[发明专利]一种硅钢片激光对接焊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光材料加工技术领域，具体涉及一种硅钢片激光对接焊的方法。

背景技术

硅钢片也称矽钢片：是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5％。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效。主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。世界硅钢片产量约占钢材总量的1％。硅钢片一般随硅含量提高，铁损、冲片性和磁感降低，硬度增高。工作频率愈高，涡流损耗愈大，选用的硅钢片应当愈薄，现在一般厚度小于0.5mm，甚至能够达到0.1mm。世界大型钢铁生产厂商是将硅钢片以带卷的形式出货，而生产出的硅钢片带卷会因为断口位置不同出现长度不一致的情况成为散卷，由于长度不足，不可以整体出货，提高了钢铁的成本，为了使带卷的长度一致，生产厂商亟需要将短带卷进行焊接补齐。因此为了保证焊缝的焊接质量与母材相近，必须要求焊缝的表面光亮，没有气孔，不能出现焊穿和热变形，焊后的余高不能大于板厚的20％，焊缝可以经受住直径为150mm的滚轴弯曲变形。基于上述要求的分析，传统焊接方式不适宜进行硅钢片的对接焊。激光焊接具有焊斑小，热影响区小，焊缝质量高，成本低等优点，因此硅钢片使用激光进行焊接是不二之选。

然而，硅钢片进行激光焊接也会因为间隙过大或者发生了错边现象产生了焊穿的现象，因此设计一套夹具以控制硅钢片之间的间隙量并且保持两板之间的平齐是十分必要的。

发明内容

针对硅钢片焊接的需求以及焊接时出现的问题，本发明提供一种硅钢片激光对接焊的方法，该方法通过优化的工艺参数并在焊接中使用了硅钢片对接夹具从而获得了高质量的焊缝，焊缝光亮无气孔，焊后变形量较低，余高不大于板厚的10％，能够在直径为150mm的滚轴上进行弯曲，满足生产的需求。

本发明的技术方案如下：

一种硅钢片激光对接焊的方法，该方法首先将需要焊接的硅钢片夹持在硅钢片焊接夹具上，然后在保护气体下采用激光对硅钢片进行对接焊；其中：

所述激光的功率为200～2000W，焊接速度0.5～20m/min，离焦量-20～20mm；

所述硅钢片焊接夹具由上压板和下板面构成，下板面上设置凹槽，上压板为两个，分别设置于凹槽的两侧；所述上压板与下板面对应位置分别设有四个螺孔，上压板与下板面通过螺设于所述螺孔内的螺钉可拆卸连接。

具体步骤如下：

(1)工件夹持：将待焊接硅钢片放置在硅钢片焊接夹具的下板面上，焊接接缝处置于下板面的凹槽部位，然后将上压板螺结于下板面上；硅钢片之间间隙为板厚的0.03～0.1倍，错边量小于0.05倍的板厚；所述板厚即硅钢片的厚度；

(2)工件焊接：使用机床或者机器人手臂持激光焊接头进行焊接，保证激光光斑中心在硅钢片焊接接缝的中线处，激光光斑边缘与硅钢片焊接面搭接，保护气体喷嘴距离硅钢片表面20～30mm，保护气体喷嘴位于激光头运动方向的前方。

所述保护气体为氦气或氩气，气体流量15～30L/min。

所述激光的光源由光纤激光器、Nd-YAG激光器、CO₂激光器、碟片式激光器或半导体激光器发出，激光焊接模式为连续激光焊接或脉冲激光焊接。

所述硅钢片焊接夹具下板面由厚度为15～30mm的不锈钢制成，所述凹槽的槽宽为1～5mm，槽深为4～10mm；两块上压板的间距为10～50mm。

步骤(1)之前对待焊接硅钢片进行预处理：将硅钢片用砂纸打磨，然后用丙酮对硅钢片焊接面和表面清洗。

所述硅钢片厚度0.05～0.5mm。

本发明具有以下优点：

1、本发明针对国内的薄板硅钢片无法对接焊这一现实，有了突破性的进展。通过对焊接工艺参数优点，同时使用硅钢片焊接夹具控制硅钢片之间的间隙量并且保持两板之间的平齐从而获得了高质量的焊缝。

2、本发明从根本上解决了钢铁企业硅钢片生产的连接要求，能够实现长度不足的散卷进行连接，为企业节约了资金，为国家节省了资源。

3、本发明方法获得了高质量的焊缝，焊缝光亮无气孔，焊后变形量较低，余高不大于板厚的10％，能够在直径为150mm的滚轴上进行弯曲，满足生产的需求。

4、本发明工艺可控性好，劳动强度低，易于实现自动化生产。

5、本发明的方法具有广泛的外延性和扩展性，对激光加工技术的拓展提升以及其它薄板的焊接问题均有极大的指导和借鉴意义。

附图说明

图1为本发明硅钢片焊接夹具结构示意图。