厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法及步骤

　　

　　本发明涉及不锈钢板焊接的技术领域，具体说是一种厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法。

　　背景技术：

　　薄不锈钢板广泛应用于锯条、泥板、油灰刀、电机、带锯、五金冲压件、弹簧垫片/垫圈、不锈钢包覆垫、u型弹簧片、塞尺、各类弹簧、等各种行业。

　　由于不锈钢材质自身的压延性较差，导致不锈钢板材薄到一定程度后，其厚度与宽幅无法同时兼顾，不锈钢板板材的宽幅随着其厚度的减小而缩小，当不锈钢板的厚度在0.1mm-0.3mm之间的范围内，不锈钢板材最大宽幅也不超过1m。因而不少行业转而采用其他压延性较好的金属材质，低厚度大宽幅不锈钢板材的缺失直接限制了相关行业的产品开发和种类多样性，也提高了相关产品的生产成本。而传统的激光焊接技术则无法完成厚度小于0.3mm的不锈钢板无损焊接，焊接后的抗拉强度无法得到保证。另外，以不锈钢板材为原料的生产中会产生大量的不锈钢板下角料，而这些下角料通常作为废料处理，不再具有生产价值，造成了部分的原料浪费。

　　技术实现要素：

　　本发明要解决的技术问题是提供一种厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法。

　　本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

　　本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法，包括以下步骤：

　　a、材料剪裁，按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；

　　b、将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐，焊口间隙不大于板材厚度的五分之一；

　　c、采用yag脉冲激光焊接机，并以惰性气体作为焊接时的保护气体，焊接时保证焊接部位的空气被排除，使激光焊接熔池在保护气笼罩之下；保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，激光束的功率为50-60w，能量2j，正离焦量1mm，工件上的光斑直径0.3-0.5mm,频率不小于50hz，脉宽3-5ms，激光焊接机按梯形脉冲输出能量；

　　d、保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接。

　　本发明还可以采用以下技术措施：

　　所述的两板材在激光束的照射位置呈“v”型设置，且两板材之间的夹角为钝角。

　　所述的固定板材的夹具包括第一板材料辊、第一板材输送辊、第二板材料辊、第二板材输送辊和收料辊。

　　第一板材输送辊的轴心和第二板材输送辊的轴心设置在与板材前进方向相垂直的同一平面内，两轴心之间呈“v”字型设置，且两轴心之间呈钝角；激光焊接机的焊接工作位置对应于第一板材输送辊和第二板材输送辊之间的中间位置。

　　第一板材输送辊的轴心与水平面之间呈-15°～-5°，第二板材输送辊的轴心与水平面之间呈5°～15°。

　　第一板材输送辊和第二板材输送辊的相对分离的外端边缘分别设置限位凸起，同时第一板材输送辊和第二板材输送辊相对接近的内端上方位置分别设置第一压紧轮和第二压紧轮，使两块待焊板材分别紧贴两板材输送辊。

　　本发明具有的优点和积极效果是:

　　本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法中，将同厚度的小宽幅的薄不锈钢板通过脉冲激光焊接相结合，无漏焊、无缝隙、无孔洞、无流淌、热影响区无烧伤；焊缝强度高于母材强度，具有良好的屈服强度和抗拉伸断裂强度。焊接结合后形成的不锈钢板能够作为一块宽幅板材使用，克服了薄不锈钢板材的幅宽对生产的限制，开拓了相关行业的应用前景。另外，通过本发明还可将不锈钢板材的下角料重新焊接为可用的板材，减少了生产中的原料浪费，降低了生产成本。

　　附图说明

　　图1是本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法中所采用夹具的示意图；

　　图2是本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法中焊接工作位置的示意图；

　　图3是本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法第一实施例中梯形脉冲示意图；

　　图4是本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法第二实施例中梯形脉冲示意图；

　　图5是本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法第三实施例中梯形脉冲示意图。

　　具体实施方式

　　以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

　　本发明的厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法，包括以下步骤：

　　a、材料剪裁，按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；

　　b、将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐，焊口间隙不大于板材厚度的五分之一；

　　c、采用yag脉冲激光焊接机，并以惰性气体，如氦气、氩气、氮气等，作为焊接时的保护气体，焊接时保证焊接部位的空气被排除，使激光焊接熔池在保护气笼罩之下；保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，激光束的功率为50-60w，能量2j，正离焦量1mm，工件上的光斑直径0.3-0.5mm,频率不小于50hz，脉宽3-5ms，激光焊接机按梯形脉冲输出能量；

　　d、保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接。

　　实施例一：待焊板材为厚度为0.3mm的304不锈钢板，焊接时包括以下步骤：

　　a、材料剪裁，按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；

　　b、将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐，焊口间隙为0.06mm；

　　c、采用yag脉冲激光焊接机，并以惰性气体作为焊接时的保护气体，焊接时保证焊接部位的空气被排除，使激光焊接熔池在保护气笼罩之下；保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，激光束的功率为50w，能量2j，正离焦量1mm，工件上的光斑直径0.3mm,频率为50hz，脉宽3ms，激光焊接机按图3所示的梯形脉冲输出能量，0～0.5ms之间为激光输出的线性上升阶段，0.5～2.5ms间为100%功率的激光输出，2.5～3ms之间为激光输出的线性下降阶段，至3ms处激光停止输出；

　　d、保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接，从而保证焊点相连续，提高焊点位置的结合强度。

　　两块304不锈钢板材的结合位置无漏焊、无缝隙、无孔洞、无流淌、热影响区无烧伤；通过显微镜放大20倍下对焊道进行观测，焊点连续、焊点搭边、重叠不小于0.5个焊点直径、密合无孔洞。

　　实施例二：待焊板材为厚度为0.2mm的301不锈钢板，焊接时包括以下步骤：

　　a、材料剪裁，按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；

　　b、将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐，焊口间隙为0.03mm；

　　c、采用yag脉冲激光焊接机，并以惰性气体作为焊接时的保护气体，焊接时保证焊接部位的空气被排除，使激光焊接熔池在保护气笼罩之下；保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，激光束的功率为60w，能量2j，正离焦量1mm，工件上的光斑直径0.5mm,频率为55hz，脉宽5ms，激光焊接机按图4所示的梯形脉冲输出能量，0～1ms之间为激光输出的线性上升阶段，1～4ms间为100%功率的激光输出，4～5ms之间为激光输出的线性下降阶段，至5ms处激光停止输出；

　　d、保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接。

　　两块301不锈钢板材的结合位置无漏焊、无缝隙、无孔洞、无流淌、热影响区无烧伤；通过显微镜放大20倍下对焊道进行观测，焊点连续、焊点搭边、重叠不小于0.5个焊点直径、密合无孔洞。

　　实施例三：待焊板材为厚度为0.1mm的316不锈钢板，焊接时包括以下步骤：

　　a、材料剪裁，按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；

　　b、将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐，焊口间隙为0.015mm；

　　c、采用yag脉冲激光焊接机，并以惰性气体作为焊接时的保护气体，焊接时保证焊接部位的空气被排除，使激光焊接熔池在保护气笼罩之下；保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，激光束的功率为55w，能量2j，正离焦量1mm，工件上的光斑直径0.4mm,频率为55hz，脉宽4ms，激光焊接机按图5所示的梯形脉冲输出能量，0～0.5ms之间为激光输出的线性上升阶段，0.5～3.5ms间为100%功率的激光输出，3.5～4ms之间为激光输出的线性下降阶段，至4ms处激光停止输出；；

　　d、保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接。

　　两块316不锈钢板材的结合位置无漏焊、无缝隙、无孔洞、无流淌、热影响区无烧伤；通过显微镜放大20倍下对焊道进行观测，焊点连续、焊点搭边、重叠不小于0.5个焊点直径、密合无孔洞。

　　在焊接过程中两板材在激光束的照射位置呈“v”型设置，且两板材之间的夹角为钝角，从而便于两不锈钢板材之间的焊缝距离保持。

　　如图1和图2所示，固定板材的夹具包括第一板材料辊1、第一板材输送辊2、第二板材料辊3、第二板材输送辊4和收料辊5，从而实现激光焊接过程中给料、送料、焊接和收料同时进行，保证了板材焊接工作的连续性，提高了生产效率。

　　第一板材输送辊2的轴心和第二板材输送辊4的轴心设置在与板材6前进方向相垂直的同一平面内，两轴心之间呈“v”字型设置，且两轴心之间呈钝角；激光焊接机的焊接工作位置即激光头7对应于第一板材输送辊和第二板材输送辊之间的中间位置。

　　第一板材输送辊的轴心与水平面之间呈-15°～-5°，第二板材输送辊的轴心与水平面之间呈5°～15°，第一板材输送辊和第二板材输送辊分别与水平面之间所呈角度之和为零。

　　第一板材输送辊和第二板材输送辊的相对分离的外端边缘分别设置限位凸起8，同时第一板材输送辊和第二板材输送辊相对接近的内端上方位置分别设置第一压紧轮9和第二压紧轮10，使两块待焊板材分别紧贴两板材输送辊，从而保证焊接过程中两块板材之间不会发生位移。

　　以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰a，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

　　技术特征：

　　技术总结

　　一种厚度小于0.3mm的不锈钢板的焊接方法，包括以下步骤：按要求裁剪不锈钢板材，使切口平整，去除毛刺；将两部分待焊板材分别安装固定于夹具上，将两待焊板材的焊口对齐；采用YAG脉冲激光焊接机，保持激光束照射在两板材的对应焊口位置，按梯形脉冲输出能量；保持板材移动速度与激光脉冲的频率和脉宽相匹配，使相邻焊点相搭接。本发明能够将同厚度的小宽幅的薄不锈钢板通过激光焊接相结合，无漏焊、无缝隙、无孔洞、无流淌、热影响区无烧伤；焊点连续、焊点搭边、重叠不小于0.5焊点直径、密合、无孔洞；焊缝强度高于母材强度，具有良好的屈服强度、拉伸断裂强度。

　　技术研发人员：王克会

　　受保护的技术使用者：天津滨海雷克斯激光科技发展有限公司

　　技术研发日：2016.12.31

　　技术公布日：2017.07.11