[发明专利]通过焊接连接金属板带的装置

说明书

本发明一般地涉及通过激光束将两个金属板带的端部焊在一起 的装置领域。本发明尤其适合于在钢铁冶金工业中在金属板连续走带 线的入口处将金属板卷筒连接在一起的焊接。

更特别地，本发明涉及一种连接装置，该装置通过激光对在钢铁 连续加工设备内排队前进的金属板带进行焊接，该装置至少包括：

-主框架；

-激光焊接单元，其包括用来将要连接的金属板带焊接在一起的 激光束的发生器；

-卡爪单元，其由所述框架支撑并用来夹紧金属板带；

-剪切单元，其用来将要连接的金属板带的头部和尾部剪切掉。

当今钢的生产线、转换线和涂敷线设计成用于连续运转，其常将 若干连续的加工连贯在一起而没有中间步骤，目的是提高设备的产 量。

为此，通常必须在两个金属板带之间进行焊接，以便得到能够在 钢铁冶金线上排队前进的无中断的金属板带。为此，因而要通过焊接 将进入传送线上的一个金属板带的尾部与称为后续带的另一个金属 半条的头部连接起来。

带材的走带必须在整套传送线上保持连续，且连接必须在固定位 置处实施，连续的传送线包括在连接期间通过多个环路积聚带材，然 后释放带材的装置。这种类型的积聚装置已在专利EP 0 974 408中得 到描述。

连接操作由焊机实现，该焊机除焊接装置本身之外(通过闪光焊、 电极焊轮(résistance àla molette)、金属惰性气体、激光来连接)，还包 括用于固定金属板的两个卡爪，一个卡爪位于相对于金属板带走带方 向的下游并用于固定已进入传送线的卷筒尾部，另一个卡爪位于上 游，以便选择性地固定已经进入传送线的卷筒头部。

这些焊机必须能产生高质量的接缝。实际上，金属板带走带期间 的中断，或者甚至判断为焊接不当而必须重焊的焊接会导致重大的生 产损失，而中断率或重焊率必须保持尽可能地低。

焊接质量的决定性因素主要有：

-焊接接缝的冶金质量，尤其是对受焊接热影响的区域的冶金恶 化灵敏的钢而言；

-焊接段理想地是应该没有厚度过量和厚度不足；

-焊接接缝的连续性和紧密性。

冶金质量也依赖于所使用的焊接方法，并依赖于在受影响区域内 由该过程所引起的热循环，以及不同的预热和过热处理，或者依赖于 焊机本身中或紧靠焊机下游局部发生的退火。

焊接段的状态依赖于进行焊接后的精整方法及装置。通过电火花 在末端处的焊接形成凸缘，这对于刨光(raboter)是必要的，并且通过 本领域所熟知的“闪光对焊”的闪光焊机通常配备有一体的刨光单元。 通过电极焊轮的焊接也产生厚度过量，原因是要焊接的金属板的重 叠，并且多数时候金属板必须被结合在焊机中的滚轮装置挤压。激光 焊允许对焊接段进行良好管理，此外伴随有非常有限的被热影响的区 域。

接缝的连续性和紧密性实质上依赖于所用的焊接参数。这些参数 用于电本质，并通常便于以可靠的方式进行管理。

然而，不管是该焊接接缝还是其焊接段的连续性和紧密性，另一 个参数总是至关重要的，其涉及焊接期间焊接边缘的平直度和它们的 相对定位。

为了确保连接焊缝的质量，要焊接的带材末端需要对准并成直 线。为此，连接设备包括位于焊机上游和下游的多种对中装置，该装 置允许对准金属板带和剪切金属板带的头部和尾部。

因而，焊机通常包括剪切装置，该剪切装置允许切断要连接的带 材的末端。

20年来在连续的传送线上加工钢号范围和厚度的大幅度提高，以 及不断增加的产量需求导致在线连接焊机向着激光加工发展。

实际上，激光加工允许将产品(要焊接的金属板)的范围向非常小 的厚度扩展，同样也允许限制多种钢号的受热影响区域，其中包括特 别设计用于汽车工业的冶金钢铁。

在历史上，已基于上面提及的“闪光对焊”类型的焊机结构和试 图替换的电极焊轮类型的焊机结构来开发激光焊机。

带材头部和尾部的剪切系统在金属板带传送线之外，且该系统安 装在鹅颈形的支架上，该支架插入焊机框架以实现两个刀口，然后被 推回传送线之外从而为焊接操作留出间隔。

这种和激光方法联合使用的剪切系统在1984年的专利文档 US4626651中已得到描述。