊缝8mm以内的区域开裂，对冲压自动化生产节拍、冲压件质量、整车成本控制带来了很大的困难。由于影响焊缝质量的因素很多，如：材料的焊接变质量、激光焊接参数、原材料质量等都会影响焊缝连接强度的稳定性，但是拼焊板实际加工工程中，由于激光束聚焦点直径仅为0.6mm左右，焊接前拼焊坯料间的间隙均匀性、拼焊边质量是最难控制的，此因素对激光焊缝质量影响也是最大的。

传统的不带碾压轮的激光拼焊焊接原理图如图1所示，剪切好的板坯在拼焊设备上通过图1中的厚板料夹持装置3将板料间位置固定好后，薄板料夹持装置7将薄板料2夹持住，激光8实施对板料进行焊接，但是此厚板料夹持装置3对焊接板料间间隙以及厚薄板料厚度方向上的高低差不能进行精细化的控制，只能大致将焊缝间隙控制在0.3mm～1.0mm之间。板料焊接边在焊接前有一道精剪工序，但即使精剪后，精剪边的直线度、精剪边的边部质量、精剪边厚度方向的平整度都是不一致的，而夹紧定位装置由于距离焊缝较远以及本身的功能原因，对离焊缝8mm以内的焊接边不能实施压紧，因此这种边部的直线度、厚度高低差的差异不能被消除，而激光光束的焦点(光斑焦点直径约0.6mm)、离焦量、激光焦点距焊缝中心的偏移量因上述这些差异而在焊接过程中也产生变化，由此带来厚、薄板料间接受激光的热输入量不稳定，在一些边部质量较差和厚度差较大的地方，焊缝强度就不好，冲压时焊缝就容易开裂。在实际生产过程中也验证了图1激光拼焊装置焊接的产品在冲压时焊缝及距离焊缝8mm以内区域易开裂的问题。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构。

本实用新型采用的技术方案是：一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构，其特征在于：包括用于支撑薄板料和厚板料使两者下端面平齐的支撑轮和用于压迫厚板料使其边缘向焊缝处形变延伸的碾压轮；所述的碾压轮与支撑轮间隔布置中间形成夹持厚板料的碾压结构，碾压轮的轴线与支撑轮的轴线位于同一垂直面内且两者平行。

进一步的还包括用于将薄板料压迫至支撑轮支撑面的压紧轮；所述的压紧轮与支撑轮间隔布置中间形成夹持薄板料的间隙，支撑轮、碾压轮和压紧轮三者轴线位于同一垂直面内且相互平行，碾压轮和压紧轮之间留有激光穿过的间隙。

进一步的所述的支撑轮、碾压轮和压紧轮三者轴线位于与焊缝垂直的垂直面内。

本实用新型的优点有：1、通过碾压轮、支撑轮和压紧轮的共同作用，使厚板料边缘处向焊缝延伸，使焊缝的间隙减小，使得激光聚焦点无论处在焊缝中心线怎么偏离，焊缝两边的厚薄板料可以获得足够的均匀的融化能量，使得在激光束行进过程中，沿焊缝纵向及横向的母材、焊缝的熔接足够均匀，焊缝性能稳定性进一步提高；

2、本实用新型通过使用碾压轮和压紧轮的压紧力，也使得板料边部厚度方向上的平整度也进一步提高，减少了厚度方向上的焊接面高低差，进一步提高了焊接厚度方向上的质量一致性。而由于厚板料边部的变薄及加工硬化，厚板料、焊缝、薄板料之间的性能过度也变得更加平缓，有利于厚、薄板料冲压时的合理流动，在冲压时，大大减少了距离焊缝2～8mm内的薄板料向厚板料一侧过度应变而产生开裂。

附图说明

图1是现有技术厚薄板料焊接结构示意图；

图2是本实用新型的焊接结构示意图；

图3是本实用新型的碾压轮将厚板料压迫形变的结构示意图；

图中，1—厚板料；2—薄板料；3—厚板料夹持装置；4—支撑轮；5—碾压轮；6—压紧轮；7—薄板料夹持装置；8—激光。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2～3所示，本实施例的厚板料1和薄板料2水平相对间隔布置，两块板料的下端齐平，两块板料需要使用固定装置固定。如图2所示，两块板料通过夹持装置夹紧，板料的下端设置有支撑轮4，通过支撑轮4的支撑迫使两块板料的下端齐平。

为了减少焊缝的宽度，本实施例使用碾压轮5压迫厚板料1，碾压轮5位于厚板料1接近焊缝处的上端面，碾压轮5的轴线与支撑轮4的轴线位于同一垂直面内，与焊缝垂直相交，碾压轮5给予厚板料1垂直向下的压力，迫使厚板料1靠近焊缝的边缘向薄板料2延伸，通过这样的方式减少焊缝的宽度。

如图2和3所示，厚板料1和薄板料2之间的间隙距离为a，经过碾压轮5碾压形变后，厚板料1向焊缝边缘处延伸，厚板料1和薄板料2之间的间隙距离变为b。

薄板料2的上端面设置有压紧轮6，压紧轮6用于将薄板料2压向支撑轮4，使薄板料2贴合在支撑轮4的支撑面上，这样能够保证焊接过程中薄板料2与厚板料1的下端面齐平，形成整齐的焊接面。

压紧轮6上使用气缸向压紧轮6施加压力压迫压紧轮6。压紧轮6、碾压轮5和支撑轮4三者的轴线位于同一垂直面内，该垂直面与焊缝垂直相交。压紧轮6和碾压轮5之间留有激光穿过的间隙，便于激光8融化板料对其进行焊接。激光8光束位于支撑轮4的后方。

使用时，按照焊缝的分布方向，将支撑轮4、碾压轮5和压紧轮6同时运行，碾压轮5碾压厚板料1使其发生形变向焊缝延伸缩小焊缝的宽度，薄板料2通过压紧轮6压紧贴合在支撑轮4的支撑面上，激光穿过压紧轮6和碾压轮5之间的间隙融化板料将焊缝焊接完成。

为了验证碾压轮的作用，对经常发生焊缝开裂的某车型前门内板用带碾压轮的激光拼焊设备进行焊接，左右件各120片，然后对120片进行连续冲压，结果左右件无一件发生焊缝开裂，对左右件各120片冲压件焊缝一一检查，对比用不带碾压轮焊接的冲压件焊缝，发现后者几十件零件焊开裂或者距离焊缝8mm以内区域薄板料过度减薄(表面发白，减薄率＞30％)的危险状态，而经过碾压轮碾压的冲压件焊缝及距离焊缝8mm的薄板料区域材料表面无发白，检测该区域的材料减薄率<18％，材料处于最大均匀应变值范围内的安全状态。试验的拼焊材料为同一厂家、同一生产批次、材料性能基本一致(波动小于5MPa)，激光发生源一致，同一批次加工的拼焊坯料，实验证结果验证了碾压轮对焊缝质量的提高和稳定性大有帮助，提高了激光焊接对原始坯料拼焊边质量及尺寸精度的容错率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构，其特征在于：包括用于支撑薄板料(2)和厚板料(1)使两者下端面平齐的支撑轮(4)和用于压迫厚板料(1)使其边缘向焊缝处形变延伸的碾压轮(5)；所述的碾压轮(5)与支撑轮(4)间隔布置中间形成夹持厚板料(1)的碾压结构，碾压轮(5)的轴向宽度小于支撑轮(4)的轴向宽度，碾压轮(5)的轴线与支撑轮(4)的轴线位于同一垂直面内且两者相互平行。

2.如权利要求1所述的一种提高不等厚激光拼焊板焊缝质量稳定性的碾压轮机构，其特征在于：还包括用于将薄板料(2)压迫至支撑轮(4)支撑面的压紧轮(6)；所述的压紧轮(6)与支撑轮(4)间隔布置中间形成夹持薄板料(2)的间隙，支撑轮(4)、碾压轮(5)和压紧轮(6)三者轴线位于同一垂直面内且相互平行，碾压轮(5)和压紧轮(6)之间留有激光穿过的间隙。