本发明专利技术公开了一种高强钢板卷激光填丝焊接装置，包括所述焊丝出丝部件及保护气体环绕喷吹系统，以及焊丝预热及矫直系统；焊丝置于焊丝出丝部件内，焊丝出丝部件连接有出丝部件伸缩机构，焊丝出丝部件底部的两侧设有保护气体斜吹部件，焊丝上方设有保护气体直吹部件；焊丝预热及矫直系统包括焊丝预热用感应加热装置，在预热出丝位置配置感应隔离垫圈，所述感应隔离垫圈另一端紧密连接矫直系统；矫直系统采用全封闭嵌入式多辊矫直单元，矫直辊中部设有匹配焊丝直径的凹弧。还提供了焊接方法。焊接过程中保护气体斜吹部件吹走焊接等离子云，同时焊丝上方保护气体直吹部件进一步清除杂质气体，完成高强和超高强钢的激光填丝及高效保护式焊接。效保护式焊接。
【技术实现步骤摘要】
一种高强钢板卷激光填丝焊接装置及焊接方法
[0001]本专利技术涉及工业设备中的激光焊接设备，特别是冶金工业冷轧机组中激光焊接设备用激光焊接填丝装备及填丝焊接工艺。
技术介绍
[0002]冷轧酸轧机组激光焊机设计安装填丝系统用于焊接生产高强和超高强钢，在使用过程中填丝焊可以有效弥补高强钢合金含量高导致的材料焊接性能下降问题，现有技术高强和超高强钢板卷填丝系统焊丝采用的是不锈钢焊丝ER307SI进行填丝焊接，焊丝直径为0.8mm，在填丝焊接高强和超高强钢焊缝过程中，填丝焊容易产生焊接气孔及熔融的不均匀，影响高强和超高强钢焊缝塑性变形性能，导致连轧机上高速轧制时频繁出现填丝焊缝轧制断带，给机组高速连续生产造成非常大的影响。
[0003]专利CN108188582B，授权公告日2020年09月29日(201711459025.8)，名称为《用于制备镁/钢异种金属的激光
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电弧复合填丝焊接方法》，公开了一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光
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电弧复合填丝焊接方法，包括如下步骤：S1、选择镁合金/高强钢汽车拼焊板所对应的板材并进行装配，所述板材包括镁板和钢板；S2、选择焊丝成分，所述焊丝成分为镁合金焊丝；S3、采用激光
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电弧复合焊接方法进行焊接；S4、在焊接过程中，使得激光束和电弧电极均向钢侧母材偏移一定偏移量。该专利主要解决镁合金和高强钢汽车拼焊接头成型差、力学性能低等的缺陷，没有解决高强和超高强钢板卷焊接焊缝在高速冷连轧机组大变形量轧制过程中塑性变形能力不足的情况。
[0004]专利CN104057204B，授权公告日2016年03月02日(201410258257.7)，名称是《高强钢薄板的激光填丝焊的自适应焊接方法》，公开了一种高强钢薄板的激光填丝焊的自适应焊接方法；包括：步骤1，对高强钢薄板进行工艺实验，建立焊丝填充面积、上坡口宽度的工艺参数模型；步骤2，在焊接过程中，基于激光视觉传感器实时获取当前坡口的焊丝填充面积，坡口宽度；步骤3、根据所述当前坡口的填充面积、坡口宽度和工艺参数模型，实时调节工艺参数，实现焊接过程的自适应控制。该专利文献主要是通过激光视觉传感器实时获取的坡口填充面积，实现焊接过程中工艺参数的自适应调整，保证了焊接质量的稳定性和一致性，提高了焊接效率。但是并没有针对填丝焊接过程中易产生焊接气孔及填丝熔融不充分等进行优化改进。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种高强钢板卷激光填丝焊接装置。
[0006]本专利技术还提供了一种高强钢板卷激光填丝的焊接方法。有效减少和消除焊接气孔。
[0007]本专利技术的技术方案是，一种高强钢板卷激光填丝焊接装置，包括焊丝出丝部件，所述焊接装置包括所述焊丝出丝部件及保护气体环绕喷吹系统，以及焊丝预热及矫直系统；
[0008]焊丝置于焊丝出丝部件内，焊丝出丝部件连接有出丝部件伸缩机构，焊丝出丝部
件底部的两侧设有保护气体斜吹部件，焊丝上方设有保护气体直吹部件，保护气体斜吹部件和保护气体直吹部件形成保护气体环绕喷吹系统；
[0009]焊丝预热及矫直系统包括焊丝预热用感应加热装置，在预热出丝位置配置感应隔离垫圈，所述感应隔离垫圈另一端紧密连接矫直系统；矫直系统采用全封闭嵌入式多辊矫直单元，矫直辊中部设有匹配焊丝直径的凹弧。
[0010]保护气体斜吹部件和保护气体直吹部件形成保护气体环绕喷吹系统，形成环绕焊丝焊接部位的高效保护喷吹，有效减少和消除焊接气孔，提高高强和超高强钢板卷填丝焊接焊缝质量的稳定性。感应加热装置，实现焊丝输送过程中的高速高效预热。
[0011]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接装置，优选的是，所述保护气体斜吹部件上设有斜吹保护气体流量控制部件；所述保护气体直吹部件上设有直吹保护气体流量控制部件。保护气体直吹部件设置在激光加工头上。
[0012]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接装置，优选的是，所述焊丝预热用感应加热装置呈管状。
[0013]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接装置，优选的是，所述矫直系统中的矫直辊为高强陶瓷矫直辊。矫直辊为高强陶瓷矫直辊，耐高温同时减少预热后焊丝的热衰减，陶瓷矫直辊中部匹配焊丝直径的凹弧，实现高效焊丝矫直及减少温降。
[0014]所述感应加热装置设有焊丝预热感应头。焊丝预热感应头上设有感应驱动控制单元。
[0015]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接装置，优选的是，所述矫直系统部件包括矫直辊安装机构，矫直量调整部件。
[0016]本专利技术还提供了一种高强钢板卷激光填丝焊接方法，采用上述的焊接装置，焊丝输出预热温度在250℃
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350℃；保护气体斜吹部件和保护气体直吹部件形成保护气体环绕喷吹系统，形成环绕焊丝焊接部位的保护喷吹；
[0017]焊接方法采用宽缝高速填丝焊接方法；焊接间隙控制在0.22mm
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0.27mm，焊接填丝速度增加120％
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180％；激光功率在8000W
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15000W。
[0018]常规的焊接填丝速度在3
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7米每分钟。焊接填丝速度指填丝速度。
[0019]本专利技术的焊接速度是3
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7.5米每分钟。
[0020]本专利技术填丝速度在5.4
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11.5米每分钟。
[0021]宽缝高速填丝焊接方法主要有焊接母材的对接间隙根据焊丝的半径来进行控制，相比常规焊接间隙0.05
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0.15mm的控制范围，新焊接方法将焊接间隙控制在0.22mm
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0.27mm，优选0.25mm，相应的其焊接填丝速度增加120％
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180％，优选150％。
[0022]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接方法，优选的是，焊丝直径为0.45mm
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0.55mm。更优选的是0.5mm。常规焊丝直径为0.8mm
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1.2mm，激光焊接焦点为1.0mm，当激光焦点不能完全包容焊丝时，焊丝的熔融充分性受到影响从而影响填丝焊接效果，改进的细填丝焊接用焊丝可以解决该问题。
[0023]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接方法，优选的是，所述焊丝采用低合金成分CMn钢细填丝焊接用焊丝，其成分主要有C：0.08
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0.15，Mn：0.6
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0.9，Si：0.02
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0.15，P＜0.035，S＜0.035。
[0024]根据本专利技术的高强钢板卷激光填丝焊接方法，优选的是，焊丝输出预热温度在290
℃
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310℃。
[0025]优选的是，所述激光功率在9000W
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13000W。
[0026]高强和超高强钢板卷激光填丝焊接方法主要包括装备的改进和焊接工艺的优化，在焊接准备就绪后，焊丝出丝部件和保护气体斜吹部件伸出准本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强钢板卷激光填丝焊接装置，包括焊丝出丝部件，其特征在于：所述焊接装置包括所述焊丝出丝部件及保护气体环绕喷吹系统，以及焊丝预热及矫直系统；焊丝置于焊丝出丝部件内，焊丝出丝部件连接有出丝部件伸缩机构，焊丝出丝部件底部的两侧设有保护气体斜吹部件，焊丝上方设有保护气体直吹部件，保护气体斜吹部件和保护气体直吹部件形成保护气体环绕喷吹系统；焊丝预热及矫直系统包括焊丝预热用感应加热装置，在预热出丝位置配置感应隔离垫圈，所述感应隔离垫圈另一端紧密连接矫直系统；矫直系统采用全封闭嵌入式多辊矫直单元，矫直辊中部设有匹配焊丝直径的凹弧。2.根据权利要求1所述的高强钢板卷激光填丝焊接装置，其特征在于：所述保护气体斜吹部件上设有斜吹保护气体流量控制部件；所述保护气体直吹部件上设有直吹保护气体流量控制部件。3.根据权利要求1所述的高强钢板卷激光填丝焊接装置，其特征在于：所述焊丝预热用感应加热装置呈管状。4.根据权利要求1所述的高强钢板卷激光填丝焊接装置，其特征在于：所述矫直系统中的矫直辊为高强陶瓷矫直辊。5.根据权利要求1所述的高强钢板卷激光填丝焊接装置，其特征在于：所述矫直系统部件包括矫直辊安装机构，矫直量调整部件。6.一种高强钢板卷激光填丝焊接方法，采用权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：焊丝输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，黄佩杰，夏惊秋，李东阳，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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