激光焊机教材普及版.docx

1、激光焊机教材普及版激 光 焊 机（Laser beam welder）一 概述激光焊机设置在酸轧机组入口段，用以将前后两钢卷的尾部及头部焊接起来，实现无头轧制。激光焊接是将能量密度很高的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属受热熔化然后冷却形成焊接。激光焊接优点：1、焊接速度快、变形小； 2、功率密度高，焊缝熔深大，深宽比可达5：1； 3、控制易于实现自动化； 4、焊缝窄热影响区很小,焊缝组织均匀。二 激光焊机设备组成激光焊机由以下主要设备和部件组成：激光发生器，激光传输系统，焊接C型框，焊头，双切剪，下支撑台，入口/出口夹具台及夹具、夹送辊，活套辊、对中装置，月牙剪等组成。焊

2、机整体包括如下4个部分（图2-1）：A-带钢出口段B-带钢入口段C-焊机本体D-液压站（未画出） 图.2-1激光焊机结构2.1焊机主体结构 图.2-2 焊机主体结构1Welding carriage（底座）8Laser beam guide（光束导向）2Carriage drive（驱动装置）9Planishing rolls （平整辊）3Shear drive（剪切机构）10Heating device （热处理装置）4Shear unit（剪切部件）11Pinch（冲孔）5Weld edge positioning（焊缝边缘定位）12Shear scrap evacuation（碎片外运）

3、6Laser focusing head（激光聚焦头）13Strip edge detection（带钢边缘检测）7Laser welding head（激光焊接头）14Scrap chute（剪切碎片运输斜道） 表：焊机主体组成部件 激光焊机，其主要设备（如上表）组成介绍如下：1.底座.装有用于“C”型架运行的高精度导轨。2.车式“C”型框，装有球型丝杆及其转动装置。3.高性能CO2激光发生器安装在“C”型架上，设有保护罩如图.2-3。 图.2-3 CO2激光发生器安转位置4.适应于激光焊接的高精度双切剪。为便于更换刀片，将刀片组装在1个盒内。剪体内装有冲孔器如图.2-4。 图.2-4 双切

4、剪结构5、带钢两侧的光电检测器用以控制激光束投入起止点。6、激光发生器和激光反射镜都设有水冷却系统。7.传输激光的铝质导管也固定在“C”型架上，管内装有1个带水冷却的激光转向反射镜，管内冲有保护气体。由于激光发生器和激光焊头都安装在“C”型架上，所以传输光路短如图.2-5。 图.2-5 激光束传输过程9.在焊缝的上下面设有焊缝光整轮，用液压缸操作。10.高频电感加热器（用于对带钢预热和退火）组成为： 高频转换器；加热器（由电感应线圈、变压器、震荡回路、电容器及水冷却器）等。11.冲孔装置在焊缝边缘处冲孔，为了在后续工艺中实现对焊缝的跟踪和检测。12.切头输出装置布置在剪刃盒中，能自动输出切头。

5、14.用切头溜槽将切头导至切头带式运输机上。2.2焊机出口/入口段结构图 图.2-6 出口段设备 图.2-7 入口段设备A1-升降辊 A2-夹送辊 A3-起活套装置 B1-MCD对中装置A4-MCD对中装置 A5月牙剪 B2-起活套装置 B3-夹送辊A2-夹送辊的作用：运输并定位带钢头部进入双切剪中。夹送辊的下辊采用液压齿轮马达转动。A3-起活套装置：安装于焊机机体之前，用于形成活套。活套臂在液压缸的作用下托起带钢，当活套形成后降下。A4-MCD对中装置：在焊机本体的入口和出口设有四点式对中装置。对中装置的移动对中部件由液压马达通过齿轮齿条进行转动的。三 激光焊机典型工作过程焊机工作过程可由以

6、下顺序图来表示： 图.3-1 双切剪进入工作位置1.当前卷带钢的带尾即将通过焊机时，移动剪座在液压缸的驱动下进入工作位置，如图.3-1所示。 图.3-2 出口、入口带钢形成活套2.前卷带钢的尾部及后卷带钢的头部双双就位，进/出口段活套辊上升，带钢形成活套，如图.3-2所示。 图.3-3 MCD对前、后带钢进行对中调整3.焊机自带的MCD带钢对中装置对前后带钢进行对中调整，及进、出口压板台将前后卷的带钢压紧，如图.3-3所示。 图.3-4 双切剪剪切带钢4.双切剪上、下剪刃工作对前卷带钢尾部和后卷带钢的头部进行剪切及冲孔，如图.3-4所示。 图.3-5 激光焊接头进入带钢焊接工作 5.激光焊接头

7、下降压紧带钢开始焊接工作，如图.3-5所示。图.3-6 月牙剪剪切带钢焊缝处6.带钢运行至月牙剪对焊缝边缘剪切，如图.3-6所示。激光焊机工作过程中全自动内容包括：夹送辊、活套、对中、切头、冲孔切头输出、焊接、光整、月牙剪等设备的操作。四 技术数据要求 4.1机械数据 焊机开口度 140mm1900mm 主夹具夹紧力 约400KN 导轮夹紧力 约40KN双切剪剪切力（含冲孔） 约800KN两剪刃间距 140mm冲孔直径 20mm（位于带钢中间）冲孔与焊缝间距 约100mm平整轮压紧力 约50KN 焊机C型框的行进速度（可以微调） 1 m/min. to 15 m/min.焊接速度 (可以微调)

8、 2.5 m/min. to 15 m/min. 4.2 CO2-RF激光发生器(TLF-12000) 涡轮轴承 无油输出功率 12kw波长 10.6输出功率稳定性 2%激光传输距离 约7.1m4.3液压站 电机 2台(1用1备)，三相 压力 Max.18Mpa 油箱（不锈钢） 1.5m3，1个 循环油泵 2台（1用1备），5.5kw油箱加热器 8kw 冷却水温 进口Max.350C 出口Max.450C 4.4气体站（1）激光气体站设有6个气瓶(He、N2、CO2三种气体各2瓶)，装有：切换开关；起泡；信号装置；两级减压阀。（2）保护气体站设有2瓶He，装有：切换开关；气体吹扫；两级减压阀、

9、流量计。4.5电气及仪表 1套西门子 S7-400基础自动化系统,其主要设备组成由:(1) 西门子 S7-400中心处理单元(2) 西门子中央处理器(3) 西门子扩充设备(4) 内部通信单元 Profibus DP/FMS和CAN BUS(5) 米巴赫主控器 PC机,19寸彩色显示器，用于移动定位控制(6) 西门子内部板间接口 1M(7) 数字输入/输出模块(8) 模拟量输入/输出模块(9)带钢数据内部接口 以太网且有TCP/IP协议（西门子标准） (10)遥控I/O (11)程序器带钢数据全自动输入 所有的带钢数据是由酸洗-轧机作业线主计算机通过内部接口传输给焊机机（且此数据显示在三菱-日立

10、的显示屏上），焊机按此数据自动设定。带有标准的“19”彩色显示器的MHI计算机用于：（1）人工干预和引导 （2）焊接参数输入（3）预设定 （4）带钢数据（5）故障诊断 （6）内部连锁焊接过程及焊缝质量检测系统(QCDS-3) 焊机配备了1台用于检测焊接过程和焊缝质量的计算机系统。3个高分辨率的专用CCD射像头，能够反映出焊缝区域在焊接前、焊接过程中及焊接后的详细情况，其结果显示在QCDS系统显示器上。另外还有6个重要的焊接参数被复制和显示，PC机有40GB硬盘可存放最近的1000个焊接数据。PC机具有CD-RM驱动器。五 故障诊断（1）信息和报警 受到的和发出的信息和报警信号都显示在监视屏上，

11、并注有日期和时间。信息是着色的，确认后变色示出。约可储存1000条信息。（2）焊机功能监视 焊机的功能（如：移动及调节）实时监视的，并记录实时的错误状态。例如：限位开关未受到指令、限位开关未启动。（3）故障状态在人工操作时，如果启动一个设备而无效果，此故障状态被显示出来。（4）在MHI辅助画面上，有焊机进入自动程序控制切入方式说明档。当切换成功，自动按钮闪光；当未切换成功，自动按钮将显示故障状态。六 激光焊机检修和维护的主要内容如下1）激光发生器对工作环境的要求比较高，因此首先要对外部温度、湿度以及空气污染进行认真记录和检查；其次对激光气体的纯度和混合比例要严加控制，检查气体消耗量。2）激光传输系统要保证各部件安装牢固，无松动；各种保护气体的接头不得有泄漏，喷嘴不能堵塞。焦点调节装置的传动部分要保证良好润滑，定期检查传动部件的磨损情况。3）双切剪的维护首先要保证各部件的良好润滑， 并对各导向衬板进行定期检查，磨损超差的要及时更换；定期检查各油缸的外泄漏和各项性能指标，定期更换剪刀。