激光焊机教材普及版.docx
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激光焊机教材普及版.docx
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激光焊机教材普及版
激光焊机
(Laserbeamwelder)
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
1
Weldingcarriage(底座)
8
Laserbeamguide(光束导向)
2
Carriagedrive(驱动装置)
9
Planishingrolls(平整辊)
3
Sheardrive(剪切机构)
10
Heatingdevice(热处理装置)
4
Shearunit(剪切部件)
11
Pinch(冲孔)
5
Weldedgepositioning(焊缝边缘定位)
12
Shearscrapevacuation(碎片外运)
6
Laserfocusinghead(激光聚焦头)
13
Stripedgedetection(带钢边缘检测)
7
Laserweldinghead(激光焊接头)
14
Scrapchute(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.2-3CO2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。
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.3-3MCD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140mm×1900mm
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φ20mm(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)1m/min.to15m/min.
焊接速度(可以微调)2.5m/min.to15m/min.
4.2CO2-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7.1m
4.3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、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ProfibusDP/FMS和CANBUS
(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,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。
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