專利名稱：高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍層板的焊接工藝，具體的說是一種利用激光焊接技術(shù)對高強耐 候冷軋集裝箱鍍層板進行焊接的工藝。
背景技術(shù)：
中國是世界上集裝箱生產(chǎn)大國，集裝箱的年產(chǎn)能達到200萬標(biāo)箱，約占世界集裝 箱需求的90%。目前生產(chǎn)集裝箱所用的鋼材品種主要有熱軋板、型材和焊管等，其中鋼板 用量約占使用鋼材總量的96%以上，厚度范圍在1. 6 6. 0mm，而且多為耐大氣腐蝕鋼，比 如CortenA、09CuPCrNi、SPA-Η、Q345GNHL、B480GNQ等等。近些年來，隨著冷軋涂鍍工藝的 不斷發(fā)展，新的耐腐蝕鍍層材料的不斷開發(fā)，采用高強耐候冷軋鍍層板代替熱軋板作為集 裝箱用材逐漸成為人們關(guān)注的一個發(fā)展方向，尤其是用作頂板和側(cè)板等覆蓋件。同使用熱 軋板相比，使用高強耐候冷軋鍍層板可以在不降低集裝箱體耐腐蝕性能的基礎(chǔ)上降低板材 的厚度，不需要后工序的防銹處理，從而顯著減輕箱體自重，提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)和運 輸成本。焊接問題是使用高強耐候冷軋鍍層板制造集裝箱的主要問題。目前集裝箱生產(chǎn)中 廣泛采用的是熔化極混合氣體保護焊(MAG焊)和MIG/TIG焊等電弧焊方法，采用這類焊接 方法焊接高強耐候冷軋鍍層板時，一方面由于焊接過程的熱輸入量很大，薄板構(gòu)件極易發(fā) 生變形，在側(cè)板和頂板等大面積薄板構(gòu)件的焊接中尤為明顯，需要通過焊前預(yù)變形、銅墊板 散熱或者焊后矯正等方式進行處理，從而大大增加了焊接工序和焊接設(shè)備的復(fù)雜性，影響 了生產(chǎn)效率；另一方面，焊接過程中電弧覆蓋的區(qū)域較寬，對焊縫兩側(cè)母材的耐蝕鍍層燒損 非常嚴(yán)重，且焊縫成型差，容易產(chǎn)生裂紋、咬邊、燒穿等缺陷，造成焊接后焊縫耐腐蝕性能和 力學(xué)性能同母材相比明顯降低，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命。激光焊接技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一項新的焊接技術(shù)，它是利用聚焦激 光束所具有的超高的功率密度作為熱源熔化母材實現(xiàn)連接，具有熱量輸入小、熱影響區(qū)小、 焊縫強度高、焊接速度快、光束易于控制、焊接定位精確、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，因而是進 行高強耐候冷軋集裝箱鍍層板焊接的理想方法。雖然激光焊接技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于鍍鋅汽車 板等鍍層板焊接領(lǐng)域，但將其直接應(yīng)用于高強耐候冷軋集裝箱鍍層板的焊接還有一定的困 難，主要體現(xiàn)在以下幾個方面(1)對于高強耐侯冷軋集裝箱鍍層板而言，其鍍層多為高耐 蝕的Al-Mg-Zn合金鍍層，與普通的鍍鋅板相比，這種成分的鍍層對焊接過程的影響更加明 顯，容易出現(xiàn)飛濺、氣孔、裂紋等缺陷，因此對于激光焊接的控制要求更為嚴(yán)格；(2)高強耐 候冷軋鍍層板多用作集裝箱頂板和側(cè)板，而頂板和側(cè)板的裝配焊接多為鍍層板與鍍層板、 或者鍍層板與熱軋板或型材間的搭接焊和角接焊，一般的搭接和角接接頭不利于焊接過程 中鍍層蒸汽的逸出，接頭缺陷出現(xiàn)的幾率很高；(3)集裝箱的角柱、上下橫梁均為厚度較大 的熱軋板或熱軋型材(厚度一般> 6mm)，在與頂板、側(cè)板裝配焊接時，存在著很大的板厚差 (^3 1)，焊接前后的裝配精度很難保證，不容易獲得理想的焊接效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種利用激光焊接技術(shù)，其工藝簡 單、生產(chǎn)效率高、焊后構(gòu)件無變形，焊縫成形美觀，鍍層燒損小，焊接接頭性能不低于母材、 滿足集裝箱裝配焊接的精度和質(zhì)量要求的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，包括(1)對集裝箱板材進行切邊處理，去除毛刺，保證焊邊的平直度；(2)將集裝箱板材送入焊接平臺，板材間搭接或角接成接頭后進行剛性固定，控制 搭接或角接處板材與板材的焊邊之間預(yù)留有供鍍層蒸氣逸出的間隙；所述剛性固定優(yōu)選采用機械或氣動夾具進行剛性固定。(3)采用固體激光器作為激光源，焊炬沿焊縫中心移動進行焊接，焊接過程中，激 光功率P = 2-5kff,掃描速度V = 4-10m/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦距f = 200mm ；所述焊 炬的夾持可利用機械人操作，更為安全可靠。(4)焊接過程中使用含有Ar氣和He氣的保護氣體對焊縫進行保護。所述步驟(1)中集裝箱板材為鍍層板，或者是鍍層板和熱軋板或型材；步驟(1) 中板材切邊處理為精密剪床剪邊或者激光切邊；步驟(2)中所述剛性固定為鍍層板與鍍層 板，或鍍層板與熱軋板或型材的焊邊之間的剛性固定。步驟(2)中，所述鍍層板與鍍層板的接頭連接方法為搭接方式將上、下兩鍍層板的焊邊分別向上彎折成尖部朝上的V形，所述上鍍層 板的折角彎度小于下鍍層板的折角彎度，且折彎部分寬度保持一致，然后將上、下兩鍍層板 彎折部分對應(yīng)拼接。優(yōu)選拼接后彎折部分之間形成深度不小于0. 5mm的間隙；角接方法將上、下兩鍍層板的焊邊分別進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬 度不小于8mm，且下鍍層板卷邊圓角小于上鍍層板的卷邊圓角，然后將上、下兩鍍層板的卷 邊對應(yīng)拼接。優(yōu)選拼接后上下兩層鍍層板的卷邊間形成深度不小于0. 5mm的間隙；步驟(2)中，所述鍍層板與熱軋板或型材的接頭連接方法為搭接方式對鍍層板進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬度不小于2mm，并在 卷邊時對卷邊角進行圓角處理，然后在熱軋板或型材焊接部位加工直角裝配槽，所述直角 裝配槽的深度為鍍層板厚度加上卷邊寬度，最后將卷邊與熱軋板或型材的直角裝配槽對應(yīng) 拼接，優(yōu)選拼接后鍍層板卷邊與直角裝配槽間形成深度不小于0. 5mm的間隙；角接方式對鍍層板進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬度不小于8mm，并在卷邊時對卷 邊角進行圓角處理，然后在熱軋板或型材焊接部位加工直角裝配槽，所述直角裝配槽的深 度等于鍍層板厚度，長度等于鍍層板厚度加上卷邊寬度，最后將卷邊末端與熱軋板或型材 的直角裝配槽對應(yīng)拼接，優(yōu)選拼接后鍍層板卷邊與直角裝配槽間形成深度不小于0. 5mm的 間隙。步驟(3)中，所述鍍層板與鍍層板的接頭以搭接方式連接的焊接方法為焊接兩 道對稱焊縫，焊接位置為彎折部分兩側(cè)邊緣的焊縫A、B，焊接時激光束傾斜20-40° ；
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鍍層板與鍍層板的接頭以角接方式連接的焊接方法為焊接兩道對稱焊縫，焊 接位置為內(nèi)側(cè)鍍層板卷邊圓角兩側(cè)邊緣的焊縫C和焊縫D，焊接焊縫C時激光束傾斜 50-70°，焊接焊縫D時激光束傾斜20-40°。所述步驟(3)中，鍍層板與熱軋板或型材的接頭以搭接方式連接的焊接方法為 焊接位于鍍層板卷邊與直角裝配槽之間的焊縫E和位于鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫 F，焊接焊縫E時激光束保持垂直，焊接焊縫F時激光束傾斜傾斜20-40° ；鍍層板與熱軋板或型材的接頭以角接方式連接的焊接方法為焊接位于鍍層板卷 邊與直角裝配槽之間的焊縫G和位于鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫H，焊接焊縫G時激光 束保持垂直，焊接焊縫H時激光束傾斜傾斜20-40°。所述步驟(3)中，所述固體激光器為光纖激光器，采用光纖將激光傳輸至焊縫區(qū) 中心，保證光束離焦量為-0. 5mm至+0. 5mm。所述步驟(4)中，焊接過程采用Ar、N2, He氣的三元混合氣體對焊縫進行保護，其 中He氣百分比不低于15%，Ar氣百分比不低于20%，其余為N2氣，氣體流量為5-lOL/min。所述步驟(3)中，鍍層板與鍍層板之間焊接過程中，激光功率P = 2_4kW，掃描速度 V = 5-10m/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦距f = 200mm。優(yōu)選激光功率P = 3kff,掃描速度V =9m/min，光斑直徑 d = 0. 6mm，焦距 f = 200mm。所述步驟(3)中，鍍層板與熱軋板或型材焊接過程中，激光功率P = 3. 5_5kW，掃描 速度V = 4-8m/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦距f = 200mm,優(yōu)選激光功率P = 5kff,掃描速 度V = 4m/min,光斑直徑d = 0. 6讓，焦距f = 200mm。由于高強耐候冷軋鍍層板多用作集裝箱頂板和側(cè)板，且集裝箱的角柱、上下橫梁 均為厚度較大的熱軋板或型材，因此焊接時，可能需要對鍍層板和鍍層板之間的接頭焊接， 也可能需要對鍍層板與熱軋板或型材之間的接頭焊接；另外，用于集裝箱的焊接方式通常 為搭接焊或角接焊，為滿足上述板材對這兩種特殊焊接情況的要求，發(fā)明人據(jù)此對接頭進 行了特別的設(shè)計，一方向滿足了焊接要求的精準(zhǔn)和牢固，另一方面也解決了鍍層蒸汽的逸 出的問題。通過配合設(shè)計的直角裝配槽和卷邊，可使厚度較小的鍍鋅板能夠與厚度較大的熱 軋板或型材對應(yīng)拼接，使接頭處避免因為明顯板厚差導(dǎo)致的剛性連接差、定位不準(zhǔn)確的問 題，有效保證了安裝精度。與現(xiàn)有集裝箱制造中所用的高強耐侯冷軋鍍層板的焊接工藝相比，本項發(fā)明中的 焊接工藝具有以下優(yōu)勢(1)將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于高強耐候冷軋集裝箱鍍層板的焊接，通過對激光焊接 工藝條件的控制，焊接過程的熱變形及殘余應(yīng)力很小，只需簡單剛性固定，無需焊前預(yù)變 形、加銅襯墊散熱以及焊后矯正、防銹等處理工序，大大簡化了工藝過程和焊接設(shè)備，提高 生產(chǎn)效率(生產(chǎn)效率可提高40%以上)。(2)針對鍍層板之間、及鍍層層與熱軋板或型材之間不同情況的焊接，通過對其卷 邊和/或直角裝配槽的接頭設(shè)計易于實現(xiàn)接頭的剛性連接和準(zhǔn)確定位，保證焊接后的裝配 精度，尤其是在板厚差異較大的情況下更為明顯。此外，采取兩道焊縫的焊接方式，先焊焊 縫同時具有連接和防止焊件變形的作用，有利于更好地保證焊接質(zhì)量以及裝配精度。(3)接頭設(shè)計中充分考慮了焊接中鍍層蒸汽的逸出，通過折彎、卷邊、卷邊角的圓角處理等焊邊處理方式在焊件之間為鍍層蒸汽逸出預(yù)留了空間，有效避免了鍍層蒸汽對焊
縫質(zhì)量的影響。(4)采用Ar、N2、He三元混合氣體作為焊接保護氣體，同采用單純的Ar氣保護或者 Ar氣+N2氣保護相比，加入一定比例的He氣可以更加有效地消除鍍層蒸發(fā)和等離子體的影 響，從而得到成形及性能更加優(yōu)異的接頭，同時也避免了全部使用He氣所造成的高成本。(5)特別選擇的光纖激光器同傳統(tǒng)的固體激光器(如Nd:YAG激光器)以及氣體 激光器(如CO2激光器)相比，具有極優(yōu)良的光束質(zhì)量、極高的電光轉(zhuǎn)換效率(25%)、極高 的柔性(光纖傳導(dǎo))以及體積小巧，重量輕，便于移動等優(yōu)點，特別適合于集裝箱板材的焊 接；其具有的高光束質(zhì)量，使得焊接過程母材鍍層燒損小，焊縫成形好，接頭性能優(yōu)異，焊后 無需特殊處理即可進行涂裝，且光纖激光傳輸方便，具有較大的靈活性，配合機器人可以實 現(xiàn)高速自動化焊接，生產(chǎn)效率高，并具有很大的柔性。說明書附1為鍍層板與鍍層板的接頭以搭接方式連接的激光焊接示意圖。圖2為鍍層板與鍍層板的接頭以角接方式連接的激光焊接示意圖。圖3為鍍層板與熱軋板的接頭以搭接方式連接的激光焊接示意圖。圖4為鍍層板與熱軋板的接頭以角接方式連接的激光焊接示意圖。其中，1-上鍍層板、2-下鍍層板、3-鍍層板、4-型材、5-直角裝配槽、6_焊縫A、 7-焊縫B、8-焊縫C、9-焊縫D、10-焊縫E、ll-焊縫F、12-焊縫G、13-卷邊、14-預(yù)留間隙、 15-焊縫H。
具體實施例方式實施例1 所用高強耐候冷軋鍍層板為Nisshin公司生產(chǎn)的ZAM板，表面鍍層為Al-Mg-Zn 鍍層(含6% Al及3% Mg，其余為Zn)，厚度規(guī)格為0. 8mm，基材化學(xué)成分如下C彡0. 15， Mn 彡 0.9，Si 彡 0. 55，P 彡 0. 035 ；S 彡 0. 035 ；Ti 彡 0. 15 ；Cr ^ 1.2 ；Cu 彡 0. 5，其余為 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)。ZAM板的力學(xué)性能如下屈服強度Rpa2彡335MPa,拉伸強度Rm彡440MPa, 延伸率A彡18%。搭接焊焊前按照

圖1中接頭設(shè)計將上下鍍層板1、2的焊邊分別折彎成尖部朝上 的V字形，折彎角度分別為上鍍層板1為120度、下鍍層板2為150度，折彎部分寬度保持 一致，均為8mm，將上下鍍層板1、2的折彎部分對應(yīng)拼接后采用氣動夾具夾緊板材，拼接后 由于折彎角度的控制使兩鍍層板的折彎部分間形成深度為1. 2mm的預(yù)留間隙14。采用光纖 激光器，用光纖將激光傳輸至焊接區(qū)域，光束離焦量為0. 5mm，采用焊接機器人夾持焊炬沿 焊縫中心移動進行焊接，依次焊接彎折部分兩側(cè)邊緣的焊縫A6和焊縫B7，焊接位置如圖1 所示，焊接時激光束傾斜20-40°，焊接過程中鍍層蒸氣可經(jīng)預(yù)留間隙14逸出，采用Ar、N2、 He氣的三元混合氣體對焊縫進行保護，三種氣體的體積百分比為Ar氣占60%、N2占20%、 He氣占20%，氣體流量為5L/min。焊接工藝參數(shù)如下激光功率P = 3kW，掃描速度V = 5. 5m/min，光斑直徑 d = 0. 6mm，焦距 f = 200mm。焊后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接接頭的性能進行檢測。外觀檢查及磁粉探傷結(jié)果表明 焊后板面無變形，焊縫成形良好，焊縫寬度0. 9mm,無裂紋、氣孔、表面下凹等缺陷，焊縫兩側(cè)
7母材鍍層無燒損。顯微組織分析表明焊縫組織主要為馬氏體+貝氏體，熱影響區(qū)組織為細(xì) 片狀珠光體+貝氏體+鐵素體，母材組織為鐵素體+珠光體。接頭拉伸試驗表明接頭的斷 裂位置在母材。腐蝕試驗結(jié)果表明經(jīng)過4000小時的中性鹽霧試驗，焊縫及板面均未見紅 繡產(chǎn)生。實施例2鍍層板同實施例1。角接焊焊前按照圖2中接頭設(shè)計，將上下鍍層板1、2的焊邊分別進行卷邊處理， 卷邊角度為90度，卷邊寬度為8mm，且下鍍層板2的卷邊13圓角小于上鍍層板1的卷邊13 圓角，然后將上、下兩鍍層板1、2的卷邊13對應(yīng)拼接后使用機械夾具進行鋼性固定夾緊板 材，拼接后鍍層板兩卷邊間形成深度達Imm預(yù)留間隙14。采用光纖激光器，用光纖將激光傳 輸至焊接區(qū)域，光束離焦量為-0. 5mm，采用焊接機器人夾持焊炬沿焊縫中心移動進行焊接， 依次焊接內(nèi)側(cè)鍍層板卷邊圓角兩側(cè)邊緣的焊縫C8和焊縫D9，焊接位置如圖2所示，焊接焊 縫C8時激光束傾斜50-70°，焊接焊縫D9時激光束傾斜20-40°，焊接過程中鍍層蒸氣可 經(jīng)預(yù)留間隙14逸出，采用Ar、N2、He氣的三元混合氣體對焊縫進行保護，三種氣體的體積百 分比為Ar氣占20%、N2占30%、He氣占50%，氣體流量為lOL/min。焊接工藝參數(shù)如下 激光功率P = 2kff,掃描速度V = 10m/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦距f = 200mm。焊后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接接頭的性能進行檢測。外觀檢查及磁粉探傷結(jié)果表明 焊后板面無變形，焊縫成形良好，焊縫寬度0. 9mm,無裂紋、氣孔、表面下凹等缺陷，焊縫兩側(cè) 母材鍍層無燒損。顯微組織分析表明焊縫組織主要為馬氏體+貝氏體，熱影響區(qū)組織為細(xì) 片狀珠光體+貝氏體+鐵素體，母材組織為鐵素體+珠光體。接頭拉伸試驗表明接頭的斷 裂位置在母材。腐蝕試驗結(jié)果表明經(jīng)過4000小時的中性鹽霧試驗，焊縫及板面均未見紅 繡產(chǎn)生。實施例3所用高強耐候冷軋鍍層板為Nisshin公司生產(chǎn)的ZAM板，基材化學(xué)成及規(guī)格同具 體實施例1。上橫梁(即型材4)材質(zhì)為CortenA板，板厚為2. Omm,化學(xué)成分)如 下C 0. 12，Mn 0. 2-0. 5，SiO. 25-0. 75，P 0. 07-0. 15 ；S 0. 05 ；Ni 0. 65 ；Cr 0. 30-1. 25 ； CuO. 25-0. 55，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。Corten A板的力學(xué)性能為屈服強度I^2 = 345MPa，拉伸強度 Rm = 480MPa，延伸率 A = 22%,搭接焊焊前按照圖3中接頭設(shè)計對鍍層板3的焊邊進行卷邊處理，卷邊角度為 90度，卷邊13寬度為2mm，卷邊13圓角半徑為2mm，并在型材4的焊接部位加工與卷邊13 尺寸對應(yīng)的直角裝配槽5 (直角裝配槽5的深度為鍍層板3厚度加上卷邊13寬度)，并對 焊件焊接部位進行打磨清洗，最后將卷邊13與型材4的直角裝配槽5對應(yīng)拼接后采用氣動 夾具夾緊板材，拼接后鍍層板卷邊13與直角裝配槽5之間形成深度為Imm的預(yù)留間隙14。 采用光纖激光器，用光纖將激光傳輸至焊接區(qū)域，光束離焦量為Omm，采用焊接機器人夾持 焊炬沿焊縫中心移動進行焊接，參照圖3，先焊接鍍層板3的卷邊13與直角裝配槽5之間的 焊縫E10，然后焊接鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫Fl 1，焊接焊縫ElO時激光束保持垂直， 焊接焊縫Fll時激光束傾斜傾斜20-40°，焊接過程中鍍層蒸氣可經(jīng)預(yù)留間隙14逸出。焊 接中使用焊接過程中采用Ar、N2、He氣的三元混合氣體對焊縫進行保護，三種氣體的體積百 分比為Ar氣占40%、N2占45%、He氣占15%，氣體流量為8L/min。焊接工藝參數(shù)如下激光功率P = 5kff,掃描速度V = 4/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦距f = 200mm。焊后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接接頭的性能進行檢測。外觀檢查及磁粉探傷結(jié)果表明 焊后板面無變形，焊縫成形良好，焊縫寬度1mm，無裂紋、氣孔、表面下凹等缺陷，薄板側(cè)焊縫 附近母材鍍層無燒損。顯微組織分析表明焊縫組織主要為馬氏體+貝氏體，薄板側(cè)熱影響 區(qū)組織為細(xì)片狀珠光體+貝氏體+鐵素體，厚板側(cè)熱影響區(qū)組織為貝氏體+馬氏體+鐵素 體，厚板側(cè)與薄板側(cè)的母材組織均為鐵素體+珠光體。接頭拉伸試驗表明接頭的斷裂位置 在薄板側(cè)母材。腐蝕試驗結(jié)果表明焊縫具有不明顯低于母材的耐腐蝕性能。實施例4 所用高強耐候冷軋鍍層板為Nisshin公司生產(chǎn)的ZAM板，基材化學(xué)成及規(guī)格同具 體實施例1。上橫梁(即型材4)材質(zhì)為CortenA板，板厚為2. Omm,化學(xué)成分)如 下=C 0. 12，Mn 0. 2-0. 5，SiO. 25-0. 75，P 0. 07-0. 15 ；S 0. 05 ；Ni 0. 65 ；Cr 0. 30-1. 25 ； CuO. 25-0. 55，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。Corten A板的力學(xué)性能為屈服強度I^2 = 345MPa，拉伸強度 Rm = 480MPa，延伸率 A = 22%,搭角焊焊前按照圖4中接頭設(shè)計對ZAM板的焊邊進行卷邊處理，卷邊角度為90 度，卷邊13寬度為10mm，卷邊13圓角半徑為2mm，并在型材4的焊接部位加工與卷邊尺寸對 應(yīng)的直角裝配槽5 (所述直角裝配槽5的深度等于鍍層板3厚度，長度等于鍍層板3厚度加 上卷邊13的寬度)，并對焊件焊接部位進行打磨清洗，最后將卷邊13末端與型材4的直角 裝配槽5對應(yīng)拼接后采用氣動夾具夾緊板材，拼接后鍍層板卷邊13與直角裝配槽5的末端 之間形成深度為Imm的預(yù)留間隙14。采用光纖激光器，用光纖將激光傳輸至焊接區(qū)域，光束 離焦量為-0. 5mm，采用焊接機器人夾持焊炬沿焊縫中心移動進行焊接，參照圖4，先焊接鍍 層板卷邊13與直角裝配槽5之間的焊縫G12，再焊接鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫H15， 焊接焊縫G12時激光束保持垂直，焊接焊縫H15時激光束傾斜傾斜20-40°焊接過程中鍍 層蒸氣可經(jīng)預(yù)留間隙14逸出。焊接過程中采用Ar、N2、He氣的三元混合氣體對焊縫進行保 護，三種氣體的體積百分比為Ar氣占30 %、N2占30 %、He氣占40 %，氣體流量為8L/min。 焊接工藝參數(shù)如下激光功率P = 4. 5kff,掃描速度V = 6. 6/min,光斑直徑d = 0. 6mm,焦 距 f = 200mm。焊后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接接頭的性能進行檢測。外觀檢查及磁粉探傷結(jié)果表明 焊后板面無變形，焊縫成形良好，焊縫寬度1mm，無裂紋、氣孔、表面下凹等缺陷，薄板側(cè)焊縫 附近母材鍍層無燒損。顯微組織分析表明焊縫組織主要為馬氏體+貝氏體，薄板側(cè)熱影響 區(qū)組織為細(xì)片狀珠光體+貝氏體+鐵素體，厚板側(cè)熱影響區(qū)組織為貝氏體+馬氏體+鐵素 體，厚板側(cè)與薄板側(cè)的母材組織均為鐵素體+珠光體。接頭拉伸試驗表明接頭的斷裂位置 在薄板側(cè)母材。腐蝕試驗結(jié)果表明焊縫具有不明顯低于母材的耐腐蝕性能。
權(quán)利要求
一種高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，采用以下方法(1)對集裝箱板材進行切邊處理，去除毛刺，保證焊邊的平直度；(2)將集裝箱板材送入焊接平臺，板材間搭接或角接成接頭后進行剛性固定，控制搭接或角接處板材與板材的焊邊之間預(yù)留有供鍍層蒸氣逸出的間隙；(3)采用固體激光器作為激光源，焊炬沿焊縫中心移動進行焊接，焊接過程中，激光功率P＝2 5kW，掃描速度V＝4 10m/min，光斑直徑d＝0.6mm，焦距f＝200mm；(4)焊接過程中使用含有Ar氣和He氣的保護氣體對焊縫進行保護。
2.如權(quán)利要求1所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，所述 步驟(1)中集裝箱板材為鍍層板，或者是鍍層板和熱軋板或型材；所述板材切邊處理為精 密剪床剪邊或者激光切邊；步驟(2)中所述剛性固定為鍍層板與鍍層板，或鍍層板與熱軋 板或型材的焊邊之間的剛性固定。
3.如權(quán)利要求2所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，步驟 (2)中，所述鍍層板與鍍層板的接頭連接方法為搭接方式將上、下兩鍍層板焊邊分別向上彎折成尖部朝上的V形，所述上鍍層板的折 角彎度小于下鍍層板的折角彎度，且折彎部分寬度保持一致，然后將上、下兩鍍層板彎折部 分對應(yīng)拼接；角接方法將上、下兩鍍層板的焊邊分別進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬度不 小于8mm，且下鍍層板卷邊圓角小于上鍍層板的卷邊圓角，然后將上、下兩鍍層板的卷邊對 應(yīng)拼接；
4.如權(quán)利要求2所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述鍍層板與熱軋板或型材的接頭連接方法為搭接方式對鍍層板進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬度不小于2mm，并在卷邊 時對卷邊角進行圓角處理，然后在熱軋板或型材焊接部位加工直角裝配槽，所述直角裝配 槽的深度為鍍層板厚度加上卷邊寬度，最后將卷邊與熱軋板或型材的直角裝配槽對應(yīng)拼 接；角接方式對鍍層板進行卷邊處理，卷邊角度為90度，卷邊寬度不小于8mm，并對卷邊角進行圓角 處理，然后在熱軋板或型材焊接部位加工直角裝配槽，所述直角裝配槽的深度等于鍍層板 厚度，長度等于鍍層板厚度加上卷邊寬度，最后將卷邊末端與熱軋板或型材的直角裝配槽 對應(yīng)拼接。
5.如權(quán)利要求3所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，步驟(3)中，所述鍍層板與鍍層板的接頭以搭接方式連接的焊接方法為焊接兩道對稱焊縫，焊接 位置為彎折部分兩側(cè)邊緣處的焊縫A、B，焊接時激光束傾斜20-40° ；鍍層板與鍍層板的接頭以角接方式連接的焊接方法為焊接兩道對稱焊縫，焊接位置 為內(nèi)側(cè)鍍層板卷邊圓角兩側(cè)邊緣處的焊縫C和焊縫D，焊接焊縫C時激光束傾斜50-70°， 焊接焊縫D時激光束傾斜20-40°。
6.如權(quán)利要求4所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，其特征在于，所述 步驟(3)中，鍍層板與熱軋板或型材的接頭以搭接方式連接的焊接方法為焊接位于鍍層板卷邊與 直角裝配槽之間的焊縫E和位于鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫F，焊接焊縫E時激光束保 持垂直，焊接焊縫F時激光束傾斜傾斜20-40° ；鍍層板與熱軋板或型材的接頭以角接方式連接的焊接方法為焊接位于鍍層板卷邊與 直角裝配槽之間的焊縫G和位于鍍層板卷邊圓角內(nèi)側(cè)邊緣的焊縫H，焊接焊縫G時激光束保 持垂直，焊接焊縫H時激光束傾斜傾斜20-40°。
7.如權(quán)利要求1-6任一項權(quán)利要求所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝， 其特征在于，所述步驟(3)中，所述固體激光器為光纖激光器，采用光纖將激光傳輸至焊縫 區(qū)中心，保證光束離焦量為-0. 5mm至+0. 5mm。
8.如權(quán)利要求1-6任一項權(quán)利要求所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝， 其特征在于，所述步驟(4)中，焊接過程采用Ar、N2、He氣的三元混合氣體對焊縫進行保護， 其中He氣百分比不低于15%，Ar氣百分比例不低于20%，其余為N2氣，氣體流量為5-10L/miri。
9.如權(quán)利要求2或3或5任一項權(quán)利要求所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接 工藝，其特征在于，所述步驟(3)中，鍍層板與鍍層板之間焊接過程中，激光功率P = 2-4kW， 掃描速度V = 5-10m/min，光斑直徑d = 0. 6mm，焦距f = 200mm。
10.如權(quán)利要求2或4或6任一項權(quán)利要求所述的高強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊 接工藝，所述步驟(3)中，鍍層板與熱軋板或型材焊接過程中，激光功率P = 3. 5-5kW，掃描 速度 V = 4-8m/min，光斑直徑 d = 0. 6mm，焦距 f = 200mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種強耐候冷軋集裝箱鍍層板激光焊接工藝，解決了現(xiàn)有強耐候冷軋集裝箱鍍層板焊接精度低、焊縫成型差、接頭性能不好、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低的問題。技術(shù)方案采用了激光焊接技術(shù)，并對搭接及角接的接頭結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，預(yù)留出焊接時鍍層蒸氣逸出的間隙，同時便于實現(xiàn)精確裝配定位，并通過使用焊縫保護氣體、控制激光焊接的工藝條件，保證焊后構(gòu)件無變形，焊縫成形美觀，鍍層燒損小，焊接接頭性能不低于母材，完全滿足集裝箱裝配焊接的精度和質(zhì)量要求，工藝簡單、生產(chǎn)效率高。
文檔編號B23K26/24GK101905379SQ20101025132
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者倪偉, 劉吉斌, 王玉濤, 繆凱, 鄧小波, 鐘如濤, 黃治軍, 龔濤 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司