不锈钢面板的单面无痕焊接方法
【专利摘要】本发明涉及金属材料焊接工程领域，尤其是一种单面无痕、不锈钢面板之间的强度高的不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其步骤如下：将不锈钢面板放置在工作台上；将两个不锈钢面板固定在所需位置，将不锈钢面板平整的夹紧；通过调整激光工艺参数，使焊接点穿透焊接面处的上层不锈钢面板，并控制焊点在下层不锈钢面板上所达到的熔融深度在不锈钢面板厚度的1/3-2/3之间；本方法是单面加工，可以通过调节参数保证焊后下层不锈钢板表面光滑，无痕迹，无变形，保证了外观质量，且有很好的组合结构的强度。加工完后，不需要后续的抛光、拉丝处理，既提高了生产效率，又改善了作业环境，极大的提高了经济效益。
【专利说明】不锈钢面板的单面无痕焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料焊接工程领域，尤其是一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法。
【背景技术】
[0002]不锈钢面板常用的焊接方式有电弧焊、氩弧焊、电阻焊和激光焊等。
[0003]电弧焊、氩弧焊，在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。但电弧焊、氩弧焊由于焊接的热量、位置、精度不易控制，特别是对于钣金件的面与面之间的焊接，容易出现焊穿、变形等现象，不能达到很好是焊接效果。
[0004]电阻焊是当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。由于电阻焊需要在两面施加压力，容易出现压印、焊痕的现象。另外对于一些结构比较特殊的大钣金件和小钣金件之间的焊接面不容易压接，焊接起来很不方便。
[0005]一般的激光焊接会使两面没有足够的焊接牢度或者钣金件的使用面产生激光的烧痕，轻则需要抛光或重焊，重则产品报废。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种单面无痕、不锈钢面板之间的强度高的不锈钢面板的单面无痕焊接方法。
[0007]为了达到上述目的，本发明所设计的不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其步骤如下:
(1)、将清洁干净的不锈钢面板放置在工作台上；上层不锈钢面板和下层不锈钢面板的厚度均为0.4-1.5mm ；
(2)、利用模具将两个不锈钢面板固定在产品所需的尺寸位置，将不锈钢面板平整的夹紧；
(3)、使用氮气作为焊接保护气体，用机械手臂带动激光头按设定的焊接路径行走，并对不锈钢面板进行激光焊接，通过调整激光工艺参数，使焊接点穿透焊接面处的上层不锈钢面板，并控制焊点在下层不锈钢面板上所达到的熔融深度在不锈钢面板厚度的1/3-2/3之间；采用脉冲激光器，其激光工艺参数为:激光波长为1.06μπι;电流范围控制在200Α-550Α之间，电流随着不锈钢面板的厚度增加而增加；脉宽为5-8ms ;焊接速度为20-50mm/s ;频率为 4-8HZ ;离焦量为-2_+2mm。
[0008]作为优选，当上层和下层的不锈钢面板的厚度在0.4mm-1.0mm时，采用300W的脉冲激光器；当上层或下层的不锈钢面板的厚度在1.0mm-1.5mm时，采用600W的脉冲激光器，在焊接不同厚度的不锈钢面板过程中采用不同功率的脉冲激光器，可有效的降低生产成本，同时可方便对激光焊接时电流的控制。
[0009]作为优化，在焊接过程中，上层不锈钢面板与下层不锈钢面板之间紧密贴合，该方法使不锈钢表面板之间平整无间隙，这是因为当两板面因不平整而有间隙时，其上层不锈钢板熔融的热量不易传导至下层的不锈钢板中，导致下层不锈钢板没有足够的熔融深度而产生虚焊或焊接不牢固，且所需的激光功率很大；当板面间无间隙后，上层板底部的熔融热量会马上传导给下层不锈钢板，此时处于焊接点下的下层不锈钢板随着快速升温开始熔融，将上层不锈钢板与下层不锈钢板焊接在一起，可降低焊接相同厚度的不锈钢面板时所需的电流大小，从而降低能量的消耗。
[0010]作为优化，所述上层不锈钢面板与下层不锈钢面板之间通过气缸夹钳固定；该方法是将两不锈钢面板放置在工作台面上，用模具固定放置位置，确保达到工件装配尺寸，再用气缸夹钳，将两不锈钢板夹紧在工作台面和夹钳之间，使两板面平整无间隙；工作台面和夹钳应以铜为制作材料，夹钳和工作台面的夹持面须保证光滑、平整、无颗粒杂质，否则会损伤不锈钢板面或使焊接不良。
[0011]本发明所得到的不锈钢面板的单面无痕焊接方法具有以下优点:
1、本方法是单面加工，可以通过调节参数保证焊后下层不锈钢板表面光滑，无痕迹，无变形，保证了外观质量，且有很好的组合结构的强度。加工完后，不需要后续的抛光、拉丝处理，既提高了生产效率，又改善了作业环境，极大的提高了经济效益。
[0012]2、激光焊接热输入集中，每个焊接点只出一次激光即可完成焊接，提高了焊接加工的速度，加热和冷却速度快，焊缝组织细密，热影响区小，且提高了焊接点的力学性能。
[0013]3、本方法工艺简单，操作便利，且是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题，节省了生产投入。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的焊接示意图；
图2为实施例1焊接后焊点处的截面示意图；
图3为不锈钢面板的厚度为0.6mm时焊点在下层不锈钢面板的熔融深度与平均单点横向拉断力曲线；
图4为焊点在下层不锈钢面板的熔融深度达到1/2板厚时所需的电流随板厚变化的曲线。
[0015]其中1-激光器、2-激光、3-上层不锈钢面板、4-下层不锈钢面板。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0017]实施例1:
如图1所示，本实施例描述的不锈钢面板的单面无痕焊接方法:采用的两块不锈钢面板均为0.6mm厚的304不锈钢面板。
[0018]将经折弯机折弯出工件装配所需形状后的不锈钢面板撕下覆膜，叠放在工作台面上，两头用模具固定好位置，启动脚踏开关，用气缸夹钳将两不锈钢工件的焊接面平整的夹紧，夹钳呈锯齿形，锯齿的空隙处为焊接区域，气缸压力保持在0.8MPA左右。
[0019]根据焊接位置的具体尺寸对机械臂控制器进行编程；焊接气体为氮气，气流量为10L/min ;用300W脉冲激光器进行焊接，激光波长为1.06 μ m ;其焊接参数为段电流215A，脉宽6.4ms,频率6Hz,离焦量+0.5mm,焊接速度50mm/s。
[0020]焊后如图2所示，下层不锈钢面板表面无焊痕；进行拉力试验后，测得平均单点横向拉断力为65N，达到了抗拉强度要求。
[0021]如图3，从曲线上可以看出，焊点熔融深度小于板厚的1/3时，其断点拉伸强度会小于45N，不足以达到产品牢固程度要求；当熔融深度超过板厚的2/3时，易使在表面出现印痕而影响外观，而且需要更大的电流，不利于降低生产成本。
[0022]因此在保证产品功能所需的结构强度下，又不破坏产品表面的美观性，推荐将焊点在下层不锈钢面板的熔融深度保证在板厚的1/2左右。不同板厚的不锈钢面板要达到1/2熔融深度时的段电流变化近似于二次曲线如图4所示，在实际生产时可根据产品技术要求作相应微调，板厚测试范围在0.4mm-1.5mm之间。
[0023]实施例2:
将两块不锈钢面板由0.6mm换成0.8mm厚的板件，将断电流调整到260A，其他同实施例1 ;焊后下层不锈钢面板表面无焊痕。进行拉力试验后，测得平均单点横向拉断力为86N，达到了抗拉强度要求。
[0024]实施例3:
将两块不锈钢面板由0.6mm换成1.0mm厚的板件，将断电流调整到325A，用功率为600W的激光器焊接，其他同实施例1。焊后下层不锈钢面板表面无焊痕。进行拉力试验后，测得平均单点横向拉断力为112N，达到了抗拉强度要求。
[0025]实施例4:
将两块不锈钢面板由0.6mm换成0.4mm厚的板件，将断电流调整到200A，其他同实施例1 ;焊后下层不锈钢面板表面无焊痕。进行拉力试验后，测得平均单点横向拉断力为48N，达到了抗拉强度要求。
[0026]实施例5:
将两块不锈钢面板由0.6mm换成1.5mm厚的板件，将断电流调整到500A，其他同实施例1 ;焊后下层不锈钢面板表面无焊痕。进行拉力试验后，测得平均单点横向拉断力为135N，达到了抗拉强度要求。
【权利要求】
1.一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其特征是:其步骤如下: (1)、将清洁干净的不锈钢面板放置在工作台上；上层不锈钢面板和下层不锈钢面板的厚度均为0.4-1.5mm ； (2)、利用模具将两个不锈钢面板固定在产品所需的尺寸位置，将不锈钢面板平整的夹紧； (3)、使用氮气作为焊接保护气体，用机械手臂带动激光头按设定的焊接路径行走，并对不锈钢面板进行激光焊接，通过调整激光工艺参数，使焊接点穿透焊接面处的上层不锈钢面板，并控制焊点在下层不锈钢面板上所达到的熔融深度在不锈钢面板厚度的1/3-2/3之间；采用脉冲激光器，其激光工艺参数为:激光波长为1.06μπι;电流范围控制在200Α-550Α之间，电流随着不锈钢面板的厚度增加而增加；脉宽为5-8ms ;焊接速度为20-50mm/s ;频率为 4-8HZ ;离焦量为-2_+2mm。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其特征是:当上层和下层的不锈钢面板的厚度在0.4mm-1.0mm时，采用300W的脉冲激光器；当上层或下层的不锈钢面板的厚度在1.0mm-1.5mm时,采用600W的脉冲激光器。
3.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其特征是:在焊接过程中，上层不锈钢面板与下层不锈钢面板之间紧密贴合。
4.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其特征是:所述上层不锈钢面板与下层不锈钢面板之间通过气缸夹钳固定。
5.根据权利要求3所述的一种不锈钢面板的单面无痕焊接方法，其特征是:所述上层不锈钢面板与下层不锈钢面板之间通过气缸夹钳固定。
【文档编号】B23K26/21GK104139244SQ201410350743
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】夏如忠, 黄浩, 钟杰, 何利仁 申请人:嘉兴永发电子有限公司