[发明专利]不等厚钢板准填丝激光拼焊工艺及专用机床

说明书

技术领域

    本发明涉及钢板拼焊领域，具体涉及不等厚钢板准填丝激光拼焊工艺及专用机床。

背景技术

目前激光焊主要有拼焊和叠焊，用激光拼焊的不等厚板，是汽车制造中减轻自重，增强铰接强度的一种行之有效的手段。而欲得到理想的不等厚板的拼焊强度，改善激光焊接工艺是最为有效的途径。在激光拼焊工艺中，改善焊接前工件拼缝的质量至关重要，为了使工件的拼缝平直无隙，在焊接前一般都采用高精度的机械剪板机床专门对接缝处进行精切，接缝在机床上拼拢后再用碾压轮对厚板侧的边沿进行冷碾压，厚板发生变形，将可能出现的拼接缝隙“挤”掉，利用变形产生的边沿膨胀，填充到有可能出现的拼接缝隙中，以保证不漏光、不形成空缝，然后再在拼缝上用激光束施焊。 传统的工艺流程，由于在焊接过程中有精切、碾压等工艺，机床的结构庞大而烦锁，设备成本高，国内一台进口的不等厚板拼焊机床3500万元左右，精密切割机床500万左右，总费用高达4000万元，严重影响了我国汽车工业的发展与技术的提升。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种不等厚钢板准填丝激光拼焊工艺，简化工序，使用设备少，拼接焊缝质量更佳；同时还提供了实施该工艺的专用机床，结构简单，设备费用低。

本发明通过以下技术方案实现：

不等厚钢板准填丝激光拼焊工艺，包括以下步骤，

步骤一，坡切激光切割头对两块不等厚钢板待拼焊边分别进行倾斜角度激光坡切形成坡边，薄钢板坡边由上表面向底表面延伸倾斜形成正坡边，厚钢板坡边由底表面向上表面延伸倾斜形成负坡边；

步骤二，两块钢板的正、负坡边进行拼合，形成一条坡切切口线，位于坡切切口线上方的激光焊接头对坡切切口线进行垂直激光束焊接。

本发明进一步改进方案是，步骤一中所述倾斜角度为30～45度。

不等厚钢板准填丝激光拼焊专用机床，包括垂直安装在直线导轨上的直线移动的激光焊接头，其特征在于：在直线导轨上安装直线移动的坡切激光切割头，所述坡切激光切割头包括激光入射部、光束转折部、激光聚焦切割部及激光聚焦切割部调向部，激光入射部由QBH接头及其下端连接的扩束镜组成；光束转折部由折射筒、A反射镜、B反射镜和调向旋转头组成，折射筒上端连接扩束镜，A反射镜45度角倾斜安装在折射筒底部中心，B反射镜固定在45度角倾斜的调向旋转头的侧板上，A反射镜与B反射镜镜面相对水平通道连通；激光聚焦切割部连接在调向旋转头的底板上；激光聚焦切割部调向部由步进电机和蜗轮组成，所述蜗轮固定连接调向旋转头，步进电机输出轴传动连接蜗轮。

本发明进一步改进方案是，所述扩束镜底端设有光束调中装置，光束调中装置的三个调节螺丝分别在圆周上相隔120度。

本发明更进一步改进方案是，激光聚焦切割部由聚焦调节装置连接下端的激光喷嘴总成组成，聚焦调节装置由三层同心圆管套接而成，里层是装有激光聚焦镜片的滑套，滑套上设有滑销，中层固定套上设有直线滑槽，外层旋转调焦套上设有螺旋槽，滑销滑动穿装在直线滑槽及螺旋槽内。

本发明更进一步改进方案是，所述激光喷嘴总成上设有连通内腔的气体接头。

所述机床的工作台面上左右两边各设有一副磁力夹持器，用来夹持工件。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明采用倾斜角度激光坡切不等厚板等拼焊边，两块钢板的坡边拼合后，直接用垂直激光焊接，改变了传统工艺的先精切拼焊边，再冷碾压厚板的工序，简化了工序，去除了笨重的冷压系统，节省了一套价值昂贵的精密切割机，使整套加工设备的价格下降一半以上，生产成本降低30%。

二、本发明利用两块钢板拼接端口的坡切特殊形状，使坡切切口线形成一定程度的覆盖，由于有了被覆盖的焊缝，在焊接时即使焊缝有0.1mm左右的间隙，从垂直平板方向看下去，焊缝仍被遮挡，不会造成激光束穿过焊缝，损失激光功率；同时由于厚钢板在焊缝上对拼焊形成了一定程度的覆盖，在激光束施焊过程中，覆盖部分被激光熔化部分填充到焊缝中，使原来拼接的焊缝更加饱满，提高拼焊的质量。

三、为了实施坡切，本发明研制了专用坡切激光切割头，激光从QBH接头引入后，经过扩束镜转变为一束垂直的激光光束，垂直光束经过A反射镜偏转90度，沿水平方向射向调向旋转头上的B反射镜，再转射入聚焦调节筒内，经过聚焦后的激光束，通过激光喷嘴上的小孔，射向工件，完成对工件的角度坡切。为了使激光从入射，经过光束转折，再到激光射出实现无损传递，必须对传递激光的各个部位进行必要的调节，以达到最佳的效果，因此在整个整个切割头的关键部位设置了调节器件。