一种激光焊接包装桶及其焊接工艺的制作方法

本发明涉及包装
技术领域：
，具体为一种激光焊接包装桶及其焊接工艺。
背景技术：
：在现今市场上，大多数产品都需要包装。产品之包装就如同人之衣服，不同的包装会给消费者带来不同的视觉感受，精美的外部包装能成功激发消费者的购买欲望。包装后的产品不仅外形美观，还可尽量避免在运输过程中损坏产品，特别是流动的液体物质更需外部包装后才能进行远程输送；其次，必要的包装还可延缓产品的腐败变质等等。包装材质有很多种，其中金属材质的包装材料因其运输安全性高，耐磨性好，强度高。随着环保意识的增强，各国科技人员也以极大的热忱积极投身于寻求更亲和自然、更有利环境的新包装材料。金属材料就是在这样一种大环境、大趋势下被人们所看好,被市场所欢迎的一种极具发展前景的包装材料。同时，金属材料中的钢铁制品已经纳入回收再利用的循环之中，各国的回收利用率显示，钢铁材质的包装材料在该领域有广阔市场和极大的发展前景。很多流动性的液体产品都需要用到钢质包装材料，根据需要设计钢质包装材料的外形，其中，钢质包装桶就是常见的包装材料，可用于流动或非流动性产品的包装运输、储存。通常，钢质包装桶是由一定厚度、尺寸的钢板通过焊接并上下卷边而成，其中，传统的焊接工艺中通常使用电阻焊接，电阻焊接过程中，需要将钢板重叠搭接后进行焊接，搭接部分有明显的高焊缝，焊缝处壁厚接近钢板的2倍，焊接后的底部卷边过程中会在高焊缝处留有死角，包装桶易发生泄漏，在产品的储存运输过程中易发生危险。其次，传统电阻焊的焊缝宽度大约在8～10mm之间，由于焊缝呈黑色，影响包装桶的美观，需要进行后期的涂覆处理。随着激光技术的发展，激光焊接得到广泛的推广。激光焊接技术是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的一种高效精密的焊接方法。由于经聚焦后的激光束光斑小(0.1～0.3mm)，功率密度高，比电弧焊(5×102～104w/cm2)高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于实现自动化。包装桶的内外表面一般都需要进行涂覆，例如，考虑到需包装的产品可能对包装桶材料本身有一定的腐蚀作用，为了保持产品本身的纯净，也为了包装桶本身的完整性，需要对包装桶的内表面进行镀层或涂层操作；考虑到钢质材料容易生锈，会对包装桶的外侧进行彩图，这不仅可以使包装桶与外部的氧化环境隔绝，同时还可以提升包装桶外部的美观。然而，传统的包装喷涂工序通常安排在包装桶成型后，但是喷涂后需进行烘烤工序，涂料在烘烤过程中会产生浑发性的苯类气体，污染环境，给周围居民的生活带来危害，已被国家法律明文禁止。其次，在现今的市场经济条件下，一些厂家在利益的驱动下不惜铤而走险，将自厂生产的产品利用与畅销厂家相同的包装在市场上销售，欺骗消费者，使消费者高价购进低劣品，同时还会降低畅销厂家在该领域的商品信誉，不利于市场的公平竞争。另一方面，需要包装的产品可分为固态和液态(例如润滑油、化工用试剂等)，包装厂家为了适应不同性质产品的包装，会针对固、液体产品分别设计生产。与此同时，生产厂家不得不花费较高价钱购买相关设备，修建新厂房，不仅造成设备稼动率的下降，还会提高包装材料的生产成本，降低消费者购买商品的性价比。针对上述技术问题，本发明涉及了一种激光焊接钢质包装桶及其焊接工艺，其中亲和自然的激光焊接工艺中实行对接焊方式代替传统焊接中的重叠搭接焊方式，避免高焊缝的产生并使焊缝宽度控制在3mm左右，不会对包装桶的外观造成较大影响，省却后续的焊缝涂覆过程，减少工序步骤，降低生产成本，同时不会产生有害气体。利用该激光焊接工艺制作的包装桶，通过在焊接前的钢板上先进行特殊涂层，既可以起到防伪作用，又可避免包装桶焊接后的喷涂烘烤产生苯类有害气体污染环境。同时，通过对包装桶的端部结构设置，可利用相同的设备、厂房生产出固、液体产品的包装桶，降低包装桶的成本，且提高了包装桶的重复利用率，提高厂房设备的稼动率。技术实现要素：一种激光焊接包装桶的焊接工艺，包括：产品上料及定位压合：将待焊接的钢板原料卷折对接完成后，利用装夹治具将其固定在焊接工作台上。其中，待加工钢板采取对接式焊接，即待焊接钢板在卷料时无需重叠搭接。对接焊方式使焊缝平整，无高焊缝的产生，确保焊接成型后的包装桶在进行端部卷边时不会留有死角，避免包装泄漏事故的发生。激光器的复位及开启：将激光器的激光头移动到起点位置，开启保护气、激光器后，激光头开始移动工作，将卷折后的钢板两端焊接在一起。其中，由于激光焊接过程中未使用焊材，直接将钢板本体材料进行激光融化焊接，使用保护气能够避免焊缝材料表面发黑，影响美观效果。关闭激光、产品下料：在结尾点处关闭激光器、关闭保护气，将焊接完成的钢板从焊接工作台上取下来。其中，待焊接原料是经过专门厂家彩涂后的钢板，彩涂方式为辊涂。传统的包装桶采取先焊后涂，包装桶一旦焊接成型就无法进行批量自动辊涂，只能进行喷涂，喷涂过程中会造成涂料飞溅，且涂料烘烤时会产生有害的苯类气体，对车间员工、四周居民及环境带来不利影响。本激光焊接工艺采取先涂后焊的生产工艺，由于钢板原料的彩涂在专门厂家进行，利于实现集中空间的自动化作业，辊涂方式不会造成涂料飞溅进入到空气中，同时将涂料的气味封闭在一定的空间中，利于将有害气体集中进行净化处理，不会对环境造成危害。再者，激光器的相关参数设置为：激光功率为3000～4000w，激光功率是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。将激光功率控制在一定范围内是形成高质量焊缝的关键因素之一。优选的，在激光焊接工艺过程中，激光出光焊接之前开启保护气，激光焊接完成之后关闭保护气。保护气体一般采用惰性气体，作用如下：使工件在焊接过程中免受氧化；保护激光器的聚焦透镜免受金属蒸汽的污染(特别是在高功率激光焊接时，由于其喷出速度较大，透镜更需保护)；防止液体熔滴的溅射，降低焊接质量及焊接美观度，同时，液体熔滴的飞溅会弄脏激光器表面，同时会危害操作人员的人身安全；保护气可以驱散高功率激光焊接产生的等离子，防止激光被等离子消耗而降低利用率；保护气体可降低焊接位置旁边区域的氧化程度。焊接开始前通保护气，焊接结束后关闭保护气，可将保护气的作用更好的发挥出来。优选的，在激光焊接工艺过程中，焊接速度为130～180mm/s,离焦量为正离焦2～6mm左右，根据实际焊接效果微调。焊接速度过慢，则热输入量过大，导致工件烧穿，焊接速度过快，则热输入量过小，造成工件焊不透。其次，激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50～200us材料开始熔化，形成液相金属并出现部分汽化，形成高压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。选择合适的焊接速度及离焦量可以得到更好的焊接效果。优选的，在激光焊接工艺过程中，保护气体为氮气或氩气。其中氩气的保护效果更好，但是价格相对较贵；相反，氮气的保护效果次于氩气，但价格相对便宜。在实际的激光焊接生产中，根据包装桶的用途及外观要求合理选择保护气的种类，例如，对于盛装液态产品且外观度要求较高时，采用氩气保护；对于盛装固态产品且外观度要求较低时，采用氮气保护。优选的，在激光焊接工艺过程中，关闭激光、产品下料步骤后增加焊件表面处理工序。在激光焊接过程中，由于焊接温度较高引起融化金属液四处飞溅，使得焊件表面留有金属液凝固的凸点，影响包装桶的美观及后期使用性能，可通过对焊件表面进行清理达到外观、使用要求。一种利用上述激光焊接而成的包装桶，包括，上盖体1，桶体2，下盖体3，其中，桶体2与下盖体3之间固定密闭式连接，上盖体1与桶体2的上端口为紧固密闭式连接或可拆卸式连接。液态、固态的产品都可用包装桶包装，为了减少相关设备及厂房的设置，将固体包装桶与液体包装桶做成相似外形、结构，可更多的使用共有设备、厂房、装夹工具，降低生产成本。所述包装桶的上盖体1与桶体2为紧固密闭式连接时可以作为盛装液体的包装桶，例如润滑油、沥青、化学试剂等产品；所述包装桶的上盖体1与桶体2为可拆卸式连接时可以作为盛装固体的包装桶。优选的，所述包装桶中，上盖体1与桶体2的上端口为紧固密闭式连接时，上盖体1还包括圆形进液口11和出液口12，且进液口11的尺寸大于出液口12。其中通过尺寸较大的进液口11将液态产品快速装进包装桶中，尽量减少产品与周围环境接触的时间，提高产品的纯净度防止带入周围环境中的杂质；通过出液口12用于倾倒液体，尺寸较小的出液口12使用户可以把握取液量的大小，取量过多时，若将多余液体重新倒入包装桶会造成液体污染，只能放弃处理。优选的，所述包装桶中，上盖体1与桶体2的上端口为可拆卸式连接时，上盖体与桶体2通过卡扣结构连接。可拆卸式连接的包装桶适用于固体的包装，通过卡扣结构将上盖体1与桶体2可拆卸式连接，便于将上盖体1整体取下，更有效的实现固体产品的取放，尤其对于体积较大的产品，同时，该包装桶在使用过程中不会发生损坏，可进行反复利用，用户购买该产品的性价比提高。优选的，所述包装桶中，卡扣结构包括带有缺口的卡扣圈4和螺栓，上盖体1安装在包装桶桶体2的上端口处，卡扣圈4卡扣在上盖体1与包装桶桶体2在圆周方向的接触缝隙处，卡扣圈4的缺口两端口处沿圆周方向分别设有内侧带有螺纹的螺栓过孔，将螺栓旋入卡扣圈4缺口两端的螺纹过孔中，通过转动螺栓便将包装桶的上盖体1紧紧固定于桶体2上。需要打开上盖体1时，只需将螺栓拧出后，抓住外凸的螺栓过孔就可轻松取下卡扣圈4，将上盖体1取下，操作简单方便。优选的，所述包装桶中，卡扣结构包括带有缺口的卡扣圈4和“蛋糕叉”形连接臂，上盖体1安装在包装桶桶体2的上端口处，卡扣圈4卡扣在上盖体1与包装桶桶体2沿圆周方向的接触缝隙处，卡扣圈4两端处分别加工一个孔，连接臂包括一个长臂、一个短臂；其中，长臂的端部、距端部1/4处，及短臂的首尾处各设有一个通孔，通过长臂1/4处、短臂一端孔中通过旋入螺栓、螺母将长、短臂组合在一起形成叉形结构；同样，通过在长、短臂及卡扣圈4缺口两端处的端头孔中旋入螺栓螺母组件将叉形连接臂组装在卡扣圈4上。当用户只需要调整螺栓螺母组合即可完成卡扣圈4的拆装，也可通过连接臂移动包装桶，操作方便，且所述的包装桶及卡扣结构都可以重复利用。优选的，所述包装桶中，包装桶的钢板原料的外表面设有涂层，外部涂层为外凸或内凹的结构，该结构的尺寸形状相同，在包装桶的位置相同，具有防伪功能，可以将产品与其他厂家区分开，防止不法厂家以次充好欺骗消费者。印刷涂层工序设置在钢板原料阶段，包装桶焊接成型后难以印刷特殊涂层标志，所以具有一定的防伪效果。优选的，所述包装桶中，包装桶桶体2的圆周方向设有滚压成型的波纹状加强筋，增强包装桶的强度，提高安全性。优选的，包装桶的壁厚为0.5～1.2mm,直径为500～600mm,高度为0.8～1m。附图说明：下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：图1是本发明激光焊接工艺流程示意图；图2是本发明盛装固体的包装桶示意图；图3是本发明盛装液体的包装桶示意图；主要结构序号说明：11112234上盖体进液口出液口桶体下盖体卡扣圈如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施案例1：一种激光焊接包装桶的焊接工艺，包括：产品上料及定位压合：将待焊接的钢板原料卷折对接完成后，利用装夹治具将其固定在焊接工作台上。其中，待加工钢板采取对接式焊接，即待焊接钢板在卷料时无需重叠搭接。对接焊方式使焊缝平整，避免高焊缝的产生，确保焊接成型后的包装桶在进行端部卷边时不会留有死角，避免出现包装泄漏事故。激光器的复位及开启：将激光器的激光头移动到起点位置，开启保护气、激光器后，激光头开始移动工作，将卷折后的钢板两端焊接在一起。其中，由于激光焊接过程中未使用焊材，直接将钢板本体材料进行激光融化焊接，保护气的使用能够避免焊缝材料表面发黑，影响美观效果。关闭激光、产品下料：在结尾点处关闭激光器、关闭保护气，将焊接完成的钢板从焊接工作台上取下来。其中，待焊接原料是经过专门厂家彩涂后的钢板，彩涂方式为辊涂。激光器的相关参数设置为：激光功率为3050w，焊接速度为130mm/s,离焦量为正离焦2.2mm，且激光器发出激光之前开启保护气-氮气，激光器焊接完成后关闭氮气保护上述激光焊接包装桶工艺不会产生苯类有害气体，亲和自然，保护环境，且焊缝宽度为3.1mm，焊缝表面平整美观且无需后续的喷涂美化工序,大大优于传统电阻焊，由于激光焊接采用对接焊方式，钢板焊缝厚度与母体相同，提高包装桶的密闭性，防止泄露。一种利用上述激光焊接工艺制作的固体包装桶，包括，上盖体1，桶体2，下盖体3，其中，上盖体1与桶体2的上端口为可拆卸式连接。上盖体1与桶体2通过卡扣结构连接。可拆卸式连接的包装桶适用于固体的包装，通过卡扣结构13将上盖体1与桶体2可拆卸式连接，这样可将上盖体1整体取下来，更有效的实现固体产品的取放，尤其对于体积较大的固体产品，同时，该包装桶在使用过程中不会发生损坏，可以进行反复利用，用户购买该产品的性价比提高。其中，卡扣结构包括带有缺口的卡扣圈4和螺栓、螺母组件，上盖体1安装在包装桶桶体2的上端口处，卡扣圈4卡扣在上盖体1与桶体2沿圆周方向的接触缝隙处，卡扣圈4的缺口两端口处沿圆周方向分别设有内侧带有螺纹的螺栓过孔，将螺栓旋入卡扣圈4缺口两端的螺纹过孔中，通过转动螺栓便将包装桶的上盖体1紧紧固定于桶体2上。需要打开上盖体1时，只需将螺栓拧出后，抓住外凸的螺栓过孔就可轻松取下卡扣圈4，将上盖体1取下，操作简单方便。包装桶的钢板原料的外表面印刷有涂层，该涂层为外凸的树形结构，该结构将产品与其他厂家生产的商品区分开来，对消费者来说具有较强的辨识度，防伪效果较好，有利于实现市场的公平竞争同时保障生产厂家及消费者的权益。此外，该固体包装桶的桶体2在圆周方向设有滚压成型的波纹加强筋，提高包装桶的强度，防止盛装较重固体时损坏包装桶，包装桶的使用性能得到提高。包装桶的壁厚为0.5mm,直径为500mm,高度为0.8m。具体实施案例2：一种激光焊接包装桶的焊接工艺，包括：产品上料及定位压合：将待焊接的钢板原料卷折对接完成后，利用装夹治具将其固定在焊接工作台上。其中，待加工钢板采取对接式焊接，即待焊接钢板在卷料时无需重叠搭接。对接焊方式使焊缝平整，避免高焊缝的产生，确保焊接成型后的包装桶在进行端部卷边时不会留有死角，避免出现包装泄漏事故。激光器的复位及开启：将激光器的激光头移动到起点位置，开启保护气、激光器后，激光头开始移动工作，将卷折后的钢板两端焊接在一起。其中，由于激光焊接过程中未使用焊材，直接将钢板本体材料进行激光融化焊接，保护气的使用能够避免焊缝材料表面发黑，影响美观效果。关闭激光、产品下料：在结尾点处关闭激光器、关闭保护气，将焊接完成的钢板从焊接工作台上取下来。钢板焊件表面处理：将焊件表面存在的金属液滴凝固而成的凸点进行打磨，是钢焊件表面平滑美观。其中，待焊接原料是经过专门厂家彩涂后的钢板，彩涂方式为辊涂。激光器的相关参数设置为：激光功率为3500w，焊接速度为155mm/s,离焦量为正离焦4mm，且激光器发出激光之前开启保护气-氩气，激光器焊接完成后关闭氩气保护。上述激光焊接包装桶工艺不会产生苯类有害气体，亲和自然，保护环境，且焊缝宽度为2.9mm，焊缝表面平整美观且无需后续的喷涂美化工序,大大优于传统电阻焊，由于激光焊接采用对接焊方式，钢板焊缝厚度与母体相同，提高包装桶的密闭性，防止泄露。一种利用上述激光焊接工艺制作的固体包装桶，包括，上盖体1，桶体2，下盖体3，其中，上盖体1与桶体2的上端口为可拆卸式连接。上盖体1与桶体2通过卡扣结构连接。可拆卸式连接的包装桶适用于固体的包装，通过卡扣结构13将上盖体1与桶体2可拆卸式连接，这样可将上盖体1整体取下来，更有效的实现固体产品的取放，尤其对于体积较大的固体产品，同时，该包装桶在使用过程中不会发生损坏，可以进行反复利用，用户购买该产品的性价比提高。其中，卡扣结构包括带有缺口的卡扣圈4和“蛋糕叉”形连接臂，上盖体1安装在包装桶桶体2的上端口处，卡扣圈4卡扣在上盖体1与包装桶桶体2沿圆周方向的接触缝隙处，卡扣圈4两端处分别加工一个孔，连接臂包括一个长臂、一个短臂；其中，长臂的端部、距端部1/4处，及短臂的首尾处各设有一个通孔，通过长臂1/4处、短臂一端孔中通过旋入螺栓、螺母将长、短臂组合在一起形成叉形结构；同样，通过在长、短臂及卡扣圈4缺口两端处的端头孔中旋入螺栓螺母组件将叉形连接臂组装在卡扣圈4上。当用户只需要调整螺栓螺母组合即可完成卡扣圈4的拆装，也可通过连接臂移动包装桶，操作方便，且所述的包装桶及卡扣结构都可以重复利用。包装桶的钢板原料的外表面印刷有涂层，该涂层为外凸的树形结构，该结构将产品与其他厂家生产的商品区分开来，对消费者来说具有较强的辨识度，防伪效果较好，有利于实现市场的公平竞争同时保障生产厂家及消费者的权益。此外，该固体包装桶的桶体2在圆周方向设有滚压成型的波纹加强筋，提高包装桶的强度，防止盛装较重固体时损坏包装桶，包装桶的使用性能得到提高。包装桶的壁厚为0.9mm,直径为550mm,高度为0.9m。具体实施案例3：一种激光焊接包装桶的焊接工艺，包括：产品上料及定位压合：将待焊接的钢板原料卷折对接完成后，利用装夹治具将其固定在焊接工作台上。其中，待加工钢板采取对接式焊接，即待焊接钢板在卷料时无需重叠搭接。对接焊方式使焊缝平整，避免高焊缝的产生，确保焊接成型后的包装桶在进行端部卷边时不会留有死角，避免出现包装泄漏事故。激光器的复位及开启：将激光器的激光头移动到起点位置，开启保护气、激光器后，激光头开始移动工作，将卷折后的钢板两端焊接在一起。其中，由于激光焊接过程中未使用焊材，直接将钢板本体材料进行激光融化焊接，保护气的使用能够避免焊缝材料表面发黑，影响美观效果。关闭激光、产品下料：在结尾点处关闭激光器、关闭保护气，将焊接完成的钢板从焊接工作台上取下来。其中，待焊接原料是经过专门厂家彩涂后的钢板，彩涂方式为辊涂。激光器的相关参数设置为：激光功率为4000w，焊接速度为175mm/s,离焦量为正离焦6mm，且激光器发出激光之前开启保护气-氩气，激光器焊接完成后关闭氩气保护。上述激光焊接包装桶工艺不会产生苯类有害气体，亲和自然，保护环境，且焊缝宽度为2.8mm，焊缝表面平整美观且无需后续的喷涂美化工序,大大优于传统电阻焊，由于激光焊接采用对接焊方式，钢板焊缝厚度与母体相同，提高包装桶的密闭性，防止泄露。一种利用上述激光焊接工艺制作的液体包装桶，包括，上盖体1，桶体2，下盖体3，其中，上盖体1与桶体2的上端口为固定式连接。上盖体1还包括圆形进液口11和出液口12，且进液口11的尺寸大于出液口12。其中通过尺寸较大的进液口11将液态产品快速装进包装桶中，尽量减少产品与周围环境接触的时间，提高产品的纯净度防止带入周围环境中的杂质；通过出液口12用于倾倒液体，尺寸较小的出液口12使用户可以把握取量的大小，取量过多时，若将多余液体重新倒入包装桶会造成液体污染，只能放弃处理。包装桶的钢板原料的外表面印刷有涂层，该涂层为外凸的树形结构，该结构将产品与其他厂家生产的商品区分开来，对消费者来说具有较强的辨识度，防伪效果较好，有利于实现市场的公平竞争同时保障生产厂家及消费者的权益。此外，该固体包装桶的桶体2在圆周方向设有滚压成型的波纹加强筋，提高包装桶的强度，防止盛装较重固体时损坏包装桶，包装桶的使用性能得到提高。包装桶的壁厚为1.2mm,直径为600mm,高度为1m。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12