[发明专利]用于焊接之前覆盖材料的激光清洗的设备和方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明的系统和方法涉及焊接和接合，并且更具体地涉及覆盖材料(coated material)的焊接和接合。

相关技术描述

许多焊接结构被用在需要表面覆层来防止腐蚀的环境中。例如，当钢材被暴露到环境中时，钢材上锌的熔敷(通过镀锌或镀锌退火)通常被用来保护钢材免遭腐蚀。在材料被焊接到适当位置之后给材料镀锌是非常困难的，并且如此一来，大部分钢部件在焊接之前被镀锌。然而，焊接覆盖材料可能是困难的工艺，因为覆层可能干扰焊接工艺并且降低焊接的质量。例如，在镀锌中锌由于焊接电弧的热量被蒸发并且这个蒸发可能导致显著的飞溅或者可能在焊接中被陷在焊接熔池中导致孔隙度。由于这个原因，覆盖材料的焊接与焊接未覆盖材料相比相当地慢。

发明内容

本发明的实施方案包括焊接的装备和方法，其中高能量束被引导到要被焊接的工件的覆盖表面，其中所述覆盖表面具有覆层，所述覆层相比于所述工件具有不同组成。所述覆层的至少一部分以所述高能量束被烧蚀来移除所述覆层的至少一些，其中所述烧蚀基本上不熔化所述工件。然后所述工件利用电弧焊工艺被焊接，以使所创建的焊接接头具有0至30％范围内的截面孔隙度、0至30％范围内的长度孔隙度以及0至3范围内的飞溅系数，其中飞溅系数是对于一定长度的所述焊接接头以mg计的焊缝飞溅重量与以kg计的所消耗的填充金属重量的比值。

附图简要说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中：

图1是由电弧焊工艺制成的焊接接头的图示表征；

图2A至图2C是依据本发明的示例性实施方案的清洗操作的图示表征；

图3A至图3B是依据本发明的示例性实施方案制成的焊接接头的图示表征；

图4是根据本发明的实施方案制成的焊接接头的进一步的示例性实施方案的图示表征；

图5是根据本发明的焊接系统的示例性实施方案的图示表征；

图6是焊接系统的一部分的示例性实施方案的图示表征；

图7是本发明的焊接系统的另一示例性实施方案的图示表征；

图8是本发明的焊接系统的进一步的示例性实施方案的图示表征；以及

图9是依据本发明的示例性实施方案的一体焊头单元的图示表征。

示例性实施方案的具体描述

现在将在下面通过参照附图描述本发明的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案意图帮助理解本发明，而不意图以任何方式限制本发明的范围。相似的参考编号在通篇中涉及相似的要素。

图1描述典型的焊接搭接接头，其中第一工件W1被部分地放置在第二工件W2的顶部并且所述两个工件以焊道WB被焊接。在焊接工业中，这种类型的连接通常被称为搭接接头。搭接接头在汽车工业中是常见的。除了搭接接头之外，本发明的实施方案也可以焊接多种不同类型的接头，包括：角接接头、榫接接头、对接接头等等。如图1所示，工件中的至少一个在要被焊接的表面上具有覆层C1/C2，其中覆层相比于工件具有不同的材料组成。作为实施例，这个覆层可以是防腐蚀覆层，例如镀锌。因为工件被覆盖，彼此接触的工件表面S1和S2在其上也具有覆层。在焊接期间，焊接电弧等离子的热量使得覆层C1/C2蒸发。典型地，没有被工件的重叠覆盖的被蒸发覆层C1/C2通过烟雾排出或简单地散逸从焊接区被移除，以使蒸气不干扰焊接。然而，在接触表面S1/S2上的覆层C1/C2由于焊道WB导致的熔深的典型深度也被蒸发。然而，来自接触表面S1/S2的被蒸发覆层在焊接期间远离焊接熔池的表面，并且如此一来必须行进通过熔池来试图在焊道凝固之前逃离焊接熔池。然而，如果焊接速度太快，在被蒸发覆层可以逃离之前熔池凝固。这在焊道中导致孔隙度。当气泡在焊接熔池中留下拖尾，所述拖尾未在气泡之后关闭时，这种孔隙度可能特别地糟糕。由逃离的被蒸发覆层产生的洞可以显著地降低焊缝的质量。