[发明专利]一种不锈钢薄板角焊缝的激光焊接方法及其夹具

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术，具体为一种激光焊接不锈钢薄板角焊缝的方法。本发明还涉及该激光焊接方法的专用夹具。 

背景技术

薄板的焊接变形控制技术、角焊缝焊接不上和氧化色是焊接领域的技术难题，焊接变形与材料、焊接工艺、焊接方法等因素有关；角焊缝焊接不上与夹具设计的合理性、机器人示教有关，传统通过KUKA机器人的guide laser红光引导，薄板角焊缝上的示教误差很大，不能保证激光照射在预定位置，造成焊缝成形困难，人眼对于红光的观察误差比较大；氧化色与保护气体类型、保护气体喷嘴结构有关。传统采用TIG焊接方法，TIG不能在焊件上直接起弧，易产生夹钨或者工件粘接，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板，在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨头加热至一定温度后再移至待焊部位。这样增加了辅助焊接的时间。由于是薄板角焊缝焊接，焊接电流均取小值，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。 

发明内容

为了实现薄板角焊缝圆角过渡，正、背面没有氧化色，焊接质量能够满足批量生产，上述焊接方法要专用的夹具。本发明专用夹具包括：平台，铜垫板，压板，夹板，快速卡具，垫圈等，其特征在于：快速卡具通过螺钉固定在夹板上，夹板通过螺钉固定在平台上，铜垫板通过圆柱销固定在平台上，压板通过螺钉固定在铜垫板上。把不锈钢薄板分别放在水平和垂直铜垫板上，水平铜压板和垂直铜压板分别压在不锈钢薄板上，调节两个不锈钢薄板的搭接位置关系，水平不锈钢薄板搭接在垂直不锈钢薄板厚度的2/3位置处，然后使两个铜压板分别在水平和竖直方向贴紧水平和竖直方向的不锈钢薄板，通过快速卡具和螺栓压紧铜压板使两个不锈钢薄板紧密搭接。 

本发明鉴于上述问题而作，其目的在于实现角焊缝的圆角过渡，焊缝成形良好，没有氧化色。 

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是为：一种薄不锈钢板的焊接方法，其特征在于包括以下步骤： 

   （1）采用一侧夹具位于水平位置，且另一侧夹具成90°的焊接夹具固定0.7mm厚度的两块薄板，夹具采用铜，因为铜的高反射率，薄板焊接时不容易使薄板背面与夹具粘连，底座采用铸钢； 

   （2）用无水乙醇擦拭待焊不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；

   （3）将待焊水平不锈钢薄板搭接上另一个垂直不锈钢薄板厚度的三分之二处，通过调节夹具使两个薄板紧密固定；

   （4）用在一个平面以阶梯形式依次排开的4路保护气体喷嘴，同轴保护；

   （5）激光头与Z轴倾角25度照射搭接部位；

   （6）以氩气作为保护气体，按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率1000-2000w，焊接速度2-6m/min，保护气体流量5-10L/min，离焦量+20至+25mm。

以氩气作为保护气体，在焊接过程中会形成一个保护层，把氧气隔绝，减少金属流失，减少气孔产生，提高焊缝质量，采用该方法工艺稳定性良好，焊接质量能够满足批量生产，达到产品设定的技术要求的不锈钢薄板焊接方法。 

本发明的目的还可以这样实现：焊接操作中使用机器人通过CCD传感器示教，然后设定参数，让机器人代替完成焊接操作。采用这种设计以后，CCD传感器在示教过程中避免了人眼观察的误差，通过在电脑显示器上观察起始和终止位置来实现精确定位，而且保证了焊接的生产效率。 

    所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率1000w，焊接速度2m/min，保护气体流量10L/min，离焦量+15mm。采用这种设计以后，焊接速度低使得焊缝成形更稳定，功率低避免焊穿，但由于速度较慢易产生氧化。 

待激光光斑焊接的位置在搭接缝线上，所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为1700w，焊接速度为6m/min，保护气体流量5L/min，离焦量+25mm。采用这种设计以后，速度快，使焊缝处于高温区时间缩短，凝固成形较快，所以不易被氧化。 

待激光光斑焊接的位置在搭接缝线偏上0.2mm，所述的参数按以下设定的工艺参数进行焊接，激光输出功率为1700w，焊接速度5.5m/min，保护气体流量5L/min，离焦量+20mm。采用这种设计以后，可以降低初始熔池的直径，角焊缝圆角过渡更好，焊接速度较快，节约保护气体。