[实用新型]一种激光拼焊设备

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工领域，主要用于提高激光焊接的质量。

背景技术

在冶金行业、造船、汽车等国民经济支柱产业中，用激光将比较小的金属板材焊接成比较大的板材或者将比较短的金属板材或带材焊接成比较长的板材或带材是常用的方法，这种生产工艺就被称为激光拼焊。例如，在轧辊将比较厚的板材轧制成比较薄的板材时，为了连续生产，在生产线上广泛用激光将前一卷板材的末端与后一卷板材的前端焊接起来，这种焊接可以使轧制过程按照人们期望的时间一直连续进行，这种生产工艺就被称为在线激光拼焊。

以在线激光拼焊为例比较容易表述一般激光拼焊中的关键问题，因此本说明书主要集中描述在线激光拼焊。激光焊接有很多优势，例如焊接速度高、焊接质量好、焊接强度高、不需要焊接填充料(例如焊条)等等，因此激光拼焊越来越多地替代或淘汰了传统拼焊工艺。然而，激光焊接对拼接的要求也很高。这主要是因为激光的聚焦光斑小，如果拼接的缝太大或者拼接缝有不平整或不光滑的毛刺等问题，激光焊接过程中就会出现漏光、漏焊、或者气孔等诸多问题，焊接的质量就会受到严重的影响。这些问题可能导致轧制过程中断带而使生产中断，严重地影响生产效率和安全。由此可见，拼接过程对激光拼焊有决定性影响。以往的激光拼焊设备的拼接一般是分几个步骤完成的，先由激光切割、或剪切设备将前一卷板材的末端与后一卷板材的前端切割或剪切好，再由机械手(亦称夹具)将两个端口拼在一起，最终由激光将两个端口拼焊在一起，这样就完成了激光拼焊的过程。可见，有两种组合方式完成激光拼焊，即激光切割与激光焊接组合(德国IDEAL公司的激光拼焊设备是这种设备的例子)和机械剪切与激光焊接组合(德国MIEBACH公司的激光拼焊设备是这种设备的例子)的激光拼焊。由于激光切割的端口不很光滑、表面氧化、而且会产生切割波纹，导致拼焊质量不好，因此激光切割在激光拼焊中的效果不是很好，尤其在板材比较厚的时候焊接中存在严重的问题。由于剪切的端口一般存在着压力变形，在拼接的过程中也存在拼接缝漏光或不能对齐的问题，焊接质量也存在严重问题，有时还需要填充焊料进行激光焊接；在板材比较厚的情况下，剪切的变形更为严重甚至有剪切口小部分是剪切开而大部分是应力撕开的现象，这种情况下激光拼焊难以进行。

实用新型内容

针对原有激光拼焊的弱点，本实用新型的目的是提供一种激光拼焊设备，解决原有激光拼焊的问题从而使激光拼焊的质量明显地提高。为了实现上述目的，本实用新型采取的主要措施是：在普通激光拼焊设备的基础上增加铣刀(或磨头)及其驱动机构，采用同一铣刀或者磨头分别或同时将前一卷板材的末端与后一卷板材的前端加工整齐，然后将这两端拼接在一起，再进行激光焊接。由于板材的两个端头是由同一个铣刀或者磨头加工(毫无疑问是在同一导轨上运行)出来的，两个端头的拼接几乎是无缝的或者拼接缝很小，通常情况下小于0.1毫米。这样高质量的拼接缝为激光焊接提供了可靠的保障，最终的激光拼焊质量也能完全满足生产的要求。

本实用新型的其它部分与原有的激光拼焊基本相同。其中激光器一般是高功率激光器，有高功率气体激光器、高功率固体激光器、高功率半导体激光器、高功率光纤激光器等激光器可供选择。

本实用新型的具体工作过程是：在激光焊接或板材移动的过程中，用于端头加工的铣刀或者磨头及其驱动系统下沉至不影响板材运动和激光焊接的位置，当需要对两个端头进行加工的时候，铣刀或者磨头及其驱动系统上升至适合加工的位置进行加工，在端头加工完毕后铣刀或者磨头及其驱动系统又下沉至不影响板材运动和激光焊接的位置，等待下一次加工。此后，拼接和激光焊接自动完成。如此往复循环，就能进行长期工作。

很容易看出，尽管本说明书只详细描述了在线激光拼焊的情况，但其基本原则很容易推广至所有的板材激光拼焊设备。此外，铣刀或者磨头还可以用类似功能的工具替代。

附图说明

因为本实用新型的激光拼焊设备除了端头加工部位外其它部分与原有的激光拼焊基本相同，所以附图只说明端头加工和激光焊接的特殊部位。

本实用新型的激光拼焊设备的端头加工和焊接部位示意如图1和图2。其中图1是在激光焊接前铣刀同时加工两端的(当然也可以先后加工两端、但效率不如同时加工两端)示意图，图2是激光焊接时的示意图。