一种激光拼焊工艺及焊接系统技术方案

本申请公开了一种激光拼焊工艺，包括以下步骤：S100、一次拼焊工序：将第一金属板和第二金属板部分叠合，并在叠合位置通过激光深熔焊连接第一金属板和第二金属板；S200、翻折工序：以叠合位置为轴，翻折第二金属板，使第二金属板依次形成有叠合部、翻折部和平面部；S300、二次拼焊工序：利用激光焊接平面部的侧壁与第一金属板的侧壁。本申请还公开了一种焊接系统，包括支撑组件，顶压板组件和折弯整平组件。本申请的一个目的在于提供一种使拼焊后的金属板强度提升、弹性提升的激光拼焊工艺。本申请的另一个目的在于提供一种焊接系统。的另一个目的在于提供一种焊接系统。的另一个目的在于提供一种焊接系统。

【技术实现步骤摘要】
一种激光拼焊工艺及焊接系统


[0001]本申请涉及一种激光焊接工艺，特别涉及一种激光拼焊工艺。

技术介绍

[0002]目前激光拼焊是一种用于连接汽车钣金的焊接方法，常规的汽车钣金件加工通常由剪板机剪出适当大小的金属板，随后利用冲压折弯机将金属板冲压折弯成合适的形状，最后利用激光焊接形成汽车的完整钣金，这种常规的汽车钣金的加工方法对产生的废料较多，并且由于工艺限制，金属板各个位置的强度一致，对于某些特殊位置的钣金件（如车顶棚、车窗等），除了外观方面的造型需要外，还需要承担一定的外力，以达到增加安全性能的目的，必须增加使用的金属板厚度，这更加增加了材料的浪费。传统的激光拼焊方法是将两种不同厚度的金属板利用拼焊方法拼接在一起，其中一块金属板较厚用来抵御正面载荷冲击，另一块金属板较薄，用来承载一定的变形，减少汽车受到的瞬间冲击力，并且利用激光拼焊的方法将两块金属板连接在一起，从而相较于传统工艺能够减少材料的浪费。
[0003]但是，现有的激光拼焊方法具有以下缺陷：在焊缝处产生的应力较大，焊接完成的汽车钣金在受到外力冲击时，容易产生在焊缝处产生撕裂，并且薄板在较小的冲击力的作用下极易产生变形，造成后期维修困难。

技术实现思路

[0004]本申请的一个目的在于提供一种使拼焊后的金属板强度提升、弹性提升，并且不易变形的激光拼焊工艺。
[0005]本申请的另一个目的在于提供一种使拼焊后的金属板强度提升、弹性提升，并且不易变形的激光拼焊系统。
[0006]为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种激光拼焊工艺：包括以下步骤：S100、一次拼焊工序：将第一金属板和第二金属板部分叠合，并在叠合位置通过激光深熔焊连接所述第一金属板和所述第二金属板，所述第一金属板的厚度为H1，所述第二金属板的厚度为H2，满足H1≥3H2，且所述第一金属板的强度大于所述第二金属板的强度，所述第一金属板的弹性模量大于所述第二金属板的弹性模量；S200、翻折工序：以叠合位置为轴，翻折所述第二金属板，使所述第二金属板依次形成有叠合部、翻折部和平面部，一次拼焊工序的焊接位置位于所述叠合部上，所述平面部的上表面与所述第一金属板的上表面处于同一平面，且所述平面部的侧壁适于连接所述第一金属板的侧壁，所述翻折部适于连接所述叠合部和所述平面部，所述翻折部的内表面与所述第一金属板的侧壁之间具有间隙；S300、二次拼焊工序：利用激光焊接所述平面部的侧壁与所述第一金属板的侧壁。
[0007]专利技术人经过研究发现，现有的激光拼焊板在使用过程中容易出现沿焊缝断裂的问题，主要由于在焊缝处的应力过大以及焊缝处的强度过低，并且对于激光拼焊工艺来说，需
要保证焊缝始终对齐，因此需要在两个金属板上施加对向的压力，从而导致在焊接完成后，焊缝处容易产生更多的应力，造成焊缝容易断裂；值得一提的是，为了保证多块金属板的上表面高度一致，便于后续钣金外观的成型，传统的拼焊工艺通常采用对接平焊的方式焊接，这种焊接方式虽然焊接完成后焊缝较窄，平整度较高，但是焊缝受力能力差，更加容易造成断裂，使成型后的拼焊板质量差，无法满足使用的需要。
[0008]专利技术人据此开发了一种激光拼焊工艺，依次进行一次拼焊工序、翻折工序以及二次拼焊工序，具有以下优点：（1）这种拼焊工艺分别在拼焊板的上下表面具有两条焊缝，其承载力更强，并且由于在一次拼焊工艺中，采用激光深熔焊的方法，使激光束能够融穿较薄的第二金属板以及部分融穿较厚的第一金属板，使焊缝的强度得到进一步的提高；（2）由于先进行了一次拼焊工序，使第一金属板和第二金属板之间的相对位置已经固定，在二次拼焊过程中，不需要对两块金属板施加更大的相对的压力，从而保持焊缝对接精准，因此在连接处产生的预应力更低，焊缝处产生的应力也更小，更不容易发生断裂；（3）在翻折工序中形成翻折部，并使翻折部的内表面与第一金属板的侧壁之间具有间隙，可以当拼焊板受到各个方向的载荷冲击时，特别是平行于拼焊板的相对或相背的载荷冲击时，翻折部会优先产生变形，从而吸收一部分的冲击力，减少瞬时冲击造成第一金属板和第二金属板直接断裂的情况出现，从而提升了安全性能；（4）使第一金属板的厚度为H1和第二金属板的厚度为H2，满足H1≥3H2，并且第一金属板的强度大于第二金属板的强度，第一金属板的弹性模量大于第二金属板的弹性模量可以保证在焊接完成后拼焊板的耐用性，其中第一金属板厚度较厚，强度较高，用于承载正面载荷冲击（即垂直于拼焊板的载荷冲击）；第二金属板厚度较薄，弹性模量较小，容易产生变形，用于承受平行于拼焊板的相对或相背的载荷冲击时，并且更容易在翻折工序中产生变形，并依次成型叠合部、翻折部和平面部。
[0009]使用以上激光拼焊工艺的一种焊接系统，所述焊接系统包括支撑组件、顶压板组件和弯折整平组件，所述支撑组件适于抵触并支撑所述第一金属板和所述第二金属板，所述弯折整平组件设置于所述第二金属板的底部，所述顶压板组件设置在所述第一金属板和第二金属板的顶部；在所述翻折工序中，所述弯折整平组件适于驱动所述第二金属板的下表面同时向上和向左运动，直到所述第二金属板的上表面抵触所述顶压板组件的下表面，并依次形成所述翻折部和所述平面部，且此时所述平面部的侧壁抵触所述第一金属板的侧壁，所述顶压板组件适于同时抵触并压紧所述平面部的上表面和所述第一金属板的上表面，并在所述翻折工序中限制所述第二金属板向上和向右的最大位移。
[0010]另外，顶压板组件限制弯折整平组件向右的位移是依靠摩擦力实现的，在实际使用过程中，由于顶压板组件同时抵触并压紧平面部的上表面和第一金属板的上表面，因此在顶压板组件的底部和平面部的上表面以及第一金属板的上表面直接会产生较大的摩擦力，从而固定第一金属板的位置，而由于弯折整平组件驱动第二金属板的下表面同时向上和向左运动，直到第二金属板的上表面抵触顶压板组件的下表面，并依次形成翻折部和平面部，且此时平面部的侧壁抵触第一金属板的侧壁，由于第一金属板的位置固定，因此第二金属板相对位移的最大距离也被固定，另外由于在一次拼焊工序中，第一金属板和第二金属板已经通过激光拼焊连接在一起，因此在翻折工序中，不用施加很大的对向压力保持焊缝的位置固定，便于进行后续的二次拼焊工序。
[0011]由于在翻折工序中，第二金属板成型了叠合部、翻折部和平面部，而为了减少材料的浪费，即进一步的减少叠合部、翻折部的宽度，采用常规的冲压工艺以成型叠合部、翻折部和平面部的方法会增加额外的工序，并且很明显叠合部、翻折部和平面部形成Z形折弯，这种折弯通过传统折弯机需要进行翻转工序，进一步增加了折弯的难度，并且由于第二金属板和第一金属板的厚度限制，传统的冲压折弯方法很难成型适当尺寸的叠合部、翻折部和平面部，另外即便使用传统冲压折弯工艺成型，也很难定位一次拼焊和二次拼焊的焊缝位置，造成工序难以实行的问题。
[0012]本专利技术开发的焊接系统，其利用顶压板组件和支撑组件，分别压紧平面部的上表面和第一金属板的上表面，以及分别支撑第一金属板和第二金属板，从而固定了第一金属板的位置和第二金属板的位置，利用弯折整平组件依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光拼焊工艺，其特征在于：包括以下步骤：S100、一次拼焊工序：将第一金属板和第二金属板部分叠合，并在叠合位置通过激光深熔焊连接所述第一金属板和所述第二金属板，所述第一金属板的厚度为H1，所述第二金属板的厚度为H2，满足H1≥3H2，且所述第一金属板的强度大于所述第二金属板的强度，所述第一金属板的弹性模量大于所述第二金属板的弹性模量；S200、翻折工序：以叠合位置为轴，翻折所述第二金属板，使所述第二金属板依次形成有叠合部、翻折部和平面部，一次拼焊工序的焊接位置位于所述叠合部上，所述平面部的上表面与所述第一金属板的上表面处于同一平面，且所述平面部的侧壁适于连接所述第一金属板的侧壁，所述翻折部适于连接所述叠合部和所述平面部，所述翻折部的内表面与所述第一金属板的侧壁之间具有间隙；S300、二次拼焊工序：利用激光焊接所述平面部的侧壁与所述第一金属板的侧壁。2.使用如权利要求1所述的激光拼焊工艺的一种焊接系统，其特征在于：所述焊接系统包括支撑组件、顶压板组件和弯折整平组件，所述支撑组件适于抵触并支撑所述第一金属板和所述第二金属板，所述弯折整平组件设置于所述第二金属板的底部，所述顶压板组件设置在所述第一金属板和所述第二金属板的顶部；在所述翻折工序中，所述弯折整平组件适于驱动所述第二金属板的下表面同时向上和向左运动，直到所述第二金属板的上表面抵触所述顶压板组件的下表面，并依次形成所述翻折部和所述平面部，且此时所述平面部的侧壁抵触所述第一金属板的侧壁，所述顶压板组件适于同时抵触并压紧所述平面部的上表面和所述第一金属板的上表面，并在所述翻折工序中限制所述第二金属板向上和向右的最大位移。3.如权利要求2所述的一种焊接系统，其特征在于：所述焊接系统还包括机架和驱动组件，所述顶压板组件和所述支撑组件均通过所述机架固定在地面上，所述支撑组件还包括限位组件，当进行所述翻折工序时，所述驱动组件中的第一驱动源适于驱动所述限位组件的顶部向上运动，抵触并压紧所述叠合部的底部，从而限制所述叠合部的相对位移。4.如权利要求3所述的一种焊接系统，其特征在于：所述顶压板组件上沿竖直方向设置有工作槽，所述工作槽贯穿于所述顶压板组件的顶部和底部设置，且所述工作槽设置于第一金属板的侧壁和所述平面部侧壁的连接处上方，激光焊接头适于从所述工作槽的顶部进入所述工作槽中，并进行二次拼焊工序，所述工作槽的长度为L1，二次拼焊工序的焊缝长度为L2，满足L1＞L2。5.如权利要求4所述的一种焊接系统，其特征在于：所述弯折整平组件包括弯折整平头，所述弯折整平头设置在所述第二金属板的下部，当进行所述翻折工序时，所述驱动组件中的第二驱动源适于驱动所述弯折整平头向上运动并抵触所述第二金属板的下表面，从而驱动所述第二金属板的下表面向上运动，直到所述第二金属板的上表面抵触所述顶压板组件的下表面并在所述第二金属板与所述弯折整平头的接触位置形成折痕，且此时所述折痕位置在水平面上的投影位置位于所述工作槽的槽壁在水平面上的投影位置的外侧，随后驱动所述弯折整平头抵触所述折痕并使其向右运动，从而在所述第二金属板上成型所述翻折部和所述平面部。6.如权利要求5所述的一种焊接系统，其特征在于：所述弯折整平组件还包括壳体，所述弯折整平组件通过所述壳体固定在所述机架上，所述弯折整平头上沿前后方向突出设置
有圆柱形的滑动凸起，所述壳体的前侧和/或后侧设置有与所述滑动凸起匹配的滑槽，所述壳体的顶部沿左右方向设置有让位槽，所述弯折整平头适于在所述让位槽中活动，并通过所述滑动凸起与所述滑槽可滑动且可转动地连接，所述第二驱动源适于驱动所述弯折整平头沿所述滑槽滑动，直到所述第二金属板的上表面抵触所述顶压板组件的下表面，并在所述第二金属板与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌龙，孙财，高翔，金伟伟，李龙智，翟梦铖，朱军启，管新秋，王洋，王芳，
申请(专利权)人：宁波吉宁汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：