CN207735775U

CN207735775U - 一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置

Info

Publication number: CN207735775U
Application number: CN201820034303.9U
Authority: CN
Inventors: 吴威; 陈克猷; 李振; 王亮; 赵慧峰; 冯杰才
Original assignee: Shanghai Rui Rong Laser Welding Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rui Rong Laser Welding Technology Co Ltd
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-08-17
Anticipated expiration: 2028-01-10

Abstract

本实用新型提供了一种镀锌钢管的激光‑电弧复合焊接的装置，能提高焊缝质量和焊接效率。本实用新型提供的镀锌钢管的激光和电弧复合焊接的装置，包括：能够回转的变位机；夹具，设置在所述变位机的回转部上，并夹紧固定待焊接的两个镀锌钢管，所述两个镀锌钢管之间形成环形的焊缝；激光镜头，所述激光镜头的激光束中心线指所述向焊缝并垂直所述镀锌钢管；电弧焊枪，所述电弧焊枪的轴线指向所述焊缝并与所述激光束中心线之间具有第一夹角；所述激光束中心线与所述焊缝之间具有第一交点，所述轴线与所述焊缝之间具有第二交点，所述第一交点与所述第二交点之间具有第一距离。

Description

一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置

技术领域

本实用新型涉及一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接方法，特别涉及镀锌钢管激光-电弧复合对接焊接。

背景技术

镀锌钢管是指表面具有热浸镀或电镀锌层的焊接钢管，通常分为热镀锌钢管以及冷镀锌钢管，其中热镀锌钢管因其优秀的抗腐蚀能力以及使用寿命长等优点被广泛应用于生产生活中的各个领域。而随着社会发展的不断加速，热镀锌钢管在消防、电力、高速公路等方面的应用需求日益提高，这也就提高了对于镀锌钢管对接焊接的焊缝质量要求。

对于镀锌钢管的对接焊，目前还没有完善的焊接手段。但是通常来说，镀锌钢管的对接焊接包括以下方法：1、手工电弧焊从镀锌钢管对接处外侧施焊，这种方法焊缝坡口较大，焊缝的熔覆金属多，焊接工作量大；而且焊接时热输入不集中，容易产生缺陷，焊缝机械性能差，镀锌层的破坏性较大；另外由于焊接过程中的热应力较大，焊接结束后还需进行二次加工，导致大量额外工作量的增加。2、熔化极惰性气体保护焊(MIG，Metal Inert GasWelding)利用高能量电弧将母材与熔丝融化，使得熔丝填充至熔池达到焊接目的。由于电弧焊的焊缝宽度较大，且热输入量大，镀层锌的大量气化降低了镀锌钢焊缝处的抗腐蚀性能；另外，在电弧焊接的过程中，由于电弧的能量相对分散，熔深较浅，不易焊透，能量的损失较高，得到的焊缝余量也相对较大。3、激光自熔焊利用高能量的激光照射母材使其自身熔化形成熔池，从而达到焊接目的。由于激光束直径细，因此单激光自熔焊时要求坡口装配精度极高，在实际生产中条件过于苛刻。此外，单激光焊接是利用母材熔化的方式进行，熔池会由于自身的重力作用下陷，使得最终得到表面下凹的焊缝。

总之，采用上述焊接方法连接镀锌钢管无法避免焊接接头稳定性差、接头缺陷多、易变形、效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置，能提高焊缝质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置，包括：

能够回转的变位机；

夹具，设置在所述变位机的回转部上，并夹紧固定待焊接的两个镀锌钢管，所述两个镀锌钢管之间形成环形的焊缝；

激光镜头，所述激光镜头的激光束中心线指所述向焊缝并垂直所述镀锌钢管；

电弧焊枪，所述电弧焊枪的轴线指向所述焊缝并与所述激光束中心线之间具有第一夹角；

所述激光束中心线与所述焊缝之间具有第一交点，所述轴线与所述焊缝之间具有第二交点，所述第一交点与所述第二交点之间具有第一距离。

优选的，上述的装置中，所述第一夹角的范围为25°～45°。

优选的，上述的装置中，所述第一距离的范围为3mm～5mm。

优选的，上述的装置中，还包括：激光器，连接所述激光镜头。

优选的，上述的装置中，所述激光器为固体激光器、半导体激光器或者光纤激光器。

优选的，上述的装置中，所述激光器的激光功率为3kW～3.3kW

优选的，上述的装置中，所述电弧焊枪的类型为熔化极惰性气体保护焊或者熔化极活性气体保护焊。

优选的，上述的装置中，所述电弧焊枪的电弧焊机送丝速度6m/min-8m/min；所述电弧焊枪的气体流量在15L/min-20L/min之间；所述电弧焊枪的焊丝的直径为1.2mm；所述焊丝的干伸长度在20mm-25mm之间；所述电弧焊枪的焊接速度在1.0m/min-1.3m/min之间。

本实用新型实施例具有以下技术效果：

1)本实用新型采用激光电弧复合焊接技术，通过设置激光束中心线与电弧焊枪的轴线的位置关系来实现激光预热和电弧焊接的复合焊。通过高能量激光对母材表面进行预热处理，降低了电弧焊的焊接难度，同时增大了焊接熔深，有利于能量集中于焊接处，降低能量损耗；另外，较深的熔池能够阻止气体进入焊缝，提高焊缝质量。

2)本实用新型采用激光-电弧复合焊接镀锌钢管，不仅无需开坡口，工序简单，工作周期短，焊接效率提高，而且焊缝美观，飞溅较小。同时，传统电弧焊接速度一般为0.12m/min～0.25m/min，而采用激光-电弧复合焊接的速度一般1.0m/min-1.3m/min之间，焊接速度提高4倍以上，极大的提高了焊接效率。

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是本实用新型实施例的激光和电弧复合焊接的装置的结构示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型实施例的清洗装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置，包括：

能够回转的变位机110；

夹具120，设置在所述变位机的回转部上，并夹紧固定待焊接的两个镀锌钢管，所述两个镀锌钢管之间形成环形的焊缝200；

激光镜头310，所述激光镜头的激光束中心线311指向焊缝200并垂直所述镀锌钢管

电弧焊枪320，所述电弧焊枪的轴线321指向所述焊缝200并与所述激光束中心线311之间具有第一夹角β；

所述激光束中心线311与所述焊缝之间具有第一交点，所述轴线321与所述焊缝之间具有第二交点，所述第一交点与所述第二交点之间具有第一距离D。

可见，本实用新型实施例是激光电弧复合焊接技术，通过设置激光束中心线与电弧焊枪的轴线的位置关系来实现激光预热和电弧焊接的复合焊。通过高能量激光对母材表面进行预热处理，降低了电弧焊的焊接难度，同时增大了焊接熔深，有利于能量集中于焊接处，降低能量损耗；另外，较深的熔池能够阻止气体进入焊缝，提高焊缝质量。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一夹角β的范围为25°～45°。所述第一距离D的范围为3mm～5mm。该夹角和距离的设定，能够使得激光预热和电弧焊接更好的配合。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：激光器，连接所述激光镜头。所述激光器为固体激光器、半导体激光器或者光纤激光器。所述激光器的激光功率为3kW～3.3kW

在本实用新型的一个实施例中，所述电弧焊枪的类型为熔化极惰性气体保护焊或者熔化极活性气体保护焊。所述电弧焊枪的电弧焊机送丝速度6m/min-8m/min；所述电弧焊枪的气体流量在15L/min-20L/min之间；所述电弧焊枪的焊丝的直径为1.2mm；所述焊丝的干伸长度在20mm-25mm之间；所述电弧焊枪的焊接速度在1.0m/min-1.3m/min之间。

本实用新型实施例还提供了采用以上装置的焊接方法，是针对消防、电力、高速公路等行业中广泛应用的热镀锌钢管的对接接头，采用激光-电弧复合焊接技术，解决目前镀锌钢管对接焊接头存在焊缝质量差、易变形、效率低等问题。

本实用新型实施例提供的焊接方法中，镀锌钢管对接接头激光-电弧复合焊接方法包括：

1)对接接头激光-电弧复合焊接方法涉及一束激光和一电弧焊枪，由此实现镀锌钢管环焊缝的复合焊接，如图1所示。其中，涉及到的激光器可以是固体激光器、半导体激光器或者光纤激光器；涉及到的电弧可以是熔化极惰性气体保护焊或者熔化极活性气体保护焊。

2)在焊接装配时，激光束与电弧之间的夹角β一般在25°～45°之间，激光束与电弧热源间距D一般在3mm～5mm之间，激光束垂直于镀锌钢管对接处，焊接沿着对接处的圆环进行(实施环焊缝的焊接选择通过变位机旋转而定位激光焊接头和电弧焊枪保持位置不变来实现)。

3)镀锌管无需开坡口，无需清洗镀锌层，一次焊接完成。

本实用新型的激光-电弧复合焊接，在焊接时，激光束与电弧之间的夹角β一般在25°～45°之间，激光束与电弧热源间距D一般在3mm～5mm之间，激光束垂直于镀锌钢管对接处，焊接沿着对接处的圆环进行。用于上述实施例的焊接方法的具体步骤如下：

步骤一：将工件的待焊接部位根据需要进行前期的机械打磨；

步骤二：将工件固定在夹具上待焊；

步骤三：保持激光焊接头与待焊钢管对接面之间的夹角为α，α为90°，激光束与电弧之间的夹角β一般在25°～45°之间，激光束与电弧热源间距D一般在3mm～5mm之间，激光束垂直于镀锌钢管对接处，焊接沿着对接处的圆环进行：

步骤四：设定工艺参数，在环焊缝激光-电弧复合焊接过程中，根据实际的工艺探索，确定环焊缝焊接激光功率为3kW～3.3kW，电弧焊机送丝速度6m/min-8m/min；电弧焊枪气体流量在15L/min-20L/min之间；焊丝的直径为1.2mm；焊丝的干伸长度在20mm-25mm之间；焊接速度在1.0m/min-1.3m/min之间；

步骤五：打开激光器和电弧焊机电源，启动激光-电弧复合焊接的控制系统，实施焊接。

本实用新型实施例的焊接方法，镀锌钢管采用激光-电弧复合焊接，不仅无需开坡口，工序简单，工作周期短，焊接效率提高，而且焊缝美观，飞溅较小。同时，传统电弧焊接速度一般为0.12m/min～0.25m/min，而采用激光-电弧复合焊接的速度一般1.0m/min-1.3m/min之间，焊接速度提高4倍以上，极大的提高了焊接效率。

本实用新型具有以下技术优势：

本实用新型实施例通过激光直接作用于外绝缘子表面，使得外绝缘子表面上的尘土、油污及盐分被加热膨胀后瞬间从基体上剥离，从而达到清洁的目的。因此，激光清洗过程中不会有清洗介质靠近接触高压线，避免高压线漏电造成生产事故。激光具有不发散性，清洗人员可以远距离操作，防止操作人员的触电风险。

2)激光清洗技术绿色环保。清洗掉的污物经过吸尘装置收集，不会对环境造成污染，且使用激光不需要水和化学试剂等，不存在废液处理的问题。

3)激光清洗的成本低。激光清洗设备将电能转化为光能，无需引入其他物料成本。

4)可以根据绝缘子的污染情况调节激光参数，在保证清洗后绝缘子表面清洁质量的同时实现高效清洗。

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

1.一种镀锌钢管的激光-电弧复合焊接的装置，其特征在于，包括：

能够回转的变位机；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一夹角的范围为25°～45°。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一距离的范围为3mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：激光器，连接所述激光镜头。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述激光器为固体激光器、半导体激光器或者光纤激光器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述激光器的激光功率为3kW～3.3kW

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电弧焊枪的类型为熔化极惰性气体保护焊或者熔化极活性气体保护焊。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电弧焊枪的电弧焊机送丝速度为6m/min-8m/min；所述电弧焊枪的气体流量在15L/min-20L/min之间；所述电弧焊枪的焊丝的直径为1.2mm；所述焊丝的干伸长度在20mm-25mm之间；所述电弧焊枪的焊接速度在1.0m/min-1.3m/min之间。