【摘 要】主要介紹了日本 TMEIC 激光焊機(jī)在現(xiàn)代化冷軋廠酸軋線的技術(shù)應(yīng)用情況。從該激光焊機(jī)焊接原理、工藝流程、設(shè)備構(gòu)成、操作模式及維護(hù)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹、討論，論述了該設(shè)備的技術(shù)特性與先進(jìn)性。

【關(guān)鍵詞】激光焊機(jī) 原理 工藝流程 設(shè)備構(gòu)成 維護(hù)要點(diǎn)

一、引言

激光焊接技術(shù)作為目前發(fā)展迅速且先進(jìn)的焊接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、粉末冶金、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)。在現(xiàn)代化冷軋廠，激光焊接技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在冷軋廠酸軋機(jī)組，激光焊機(jī)的應(yīng)用受到特別的關(guān)注。本文介紹了冷軋廠酸軋聯(lián)合機(jī)組引進(jìn)的日本 TMEIC 公司制造的全自動(dòng)激光焊機(jī)。

二、激光焊接的基本原理

激光焊是以聚集的激光束作為能源，利用照射帶鋼所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的一種熔化焊方法。激光束由激光器產(chǎn)生，通過聚集系統(tǒng)聚集成為能量密度極高的焦點(diǎn)，其能量進(jìn)一步集中，當(dāng)調(diào)焦到帶鋼接縫處時(shí)，光能轉(zhuǎn)換為熱能，從而使金屬熔化而形成焊縫。按激光工作物質(zhì)狀態(tài)，激光器可分為固體激光器和氣體激光器，氣體激光器主要是 CO2激光器。冷軋廠使用的是 CO2激光器。CO2激光器工作氣體的主要成份是 CO2、N2和He，CO2分子是產(chǎn)生激光的粒子，N2分子的作用是與 CO2分子共振交換能量，使 CO2分子激勵(lì)，增加激光較高能級(jí)上的 CO2分子數(shù)。同時(shí)，它還有抽空激光較低能級(jí)的作用。He 分子的主要作用是抽空激光較低能級(jí)的粒子，He 分子與 CO2分子相碰撞，使 CO2分子從激光較低能級(jí)盡快回到基級(jí)，He 的導(dǎo)熱性很好，故又能把激光器工作時(shí)氣體中的熱量傳給交換器，使激光器的輸出功率和效率大大提高。該激作者： lz 光焊機(jī)布置在酸軋機(jī)組入口段，用于對(duì)熱軋鋼卷的頭尾進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)機(jī)組連續(xù)生產(chǎn)。其焊接原理為深熔焊接，即將高強(qiáng)度的激光束輻射至連接金屬表面，使金屬熔化實(shí)現(xiàn)帶鋼的連接。在激光與金屬的相互作用過程中，金屬熔化僅為其中一種物理現(xiàn)象。這時(shí)光能不僅轉(zhuǎn)化為金屬熔化所消耗的能量，還以汽化、等離子體等形式表現(xiàn)出來。要實(shí)現(xiàn)良好的熔融焊接，必須使金屬熔化為能量轉(zhuǎn)換的主要形式。同樣，光束焦點(diǎn)位置也是激光焊接非常關(guān)鍵的控制工藝參數(shù)。額定激光功率和焊接速度下，只有焦點(diǎn)處于最佳位置范圍內(nèi)才能獲得最大熔深和良好的焊縫形狀。根據(jù)理論分析和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在帶鋼焊接時(shí)，激光焦點(diǎn)設(shè)置在上表面以下 1/3 帶鋼厚度處，最有利于降低帶鋼表面對(duì)光束的散射作用，增加焊縫對(duì)激光能量的吸收，使能量滲透深度最大。

三、焊接工藝流程

帶尾停止在機(jī)架內(nèi)→帶頭停止在機(jī)架內(nèi)→對(duì)中裝置關(guān)閉→入口夾鉗關(guān)閉→出口夾鉗關(guān)閉→雙切剪下剪刃升起→上剪刃降下進(jìn)行剪切→上剪刃升起→下剪刃降下→移動(dòng)機(jī)架移動(dòng)到臨時(shí)位置→入口夾鉗前移進(jìn)行帶鋼對(duì)接→帶鋼橫向調(diào)整→帶鋼高度調(diào)整→調(diào)整輥降下→鍛壓輥降下→工作頭 Z 向調(diào)整→焊接→調(diào)整輥升起→鍛壓輥升起→工作頭升起→入口夾鉗打開→出口夾鉗打開→完成焊接

四、焊機(jī)設(shè)備組成及特點(diǎn)

（一）激光發(fā)生器

TMEIC 激光焊機(jī)采用德國通快公司制造的激光發(fā)生器，安裝在焊機(jī)旁的工作室中。激光源為快速軸流式 CO2激光器，激光功率 12 kW。

（二）入口活套

焊機(jī)入口有一套氣缸驅(qū)動(dòng)的活套裝置，方便帶鋼在焊機(jī)內(nèi)調(diào)整、對(duì)中等。

（三）入出口帶鋼對(duì)中裝置

焊機(jī)入出口各有 1 套對(duì)中裝置，由液壓馬達(dá)和滾珠絲杠裝置驅(qū)動(dòng)，并通過線性導(dǎo)軌導(dǎo)向。

（四）入口夾緊裝置

布置在焊機(jī)主框架的入口側(cè)。入口夾緊裝置有高度調(diào)節(jié)功能、帶鋼對(duì)接功能。高度調(diào)節(jié)功能主要是調(diào)節(jié)帶尾厚度方向的中心使之與帶頭中心對(duì)齊，通過液壓缸、斜楔實(shí)現(xiàn)。帶鋼對(duì)接功能由液壓缸驅(qū)動(dòng)入口夾鉗朝出口方向移動(dòng)以使帶鋼頭尾完成準(zhǔn)確的對(duì)接，對(duì)接的間隙通過斜楔調(diào)整。夾緊裝置前后、升降移動(dòng)有線性導(dǎo)軌導(dǎo)向。

（五）焊機(jī)移動(dòng)機(jī)架

C型架結(jié)構(gòu)的機(jī)架，移動(dòng)方向垂直于機(jī)組帶鋼運(yùn)行方向，由安裝在主框架上的線性導(dǎo)軌支撐、導(dǎo)向，并通過伺服電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、滾珠絲杠傳動(dòng)。移動(dòng)機(jī)架中還安裝了下列設(shè)備。

五、焊機(jī)維護(hù)要點(diǎn)

激光焊機(jī)設(shè)備的維護(hù)主要要保證激光發(fā)生器、激光傳輸系統(tǒng)正常工作，同時(shí)做好潤滑、緊固、檢查工作，保證各設(shè)備裝置的正常運(yùn)行及位置精度。

（一）激光傳輸系統(tǒng)要保證各部件安裝牢固、無松動(dòng)； 保護(hù)氣體的接頭不得有泄漏，噴嘴不能堵塞。

（二）激光發(fā)生器對(duì)工作環(huán)境的要求比較高，要對(duì)外部溫度、濕度及空氣污染進(jìn)行認(rèn)真記錄和檢查；其次對(duì)激光氣體的純度和混合比例要嚴(yán)加控制，檢查氣體消耗量，對(duì)供氣站氣體壓力進(jìn)行檢查確定壓力正常。

（三）各傳動(dòng)部位的潤滑。如移動(dòng)機(jī)架傳動(dòng)部位滾珠絲杠、線性導(dǎo)軌，入口夾緊裝置用于帶鋼對(duì)接線性導(dǎo)軌、用于高度調(diào)整的斜楔、線性導(dǎo)軌，工作頭在X、Y、Z 方向調(diào)整移動(dòng)的斜楔、導(dǎo)軌，對(duì)中裝置的滾珠絲杠，雙切剪導(dǎo)向滑道等部位，必須保證充分、良好的潤滑，并定期檢查、掌握磨損情況，否則將引起傳動(dòng)、導(dǎo)向部位異常磨損，造成設(shè)備定位出現(xiàn)偏差，影響焊接質(zhì)量、甚至造成設(shè)備損壞。

（四）輥?zhàn)虞S承的潤滑。如支撐輥、上下調(diào)整輥、上下碾壓輥的輥?zhàn)虞S承必須保證良好潤滑，在缺油的狀態(tài)下很容易造成軸承間隙增大或損壞，影響焊接質(zhì)量。

（五）各導(dǎo)向斜楔、線性導(dǎo)軌，傳動(dòng)滾珠絲杠，輥

子座子定位等部位螺栓要定期檢查、緊固，防止出現(xiàn)

松動(dòng)影響設(shè)備運(yùn)行。

（六）定期對(duì)下支撐輪焊渣進(jìn)行清除，保證支撐輪轉(zhuǎn)動(dòng)正常。

（七）定期對(duì)設(shè)備各部位接近開關(guān)、線性傳感器的位置和功能進(jìn)行檢查、確認(rèn)。

六、結(jié)束語

TMEIC 公司制造的全自動(dòng)激光焊機(jī)布局緊湊，設(shè)備精度高，系統(tǒng)可靠性高，可以完全實(shí)現(xiàn)帶鋼自動(dòng)焊接，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了酸軋機(jī)組作業(yè)率。

在今后的設(shè)備安裝、調(diào)試及運(yùn)行實(shí)踐中，將積極探索、創(chuàng)新設(shè)備操作、調(diào)整及維護(hù)保養(yǎng)的方式、方法，為焊機(jī)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行及酸軋機(jī)組順行提供有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]2030 冷軋工程激光焊機(jī)技術(shù)附件.· 46·四川冶金 第34卷