石建
河北钢铁集团唐钢高强汽车板有限公司 河北 唐山063000
摘要：Miebach激光焊机主要作用是将两卷钢的带头和带尾焊接到一起，达到连续性生产的目的，根据激光焊机激光器的种类不同，焊机主要分为气体激光焊机和固体激光焊机，我公司主要使用的是气体激光焊机。焊机主要安装在各产线的入口段，对于各产线的生产，焊机的焊接质量直接决定产线的产量，尤其是对于极限规格产品的焊接质量的控制，更为重要，如果焊机的极限厚规格焊接和极限薄规格焊接都能达到稳定状态，对于产线的多种类，高效率焊接有着重大的意义。
关键词：激光 焊接 控制 稳定
德国Miebach公司生产的激光焊机是世界上最为先进的焊机之一，以其高度集成的自动化控制、操作方便、焊接稳定、焊接效率高等优势被广泛应用于各大钢铁集团的冷轧薄板生产公司，尤其是在国内，占有巨大的市场份额，备受用户的青睐，我公司的酸轧、连退、镀锌各产线均使用的是Miebach激光焊机，已经投入生产十余年，焊接整体运行较为稳定，但使用期间极限规格焊接的稳定性控制是一个非常关键的问题，如果应某些因素控制不好会直接影响极限规格焊接质量的稳定性，影响极限规格焊接质量的因素很多，本文着重从以下几个方面进行研究。
1.激光焊机焊接原理
激光焊机焊接属于深熔焊接，就是将激光能量转化为热能，把工件的对接部分熔化，形成熔池，在随后的冷却过程中形成焊缝。激光焊接的核心是小孔效应，激光深熔焊的能量传递和转换是通过小孔完成的，在高功率的激光束照射下，被焊金属材料的微小局部被加热、熔化、蒸发后形成小孔，通过激光束的作用，孔壁材料连续蒸发的蒸汽充满小孔，形成高压气孔，把周边的熔化金属推向四边，致使激光束通过蒸汽孔穿透材料内部。随着激光束和工件的移动，熔融金属以小孔的形式，以行进光束或工件确定的速度向前移动，随后冷却凝固形成均匀致密的金属焊缝，如下图1。
图1 焊接过程原理图
2.焊机激光的控制
激光焊机焊接是将激光焦点作用到带头和带尾对接处，熔化带钢形成焊缝，对于激光焊接，激光的控制直接影响焊缝的质量，影响激光的因素主要有激光的能量控制和激光的位置控制。激光的能量控制指的是在焊接极限规格带钢时是否能提供足够的能量将带钢熔化，激光能量的指标是激光功率，激光功率越高，激光能量越高，激光功率是通过激光器产生的，我们要定期检查维护激光器，保证激光功率的正常，然后通过执行机构来设定激光功率的大小，从而满足不同规格带钢的焊接；激光位置指的就是激光焦点的位置，如果激光焦点位置误差过大，会造成焊接不充分，焊接质量不理想，影响激光焦点的因素主要有激光光路和激光焦点距离。激光光路指的是激光光束在激光器产生后通过光路传输到焊接处，激光光路内通过反射镜将光束发射出来，如果反射镜镜面出现问题，会影响光束的传输，使光束偏离中心位置，影响作用到带钢焊接处的激光能量，我们要定期对激光反射镜惊醒清理更换，然后通过激光标定十字架对激光打点，调整反射镜角度，将光束调整到光路的中心处，保证激光能量的充分传输；激光焦点的距离指的是激光焦点作用到带钢焊接间隙的深度，如果焦点的距离标定不准确会影响焊接参数的设定，首先要对激光焦点的距离进行标零，设置好零点后，再通过焊接实验设定合适的焦点距离，达到理想的焊接效果。
3.焊机机械精度的控制
激光焊机机械精度是影响极限规格带钢焊接的一个非常重要的因素，主要有焊机的夹钳的精度，焊机精切剪的精度，下面我们进行详细的研究。
1）夹钳精度的控制
焊机夹钳的作用是夹持带钢的带头和带尾，进行对接，然后激光作用到对接间隙处，熔化带钢，形成焊缝。夹钳精度如果达不到要求，会直接影响焊接间隙的大小和横向偏移量。焊机夹钳分为入口夹钳和出口夹钳，通过行程编码器来控制夹钳的位置，我们要保证编码器的精度合格并能稳定运行，然后对夹钳的对接间隙大小进行标定，首先设定一个对接间隙，然后用塞尺对焊接间隙进行测量，测出与设定对接间隙的误差，通过编码器参数对误差进行调整，直到与设定间隙大小一致，间隙大小调整完成后，下一步对对接间隙的横向偏移量进行标定，间隙的横向偏移量指的是间隙位置与激光焦点位置的误差，必须保证间隙位置与焦点位置一致才能进行正常的焊接，首先通过激光在带钢上打点，再对激光点进行观察测量，测出间隙位置与焦点位置的误差，然后通过编码器参数进行调整，使间隙位置与焦点位置一致，对接间隙的横向偏移量对极限规格带钢的焊接影响很大，由于带钢厚度不同和机械磨损，横向偏移量对于薄规格和厚规格带钢的误差是不同的，在标定过程中要分别对极限薄规格带钢个极限厚规格带钢分别进行标定，如果两偏移量过大，需要设定两组焊接偏移量，如果偏移量相差不大，取薄规格带钢偏移量进行设定，最大程度的保证两极限规格焊接的稳定性。标定完成后分别对两种规格进行焊接实验，由于薄规格带钢带剪切过程中，形变量偏大，尤其是带钢边部，在设定间隙参数是要偏大一点，避免由于边部形变量过大产生搭接致使焊缝不合格；同时由于后规格带钢在剪切过程中，夹钳会出夹持不住的情况，在设定间隙参数是要偏小一点，保证带钢充分焊接。
2）精切剪精度的控制
焊机精切剪是焊机的一个重要部分，其主要作用是带头和带尾定位到焊机夹钳剪切位置处，通过精切剪对带钢进行剪切，然后夹钳对接并焊接，如果剪切质量不好，会直接影响焊接质量，对于极限薄规格带钢，精切剪精度不合格的话，会造成带钢切面不整齐，边部形变量过大，在对接过程中对接不齐，焊接不合格，对于极限厚规格带钢，剪切过程中会出现大量毛刺，造成焊缝不饱满。所以我们要更具精切剪寿命和实际情况定期更换精切剪，对精切剪进行修磨，保证精切剪间隙和锋利度。
4.带钢板型的控制
在焊机各项参数和精度达到要求的时候，如果带钢板型不平整，仍会严重影响焊接质量，对于极限报规格带钢来说，在甩尾过程中，如果张力不卸载，入口横切剪对带钢剪切，会对带钢进行撕扯，严重影响薄规格带钢板型，造成带尾在焊机处不平整对接不齐，焊缝质量不合格，为了避免此种情况发生一是要编制控制程序，使带尾在甩尾剪切时，张力卸载，并停止传送带钢，使带钢在无张力情况下进行剪切，一是要保证横切剪精度，是剪切质量达到要求，另外如果薄带钢本身带有边浪或者中浪等板型不好的情况，也会严重影响焊接质量，要严格控制轧机轧制带钢的平整度；而对于厚规格带钢来说，如果版型不好，直接会影响对接间隙的平整度，焊接不饱满。
结论：
Miebach激光焊机是虽然非常先进，但也需要我们对其特性进行深入的研究学习，掌握合适的控制方法，保证焊接的多样性和稳定性，通过本文我们学习了激光焊机的焊接原理、影响极限规格焊接的主要因素和控制方法，通过研究这些影响因素和控制方法，并结合实际情况可以有效地控制焊接的稳定性，减少焊缝断带和重焊的情况，提高了焊接效率和生产效率，为公司带来巨大的效益。
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