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激光焊机在冷轧厂的应用作者：王建东来源：《数字化用户》2013年第09期【摘要】主要介绍了日本 TMEIC 激光焊机在现代化冷轧厂酸轧线的技术应用情况。
从该激光焊机焊接原理、工艺流程、设备构成、操作模式及维护要点进行了介绍、讨论，论述了该设备的技术特性与先进性。
【关键词】激光焊机原理工艺流程设备构成维护要点一、引言激光焊接技术作为目前发展迅速且先进的焊接技术，广泛应用于制造业、粉末冶金、汽车工业、电子工业、生物医学等行业。
在现代化冷轧厂，激光焊接技术也得到了越来越广泛的应用。
特别是在冷轧厂酸轧机组，激光焊机的应用受到特别的关注。
本文介绍了冷轧厂酸轧联合机组引进的日本 TMEIC 公司制造的全自动激光焊机。
二、激光焊接的基本原理激光焊是以聚集的激光束作为能源，利用照射带钢所产生的热量进行焊接的一种熔化焊方法。
激光束由激光器产生，通过聚集系统聚集成为能量密度极高的焦点，其能量进一步集中，当调焦到带钢接缝处时，光能转换为热能，从而使金属熔化而形成焊缝。
按激光工作物质状态，激光器可分为固体激光器和气体激光器，气体激光器主要是 CO2激光器。
冷轧厂使用的是 CO2激光器。
CO2激光器工作气体的主要成份是 CO2、N2和He，CO2分子是产生激光的粒子，N2分子的作用是与 CO2分子共振交换能量，使 CO2分子激励，增加激光较高能级上的CO2分子数。
同时，它还有抽空激光较低能级的作用。
He 分子的主要作用是抽空激光较低能级的粒子，He 分子与 CO2分子相碰撞，使 CO2分子从激光较低能级尽快回到基级，He 的导热性很好，故又能把激光器工作时气体中的热量传给交换器，使激光器的输出功率和效率大大提高。
该激作者： lz 光焊机布置在酸轧机组入口段，用于对热轧钢卷的头尾进行焊接，实现机组连续生产。
其焊接原理为深熔焊接，即将高强度的激光束辐射至连接金属表面，使金属熔化实现带钢的连接。
在激光与金属的相互作用过程中，金属熔化仅为其中一种物理现象。
激光拼焊板检验标准激光拼焊是什么？激光拼焊是采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。
在欧美等发达国家，激光拼焊不仅在交通运输装备制造业中被使用，还在建筑业、桥梁、家电板材焊接生产、轧钢线钢板焊接（连续轧制中的钢板连接）等领域中被大量使用。
激光拼焊板标准—焊缝的验收标准1.总则：本标准适用于厚度为0.6~2.5 mm，厚度比≤2（E/e≤2）的薄钢板的拼焊。
焊缝的验收标准涉及下列特性：●焊缝的外观●它们的机械强度这些特性的每一种都要符合下面规定的验收标准，除非图纸上或PSE文件上另有特殊要求。
2．焊缝的机械强度焊缝的机械强度取决于所用材料以及焊缝断面的几何形状，随着所用拼焊方法（滚压焊，激光焊）和焊接形式（直线焊）的不同而不同。
2.1检验：基础检验是破坏检验，并应根据拼焊方式的不同辅之以频率更高的无损检验做补充。
这些检验的频率在监测计划中具体规定。
2.2无损检验（CND ）无损检验方法是基于对焊缝的目视观察和触摸，可以查出拼焊板缺陷。
●焊缝沿长度方向的连续性；●与连接图上定位的出入（焊缝的位置）；●开口的孔穴；●拼焊时生成的溅出物。
●熔深（不足或过量），参阅CND验收标准。
在任何情况下这些目视和触摸检验都不能代替破坏检验。
无损检验可以查出可能出现的长度缺陷，但应当辅之以破坏检验，以便对照验收标准中的缺陷数值进行定量分析。
注：采用超声波、射线探伤之类的自动手段可以代替操作人员。
2.3 破坏检验（CD）宏观检验（检验试件或冲压的零件）：●分析区的抛光；●利用宏观断面检验焊接的一致性。
●距焊缝两端10 mm处各取一试件；●在焊缝中心位置取一试件；●根据无损检验的情况另外取一些试件。
然后用4%的硝酸酒精溶液腐蚀试件，并用双目镜（放大率≤100）观察。
汽车用薄钢板的激光拼焊300358摘要：激光拼焊板是一种新型的复合材料，与传统车身制造工艺相比，激光拼焊板不仅可以减少制件数量，简化工装设备和制造工艺，有效提升生产效率及材料利用率，降低整车的制造成本和装配成本，而且提高了产品精度，大大降低了零部件的制造及装配公差。
此外，激光拼焊板还可减少整车重量，进而大幅降低油耗，在实现轻量化的同时提升整车的抗腐蚀性能及抗冲撞性能。
在现代车身设计、冲压成形分析、模具加工制造等领域得到了广泛的应用。
基于此，本文对激光拼焊技术的应用进行了简要的探讨。
关键词：汽车；激光拼焊技术；车身制造前言：在汽车轻量化连接技术中，焊接适应于钢、铝合金、镁合金等同种或异种材料之间的连接，尤其是激光拼焊、激光钎焊、点焊和摩擦焊等焊接技术在汽车领域的应用更广泛。
1、激光拼焊技术概述激光拼焊技术是采用激光将相同或不同材质、板厚、强度及表面处理状态的板料拼焊成整体用于冲压成形件的加工工艺，具有减小结构自身质量、提高结构强度、减小噪声及降低生产成本等综合优势，从而能够在汽车轻量化中得到有效应用。
双相钢具有高强度和良好成形性，在获得同等结构强度情况下比传统钢材更能减小车身自身质量，广泛用于车身面板和结构件制造。
目前，国内外研究人员对双相钢激光拼焊的研究大多集中在DP590，DP780及DP980等双相钢的焊接性，研究了接头的宏观形貌及焊缝区和热影响区的微观组织；测试了接头显微硬度，并分析了接头软化机制；研究了接头拉伸失效机制和冲压成形失效机制；研究了激光功率、焊接速度、离焦量及保护气体等工艺参数对拼焊接头的微观组织和性能的影响，并对工艺参数进行了优化。
国内外学者对同质等厚和异质等厚双相钢（强度级别在1000MPa及其以下）激光拼焊研究较多，对异质不等厚双相钢激光拼焊研究较少。
2、激光拼焊技术在汽车薄钢板中的应用 2.1蒂森克虏伯 TB （Tailoredblanks）—普通拼焊板。
焊缝以线性拼焊为主，根据局部的需要充分利用材料的性能和厚度，使零部件的结构和防碰撞性能达到最佳化。
激光拼焊板简介及特点及应用什么是激光拼焊板？拼焊板是将几块没有同材质、没有同厚度、没有同涂层的钢材焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的没有同要求。
激光焊接凭着多项显着的优点，非常适合用于消耗拼焊板。
激光拼焊板简介--技术的发展传统上汽车车身零件有两种成形方法：分离成形战整体成形。
其中，分离成形方法是利用没有同的压机分别成形单个零件，然后将各个零件焊接起来组成目标部件。
这种方法虽然提下了材料选择的灵活性，但同时也增加了冲压战加工本钱、装配本钱以及形状配合问题，并且由于点焊时材料的重迭额外增加了车身的重量。
整体成形方法则是在一台压机上将一块整体板同时成形几个零件。
从车身结构设计的观点来看，每个车身零件具有没有同的厚度战抗腐蚀性能要求，假如是单一板成形，必须对所有零部件的材料采取相同的等级、镀层类型战材料厚度，导致对某些零件的选材裕度过大，从而增加了车身的重量，提下了本钱，并且还会增大成形易度。
这是整体成形方法与分离成形方法相比的一大缺点。
为了降低车身重量、提下车身的装配精度、增加车身的刚度、降低汽车车身制造过程中的冲压战装配本钱，减少车身零件的数目同时将其整体化是非常必要的。
因而，一种同时克服传统分离成形方法战整体成形方法的缺点的消耗形式――拼焊板冲压成形发展起来了。
激光拼焊板简介-技术特点以车门内板为例：为了保证功能的需要，车门内板的主体必须有必然的柔性，而门板的前、后部需要有必然的强度。
假如采取传统的冲压成形方法就需要另外设计增强板，而采取拼焊技术，可先将三块没有同厚度的钢板拼焊成一块整板，便可冲压成形。
激光拼焊板技术是基于成生的激光焊接技术发展起来的现代加工工艺技术。
激光焊接的下能密度、无填料、无搭接、深熔、速度快等特点，使得激光拼焊板技术具有以下特点：焊缝处的热应变值较低，热影响区小，通过激光束的聚焦给焊接边缘提供需要的下能量，聚焦点的直径可以达到零点几个毫米，保留杰出的材料成形性能；焊缝较狭窄且平整，消除成形过程的没有利影响，避免了破坏工具、模具的危险；焊接消耗效率下，能够真现下度自动化。
摘要：采用固体脉冲激光作为焊接热源，对0．8mm 厚的EDDQ 级冷轧板DC06进行焊接，通过调整工艺参数对焊接接头表面形貌、力学性能和显微组织进行研究。
结果表明，当电压260V 、频率20Hz 、脉宽10ms 、焊接速度325mm ／min 时获得的焊接接头成形性能良好，力学性能优于母材；焊缝中心显微组织为细小铁素体和粒状贝氏体。
关键词：EDDQ 级冷轧板；脉冲激光；工艺参数中图分类号：TG457．1文献标识码：A 文章编号：1001－2303(2010)09－0077－03第40卷第9期2010年9月Vol．40No．9Sept．2010Electric Welding Machine肖兵1，张武2，杨兴亮2，刘永刚2(1．南昌工程学院机械与电气工程学院，江西南昌330099；2．马鞍山钢铁股份有限公司技术中心，安徽马鞍山243003)Research on welding process of pulse laser welded EDDQ cold-rolled steel sheetXIAO Bing 1，ZHANG Wu 2，YANG Xing-liang 2，LIU Yong-gang 2(1．School of Mechanical And Electrical Engineering ，Nanchang Institute of Technology,Nanchang 330099，China ；2．Technological Center ，Maanshan Iron＆Steel Company Limited ，Maanshan 243003，China)Abstract ：Welding parameters of pulse laser welded EDDQ cold-rolled steel sheet DC06have been studied ，and mechnical and microstructure of weldments have been investigated．The results show that ：The optimum values of these parameters to gain an excellent beam were confirmed to be ：when the voltage is 260V ，the frequency is 10ms ，the pulse duration is 10ms and the welding speed is 325mm ／min．The mechanical property of weldments is superior to base metal．The microstructure of the weldments is small ferrite and granular bainite．Key words ：cold-rolled extra-deep drawing steel sheet ；pulse laser ；welding parameters收稿日期：2010－08－18作者简介：肖兵(1975—)，男，湖北罗田人，讲师，硕士，主要从事特种焊接工艺的研究工作。
冷轧钢板激光拼焊是一项高新技术，主要解决冷轧不能生产的超宽板以及不等厚板，目前主要应用在汽车门内板、底板、立柱等不等厚钢板的拼焊中。
其工艺过程为先将不同或相同厚度、强度、材质的冷轧钢板，切成合适的尺寸和形状，然后激光焊接成一个理想的整体，即拼焊板。
汽车制造商用这种拼焊板冲压成特定的零件装配汽车，以满足自己和消费者提高汽车产品质量、降低生产成本、减轻车重、减少油耗、保护环境等方面的多种需求。
如下图：
1、零件数量的减少，以及随之而来的生产设备和制造工艺简化，大大提高了生产效率，降低整车制造及装配成本；
2、由于产品的不同，零件在成形前即通过激光焊接工艺焊接在一起，因而提高了产品的精度，大大降低了零部件的制造及装
配公差；通过部件的优化减轻了重量；
3、激光拼焊是把基板的边部对焊在一起，由于不再需要加强板，也没有搭接接缝，大大提高了装配件的抗腐蚀性能；通过消
除搭接提高部件的耐腐蚀能力，大大减少了密封措施的使用；
4、通过对材料厚度以及质量的严格筛选，在材料强度和抗冲击性方面给零部件带来本质的飞跃，同时改良了结构，在撞击过
程中，可以控制更多的能量得到吸收，从而改良车身部件的抗击冲撞能力，提高车身的被动安全性；
5、实现对材料性能的最充分的利用，达到最合理的材料性能组合；
6、材料厚度的可变性以及其可靠的质量，保证了在对某些重要位置的强化改进可以顺利进行；
7、对产品的设计者而言增加了产品设计的灵活性。
一个零件，如果某个部分需要提高强度，则这部分的厚度也要增加，在设
计时只需在某个部分提高强度和厚度而不需要在整个零件都增加强度和厚度.
1 钢卷准备
2 开卷机
3 穿带装置
4 切头剪
5 清洗机（预留）
6 矫直机
7 活套
8 喂料辊
9 尾料送料辊10 压机
11 堆垛机12 切头剪II（预留）
落料线参数:
原料钢卷:
宽度: 350 ~ 2.000mm
该落料线可处理冷轧、热轧原板，电镀锌（单面镀或双面镀）、热镀锌钢卷。
可实现上
下开卷。
可处理材料的抗拉强度: 270 ~ 1200N/mm2
可处理材料的屈服强度: 120 ~ 900 N/mm2
激光拼焊板技术是基于成熟的激光焊接技术发展起来的现代加工工艺技术。
激光焊接的高能密度、无填料、无搭接、深熔、速度快等特点，并且焊缝处的热应变值较低，热影响区小，通过激光束的聚焦给焊接边缘提供需要的高能量，聚焦点的直径可以达到零点几个毫米，保留良好的材料成形性能；焊缝较狭窄且平整，消除成形过程的不利影响，避免了破坏工具、模具的危险；焊接生产效率高，能够实现高度自动化。
激光焊接的主要工艺流程：开卷→ 校直→落料→ 堆垛→激光焊接→打浅坑（如果需要）→堆垛包装
传统的门内板设计，需要在其前部安装车门铰链的地方，另外设计一块加强板，以保下有足够的强度支撑车门总成。
加强板经过落料、冲压、分总成焊接，再与门内板装配成一体。
而新设计的激光拼焊门内板则是在结构分析的基础上，将板厚或强度不同的钢板直接焊接在一起，利用零件各部位的不同材料特性，使零件的强度、质量与单一板相比，达到最优化。
这样的设计方案在安装车门铰链子地方直接采用厚度大、强度高的板材，省去传统的加强工艺，从而减少了生产步骤，简化了生产流程，也提高了产品的性能，汽车行驶的内部噪音能进一步降低。
由于零件整体冲压，材料利用率也有明显提高，综合效益非常可观。
如下图：
废料减少：传统工艺下的废料是0.886kg,而采用激光拼焊板的废料是0.138kg。
如果没个件0.726kg，则1.4kg/车，这样材料费就可以节省。
加强部分传统上是2+0.8mm,采用激光拼焊板，就可以用1.8+0.8mm来代替，可以达到同样的强度效果，
2.15kg/件，则4kg/车，这样即减轻了重量又节省了费用。
为了保证功能的需要，立柱必须有一定的刚性和缓冲性能，在侧向冲击时保证人身安全。
如果采用传统的冲压成形方法就需要另外设计加强筋，而采用拼焊技术，可先将两块不同厚度的钢板拼焊成一块整板，然后冲压成型。
如下图：
可以调整焊缝的位置来满足成型需要。
强度和硬度可以抵抗侧向的冲撞。
更好地控制弯曲。
通过减少中间环节可以节省14%的材料。
为了保证功能的需要，前纵梁必须有一定的刚性和吸收能量的作用，并且需要一定的强度，保证在迎面冲击时薄钢板先吸收一定的能量，并且可以缓冲一下，厚的钢板可以抵抗剩余力量的冲击，不变形或少量变形而保证人身安全。
采用传统的冲压成形方法就需要另外设计加强板，而采用拼焊技术，可先将三块不同厚度的钢板拼焊成一块整板，然后冲压成型。
如下图：。
