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1、湄洲湾职业技术学院Miebach激光焊机及维护系 别： 年 级： 专 业： 姓 名： 学 号： 导师姓名： 职 称： 2021年 月 日目 录1前言12Miebach 激光焊机根本结构23Miebach激光焊机工作原理及控制系统的简介3激光焊根本原理：3激光焊机电气控制系统及框图：3焊机激光控制系统框图：4激光的形成原理：44激光焊机的优缺点5激光焊接的主要优点：5激光焊接的主要缺点：55Miebach激光焊机在冷轧厂酸洗线的应用7激光焊机工作主要步骤：7激光焊机性能：86激光焊机焊接工艺参数及维护要点9激光焊机焊接工艺参数：9激光焊机维护要点：10激光焊机日常操作人员检查要点：12故障案例分
2、析排查：12参考文献15致谢词161前言世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，50多年来，激光技术与应用开展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比方光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光别离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的开展。激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、外表处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等
3、的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。使用CO2为激发物的CO2激光波长10.6uM，输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。其中Miebach激光焊机就是使用CO2为激发物运用到工业生产中的一种激光设备。2Miebach 激光焊机根本结构17.活套19.挖边剪20.夹送辊3Miebach激光焊机工作原理及控制系统的简介3.1激光焊根本原理：激光焊是以聚集的激光束作为能源，利用照射带钢所产生的热量进行焊接的一种熔化焊方法。激光束由激光器产生，通过聚集系统聚集成为能量密度极高的焦点，其能量进一步集中，当调焦到带钢接缝处时，光能转换为热能，从而使
4、金属熔化而形成焊缝。按激光工作物质状态，激光器可分为固体激光器和气体激光器，气体激光器主要是CO2激光器。鞍钢冷轧厂使用的是CO2激光器。CO2激光器工作气体的主要成份是CO2、N2和He，CO2分子是产生激光的粒子，N2分子的作用是与CO2分子共振交换能量，使CO2分子鼓励，增加激光较高能级上的CO2分子数。同时，它还有抽空激光较低能级的作用。He分子的主要作用是抽空激光较低能级的粒子，He分子与CO2分子相碰撞，使CO2分子从激光较低能级尽快回到基级，He的导热性很好，故又能把激光器工作时气体中的热量传给交换器，使激光器的输出功率和效率大大提高。3.2激光焊机电气控制系统及框图：1. PL
5、CS7-400控制系统2. B&R-位置控制系统3. BIG100/100P-预热控制系统4. QCDS-焊缝监视系统5. TASC3-激光控制系统。.TASC3S7- 400QCDSB&R共振器 BIG100/100P冷却系统TASC300RF-发生器供气系统 3.3焊机激光控制系统框图：PiPBr反射功率TASC3发生器1发生器2功率控制系统栅极电压局部驱动局部驱动放大器高压功率供应UG1UG2栅极电压IG1IG2栅极电流10KVUAIA末级局部功率输出放大器PrPBi直射功率冷却系统峰值反射功率检测谐振器系统3.4激光的形成原理：射频发生器给谐振腔内电极提供电源，两电极内形成射频电场 ，
6、CO2分子吸收能量并跃迁到高能级。其中一局部分子跃迁回低能级并发射出一个光子 ，这些光子又去激发另外的处于高能级状态的CO2分子使其发射光子。光子在后反镜和出射镜之间来回反射，去激发产生更多的光子，从而增强了腔内电磁辐射能量，产生了激光。出射镜为半透镜，腔内的电磁辐射激光从出射镜射出，用于材料加工。 4激光焊机的优缺点4.1激光焊接的主要优点：1可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。 232mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。 3不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程
7、，机具的耗损及变形接可降至最低。 4激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法那么因受到上述的空间限制而无法发挥。 5工件可放置在封闭的空间经抽真空或内部气体环境在控制下。 6激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件。 7可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。 8易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。 9焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。 10不受磁场所影响电弧焊接及电子束焊接那么容易，能精确的对准焊件。 11可焊接不同物性如不同电阻的两种金属。 12不需真空，亦不需做X射线
8、防护。 13假设以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1 。14可以切换装置将激光束传送至多个工作站。4.2激光焊接的主要缺点：1焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。 2焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。 3最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，因此在生产线上不适合使用激光焊接。 4高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。 5当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。 6能量转换效率太低，通常低于10%。 7焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。 8设备昂
9、贵。5Miebach激光焊机在冷轧厂酸洗线的应用5.1激光焊机工作主要步骤：焊机主要对前一卷带尾和后一卷带头进行焊接,保证酸洗段和轧机段进行连续酸洗和轧制。工作过程亦分三步骤：焊机出口带尾定位、焊机入口带头定位、带钢焊接。带尾定位：出口自动带尾定位激活，带尾接近焊机LW，线上给焊机信号，焊车到OS侧或在原始位DS侧，带尾速度小于等于30m/minLW，1#光栅检测到带尾光栅检测，出口夹送辊下降到位旋转，出口活套辊上升，出口提升辊下降到低位或中间位，2#光栅检测到带尾，带尾定位即码盘开始计算数值，出口1#，2#提升辊下降到低位，带尾停止。焊接参数激活，是否选择二次剪边，出口夹紧台在两次剪边位如果
10、没有选择二次剪边，出口夹紧台在剪边位，出口夹紧台夹紧带钢低位，出口对中选择在HMI上选，出口交叉辊夹紧，出口对中到中间位驱动激活3#，4#对中，出口活套辊下降及出口夹送辊上升，出口对中完成并返回原始位，出口夹紧台夹紧，出口交叉辊释放在原始位，出口活套辊下降到位及夹送辊上升到位，出口对中到原始位，焊机到OS侧。带头定位：入口自动开始，入口夹送辊下降，入口活套辊升起。接近开关检测，机组线上带头到焊机激活光栅检测，带头接近焊机信号收到，入口夹送辊下降到位，2#对中到中心位闭合位，1#光栅检测到带头，入口提升辊到中间位，1#、2#光栅检测到带头，入口夹送辊旋转、码盘开始记数前进到剪切位，入口活套辊上升
11、到位，2#对中到原始位开始位，带头定位完成，入口提升辊下降到原始位最底位，带头停，焊接参数激活，夹紧台到二次剪边位，夹紧台夹紧，入口交叉辊夹紧，入口活套辊下降，夹送辊上升，焊车到操作侧，入口对中驱动开始，入口夹紧台夹紧，入口交叉辊上升，入口对中驱动到原始位。带钢焊接：激光参数OK，焊车在OS侧，下剪刃上升/选择冲孔器激活，废料运输激活，上剪刃下降/冲孔器下降，下剪刃下降到位home，出入口夹紧台在释放位home，上剪刃上升，剪刃在原始位，对中在原始位，出入口夹紧台到焊接位SB，S7到BR码盘，出入口夹紧台在焊接位BS，BR到S7码盘，激光头下降，导向辊下降，预热选择，激光参数OK，预热接通，预
12、热完成，挖边选择并自动激活，带钢边缘检测激活，碾压轮下降，保护气、冷却水接通，激光接通，位置到达，光闸翻开，预热功率接通，带钢边缘位置接通光电开关检测，碾压轮调整接通，带钢边缘位置断开，预热功率关闭，激光关闭，激光头上升，光闸关闭，保护气体关闭，碾压轮上升，焊机在DS侧，剪边皮带移动，废料移出，入口和出口，焊车在原始位。5.2激光焊机性能：带钢水平自由通过量，mm1900带钢垂直自由通过量，mm140主加紧力每侧，KN约400导向头夹紧力，KN约40双切剪及冲孔剪切力，KN约800剪刃间距离，mm160冲孔装置直径，mm20至带钢中心距离，mm约100焊缝碾压力，KN50焊接小车速度无级调速，
13、m/minMin，1；Max，156激光焊机焊接工艺参数及维护要点6.1激光焊机焊接工艺参数：激光输出功率：激光焊熔深与激光输出功率密度直接有关，且是入射光束和光斑直径的函数。一般说，对一定的光斑直径熔深随光束功率提高而增加，两者成线性关系。特定厚度材料进行激光焊接时，相应要有一个必须到达的最小功率，实际熔深取决传输到带钢外表的功率，由于导光系统的反射，它一般总小于输出功率，所以焊接时应测量照射到带钢的实际功率。光斑尺寸：它是非常重要的因素，因为在一定的输出功率下，它决定光束功率密度，而功率密度是激光焊接的关键因素，但对高功率激光束来说，它又是难测量的，这局部是由于光束直径本性引起的。激光束焦
14、点上的衍射极限光斑尺寸，根据光的衍射理论可以计算，即：Df/D(2m+1)1/2式中：Db光斑直径光束波长f透镜焦长D光束聚焦前直径m振荡模数焊接速度：深熔焊接时焊接熔深几乎与焊接速度成反比，一定功率可以焊接一定厚度范围的带钢，焊接速度范围随板厚的增加而减少。在此范围以外，不能进行深熔焊。速度过高会导致焊不透，而过低速度那么会使材料过度熔化、烧损和焊穿。所以，确定焊速的上限是为了防止金属未熔透和速度过快，以致不能流动和融合，否那么，熔化金属会趋向于仅延着被焊带钢顶端形成焊珠。而函数到达低限时，过量的热传导引起焊道向侧面扩展，热影响区扩大，过多的功率吸收还会引起带钢局部蒸发损失。保护气体：深熔焊接时，保护气体主要有两个作用：一是保护工件外表免受氧化；二是为了把大功率激光深熔焊过程中产生的、对激光束有吸收和散射作用的
