带在线连续焊缝热处理的激光焊机及其焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机，包括焊接小车，依次装在焊接小车上的剪切装置、激光焊接装置和辗压装置，焊接小车上对应激光焊接装置前方的位置设有预热装置，预热装置设在剪切装置和激光焊接装置之间，焊接小车上对应激光焊接装置后方的位置设有热处理装置；还公开了一种带在线连续焊缝热处理的激光焊接工艺，包括步骤：在线带钢在剪切工位通过剪切装置进行剪切拼缝；剪切拼缝完毕后，在线带钢的焊接区域在预热工位通过预热装置进行升温预热；升温预热后，在线带钢在焊接工位通过激光焊接装置进行焊接；焊接完毕后，在线带钢的焊缝区域在热处理工位和辗压工位分别对应通过热处理装置和辗压装置进行热处理和辗压。适用于焊机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接领域，特别涉及一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机及其焊接工艺。
技术介绍
随着我国汽车、桥梁、建筑、家电等对钢铁有大量需求的行业的迅猛发展，钢铁企业对高标准和高性价比的钢材的产量和品质要求也越来越高。目前，国内大部分钢铁企业逐渐走向产品转型、装备升级的趋势。因此，特殊钢材的焊接是我们即将面临的重大问题，但利用普通的激光焊机和焊接工艺根本无法满足特殊材质钢种，特别是400系列不锈钢、高强度合金钢和高磷钢等的焊接要求，具体地：1、由于激光焊接是将高能量密度的激光光束发射在拼接好的带钢缝隙上，使被焊工件瞬间加温至1200～1400℃实现快速焊接，所以这种焊接过程会使焊接区域温度陡然上升、下降，造成焊缝及热影响区形成淬火，而经过淬火后的焊缝及热影响区会明显出现不规则的粗大结晶(特别是400系列不锈钢、高强度合金钢和高磷钢等)，这样，焊缝及热影响区一旦受力就会出现断裂；2、由于焊接区域在焊接前和焊接时的温度差较大，所以容易产生焊接应力，同时，因焊接应变速率较高，所以容易产生焊接裂纹及因焊缝金属中扩散氢的逸出而导致的氢致裂纹，而且，焊缝及热影响区的淬硬程度较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种焊缝延伸性好的带在线连续焊缝热处理的激光焊机及其焊接工艺。为了实现以上目的，本专利技术提供的一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机，包括焊接小车，以及依次安装在所述焊接小车上的剪切装置、激光焊接装置和辗压装置，所述焊接小车上对应所述激光焊接装置前方的位置设有可对焊接区域进行在线连续升温预热的预热装置，所述预热装置布置在所述剪切装置和激光焊接装置之间，所述焊接小车上对应所述激光焊接装置后方的位置设有可对焊缝区域进行在线连续焊缝热处理的热处理装置。通过焊前对焊接区域进行升温预热，这样，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹及焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时，也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，而且，还对减缓焊后的冷却速度有着辅助作用；并通过焊后对焊缝区域进行热处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性。在上述方案中，所述热处理装置包括可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝正火处理的正火机构和可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝回火处理的回火机构，所述正火机构布置在所述激光焊接装置和辗压装置之间，所述回火机构布置在所述辗压装置后方。首先，通过焊后对焊缝区域进行正火处理，这样，可使焊缝及热影响区的粗大结晶扩散和细化，从而大大地提高了焊缝的延伸性；然后，扩散和细化后的结晶经辗压装置辗压后变得更加紧密，从而更进一步地提高了焊缝的延伸性；最后，焊缝区域经过回火处理后，被辗压装置辗压破坏的细化晶体再次结晶，从而再进一步地提高了焊缝的延伸性。在上述方案中，所述正火机构又包括一次正火机构和二次正火机构，所述二次正火机构布置在所述一次正火机构后方。通过焊后对焊缝区域进行一次正火，可使焊缝及热影响区的粗大结晶体得到扩散，并使其分布均匀，同时保持焊缝及热影响区一定温度为二次正火作准备；紧接着通过二次正火，可使焊缝及热影响区晶体组织细化，同时经过两次正火，使幅宽≥1000mm的板带焊缝区域温度比较均匀、平衡，从而进一步地降低了焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了金属延伸性。在上述方案中，所述预热装置的加热温度为100～200℃，所述一次正火机构的加热温度为600～800℃，所述二次正火机构的加热温度为600～800℃，所述回火机构的加热温度为200～300℃。通过根据具体不同型号的带钢，优化选择不同区间的预热温度、一次正火温度、二次正火温度和回火温度，能更进一步地提高焊缝的延伸性。在上述方案中，所述预热装置、一次正火机构、二次正火机构和回火机构均采用高频感应加热器，所述辗压装置的碾压轮的端面为圆弧形。当然，也可采用其他加热器。通过采用端面为圆弧形的碾压轮，能使碾压时的作用力集中在焊缝区域，从而能更好的破坏经正火后的结晶，使其更加紧密。在上述方案中，所述激光焊机的焊接工序的下步工序为脆性处理工序，该脆性处理工序的位置上设有脆性处理装置，所述脆性处理装置包括辅机小车以及依次布置在所述辅机小车上的盛水箱、退火机构和循环水制冷机，所述盛水箱内和所述辅机小车上对应所述盛水箱上方的位置分别设有用于急速冷却在线带钢的焊接区域正反面的急速冷却喷头，所述急速冷却喷头与所述循环水制冷机的输出口连通，所述盛水箱与所述循环水制冷机的输入口连通，所述退火机构的加热温度为500～650℃，所述退火机构采用高频感应加热器。特针对400系列不锈钢，通过在焊接工序的下步工序位置上加设脆性处理装置，并用脆性处理替代回火处理，这样能消除400系列不锈钢的脆性，从而进一步地提高了400系列不锈钢的塑性及延伸性。上述脆性处理工序是特别针对400系列不锈钢而设计的，虽然400系列不锈钢的焊缝经过辗压前的热处理后能提高一定的延伸性，但由于400系不锈钢有其自身特点(铁素体及铁素～奥氏双相体)，因此，400系列不锈钢的焊缝在经过辗压前的热处理后，焊缝区域仍因金属组织受热影响(温度下降)而形成焊缝脆性。因此需采用对焊缝进行急速冷却、退火加热、再次急速冷却的去脆性工艺，才能解决脆性问题，从而满足该钢种在酸洗、轧制过程中的韧性强度要求。具体地，400系不锈钢在正火加热(600～800℃)并经碾压后，温度下降并经过400～550℃区域且会停留一定时间，此时易出现475℃脆性组织，使焊缝强度降低，不能满足生产要求。为解决此问题，必须对焊缝区域进行退火加热(500～650℃)，然后再次急速冷却使焊缝温度迅速下降，快速脱离475℃脆性温区，由此可消除其脆性，从而提高焊缝塑性及延伸性。但由于正火加热(600～800℃)并经碾压后，焊缝温度下降具有不确定性，可能会落入400～550℃区域，也可能落入550～650℃区域，对于前者需进行退火加热再急冷处理，对于后者只需急冷，因此给温度检测及控制增加了复杂性，也使可靠性降低，成本也会相应增加，为此，我们采用统一方案，即：碾压完后对焊缝统一进行急速冷却降温使温度降至常温，然后以此为起点，再退火加热(500～650℃)、并急速冷却至常温。本专利技术还提供了一种带在线连续焊缝热处理的激光焊接工艺，包括以下步骤：1)在线带钢在焊接工序的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机，包括焊接小车(1)，以及依次安装在所述焊接小车(1)上的剪切装置(2)、激光焊接装置(3)和辗压装置(4)，其特征在于，所述焊接小车(1)上对应所述激光焊接装置(3)前方的位置设有可对焊接区域进行在线连续升温预热的预热装置(5)，所述预热装置(5)布置在所述剪切装置(2)和激光焊接装置(3)之间，所述焊接小车(1)上对应所述激光焊接装置(3)后方的位置设有可对焊缝区域进行在线连续焊缝热处理的热处理装置(6)。

【技术特征摘要】
1.一种带在线连续焊缝热处理的激光焊机，包括焊接小车(1)，以及
依次安装在所述焊接小车(1)上的剪切装置(2)、激光焊接装置(3)和
辗压装置(4)，其特征在于，所述焊接小车(1)上对应所述激光焊接装置
(3)前方的位置设有可对焊接区域进行在线连续升温预热的预热装置(5)，
所述预热装置(5)布置在所述剪切装置(2)和激光焊接装置(3)之间，
所述焊接小车(1)上对应所述激光焊接装置(3)后方的位置设有可对焊
缝区域进行在线连续焊缝热处理的热处理装置(6)。
2.如权利要求1所述的带在线连续焊缝热处理的激光焊机，其特征在
于，所述热处理装置(6)包括可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝正火处
理的正火机构(6a)和可对所述焊缝区域进行在线连续焊缝回火处理的回
火机构(6b)，所述正火机构(6a)布置在所述激光焊接装置(3)和辗压
装置(4)之间，所述回火机构(6b)布置在所述辗压装置(4)后方。
3.如权利要求2所述的带在线连续焊缝热处理的激光焊机，其特征在
于，所述正火机构(6a)又包括一次正火机构(6a1)和二次正火机构(6a2)，
所述二次正火机构(6a2)布置在所述一次正火机构(6a1)后方。
4.如权利要求3所述的带在线连续焊缝热处理的激光焊机，其特征在
于，所述预热装置(5)的加热温度为100～200℃，所述一次正火机构(6a1)
的加热温度为600～800℃，所述二次正火机构(6a2)的加热温度为600～800
℃，所述回火机构(6b)的加热温度为200～300℃。
5.如权利要求3所述的带在线连续焊缝热处理的激光焊机，其特征在
于，所述预热装置(5)、一次正火机构(6a1)、二次正火机构(6a2)和回
火机构(6b)均采用高频感应加热器，所述辗压装置(4)的碾压轮的端面
为圆弧形。
6.如权利要求1所述的带在线连续焊缝热处理的激光焊机，其特征在
于，所述激光焊机的焊接工序的下步工序为脆性处理工序，该脆性处理工
序的位置上设有脆性处理装置(7)，所述脆性处理装置(7)包括辅机小车
(7a)以及依次布置在所述辅机小车(7a)上的盛水箱(7b)、退火机构(7c)
和循环水制冷机(7d)，所述盛水箱(7b)内和所述辅机小车(7a)上对应
所述盛水箱(7b)上方的位置分别设有用于急速冷却在线带钢的焊接区域
正反面的急速冷却喷头(7e)，所述急速冷却喷头(7e)与所述循环水制冷

\t机(7d)的输出口连通，所述盛水箱(7b)与所述循环水制冷机(7d)的
输入口连通，所述退火机构(7c)的加热温度为500～650℃，所述退火机构
(7c)采用高频感应加热器。
7.一种带在线连续焊缝热处理的激光焊接工艺，其特征在于，包括以
下步骤：
1)在线带钢在焊接工序的剪切工位上通过剪切装置(2)进行剪切拼
缝；
2)剪切拼缝完毕后，所述在线带钢的焊接区域在所述焊接工序的预热
工位上通过预热装置(5)进行在线连续升温预热；
3)升温预热后，所述在线带钢在所述焊接工序的焊接工位上通过激光
焊接装置(3)进行焊接；
4)焊接完毕后，所述在线带钢的焊缝区域在所述焊接工序的热处理工
位...

【专利技术属性】
技术研发人员：余磊，刘军，陈俊，夏思明，张炼，芦洪波，邓宗林，芦立楷，
申请(专利权)人：武汉凯奇特种焊接设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42