一种用于钢桶的全自动激光‑电弧复合焊接的生产工艺，包括以下步骤：前期准备、焊接材料准备、焊接、焊缝表面处理、焊接质量验收。其中，所述焊接这一步骤采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，所述激光/电弧旁轴复合系统包括光纤激光器、MAG电弧焊机、旁轴复合焊柜，所述光纤激光器、MAG电弧焊机通过旁轴复合焊柜固定在一起。本发明专利技术所述的一种用于钢桶的全自动激光‑电弧复合焊接的生产工艺，采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，激光/电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺，具有电弧焊的搭桥能力和激光焊的深熔特性，避免了单一焊接方法的缺点与不足，工艺简单，能有效的提高生产质量以及生产效率，应用前景广阔。
A Fully Automatic Laser-Arc Hybrid Welding Process for Steel Barrel
【技术实现步骤摘要】
一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺
本专利技术涉及钢桶生产
，具体涉及一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺。
技术介绍
钢桶是传统容器之一，在传统容器中占有很重要的地位。钢桶从暂时贮存内装物品的机能演变到今天的工业包装、销售包装、运输包装等;从生产到流通、消费形成一贯流动容器，成了长期保存内装物品的手段，可以说钢桶给人类的工作和生活带来了很大的变革和进步。焊接是钢桶生产工序中的重要一环。传统的钢桶生产工艺十分简单，将桶身板材焊接成环状桶身后，在桶身两端卷封桶盖，即完成一个成品钢桶，桶身板材的卷封处存在焊缝，焊缝相对与桶身平面凸起，无法与桶盖紧密配合，钢桶在运输过程中存在晃动导致焊缝开裂的风险，导致钢桶泄漏；焊缝凸起处还可能在运输过程中损坏钢桶内运输的原料，给钢桶使用者带来经济损失。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。其中，激光焊是一种高速、自动化和高质量的焊接工艺，相比电弧焊工艺，焊速更高，焊材消耗更少。然而，激光焊并没有被广泛应用，一是因为工艺复杂，二是因为焊缝硬度高而韧性不足，激光焊接时由于焊缝合金元素的损失得不到补充以及熔池温度分布的不均衡性，易产生硬脆接头，此外，激光输出功率不足以满足壁厚或者生产率的要求，光束传输系统的位置局限性，设备便携性差，设备的可靠性问题，设备的采购成本和运行成本高。中国专利申请号为CN201610488443.9公开了一种金属桶半自动化加工方法，没有对焊接这一工序进行具体说明。中国专利申请号为CN201710141789.6公开了桶身焊缝定位碾压剪切系统，工艺过于简单，提供一种桶身焊缝定位碾压剪切系统，其通过对焊接成型的桶身进行二次加工，解决金属包装钢桶上焊缝与桶盖密封配合的问题，没有对焊接这一工序进行具体说明。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服以上不足，本专利技术的目的是提供一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，激光/电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺，具有电弧焊的搭桥能力和激光焊的深熔特性，避免了单一焊接方法的缺点与不足，工艺简单，能有效的提高生产质量以及生产效率，应用前景广阔。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)前期准备：现场焊接在防风棚内进行，风速≤2m/s，温度≥5℃，湿度≤90%RH，并对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；(2)焊接材料准备：对钢桶需要焊接处进行坡口加工，所述坡口加工采用机械切削加工，在内外表面坡口两侧25mm的范围内清理至呈现金属光泽；(3)焊接：采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，所述激光/电弧旁轴复合系统包括光纤激光器、MAG电弧焊机、旁轴复合焊柜（3），所述光纤激光器、MAG电弧焊机通过旁轴复合焊柜固定在一起，所述MAG电弧焊机采用直流反接，焊接过程中所述光纤激光器的激光束与钢桶表面保持垂直，所述MAG电弧焊机的焊枪与激光束之间的夹角为30°，焊接顺序为激光在前，电弧在后，焊接速度为0.8m/min；(4)焊缝表面处理：焊接完成后，清除焊缝表面熔渣、飞溅物和其它污物，将所述焊缝高度打磨至0～2mm；(5)焊接质量验收：对钢桶成品进行抽验收，合格，则包装入库；若不合格，清除焊接处，重复上述步骤。激光/电弧复合焊是利用激光与电弧相互作用形成的是一种增强适应性的焊接方法，激光/电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺，具有电弧焊的搭桥能力和激光焊的深熔特性，避免了单一焊接方法的缺点与不足。本专利技术选择光纤激光器为德国IPG公司生产的型号为YLR(YtterbiumFiberLaser)-6000高功率光纤激光器，电弧焊机为福尼斯TPS4000数字化脉冲MIG/MAG焊机。所述光纤激光器、电弧焊机通过旁轴复合焊柜固定在一起，旁轴复合焊柜将激光束与电弧以30°的角度作用在钢桶的同一位置，焊接顺序为激光在前，电弧在后，复合难度小，工艺简单，避免了单一焊接方法的缺点与不足，能有效的提高生产质量以及生产效率。进一步的，上述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，所述坡口形状为斜Y性，所述坡口角度为60°，所述坡口宽度为1mm。进一步的，上述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，所述旁轴复合焊柜包括固定架、进气口、扩散孔、气体通道、激光束通道、焊枪通道；所述光纤激光器、MAG电弧焊机固定在所述固定架上，所述激光束、焊枪通过所述激光束通道、焊枪通道，所述进气口穿射在所述固定架两侧并与所述气体通道连通，所述气体通道内设置有所述扩散孔，所述扩散孔位于所述进气口下方。基于现场焊接施工的特殊环境以及技术特点，要求旁轴复合焊柜有便于移动、结构紧凑、调节灵活、在大电流下能够长时间工作，现有技术中的旁轴复合焊柜无法满足需要。所述旁轴复合焊柜结构尺寸小，方便移动，简易灵活，虽然所述MAG电弧焊机的焊枪与激光束之间的夹角为30°，但根据实际情况，激光束与焊抢之间的角度可调，可在高温、低温和风沙环境下使用。进一步的，上述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，所述光纤激光器的激光功率为4000-4200W，所述MAG电弧焊机的焊焊接电流为125-130A。当激光功率小于4000W时，激光尚未穿透桶板，当功率增大于4200W时，虽然焊缝全部熔透，但会产生均匀有规则的焊瘤，焊瘤大小近似，排列均匀，这导致焊缝正面几乎没有余高，甚至有一定程度的咬边。这是因为钢板焊接的熔深对激光功率的变化很敏感，单独调节激光功率是不合适的，应当通过适当减小激光功率、增大MAG电弧电流来调整焊接规范，当激光功率为4000～4200W、MAG焊焊接电流为125-130A。时，焊缝背面不再出现球粒，焊缝正面成形也较好。进一步的，上述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，所述光纤激光器的激光光斑中心与未起弧时所述MAG电弧焊机的焊丝和所述钢桶交点之间的距离为3～4mm。当光纤激光器的激光光斑中心与未起弧时焊丝和所述钢桶交点之间的距离为小于2mm，焊接飞溅，焊缝成形较差，另外激光容易打倒MAG焊枪，造成损坏；当光纤激光器的激光光斑中心与未起弧时焊丝和所述钢桶交点之间的距离大于到7mm时，由于激光与电弧之间相互作用减弱，导致焊缝熔深降低。当激光距离为3～4mm，复合焊接效果相对更好，焊缝背面出瘤现象得到较大程度的抑制，球粒减少，且焊缝背面余高均匀。进一步的，上述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，所述步骤（3）中，所述MAG电弧焊机2的焊丝端头至导电嘴端头的距离为20mm。理论上，焊丝端头至导电嘴端头的距离越小，焊接熔深越大，焊缝宽度越小。这是因为随着距离增加，电弧电压升高，电弧力减弱，焊丝熔化量增加，使得电弧形成的液态金属凹坑变浅，激光作用平面提高，而电弧的作用范围增加，最终导致焊缝宽度增加，焊接熔深降低。试验过程中发现，当电弧焊机的焊丝端头至导电嘴端头的距离为20mm时，焊接效果较好。因为如果距离过小，激光容易损坏MAG焊枪，而距离越大，焊接飞溅越大，工艺稳定性下降，并且距离增加到一定程度时，焊缝中就开始出现大量气孔，焊本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于钢桶的全自动激光‑电弧复合焊接的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1) 前期准备：现场焊接在防风棚内进行，风速≤ 2m/s，温度≥5℃，湿度≤90%RH，并对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；(2) 焊接材料准备：对钢桶需要焊接处进行坡口加工，所述坡口加工采用机械切削加工，在内外表面坡口两侧 25mm 的范围内清理至呈现金属光泽；(3) 焊接：采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，所述激光/电弧旁轴复合系统包括光纤激光器（1）、MAG电弧焊机（2）、旁轴复合焊柜（3），所述光纤激光器（1）、MAG电弧焊机（2）通过旁轴复合焊柜（3）固定在一起，所述MAG电弧焊机（2）采用直流反接，焊接过程中所述光纤激光器（1）的激光束（11）与钢桶表面保持垂直，所述MAG电弧焊机（2）的焊枪（21）与激光束（11）之间的夹角为 30°，焊接顺序为激光在前，电弧在后，焊接速度为0.8m/min；(4) 焊缝表面处理：焊接完成后，清除焊缝表面熔渣、飞溅物和其它污物，将所述焊缝高度打磨至 0～2mm；(5) 焊接质量验收：对钢桶成品进行抽验收，合格，则包装入库；若不合格，清除焊接处，重复上述步骤。...
【技术特征摘要】
1.一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)前期准备：现场焊接在防风棚内进行，风速≤2m/s，温度≥5℃，湿度≤90%RH，并对所有设备作全面细致的检查，确认设备无异常；(2)焊接材料准备：对钢桶需要焊接处进行坡口加工，所述坡口加工采用机械切削加工，在内外表面坡口两侧25mm的范围内清理至呈现金属光泽；(3)焊接：采用激光/电弧旁轴复合系统进行焊接，所述激光/电弧旁轴复合系统包括光纤激光器（1）、MAG电弧焊机（2）、旁轴复合焊柜（3），所述光纤激光器（1）、MAG电弧焊机（2）通过旁轴复合焊柜（3）固定在一起，所述MAG电弧焊机（2）采用直流反接，焊接过程中所述光纤激光器（1）的激光束（11）与钢桶表面保持垂直，所述MAG电弧焊机（2）的焊枪（21）与激光束（11）之间的夹角为30°，焊接顺序为激光在前，电弧在后，焊接速度为0.8m/min；(4)焊缝表面处理：焊接完成后，清除焊缝表面熔渣、飞溅物和其它污物，将所述焊缝高度打磨至0～2mm；(5)焊接质量验收：对钢桶成品进行抽验收，合格，则包装入库；若不合格，清除焊接处，重复上述步骤。2.根据权利要求1所述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，其特征在于，所述坡口形状为斜Y性，所述坡口角度为60°，所述坡口宽度为1mm。3.根据权利要求1所述的一种用于钢桶的全自动激光-电弧复合焊接的生产工艺，其特征在于，所述旁轴复合焊柜（3）包括固定架（31）、进气口...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建勋，
申请(专利权)人：太仓大田铭博包装容器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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