1、激 光 焊 机（ Laser beam welder）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
2、 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 1 3 4 8 7 12 2 6 9 14 5 139 10 1 图.2-2 焊机主体结构1 Welding carriage（底 座 ） 8 Laser beam guide（ 光 束 导 向 ）2 Carriage drive（驱动装置） 9 Planis
3、hing rolls （平整辊）3 Shear drive（剪切机构） 10 Heating device （热处理装置）4 Shear unit（剪切部件） 11 Pinch（冲孔）5 Weld edge positioning（焊缝边缘定位） 12 Shear scrap evacuation（碎片外运）6 Laser focusing head（激光聚焦头） 13 Strip edge detection（带钢边缘检测）7 Laser welding head（激光焊接头） 14 Scrap chute（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
4、（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 .2-3 CO2 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
5、 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
6、.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.
7、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
8、 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.3-3 MCD 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
9、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。LINE CNTERLINE DIRECTIONR260mR260m 180m180mWELD LINE30m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
10、 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 140mm1900mm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 20mm（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） 1 m/min. to 15 m/min.焊接速度 (可
11、以微调) 2.5 m/min. to 15 m/min.4.2 CO2-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 7.1m4.3 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、N
12、2、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 Profibus DP/FMS 和 CAN BUS(5) 米 巴
13、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
14、 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
15、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
16、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
17、 ，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 。
