CN206277035U - 一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，以解决现有技术中锌蒸汽对汽车用镀锌钢板的焊接的影响。汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，包括：激光清洗的工装夹具，夹持固定镀锌钢板；激光清洗机器人，包括：采用第一脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描去除所述待焊部位的镀锌层的第一单元，采用第二脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第二次扫描去除所述待焊部位的黄化层的第二单元；激光搭接的工装夹具，夹持去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板；能在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起的激光焊接单元。

Description

一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，特别是涉及汽车用镀锌钢板的激光焊接装置。

背景技术

镀锌钢板以其比强度高、成本低和抗腐蚀性能优异而得到广泛应用，尤其是在汽车工业等领域。同时，激光搭接焊技术也在汽车用镀锌钢板的焊接中广泛应用。

当采用激光搭接焊时，两板之间镀锌层的挥发严重影响焊接接头的质量。锌的熔点和沸点分别是大约420℃和907℃，比钢的熔点(1535℃)低很多，因此，在进行激光搭接焊时，镀锌层蒸发的锌蒸汽对焊接熔池有冲击作用，降低熔池的稳定性，高压锌蒸汽溢出导致焊缝出现严重的气孔缺陷，同时，部分锌蒸汽也会残留在熔池中，形成气孔。

目前针对镀锌钢板激光搭接焊，有两种抑制镀锌层影响焊接质量的方法，一是，焊前去除镀锌层的方法，二是，控制两板搭接间隙的方法。焊前去除镀锌层的方法包括酸、碱洗和机械打磨。酸、碱洗去除镀锌层的方法容易使钢基体氧化，而且镀锌层的去除面积不可控。机械打磨去除镀锌层的方法会使基体出现较多划痕，不利于焊后车身的上漆。控制两板搭接间隙的方法一般采用垫块，在将要进行搭接焊接的镀锌钢板之间设置用于排除锌蒸汽的间隙，再进行激光搭接焊。但是在实际的生产中，间隙难以控制，间隙太小则锌蒸汽无法排出，间隙过大则会出现假焊现象。

现有技术中需要找到一种抑制锌蒸汽对熔池的影响，提高汽车用镀锌钢板的焊接质量的方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，以解决现有技术中锌蒸汽对汽车用镀锌钢板的焊接的影响。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，包括：

激光清洗的工装夹具，夹持固定镀锌钢板；

激光清洗机器人，包括：采用第一脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描去除所述待焊部位的镀锌层的第一单元，采用第二脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第二次扫描去除所述待焊部位的黄化层的第二单元；

激光搭接的工装夹具，夹持去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板；

能在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起的激光焊接单元。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第一脉冲激光的平均功率为300～450W；

所述第二脉冲激光的平均功率为80～200W。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第一脉冲激光的平均功率为400W。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第二脉冲激光的平均功率为80W。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第一脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第二脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述第一次扫描的扫描速度为0.48m/min；所述第二次扫描的扫描速度为0.48m/min。

优选的，上述的激光焊接装置中，所述激光焊接单元的激光功率为2kW，激光正离焦为4mm，焊接速度为1.8m/min。

本实用新型实施例具有以下技术效果：

本实用新型实施例中，采用激光技术精确可控地去除镀锌板搭接区域近焊缝位置上、下表面的镀锌层，并采用激光搭接焊方法焊接激光清洗后的钢板，有效抑制了锌蒸汽对熔池的影响，提高焊接质量。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型装置实施例的结构示意图；

图2是本实用新型方法实施例的步骤流程图。

具体实施方式

图1是本实用新型装置实施例的结构示意图，如图1所示，一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，包括：

激光清洗的工装夹具20，夹持固定镀锌钢板；

激光清洗机器人30，包括：采用第一脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描去除所述待焊部位的镀锌层的第一单元301，采用第二脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第二次扫描去除所述待焊部位的黄化层的第二单元302；

激光搭接的工装夹具40，夹持去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板；

能在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起的激光焊接单元50。

所以，本实用新型实施例中，激光技术精确可控地去除镀锌板搭接区域近焊缝位置上、下表面的镀锌层，并采用激光搭接焊方法焊接激光清洗后的钢板，有效抑制了锌蒸汽对熔池的影响，提高焊接质量。

本实用新型实施例中，第一单元301的所述第一脉冲激光的平均功率为300～450W，例如平均功率为400W。所述第一脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

第二单元302的所述第二脉冲激光的平均功率为80～200W，例如平均功率为80W。所述第二脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

所述第一单元的第一次扫描的扫描速度为0.48m/min；所述第二单元的第二次扫描的扫描速度为0.48m/min。

所述激光焊接单元的激光功率为2kW，激光正离焦为4mm，焊接速度为1.8m/min。

图2是本实用新型一个方法实施例的步骤流程图，如图2所示，本实用新型实施例提供一种汽车用镀锌钢板的激光焊接方法，包括：

步骤101，将镀锌钢板固定于激光清洗的工装夹具上，调整激光清洗机器人的位置，采用平均功率为300～450W的第一脉冲激光，对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描，去除所述待焊部位的镀锌层；

步骤102，采用平均功率为80～200W的第二脉冲激光，对所述镀锌钢板的所述待焊部位进行第二次扫描，去除所述待焊部位的黄化层；

步骤103，将去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板的所述待焊部位进行搭接，采用激光搭接的工装夹具进行夹持；

步骤104：利用激光焊接在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起。

因此，本实用新型实施例是取镀锌钢板固定于激光清洗的工装夹具上，调整激光清洗机器人的位置，分别对待焊部位进行两次脉冲激光扫描，第一次扫描去除镀锌钢板上的镀锌层，第二次扫描去除第一次扫描所留下的黄化层，将经过两次激光扫描的镀锌钢板进行搭接，采用搭接工装进行固定，利用激光焊接在待焊位置进行施焊。

由上可知，本实用新型实施例中，激光技术精确可控地去除镀锌板搭接区域近焊缝位置上、下表面的镀锌层，并采用激光搭接焊方法焊接激光清洗后的钢板，有效抑制了锌蒸汽对熔池的影响，提高焊接质量。

其中，步骤101中，第一次扫描使用300～450W脉冲激光，利用高能量密度激光束冲击镀锌板表面镀锌层，使大部分镀锌层气化脱离表面，但是高能量密度激光束会使镀锌板表面出现黄化层，需要去除表面黄化层，步骤102中，第二次扫描使用80～200W脉冲激光，利用低能量密度激光束去除表面黄化层。利用激光将待焊接处的镀锌层清除后，将两块板搭接在一起，使清洗区域重叠在一起，利用激光束对清洗后的钢板进行激光焊接。经过本实用新型的方法，激光搭接焊的焊缝截面，无裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，上、下镀锌钢板熔合性良好。

本实用新型的一个实施例中，所述第一脉冲激光的平均功率为400W。

本实用新型的一个实施例中，所述第二脉冲激光的平均功率为80W。

本实用新型的一个实施例中，所述第一脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

本实用新型的一个实施例中，所述第二脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

本实用新型的一个实施例中，所述第一次扫描的扫描速度为0.48m/min；所述第二次扫描的扫描速度为0.48m/min。

本实用新型的一个实施例中，所述激光焊接的激光功率为2kW，激光正离焦为4mm，焊接速度为1.8m/min。

采用上述实施方式的汽车用镀锌钢板的激光焊接方法，具体步骤如下：

步骤a，将镀锌钢板固定于激光清洗的工装夹具上，调整激光清洗机器人的位置，设定激光清洗参数，第一次激光清洗的平均功率为400W、清洗速度为0.48m/min，对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描，去所述待焊部位的除镀锌层；

步骤b，设定激光清洗参数，第二次激光清洗的平均功率为80W，清洗速度为0.48m/min，对所述镀锌钢板的所述待焊部位进行第二次扫描，去所述待焊部位的黄化层；

步骤c，将去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板的所述待焊部位进行搭接，采用激光搭接的工装夹具进行夹持，设定激光焊接参数，功率为2kW、正离焦4mm、速度为1.8m/min；

步骤d，利用激光焊接在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起。

由上可知，本实用新型具有以下优势：

本实用新型实施例中，采用激光技术精确可控地去除镀锌板搭接区域近焊缝位置上、下表面的镀锌层，并采用激光搭接焊方法焊接激光清洗后的钢板，有效抑制了锌蒸汽对熔池的影响，提高焊接质量。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种汽车用镀锌钢板的激光焊接装置，其特征在于，包括：

激光清洗的工装夹具，夹持固定镀锌钢板；

激光清洗机器人，包括：采用第一脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第一次扫描去除所述待焊部位的镀锌层的第一单元，采用第二脉冲激光对所述镀锌钢板的待焊部位进行第二次扫描去除所述待焊部位的黄化层的第二单元；

激光搭接的工装夹具，夹持去除了所述黄化层的两块所述镀锌钢板；

能在所述待焊部位将所述两块所述镀锌钢板焊接在一起的激光焊接单元。

2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，

所述第一脉冲激光的平均功率为300～450W；

所述第二脉冲激光的平均功率为80～200W。

3.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第一脉冲激光的平均功率为400W。

4.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第二脉冲激光的平均功率为80W。

5.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，

所述第一脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

6.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，

所述第二脉冲激光的脉冲宽度为10～100ns，脉冲频率为10kHz。

7.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第一次扫描的扫描速度为0.48m/min；所述第二次扫描的扫描速度为0.48m/min。

8.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，

所述激光焊接单元的激光功率为2kW，激光正离焦为4mm，焊接速度为1.8m/min。