一種通過在一公共焊縫線上方對準地并沿一縱向軸線相互有效隔開地設置多個激光焊接機來沿著此較長公共焊縫線對焊金屬板材的方法。在較佳實施例中，每個焊接機在平行于與縱向軸線相垂直的橫向軸線的方向上可單獨調節。金屬板材在上表面上沿公共焊縫線對齊成對頭接觸關系并夾緊以便焊接。每個激光機沿焊縫線只焊接板材的一部分。而各焊接機與板材間的相對位移大于各焊接機間的有效間距以保證沿公共焊縫線的連續焊道。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種沿著較長公共焊縫線將金屬板對焊在一起的裝置及方法，更具體地，涉及一種能夠使對多個金屬板進行自動上料、裝夾和沿著較長公共焊縫線焊接并卸下焊好的板以進一步處理的循環時間減為最少的改進的裝置及方法，這種裝置及方法中采用了同時對那條公共焊縫線的搭疊部分進行焊接的多個激光焊頭。在很多制造業和鋼材加工應用中，常常希望或需要將鋼之類的金屬材料的板材或帶材接合在一起。這種要接合的板可能是相同、類似或不同材料的。在所有制造過程中，在決定具體制造工序的相對成本和適用性方面，循環時間是一個重要因素。金屬板材或帶材的激光焊接是一種競爭性較強的工業，而其中高產量和高質量對評定一種特定裝置和/或方法的優劣是絕對關鍵性的。為此，必須實現高的零件循環速率。每個循環本身由板材搬運步驟、板材移動和裝夾、焊接操作等組成。板材搬運過程包括將板材送到焊接機上、使板材在焊接機上初步定位、以及將焊好的成品從其上取下等。之后，初步對齊的板材必須移動到沿著公共焊縫線貼靠對正以便進行焊接，并且要夾緊就位才能保證精確的焊接。焊接功率要求和質量上的考慮限制著最大焊接速度，而且焊好的產品必須離開焊接區以便隨后的板材送上來裝夾。授予W.Duley等人的美國專利4，877，939中揭示了一種試圖提高激光焊接操作效率的方法。特別是，Duley等人設想用較短波長的射線，比如用激發物激光器發出的紫外線對金屬材料進行預處理，以減小材料對紅外波長范圍內的射線的反射能力。較短波長的射線使板材表面部分氧化以提高其吸收紅外線的能力，比如吸收用于切割板材的YAG或CO2激光器發出的紅外線的能力。據說這種預處理增大了用紅外激光器能達到的切割速度，并且其質量達到了用傳統機械切割裝置所達到的質量。授予C.Banas等人的美國專利4，691，093揭示了一種激光焊接機，它采用多焦點來克服待焊物件的配對表面裝配不良問題，以及需要較寬的焊道剖面的其他一些應用中的問題。利用雙焦點聚焦鏡片的調整，光束兩焦點可沿著焊縫在縱向分離開以增加熔池連接，或者說光束間較大的分離可使一個光束在后一激光焦點起作用之前能有效地對材料進行預熱。然而在任何情況下，焊接的速度和效率都受激光源的功率及這對光束沿焊縫長度的移動的限制。授予M.Melville的美國專利4，857，697設想了一種連續縫焊裝置，它可包括多個直射到待焊板材的焊縫上的激光束。緊接著相鄰焊點的冷卻和穩定，脈沖的激光能量沿著焊縫有搭疊地施加。這樣，每一脈沖在被下一脈沖部分地再觸發之前有時間穩定下來，而這些沿著板材工件之間的對頭焊縫長度交替施加的搭疊焊點就形成了焊縫。在授予M.Farrow的美國專利4，330，699號提出了提高激光焊接技術之效率的另一個嘗試。在這里，激光被調制到一個超聲波頻率以將聲波導入焊接接頭的溶化物中。Farrow提出最好是緊跟在使用高能焊接激光機之后以較低能級施加“聲激光”。然而這兩種激光都必須走過焊縫的整個長度以便正常應用。在沿著公共焊縫線需要較長焊縫的應用中，也已發現在沿著焊縫線維持適當間隙寬度以實現高質量連接方面存在著問題。比如，在需要接合一條長度超過約30英寸(約750毫米或更長)的焊縫線的焊接工藝過程中，熱效應常常使間隙隨著在第一端施加熔焊而趨于分離，從而引起了焊接裝置的對齊問題并有損于焊接效率和完成的焊縫的質量。如這里使用的一樣，“較長”一詞應當理解為是指一條長得足以允許熱效應干擾適當間隙寬度的保持和焊接過程的效率的焊縫線或焊縫。雖然臨界長度可能隨包括所涉及的材料、間隙寬度、板材厚度、焊接條件、沿著對縫的邊緣切口質量之類的許多參數變化。但是，當焊縫線長度超過約750毫米時幾乎總是會碰到熱問題。因此，盡管為滿足對優化激光焊接速度和質量的一貫要求已經實行了許多嘗試，但每種嘗試都受焊縫長度、采用的激光裝置的功率要求、以及沿焊縫長度的有效焊接速度等的限制。雖然用于監測焊縫間隙寬度和焊道質量的觀測系統已有種種改進，并且也已有了多種自動對齊和裝夾板材以進行對焊的方法，但迄今為止仍然沒有一種能夠優化高質量激光焊接的速度以便以較低成本實現快速的零件循環的裝置和方法。本專利技術的一個目的是提供一種適應于具有較長焊縫的大板材的激光焊接系統，這種系統投資費用較低且具有高的零件循環速率。本專利技術的另一個目的是提供一種裝置及方法，通過盡量減少板材搬運、結合一種有效且自動的零件裝夾結構以及最大限度地縮短實際焊接時間來優化零件循環速率及激光焊接操作。本專利技術還有一個目的是提供一種改進的激光焊接裝置及方法，它可以采用多個基本相同的激光焊接機沿著一較長的公共焊縫線對多個金屬板進行對焊，而這些激光焊縫機可同時操作以對這個公共焊縫線的不同的但有搭疊的部分進行焊接。本專利技術的再一個目的是提供一種改進的激光焊接裝置，它采用可在各對接金屬零件之間的公共焊縫線的各鄰接段上同時工作的多個焊頭，而那些激光焊接機中的每一個都有獨立的焊縫跟蹤能力。根據本專利技術的一個方面，為了實現沿著一較長公共焊縫線對多個金屬板進行對焊，提供了一種焊接工作臺，多個金屬板支撐在工作臺的上表面上，并且對齊到其公共焊縫線是沿著工作臺的縱向軸線。多個激光焊接機位于此上表面的上方并都對準公共焊縫線，相互間沿著縱向軸線以一個第一距離基本等距地間隔開。在一較佳方案中，每個焊接機獨立地跟蹤焊縫線要焊接的那部分。多個板材裝料在工作臺上表面上，其中從一對橫向隔開的側緣之一沿著焊接工作臺的一條橫向軸線裝第一塊板材。第二塊板材一般沿此橫向軸線并從工作臺的另一側邊緣供給。金屬板在上表面上沿著焊縫線以頭對頭的關系對齊并夾緊以便焊接。然后，當各焊接機同時工作時，焊接機和沿著縱向軸線的焊縫線之間有相對運動，從而每束激光沿著焊縫機只焊接板材的一部分。相對運動的長度大于第一間隔距離，以保證沿公共焊縫線得到一條連續的焊道。在一較佳實施例中，各個板材被移動到頭對頭緊密接觸的狀態，然后用多個電磁裝置夾緊以防止它們再移動。雖然詳細說明將以具體地指出并清楚地保護本專利技術的各項權利要求來結束，但相信下面的結合附圖的說明有助于更好地理解本專利技術。其中附圖說明圖1是按本專利技術制造的一種改進的激光焊接裝置的部分頂視平面圖;圖2是圖1的激光焊接裝置的部分前視圖;圖3是圖1和圖2的激光焊接裝置的一部分的局部橫截面放大視圖。圖4是本專利技術的焊接工作臺的上表面的另一種較佳實施例的部分頂視平面圖;圖5為用于橫向調整本專利技術之焊接機的一種較佳結構的另一實施例的示意圖;圖6為示意地表示本專利技術的激光焊接裝置的另一種較佳實施例的部分頂視平面圖。現請詳細參看附圖，各附圖中相同部件用相同數字表示。圖1表示了本專利技術的改進激光焊接裝置10的部分頂視平面圖(基本為示意圖形式)。一般地，激光焊接裝置10包括一焊接工作臺20，其上表面22有一對隔開的導軌23。一可移動的平板或薄板材托板30安裝在導軌23上，以平行于裝置10的縱向軸線L作往復運動。滾珠絲桿26及其驅動電機25用虛線示于圖1中，一般是沿縱向軸線L布置以便有選擇地使可移動的托板30沿工作臺20往復運動。設想采用一種滾珠絲桿螺母(比如圖2中所示的螺母28)與托板30相嚙合，以將滾珠絲桿26的旋轉運動轉換成托板30相對于工件臺20的縱向運動。如圖1所示，托板30有一越過工作臺20之大部分的位移范圍R本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用來沿著一條較長公共焊縫線對焊多個金屬板材的改進的激光焊接裝置，其特征在于，該裝置包括：——一焊接工作臺，它有一上表面，其上可支承等待沿著公共縫線進行焊接的多個金屬板材，工作臺還有一縱向軸線，所述焊縫線沿其對齊，還有一與所述縱向軸線基本垂直的橫向軸線，以及一對橫向間隔開的側邊緣；——多個基本相同的激光焊接機，它們都安裝在所述上表面上方并對齊得使其焊接光束沿著所述公共焊縫線，每個所述焊接機沿著縱向軸線相互有效地隔開一個距離，還有可沿著平行于所述橫向軸線的方向獨立調節多個所述焊接光束以跟蹤所述焊縫線的裝置；——將要對焊的板材上料到所述上表面上的裝置，所述上料裝置從工作臺的一側邊緣一般沿著所述橫向軸線裝上第一塊板材，并從另一側邊緣一般沿著所述橫向軸線裝上第二塊板材；——用來使所述上表面上的所述金屬板材對齊到沿公共焊縫線成對頭接觸關系的裝置；以及——用來同時使所述各焊接機相對于所述焊縫線沿所述縱向軸線移動的裝置，以及用來同時操作所述焊接機以將所述板材焊在一起的裝置，從而每個激光機沿著所述焊縫線只焊接所述板材的一個部分，所述相對移動的長度大于相鄰焊接機之間的所述間隔距離，以保證沿所述焊縫線的焊接有一些搭疊。...
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：加利路易斯尼黑索，
申請(專利權)人：AK鋼鐵公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]
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