專利名稱：薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬焊接工藝，特別是一種薄壁馬口鐵激光焊接工藝。
技術背景
金屬包裝是我國包裝工業的重要組成部分，其產值約占我國包裝工業的10%，廣泛用于食品、醫藥、工業包裝等方面。據調查在金屬包裝中，以鍍層馬口鐵包裝為主，主要產品為印鐵制品、易拉罐、氣霧罐、食品罐、各類瓶蓋以及工業用化工桶和鋼桶。我國現擁有馬口鐵三片罐制造生產線約500余條，其產品每年供應飲料行業約60億只，食品罐頭行業約 35億只，氣霧罐年生產能力達9. 5億只，鋼桶年生產加工量6000萬只。目前全國金屬包裝容器工業總產值約250多億元人民幣，金屬包裝行業保持著比較穩定、健康、持續的發展勢頭，基本保持年7%左右的遞增速度。
金屬包裝容器通常是用金屬薄板制造的薄壁包裝容器，在其生產加工過程中大多需要焊接，目前我國食品罐身焊接主要是采用電阻熔焊，存在著耗電量大、熱影響區大、適用的接頭形式與可焊工件厚度受到限制等問題。馬口鐵經電阻熔焊后，由于焊接高溫的影響，會在內外壁上形成一條沒有保護涂料和鍍層的鐵帶，該鐵帶會被空氣氧化變黑，也極易受罐內容物的腐蝕。為了提高焊接部位的耐蝕性，焊接后必須對焊縫進行噴氮(高純氮) 處理，并進行焊縫補涂。如果焊接質量不高就會造成焊接表面不平，使補涂工藝難以控制， 形成砂眼或氣泡等補涂缺陷，由此就難免發生焊縫生銹或滲漏等問題。
另外，熔焊時電流過大，易產生毛刺，如補涂層不能完全將毛刺覆蓋，由此而導致毛刺周邊腐蝕、穿孔、泄漏，而電流過小，易導致焊接不牢或焊不上，即虛焊，從而造成泄漏。
經過調研發現還存在難焊接的鍍鉻金屬薄板材料，其優點為金屬基板薄，用來制罐成本低，污染少，但焊層為鍍鉻材料，用傳統的電阻焊無法實現焊接工藝，急需要找到一種焊接方法，拓廣鍍鉻金屬板的應用市場。
激光焊接技術能有效的解決這些問題，國外在小型薄壁金屬包裝容器(如三片罐)的激光加工技術已趨于成熟，而我國在此方面還處于探索階段。我國的激光焊接系統主要依賴于進口，而且焊接工藝也不成熟。國外激光焊接系統供應商有可能提供某一套特定的工藝參數，但是，因為制罐所采用的鋼板壁厚、成分和鍍層金屬等會有所變化，因而系統供應商提供的工藝參數大多不能使用。這樣，大大地制約了激光焊接工藝在金屬包裝容器制造中的應用。所以，必須研究工藝參數、金屬板厚度、成分和鍍層金屬對金屬包裝容器激光焊接的影響規律，為金屬包裝容器材料制定合適的激光焊接工藝，實現激光焊接工藝參數的預選和優化，減少工藝試驗的次數，判斷焊接工藝參數深熔焊熔透穩定性，防止焊接缺陷，保證食品衛生安全都有十分重要的意義。發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種焊接質量高，節約耗電量，降低生產成本，可焊接鍍鉻馬口鐵薄壁的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，適合焊接0. 20mm-0. 27mm的鍍鉻馬口鐵和鍍錫馬口鐵，采用激光焊接工藝焊接上述厚度的馬口鐵，所需的激光器性能參數如下 激光功率1. 5-1. 9kw ； 頻率 20. OHz ； 單脈能量3. 92-4. 78J ； 脈寬 2. 3-2. 7ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量 2. 0-3. Omm。
用作包裝材料的馬口鐵常見的有0. 20mm厚鍍鉻馬口鐵、0. 23mm厚鍍鉻馬口鐵、 0. 27mm厚鍍鉻馬口鐵、0. 20mm厚鍍錫馬口鐵、0. 23mm mm厚鍍錫馬口鐵和0. 27mm厚鍍錫馬口鐵，這六種材料的焊接參數如下表
權利要求
1.一種薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，適合焊接0. 20mm-0. 27mm的鍍鉻馬口鐵和鍍錫馬口鐵，其特征在于采用激光焊接工藝焊接上述厚度的馬口鐵，所需的激光器性能參數如下激光功率1. 5-1. 9kw ； 頻率 20. 0 Hz ； 單脈能量3. 92-4. 78J ； 脈寬 2. 3-2. 7 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量 2. 0-3. O mm。
2.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.20mm 厚鍍鉻馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1. 5kw ； 頻率 20. O Hz ； 單脈能量3. 97J ； 脈寬2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量2. Omm。
3.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.23mm 厚鍍鉻馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1. 6 kw ； 頻率 20. O Hz ； 單脈能量3. 92J ； 脈寬2. 3 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量2. Omm。
4.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.27mm 厚鍍鉻馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1. 7 kw ； 頻率 20. OHz ； 單脈能量4. 5J ； 脈寬2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量3. Omm。
5.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.20mm 厚鍍錫馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1. 5 kw； 頻率 20. OHz ； 單脈能量4. 23J ； 脈寬2. 5 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量2. Omm。
6.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.23mm 厚鍍錫馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1. 7 kw； 頻率 20. O Hz ； 單脈能量4. 03 J ； 脈寬2. 3 ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量3. O mm。
7.根據權利要求1所述的薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，其特征在于焊接0.27mm 厚鍍錫馬口鐵所需的激光器參數如下激光功率1.9 kw； 頻率 20. OHz ； 單脈能量4. 78J ； 脈寬2. 7ms ； 焊接速度5. Omm/s ； 焊接點間距為0. 2mm ； 離焦量3. Omm。
全文摘要
本發明公開了一種薄壁馬口鐵包裝材料激光焊接工藝，它通過激光焊接器參數的選擇，實現了對0.20mm-0.27mm的鍍鉻馬口鐵和鍍錫馬口鐵的焊接，焊縫條紋呈魚鱗狀并且分布均勻，光滑美觀，無裂紋、氣孔等明顯焊接缺陷，可避免金屬罐變形、內外壁涂層受損，焊縫與母材熔為一體，焊接可靠，有利于避免金屬包裝容器的破損、內容物的泄漏，減少企業和顧客的損失，能夠有效地防止內容物的腐敗變質，保障食用者的身體健康。激光焊由于光斑小，功率密度大，激光焊接所需的能量比傳統焊接小一個數量級，因而日常運行費用不比傳統焊接高，節約耗電量，降低了生產成本，也解決了鍍鉻馬口鐵薄壁難焊接的問題，不污染環境，具有良好的社會效益。
文檔編號B23K26/32GK102500926SQ20111034747
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者李彭, 陳新, 高艷飛 申請人:中山火炬職業技術學院