本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种镀锌板激光焊接设备及其工艺。
背景技术：
激光焊接的原理是由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。
利用激光焊接镀锌板可以显著降低镀锌层在焊接时对焊缝的影响，明显提升焊缝性能，但在已有技术中，由于镀锌层的影响，镀锌板的焊接实现起来都比较困难。镀锌板的材料焊接，其传统加工方式一般为电阻焊，且激光束焊接相对电阻焊而言具有单面加工、结构强度增加、无电极磨损现象、焊接质量稳定、非接触式加工、柔性、焊接速度快、焊接变形小等特点受到越来越广泛的关注。但由于镀锌层的影响，在镀锌板激光搭接点焊时易产生飞溅、未焊上等焊接缺陷，严重影响焊接质量及其稳定性。
由于锌元素沸点(907℃)相对于铁元素的熔点(1538℃)过低，而激光焊接过程极其迅速(毫秒级)，致使锌元素的蒸发与铁元素的熔化几乎同步发生，在极短的时间之内，两层镀锌板之间的镀锌层迅速蒸发形成锌蒸汽并急剧膨胀，将上板焊接熔池中的液态金属喷射出熔池形成飞溅，而焊点由于失去金属填充造成焊接有效结合面积减少，导致不能形成牢固稳定的焊点。
从焊接过程来分析，镀锌板激光搭接点焊的不稳定现象是由以下三个原因造成：①锌元素与铁元素熔沸点的差异过大；②激光焊接过程的迅速性；③两层镀锌板之间的锌层在焊接时处于近似封闭的空间。
技术实现要素：
基于上述问题，本发明目的在于提供一种镀锌板的激光焊接工艺，不仅可根据加工件的大小,厚度调节夹具夹持位置,夹具柔性强,焊接背部焊接保护性好,能够改善镀锌板表面的飞溅、表面气孔和内部气孔，提高焊接强度和焊件的美观度。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种镀锌板激光焊接设备，包括固定两块镀锌板的夹具本体和用于放置镀锌板的保护基板，其特征在于：所述保护基板上对应两块镀锌板焊接位置下方处设有保护气槽，所述保护气槽内设有背部气体金属管，所述背部气体金属管上分布有通气孔，所述背部气体金属管的两端在焊接过程中始终均通有保护气；所述夹具本体包括两组相对设置的翻转夹持手臂和气缸，所述气缸固定于保护基板的底部，所述翻转夹持手臂包括一体设置的夹持段和连接段，所述夹持段的自由端夹持镀锌板，所述连接段的自由端与气缸上的气缸轴相互铰接，气缸轴分别驱动对应翻转夹持手臂做相对运动。
本发明进一步设置为：所述夹持段与镀锌板之间还设有保护板。
本发明进一步设置为：两块镀锌板焊接位置上方处设有随激光器激光焊接移动的侧部气体金属管，所述侧部气体金属管内通有保护气。
本发明进一步设置为：所述保护气为氩气。
本发明进一步设置为：所述背部气体金属管和侧部气体金属管均为铜管。
一种镀锌板激光焊接工艺，其采用上述所述的镀锌板激光焊接设备，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取两块需要焊接的镀锌板进行表面清洁，调节夹具本体上两组翻转夹持手臂之间的距离，将两块镀锌板放置在保护基板上，调整两块镀锌板位置和两者之间的预留间隙使焊接处与保护基板上的保护气槽相对应，垫好垫片、放置好保护板后用夹具本体上的夹持段夹持固定；(2)将背部气体金属管的两端以及侧部气体金属管内均通入氩气直至焊接过程结束；
(3)在焊接机器人中写入焊接过程中需要的运动轨迹的程序；
(4)焊接机器人与激光器共同执行焊接程序，进行激光焊接。
本发明的有益效果：发明提供了一种应用于两块镀锌板之间的激光焊接设备及其工艺，激光点焊之所以产生不稳定现象正是因为在焊接过程中两层镀锌板之间的镀锌层蒸发后无法及时排出而造成的。本技术方案提供的激光焊接设备采用保护基板上对应两块镀锌板焊接的位置处设有保护气槽，保护气槽内设置分布有通气孔的背部气体金属管，背部气体金属管两端在焊接过程中始终均向内充保护气，这种焊接结构在焊接过程中背部气体金属管内一直处于通气的稳定状态，从而使锌蒸汽在焊接的过程中能够及时地排出去，从而实现焊接的稳定，提高焊接强度。本技术方案提供的激光焊接工艺通过将待焊接的镀锌板之间预留一定间隙，可使焊接过程中的锌蒸汽从该预留的间隙中排除，镀锌板焊接位置始终通有背部保护气体和侧部保护气体，从而可克服因焊接工艺参数不锈钢与锌合金时易发生飞溅，造成焊点有效结合面积减小，强度下降，及整个焊接过程及强度均不稳定的问题。此外，本技术方案中采用夹具本体可实现根据加工件的大小,厚度调节夹具夹持位置,而且夹具柔性强,夹持效果好，提高了焊接过程中的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中镀锌板激光焊接设备的结构示意图。
图中示意：1-镀锌板；2-保护基板；21-保护气槽；22背部气体金属管；3-夹具本体；31-翻转夹持手臂；311-夹持段；312-连接段；32-气缸；321-气缸轴；4-垫片；5-保护板；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种镀锌板激光焊接设备，包括固定两块镀锌板1的夹具本体3和用于放置镀锌板1的保护基板2，所述保护基板2上对应两块镀锌板1焊接位置下方处设有保护气槽21，所述保护气槽21内设有背部气体金属管22，所述背部气体金属管22上分布有通气孔，所述背部气体金属管22的两端在焊接过程中始终均通有保护气；所述夹具本体3包括两组相对设置的翻转夹持手臂31和气缸32，所述气缸32固定于保护基板2的底部，所述翻转夹持手臂31包括一体设置的夹持段311和连接段312，所述夹持段311的自由端夹持镀锌板1，所述连接段312的自由端与气缸32上的气缸轴321相互铰接，气缸轴321分别驱动对应翻转夹持手臂31做相对运动。
上述激光焊接设备采用保护基板2上对应两块镀锌板1焊接的位置处设有保护气槽21，保护气槽21内设置分布有通气孔的背部气体金属管22，背部气体金属管22两端在焊接过程中始终均向内充保护气，这种焊接结构在焊接过程中背部气体金属管22内一直处于通气的稳定状态，从而使锌蒸汽在焊接的过程中能够及时地排出去，从而实现焊接的稳定，提高焊接强度；上述技术方案中两组夹具本体3上的翻转夹持手臂31可在气缸32的作用下相对或相向移动，实现了根据加工件的不同大小或厚度，适当调节夹持位置,有效夹持工件完成焊接过程的目的，同时夹具本体柔性强,夹持效果好，提高了焊接过程中的稳定性。
进一步，所述夹持段311与镀锌板1之间还设有保护板5，保护板5保护镀锌板1表面防止被夹持段311破坏，进一步提高夹具本体3与镀锌板1之间的焊接稳定性。两块镀锌板1焊接位置上方处设有随激光器激光焊接移动的侧部气体金属管(未画出)，所述侧部气体金属管内通有保护气。侧部气体金属管实现了焊接位置上部的气体保护，配合焊接位置的背部气体保护，加强了焊接位置的焊接强度和外观美观度。进一步，所述保护气为氩气。所述背部气体金属管22和侧部气体金属管均为铜管。
一种镀锌板激光焊接工艺，其采用上述所述的镀锌板激光焊接设备，包括以下步骤：(1)取两块需要焊接的镀锌板1进行表面清洁，调节夹具本体3上两组翻转夹持手臂31之间的距离，将两块镀锌板1放置在保护基板2上，调整两块镀锌板1位置和两者之间的预留间隙使焊接处与保护基板2上的保护气槽21相对应，垫好垫片4、放置好保护板5后用夹具本体3上的夹持段311夹持固定；
(2)将背部气体金属管22的两端以及侧部气体金属管内均通入氩气直至焊接过程结束；
(3)在焊接机器人中写入焊接过程中需要的运动轨迹的程序；
(4)焊接机器人与激光器共同执行焊接程序，进行激光焊接。
上述激光焊接工艺中一方面通过将待焊接的镀锌板1之间预留一定间隙，从而可使焊接过程中的锌蒸汽从该预留的间隙中排除，从而可克服因焊接工艺参数不锈钢与锌合金时易发生飞溅，造成焊点有效结合面积减小，强度下降，及整个焊接过程及强度均不稳定的问题；另一方面采用了侧部气体保护和背部气体保护双重气体保护，上述侧部气体保护通过随激光器激光焊接移动的侧部气体金属管实现，侧部气体金属管可固定在焊接机器人手臂上随之移动，侧部气体保护可使焊接过程中镀锌板1上方产生的锌蒸汽及时排出，保证镀锌板1焊接部上方的焊接美观度和焊接强度；上述背部气体保护采用保护基板2上保护气槽21内的背部气体金属管22，背部气体金属管22上分布有通气孔，背部气体金属管22两端均向内充保护气直到焊接过程结束，这种焊接结构在焊接过程中通气管内一直处于通气的稳定状态，从而使锌蒸汽在焊接的过程中能够及时地排出去，从而实现焊接的稳定，提高焊接强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。