激光焊機(jī)教材(普及版)

1、激 光 焊 機(jī)（Laser beam welder）一 概述激光焊機(jī)設(shè)置在酸軋機(jī)組入口段，用以將前后兩鋼卷的尾部及頭部焊接起來，實現(xiàn)無頭軋制。激光焊接是將能量密度很高的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，使金屬受熱熔化然后冷卻形成焊接。激光焊接優(yōu)點(diǎn)：1、焊接速度快、變形?。?2、功率密度高，焊縫熔深大，深寬比可達(dá)5：1； 3、控制易于實現(xiàn)自動化； 4、焊縫窄熱影響區(qū)很小,焊縫組織均勻。二 激光焊機(jī)設(shè)備組成激光焊機(jī)由以下主要設(shè)備和部件組成：激光發(fā)生器，激光傳輸系統(tǒng)，焊接C型框，焊頭，雙切剪，下支撐臺，入口/出口夾具臺及夾具、夾送輥，活套輥、對中裝置，月牙剪等組成。焊機(jī)整體包括如下4個

2、部分（圖2-1）：A-帶鋼出口段B-帶鋼入口段C-焊機(jī)本體D-液壓站（未畫出） 圖.2-1激光焊機(jī)結(jié)構(gòu)2.1焊機(jī)主體結(jié)構(gòu) 圖.2-2 焊機(jī)主體結(jié)構(gòu)1Welding carriage（底座）8Laser beam guide（光束導(dǎo)向）2Carriage drive（驅(qū)動裝置）9Planishing rolls （平整輥）3Shear drive（剪切機(jī)構(gòu)）10Heating device （熱處理裝置）4Shear unit（剪切部件）11Pinch（沖孔）5Weld edge positioning（焊縫邊緣定位）12Shear scrap evacuation（碎片外運(yùn)）6Laser fo

3、cusing head（激光聚焦頭）13Strip edge detection（帶鋼邊緣檢測）7Laser welding head（激光焊接頭）14Scrap chute（剪切碎片運(yùn)輸斜道） 表：焊機(jī)主體組成部件 激光焊機(jī)，其主要設(shè)備（如上表）組成介紹如下：1.底座.裝有用于“C”型架運(yùn)行的高精度導(dǎo)軌。2.車式“C”型框，裝有球型絲桿及其轉(zhuǎn)動裝置。3.高性能CO2激光發(fā)生器安裝在“C”型架上，設(shè)有保護(hù)罩如圖.2-3。 圖.2-3 CO2激光發(fā)生器安轉(zhuǎn)位置4.適應(yīng)于激光焊接的高精度雙切剪。為便于更換刀片，將刀片組裝在1個盒內(nèi)。剪體內(nèi)裝有沖孔器如圖.2-4。 圖.2-4 雙切剪結(jié)構(gòu)5、帶鋼兩側(cè)

4、的光電檢測器用以控制激光束投入起止點(diǎn)。6、激光發(fā)生器和激光反射鏡都設(shè)有水冷卻系統(tǒng)。7.傳輸激光的鋁質(zhì)導(dǎo)管也固定在“C”型架上，管內(nèi)裝有1個帶水冷卻的激光轉(zhuǎn)向反射鏡，管內(nèi)沖有保護(hù)氣體。由于激光發(fā)生器和激光焊頭都安裝在“C”型架上，所以傳輸光路短如圖.2-5。 圖.2-5 激光束傳輸過程9.在焊縫的上下面設(shè)有焊縫光整輪，用液壓缸操作。10.高頻電感加熱器（用于對帶鋼預(yù)熱和退火）組成為： 高頻轉(zhuǎn)換器；加熱器（由電感應(yīng)線圈、變壓器、震蕩回路、電容器及水冷卻器）等。11.沖孔裝置在焊縫邊緣處沖孔，為了在后續(xù)工藝中實現(xiàn)對焊縫的跟蹤和檢測。12.切頭輸出裝置布置在剪刃盒中，能自動輸出切頭。14.用切頭溜槽將

5、切頭導(dǎo)至切頭帶式運(yùn)輸機(jī)上。2.2焊機(jī)出口/入口段結(jié)構(gòu)圖 圖.2-6 出口段設(shè)備 圖.2-7 入口段設(shè)備A1-升降輥 A2-夾送輥 A3-起活套裝置 B1-MCD對中裝置A4-MCD對中裝置 A5月牙剪 B2-起活套裝置 B3-夾送輥A2-夾送輥的作用：運(yùn)輸并定位帶鋼頭部進(jìn)入雙切剪中。夾送輥的下輥采用液壓齒輪馬達(dá)轉(zhuǎn)動。A3-起活套裝置：安裝于焊機(jī)機(jī)體之前，用于形成活套?；钐妆墼谝簤焊椎淖饔孟峦衅饚т?，當(dāng)活套形成后降下。A4-MCD對中裝置：在焊機(jī)本體的入口和出口設(shè)有四點(diǎn)式對中裝置。對中裝置的移動對中部件由液壓馬達(dá)通過齒輪齒條進(jìn)行轉(zhuǎn)動的。三 激光焊機(jī)典型工作過程焊機(jī)工作過程可由以下順序圖來表示：

6、圖.3-1 雙切剪進(jìn)入工作位置1.當(dāng)前卷帶鋼的帶尾即將通過焊機(jī)時，移動剪座在液壓缸的驅(qū)動下進(jìn)入工作位置，如圖.3-1所示。 圖.3-2 出口、入口帶鋼形成活套2.前卷帶鋼的尾部及后卷帶鋼的頭部雙雙就位，進(jìn)/出口段活套輥上升，帶鋼形成活套，如圖.3-2所示。 圖.3-3 MCD對前、后帶鋼進(jìn)行對中調(diào)整3.焊機(jī)自帶的MCD帶鋼對中裝置對前后帶鋼進(jìn)行對中調(diào)整，及進(jìn)、出口壓板臺將前后卷的帶鋼壓緊，如圖.3-3所示。 圖.3-4 雙切剪剪切帶鋼4.雙切剪上、下剪刃工作對前卷帶鋼尾部和后卷帶鋼的頭部進(jìn)行剪切及沖孔，如圖.3-4所示。 圖.3-5 激光焊接頭進(jìn)入帶鋼焊接工作 5.激光焊接頭下降壓緊帶鋼開始焊

7、接工作，如圖.3-5所示。圖.3-6 月牙剪剪切帶鋼焊縫處6.帶鋼運(yùn)行至月牙剪對焊縫邊緣剪切，如圖.3-6所示。激光焊機(jī)工作過程中全自動內(nèi)容包括：夾送輥、活套、對中、切頭、沖孔切頭輸出、焊接、光整、月牙剪等設(shè)備的操作。四 技術(shù)數(shù)據(jù)要求 4.1機(jī)械數(shù)據(jù) 焊機(jī)開口度 140mm×1900mm 主夾具夾緊力 約400KN 導(dǎo)輪夾緊力 約40KN雙切剪剪切力（含沖孔） 約800KN兩剪刃間距 140mm沖孔直徑 20mm（位于帶鋼中間）沖孔與焊縫間距 約100mm平整輪壓緊力 約50KN 焊機(jī)C型框的行進(jìn)速度（可以微調(diào)） 1 m/min. to 15 m/min.焊接速度 (可以微調(diào)) 2.

8、5 m/min. to 15 m/min. 4.2 CO2-RF激光發(fā)生器(TLF-12000) 渦輪軸承 無油輸出功率 12kw波長 10.6輸出功率穩(wěn)定性 ±2%激光傳輸距離 約7.1m4.3液壓站 電機(jī) 2臺(1用1備)，三相 壓力 Max.18Mpa 油箱（不銹鋼） 1.5m3，1個 循環(huán)油泵 2臺（1用1備），5.5kw油箱加熱器 8kw 冷卻水溫 進(jìn)口Max.350C 出口Max.450C 4.4氣體站（1）激光氣體站設(shè)有6個氣瓶(He、N2、CO2三種氣體各2瓶)，裝有：切換開關(guān)；起泡；信號裝置；兩級減壓閥。（2）保護(hù)氣體站設(shè)有2瓶He，裝有：切換開關(guān)；氣體吹掃；兩級減

9、壓閥、流量計。4.5電氣及儀表 1套西門子 S7-400基礎(chǔ)自動化系統(tǒng),其主要設(shè)備組成由:(1) 西門子 S7-400中心處理單元(2) 西門子中央處理器(3) 西門子擴(kuò)充設(shè)備(4) 內(nèi)部通信單元 Profibus DP/FMS和CAN BUS(5) 米巴赫主控器 PC機(jī),19寸彩色顯示器，用于移動定位控制(6) 西門子內(nèi)部板間接口 1M(7) 數(shù)字輸入/輸出模塊(8) 模擬量輸入/輸出模塊(9)帶鋼數(shù)據(jù)內(nèi)部接口 以太網(wǎng)且有TCP/IP協(xié)議（西門子標(biāo)準(zhǔn)） (10)遙控I/O (11)程序器帶鋼數(shù)據(jù)全自動輸入 所有的帶鋼數(shù)據(jù)是由酸洗-軋機(jī)作業(yè)線主計算機(jī)通過內(nèi)部接口傳輸給焊機(jī)機(jī)（且此數(shù)據(jù)顯示在三菱

10、-日立的顯示屏上），焊機(jī)按此數(shù)據(jù)自動設(shè)定。帶有標(biāo)準(zhǔn)的“19”彩色顯示器的MHI計算機(jī)用于：（1）人工干預(yù)和引導(dǎo) （2）焊接參數(shù)輸入（3）預(yù)設(shè)定 （4）帶鋼數(shù)據(jù)（5）故障診斷 （6）內(nèi)部連鎖焊接過程及焊縫質(zhì)量檢測系統(tǒng)(QCDS-3) 焊機(jī)配備了1臺用于檢測焊接過程和焊縫質(zhì)量的計算機(jī)系統(tǒng)。3個高分辨率的專用CCD射像頭，能夠反映出焊縫區(qū)域在焊接前、焊接過程中及焊接后的詳細(xì)情況，其結(jié)果顯示在QCDS系統(tǒng)顯示器上。另外還有6個重要的焊接參數(shù)被復(fù)制和顯示，PC機(jī)有40GB硬盤可存放最近的1000個焊接數(shù)據(jù)。PC機(jī)具有CD-RM驅(qū)動器。五 故障診斷（1）信息和報警 受到的和發(fā)出的信息和報警信號都顯示在監(jiān)視屏上，并注有日期和時間。信息是著色的，確認(rèn)后變色示出。約可儲存1000條信息。（2）焊機(jī)功能監(jiān)視 焊機(jī)的功能（如：移動及調(diào)節(jié)）實時監(jiān)視的，并記錄實時的錯誤狀態(tài)。例如：限位開關(guān)未受到指令、限位開關(guān)未啟動。（3）故障狀態(tài)在人工操作時，如果啟動一個設(shè)備而無效果，此故障狀態(tài)被顯示出來。（4）在MHI輔助畫面上，有焊機(jī)進(jìn)入自動程序控制切入方式說明檔。當(dāng)切換成功，自動按鈕閃光；當(dāng)未切換成功，自動按鈕將顯示故障狀態(tài)。六 激光焊機(jī)檢修和維護(hù)的主要內(nèi)容如下1）激光發(fā)生器對工作環(huán)境的要求比較高，因此首先要對外部溫度、濕度以及空氣污染進(jìn)行認(rèn)真記錄和檢查；其次對激光氣體的純