[发明专利]高强耐候冷轧集装箱镀层板激光焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀层板的焊接工艺，具体的说是一种利用激光焊接技术对高强耐候冷轧集装箱镀层板进行焊接的工艺。

背景技术

中国是世界上集装箱生产大国，集装箱的年产能达到200万标箱，约占世界集装箱需求的90％。目前生产集装箱所用的钢材品种主要有热轧板、型材和焊管等，其中钢板用量约占使用钢材总量的96％以上，厚度范围在1.6～6.0mm，而且多为耐大气腐蚀钢，比如：CortenA、09CuPCrNi、SPA-H、Q345GNHL、B480GNQ等等。近些年来，随着冷轧涂镀工艺的不断发展，新的耐腐蚀镀层材料的不断开发，采用高强耐候冷轧镀层板代替热轧板作为集装箱用材逐渐成为人们关注的一个发展方向，尤其是用作顶板和侧板等覆盖件。同使用热轧板相比，使用高强耐候冷轧镀层板可以在不降低集装箱体耐腐蚀性能的基础上降低板材的厚度，不需要后工序的防锈处理，从而显著减轻箱体自重，提高生产效率、节约生产和运输成本。

焊接问题是使用高强耐候冷轧镀层板制造集装箱的主要问题。目前集装箱生产中广泛采用的是熔化极混合气体保护焊(MAG焊)和MIG/TIG焊等电弧焊方法，采用这类焊接方法焊接高强耐候冷轧镀层板时，一方面由于焊接过程的热输入量很大，薄板构件极易发生变形，在侧板和顶板等大面积薄板构件的焊接中尤为明显，需要通过焊前预变形、铜垫板散热或者焊后矫正等方式进行处理，从而大大增加了焊接工序和焊接设备的复杂性，影响了生产效率；另一方面，焊接过程中电弧覆盖的区域较宽，对焊缝两侧母材的耐蚀镀层烧损非常严重，且焊缝成型差，容易产生裂纹、咬边、烧穿等缺陷，造成焊接后焊缝耐腐蚀性能和力学性能同母材相比明显降低，严重影响了产品的使用寿命。

激光焊接技术是20世纪70年代发展起来的一项新的焊接技术，它是利用聚焦激光束所具有的超高的功率密度作为热源熔化母材实现连接，具有热量输入小、热影响区小、焊缝强度高、焊接速度快、光束易于控制、焊接定位精确、易于实现自动化等优点，因而是进行高强耐候冷轧集装箱镀层板焊接的理想方法。虽然激光焊接技术已经应用于镀锌汽车板等镀层板焊接领域，但将其直接应用于高强耐候冷轧集装箱镀层板的焊接还有一定的困难，主要体现在以下几个方面：(1)对于高强耐侯冷轧集装箱镀层板而言，其镀层多为高耐蚀的Al-Mg-Zn合金镀层，与普通的镀锌板相比，这种成分的镀层对焊接过程的影响更加明显，容易出现飞溅、气孔、裂纹等缺陷，因此对于激光焊接的控制要求更为严格；(2)高强耐候冷轧镀层板多用作集装箱顶板和侧板，而顶板和侧板的装配焊接多为镀层板与镀层板、或者镀层板与热轧板或型材间的搭接焊和角接焊，一般的搭接和角接接头不利于焊接过程中镀层蒸汽的逸出，接头缺陷出现的几率很高；(3)集装箱的角柱、上下横梁均为厚度较大的热轧板或热轧型材(厚度一般≥6mm)，在与顶板、侧板装配焊接时，存在着很大的板厚差(≥3∶1)，焊接前后的装配精度很难保证，不容易获得理想的焊接效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种利用激光焊接技术，其工艺简单、生产效率高、焊后构件无变形，焊缝成形美观，镀层烧损小，焊接接头性能不低于母材、满足集装箱装配焊接的精度和质量要求的高强耐候冷轧集装箱镀层板激光焊接工艺。

本发明技术方案是这样实现的：

一种高强耐候冷轧集装箱镀层板激光焊接工艺，包括

(1)对集装箱板材进行切边处理，去除毛刺，保证焊边的平直度；

(2)将集装箱板材送入焊接平台，板材间搭接或角接成接头后进行刚性固定，控制搭接或角接处板材与板材的焊边之间预留有供镀层蒸气逸出的间隙；

所述刚性固定优选采用机械或气动夹具进行刚性固定。

(3)采用固体激光器作为激光源，焊炬沿焊缝中心移动进行焊接，焊接过程中，激光功率P＝2-5kW，扫描速度V＝4-10m/min，光斑直径d＝0.6mm，焦距f＝200mm；所述焊炬的夹持可利用机械人操作，更为安全可靠。

(4)焊接过程中使用含有Ar气和He气的保护气体对焊缝进行保护。

所述步骤(1)中集装箱板材为镀层板，或者是镀层板和热轧板或型材；步骤(1)中板材切边处理为精密剪床剪边或者激光切边；步骤(2)中所述刚性固定为镀层板与镀层板，或镀层板与热轧板或型材的焊边之间的刚性固定。

步骤(2)中，

所述镀层板与镀层板的接头连接方法为：