轨道交通车辆铝合金车体焊接同步激光清洗技术规范.docx

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轨道交通车辆铝合金车体焊接同步激光清洗技术规范

范围

本文件规定了轨道交通车辆铝合金车体焊接同步激光清洗的基本要求、工艺准备、作业程序、质量控制要求。

本文件适用于轨道交通车辆铝合金车体部件典型铝合金焊接结构自动电弧焊接前的表面氧化膜和油污激光清洗，激光清洗头与电弧焊枪位置相对固定且集成安装于焊接机械手末端轴，焊接作业时激光清洗在前，焊接在后，激光清洗与焊接同步进行。

规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB2894安全标志及其使用导则

GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件

GB7247.1-2012激光产品的安全第1部分:设备分类、要求

GB/T7247.14激光产品的安全第14部分:用户指南

GB/T15313激光术语

GB/T17359微束分析能谱法定量分析

GB/T18490.1机械安全激光加工机第1部分:通用安全要求

GB/T19869.2铝及铝合金的焊接工艺评定试验

GB/T41735绿色制造激光表面清洗技术规范

TB/T3259动车组用铝及铝合金焊接技术条件

术语和定义

GB/T15313、GB/T41735界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

焦距focallength

透镜中心到光聚集焦点的距离。

振镜galvoscanner

通过驱动放大电路驱动光学扫描头,控制激光在平面内高速往复偏转的光学装置。

扫描宽度laserlinewidth

激光在焦平面上的线性宽度。

扫描频率scanfrequency

振镜在一秒内所摆动的次数。

光斑搭接spotoverlap

激光通过振镜扫描，聚焦光斑在焦平面的重叠程度。

基本要求

操作人员

从事铝合金车体焊接同步激光清洗的操作人员需具备焊接设备操作资格证，且经过相关工艺、焊接同步激光清洗设备使用操作及安全培训后方可上岗。操作人员作业时必须佩戴能够屏蔽激光器发射的整个波长范围内激光的安全防护眼镜。

作业环境

4.2.1铝合金车体焊接同步激光清洗作业环境满足TB/T3259和铝合金电弧焊接作业环境要求。

4.2.2焊接同步激光清洗的场地按照GB2894的规定设有明显的安全标志，并设置警示带或栅栏，防止与工作无关人员误入工作区。

工作电压

电源电压采用输入电压单相AC220±10%V、50±1Hz或三相AC380±10%V、50±1Hz。

设备集成

4.4.1焊接同步激光清洗设备是将激光清洗装置集成在自动电弧焊接设备上而成。激光清洗装置主要包括激光器主机、激光清洗头和控制系统。

4.4.2激光器主机主要包括激光发生器和冷却装置，并整体机械固定在自动电弧焊接设备龙门架或其他合适位置。激光发生器采用高峰值功率脉冲激光发生器，其产生的激光通过光纤传输到激光清洗头，且光纤在安装和设备运行过程中需避免超过光纤最小弯曲半径的过度弯曲。

4.4.3激光清洗头应在自动电弧焊接机械手的有效负载内进行轻量化设计，激光清洗头采用一维或者二维振镜实现激光高速扫描，最大扫描宽度大于工艺要求的焊缝两侧氧化膜去除宽度，激光焦距综合考虑能量密度和待焊工件结构特点确定。激光清洗头与电弧焊枪保持一定距离且激光清洗头镜头前端需安装正压防尘腔和挡光防尘板，防止弧焊飞溅及烟尘污染激光清洗头保护镜片和避免温度过高报警，激光清洗头结构示意图如图1所示。

图1激光清洗头结构示意图

激光清洗头通过夹具固定在自动电弧焊接机械手末端轴上，激光清洗头集成示意图如图2所示，该夹具需具备激光清洗头X、Y、Z三向手动调节功能，以适应因焊缝结构不同和产品装配误差引起的尺寸变化。

图2激光清洗头集成示意图

4.4.4激光清洗装置控制系统能对激光器和振镜等各参数进行设置、存储和调用。如果激光清洗装置控制系统未集成到自动电弧焊接示教器内则需配置有线或者遥控手柄，该手柄至少具备激光启动/关闭及设备急停功能。

4.4.5焊接同步激光清洗设备辐射安全符合GB7247.1-2012第4章的要求,并按照GB7247.1-2012第5章的要求对激光辐射安全进行标记。

4.4.6其他安全防护按照GB2894、GB/T5226.1、GB/T7247.14、GB/T18490.1的规定执行。

工艺准备

工艺准备内容

工艺准备包括工艺试验验证、工艺评定和工艺规程编制。

工艺试验验证

可通过焊接同步激光清洗试验，确定激光能量密度阈值范围。激光能量密度可参考公式(1)计算:

E=