专利名称：薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属焊接工艺，特别是一种薄壁马口铁激光焊接工艺。
技术背景
金属包装是我国包装工业的重要组成部分，其产值约占我国包装工业的10%，广泛用于食品、医药、工业包装等方面。据调查在金属包装中，以镀层马口铁包装为主，主要产品为印铁制品、易拉罐、气雾罐、食品罐、各类瓶盖以及工业用化工桶和钢桶。我国现拥有马口铁三片罐制造生产线约500余条，其产品每年供应饮料行业约60亿只，食品罐头行业约 35亿只，气雾罐年生产能力达9. 5亿只，钢桶年生产加工量6000万只。目前全国金属包装容器工业总产值约250多亿元人民币，金属包装行业保持着比较稳定、健康、持续的发展势头，基本保持年7%左右的递增速度。
金属包装容器通常是用金属薄板制造的薄壁包装容器，在其生产加工过程中大多需要焊接，目前我国食品罐身焊接主要是采用电阻熔焊，存在着耗电量大、热影响区大、适用的接头形式与可焊工件厚度受到限制等问题。马口铁经电阻熔焊后，由于焊接高温的影响，会在内外壁上形成一条没有保护涂料和镀层的铁带，该铁带会被空气氧化变黑，也极易受罐内容物的腐蚀。为了提高焊接部位的耐蚀性，焊接后必须对焊缝进行喷氮(高纯氮) 处理，并进行焊缝补涂。如果焊接质量不高就会造成焊接表面不平，使补涂工艺难以控制， 形成砂眼或气泡等补涂缺陷，由此就难免发生焊缝生锈或渗漏等问题。
另外，熔焊时电流过大，易产生毛刺，如补涂层不能完全将毛刺覆盖，由此而导致毛刺周边腐蚀、穿孔、泄漏，而电流过小，易导致焊接不牢或焊不上，即虚焊，从而造成泄漏。
经过调研发现还存在难焊接的镀铬金属薄板材料，其优点为金属基板薄，用来制罐成本低，污染少，但焊层为镀铬材料，用传统的电阻焊无法实现焊接工艺，急需要找到一种焊接方法，拓广镀铬金属板的应用市场。
激光焊接技术能有效的解决这些问题，国外在小型薄壁金属包装容器(如三片罐)的激光加工技术已趋于成熟，而我国在此方面还处于探索阶段。我国的激光焊接系统主要依赖于进口，而且焊接工艺也不成熟。国外激光焊接系统供应商有可能提供某一套特定的工艺参数，但是，因为制罐所采用的钢板壁厚、成分和镀层金属等会有所变化，因而系统供应商提供的工艺参数大多不能使用。这样，大大地制约了激光焊接工艺在金属包装容器制造中的应用。所以，必须研究工艺参数、金属板厚度、成分和镀层金属对金属包装容器激光焊接的影响规律，为金属包装容器材料制定合适的激光焊接工艺，实现激光焊接工艺参数的预选和优化，减少工艺试验的次数，判断焊接工艺参数深熔焊熔透稳定性，防止焊接缺陷，保证食品卫生安全都有十分重要的意义。发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种焊接质量高，节约耗电量，降低生产成本，可焊接镀铬马口铁薄壁的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，适合焊接0. 20mm-0. 27mm的镀铬马口铁和镀锡马口铁，采用激光焊接工艺焊接上述厚度的马口铁，所需的激光器性能参数如下 激光功率1. 5-1. 9kw ； 频率 20. OHz ； 单脉能量3. 92-4. 78J ； 脉宽 2. 3-2. 7ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量 2. 0-3. Omm。
用作包装材料的马口铁常见的有0. 20mm厚镀铬马口铁、0. 23mm厚镀铬马口铁、 0. 27mm厚镀铬马口铁、0. 20mm厚镀锡马口铁、0. 23mm mm厚镀锡马口铁和0. 27mm厚镀锡马口铁，这六种材料的焊接参数如下表
权利要求
1.一种薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，适合焊接0. 20mm-0. 27mm的镀铬马口铁和镀锡马口铁，其特征在于采用激光焊接工艺焊接上述厚度的马口铁，所需的激光器性能参数如下激光功率1. 5-1. 9kw ； 频率 20. 0 Hz ； 单脉能量3. 92-4. 78J ； 脉宽 2. 3-2. 7 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量 2. 0-3. O mm。
2.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.20mm 厚镀铬马口铁所需的激光器参数如下激光功率1. 5kw ； 频率 20. O Hz ； 单脉能量3. 97J ； 脉宽2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量2. Omm。
3.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.23mm 厚镀铬马口铁所需的激光器参数如下激光功率1. 6 kw ； 频率 20. O Hz ； 单脉能量3. 92J ； 脉宽2. 3 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量2. Omm。
4.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.27mm 厚镀铬马口铁所需的激光器参数如下激光功率1. 7 kw ； 频率 20. OHz ； 单脉能量4. 5J ； 脉宽2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量3. Omm。
5.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.20mm 厚镀锡马口铁所需的激光器参数如下激光功率1. 5 kw； 频率 20. OHz ； 单脉能量4. 23J ； 脉宽2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量2. Omm。
6.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.23mm 厚镀锡马口铁所需的激光器参数如下激光功率1. 7 kw； 频率 20. O Hz ； 单脉能量4. 03 J ； 脉宽2. 3 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量3. O mm。
7.根据权利要求1所述的薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，其特征在于焊接0.27mm 厚镀锡马口铁所需的激光器参数如下激光功率1.9 kw； 频率 20. OHz ； 单脉能量4. 78J ； 脉宽2. 7ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接点间距为0. 2mm ； 离焦量3. Omm。
全文摘要
本发明公开了一种薄壁马口铁包装材料激光焊接工艺，它通过激光焊接器参数的选择，实现了对0.20mm-0.27mm的镀铬马口铁和镀锡马口铁的焊接，焊缝条纹呈鱼鳞状并且分布均匀，光滑美观，无裂纹、气孔等明显焊接缺陷，可避免金属罐变形、内外壁涂层受损，焊缝与母材熔为一体，焊接可靠，有利于避免金属包装容器的破损、内容物的泄漏，减少企业和顾客的损失，能够有效地防止内容物的腐败变质，保障食用者的身体健康。激光焊由于光斑小，功率密度大，激光焊接所需的能量比传统焊接小一个数量级，因而日常运行费用不比传统焊接高，节约耗电量，降低了生产成本，也解决了镀铬马口铁薄壁难焊接的问题，不污染环境，具有良好的社会效益。
文档编号B23K26/32GK102500926SQ20111034747
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者李彭, 陈新, 高艳飞 申请人:中山火炬职业技术学院