一种镀层钢板搭接焊接装备及方法与流程

1.本发明具体涉及一种镀层钢板搭接焊接装备及方法。


背景技术：

2.在钢铁生产及深加工过程中，为了保持连续生产，需要将一个钢卷的头部另一个钢卷的尾部焊接起来，如冷轧厂的酸轧线、连退产线、镀锌产线以及钢卷开卷、深加工产线等。焊接方法主要有激光焊接、弧焊、窄搭接焊接等，其中窄搭接焊属于电阻焊，价格便宜、技术成熟可靠，主要用于厚度小于2.5mm的钢铁产品的焊接。
3.对于有镀层的钢铁产品，如镀锌、镀锡、镀镍以及表面铁锈等，窄搭接焊接时，若待焊接的两个钢卷表面都有镀层容易发生焊轮污染、寿命低，并且焊接工艺窗口狭窄等问题；若待焊接的两个钢卷中一块有镀层，另一块没有镀层，则会产生焊核偏向无镀层钢卷的问题(原因是两个钢卷与焊轮的接触电阻差别不一致)，且严重时焊不上；若待焊接钢卷表面有铁锈，则不能保证焊接质量。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种镀层钢板搭接焊接装备及方法，能在焊接前可以快速去除待钢板焊接处表面镀层，提高焊接质量。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
6.一种镀层钢板搭接焊接装备，包括分别布置于待焊接钢板行走路线的上侧和下侧的上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构，上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构上均安装有激光扫描装置，两个激光扫描装置分别布置于钢板的上下两侧；
7.激光扫描装置包括外壳及设置于外壳内的激光器、多边形反射镜和聚焦镜，激光器发射的激光束经多边形反射镜至聚焦镜，形成聚焦光束，聚焦光束从外壳出光口照射于钢板表面上。
8.按照上述技术方案，激光器为光纤激光器或半导体激光器。
9.按照上述技术方案，激光扫描装置还包括除尘管，除尘管的吸气口布置于聚焦光束照射到钢板处一侧；除尘管用于将激光烧蚀的烟尘抽走。
10.按照上述技术方案，外壳内充入有高纯氮气；高纯氮气保证壳体里面充满正压气体，即使激光扫描装置停止工作时，也不能关闭高纯氮气，防止灰尘进入壳体污染镜片。
11.按照上述技术方案，激光扫描装置的外壳一侧还设有光电传感器；光电传感器安装在上下激光扫描装置的外壳上，安装位置与聚焦光束落在钢板上的位置一致，用于感知钢板位置，及时开启扫描装置。
12.按照上述技术方案，多边形反射镜高速旋转，用于将激光束按不同角度反射到聚焦镜，使聚焦在钢板表面的聚焦光束沿焊缝垂直方向来回扫描，烧蚀钢板表面的镀层和锈层。
13.按照上述技术方案，多变形反射镜旋转速度为2000-10000转/分钟。
14.按照上述技术方案，聚焦镜为fθ透镜，保证所有方向的光束都能聚焦在钢板表面；聚焦镜和多边形反射镜沿焊接轮行走方向的相反方向偏转一定角度，该偏转角度一般大于15度，以防止较大的烧蚀灰尘落到壳体里，污染镜片。
15.一种采用以上所述的镀层钢板搭接焊接装备的焊接方法，包括以下步骤：设置窄搭接焊机的搭接量，并启动焊机，通过夹钳分别将待焊接钢板卷的头部、尾部在同一个平面靠拢，上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构带着激光扫描装置沿焊缝方向运动，对镀层钢板的上下表面进行激光扫描，清除钢板表面的镀层或锈层，再进行搭接焊接。
16.按照上述技术方案，当激光扫描装置一侧的光电传感器感知到钢板时，激光扫描装置自动开启清除钢板表面镀层，当光电传感器感知到没有钢板时，激光扫描装置自动关闭，夹钳分别将钢卷头部和尾部分开，完成激光扫描清除镀层的循环。
17.本发明具有以下有益效果：
18.1、通过本装置能在焊接前可以快速去除待钢板焊接处表面镀层，对于表面都有镀层的两个钢卷，可以降低焊轮的污染、提高寿命，焊接工艺窗口扩大；对于钢卷中一块有镀层，另一块没有镀层，或者钢卷表面有锈层，可以提高焊接质量，尤其适用于镀层钢板窄搭接焊接。
附图说明
19.图1是本发明实施例中镀层钢板搭接焊接装备的结构示意图；
20.图2是图1的左视图；
21.图中，1-上焊接轮行走机构，2-下焊接轮行走机构，3-上焊轮，4-下焊轮，5-激光器，6-多边形反射镜，7-聚焦镜，8-光电传感器，9-外壳，10-高纯氮气，11-除尘管，12-聚焦光束，13-钢板卷带头，14-钢板卷带尾。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
23.参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例1中的一种镀层钢板搭接焊接装备，包括分别布置于待焊接钢板行走路线的上侧和下侧的上焊接轮行走机构1和下焊接轮行走机构2，上焊接轮行走机构1和下焊接轮行走机构2上均安装有激光扫描装置，两个激光扫描装置分别布置于钢板的上下两侧；
24.激光扫描装置包括外壳9及设置于外壳9内的激光器5、多边形反射镜6和聚焦镜7，激光器5发射的激光束经多边形反射镜6至聚焦镜7，形成聚焦光束12，聚焦光束12从外壳9出光口照射于钢板表面上。
25.实施例2
26.在实施例1的基础上进一步的对激光器进行限定，限定后的实施例2的性能更加优良。
27.激光器5为光纤激光器或半导体激光器。
28.进一步地，激光扫描装置还包括除尘管11，除尘管11的吸气口布置于聚焦光束12照射到钢板处一侧；除尘管11用于将激光烧蚀的烟尘抽走。
29.进一步地，外壳9内充入有高纯氮气10；高纯氮气10保证壳体里面充满正压气体，
即使激光扫描装置停止工作时，也不能关闭高纯氮气10，防止灰尘进入壳体污染镜片。
30.进一步地，激光扫描装置的外壳9一侧还设有光电传感器8；光电传感器8安装在上下激光扫描装置的外壳9上，安装位置与聚焦光束12落在钢板上的位置一致，用于感知钢板位置，及时开启扫描装置。
31.进一步地，多边形反射镜6高速旋转，用于将激光束按不同角度反射到聚焦镜7，使聚焦在钢板表面的聚焦光束12沿焊缝垂直方向来回扫描，烧蚀钢板表面的镀层和锈层。
32.按照上述技术方案，多变形反射镜旋转速度为2000-10000转/分钟。
33.进一步地，聚焦镜7为fθ透镜，保证所有方向的光束都能聚焦在钢板表面；聚焦镜7和多边形反射镜6沿焊接轮行走方向的相反方向偏转一定角度，该偏转角度一般大于15度，以防止较大的烧蚀灰尘落到壳体里，污染镜片。
34.实施例3
35.在实施例2的基础上对焊接方法进行限定。
36.一种采用以上所述的镀层钢板搭接焊接装备的焊接方法，包括以下步骤：设置窄搭接焊机的搭接量，并启动焊机，通过夹钳分别将待焊接钢板卷的头部、尾部在同一个平面靠拢，上焊接轮行走机构1和下焊接轮行走机构2带着激光扫描装置沿焊缝方向运动，对镀层钢板的上下表面进行激光扫描，清除钢板表面的镀层或锈层，再进行搭接焊接。
37.当激光扫描装置一侧的光电传感器8感知到钢板时，激光扫描装置自动开启清除钢板表面镀层，当光电传感器8感知到没有钢板时，激光扫描装置自动关闭，夹钳分别将钢卷头部和尾部分开，完成激光扫描清除镀层的循环。
38.本发明的工作原理：焊接分为两个步骤，步骤1：去除涂层。设置窄搭接焊机的搭接量为a＝0，搭接高度为b＝0，焊接电流为0；启动焊机，夹钳分别将待焊接钢卷的头部、尾部在同一个平面靠拢(如下图)；焊接轮行走机构带着激光扫描装置沿焊缝运动，当光电传感器8感知到钢板时，自动开启激光扫描装置清除钢板表面涂层，当光电传感器8感知到没有钢板时，自动关闭激光扫描装置，夹钳分别将钢卷头部和尾部分开，完成激光扫描清除镀层的循环。
39.步骤2：焊接。恢复对应的钢板窄搭接焊的焊接参数，启动焊机，按照原设备的焊接工艺完成焊接过程。
40.首先窄搭接焊机第一次拼接，使的待焊接钢卷头部、尾部在同一个平面，拼缝在上下焊轮之间，拼缝间隙为零；启动焊接轮行走机构，在聚焦光束12落在钢板上时启动激光扫描装置，在聚焦光束12离开钢板时关闭激光扫描装置，以免激光打在其他机械零件上，造成损失；扫描完成后，钢卷头部和尾部分开，完成一个激光扫描清除镀层的循环。再进行第二次拼接，按照原设备的焊接工艺完成焊接过程。
41.以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种镀层钢板搭接焊接装备，包括分别布置于待焊接钢板行走路线的上侧和下侧的上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构，其特征在于，上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构上均安装有激光扫描装置；激光扫描装置包括外壳及设置于外壳内的激光器、多边形反射镜和聚焦镜，激光器发射的激光束经多边形反射镜至聚焦镜，形成聚焦光束，聚焦光束从外壳出光口照射于钢板表面上。2.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，激光器为光纤激光器或半导体激光器。3.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，激光扫描装置还包括除尘管，除尘管的吸气口布置于聚焦光束照射到钢板处一侧。4.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，外壳内充入有高纯氮气。5.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，激光扫描装置一侧还设有光电传感器。6.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，多边形反射镜高速旋转，用于将激光束按不同角度反射到聚焦镜，使聚焦在钢板表面的聚焦光束沿焊缝垂直方向来回扫描，烧蚀钢板表面的镀层和锈层。7.根据权利要求6所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，多变形反射镜旋转速度为2000-10000转/分钟。8.根据权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备，其特征在于，聚焦镜为fθ透镜，保证所有方向的光束都能聚焦在钢板表面；聚焦镜和多边形反射镜沿焊接轮行走方向的相反方向偏转一定角度。9.一种采用权利要求1所述的镀层钢板搭接焊接装备的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：设置窄搭接焊机的搭接量，并启动焊机，通过夹钳分别将待焊接钢板卷的头部、尾部在同一个平面靠拢，上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构带着激光扫描装置沿焊缝方向运动，对镀层钢板的上下表面进行激光扫描，清除钢板表面的镀层或锈层，再进行搭接焊接。10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，当激光扫描装置一侧的光电传感器感知到钢板时，激光扫描装置自动开启清除钢板表面镀层，当光电传感器感知到没有钢板时，激光扫描装置自动关闭，夹钳分别将钢卷头部和尾部分开，完成激光扫描清除镀层的循环。

技术总结
本发明公开了一种镀层钢板搭接焊接装备及方法，包括分别布置于待焊接钢板行走路线的上侧和下侧的上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构，其特征在于，上焊接轮行走机构和下焊接轮行走机构上均安装有激光扫描装置；激光扫描装置包括外壳及设置于外壳内的激光器、多边形反射镜和聚焦镜，激光器发射的激光束经多边形反射镜至聚焦镜，形成聚焦光束，聚焦光束从外壳出光口照射于钢板表面上。本发明能在焊接前可以快速去除待钢板焊接处表面镀层，提高焊接质量。接质量。接质量。


技术研发人员：钟如涛 高俊 胡因洪
受保护的技术使用者：武汉钢铁有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/9