不锈钢管的焊接激光方法

最近几年,由于人们对环境问题越来越重视,在行进燃料功率方面,轿车制造商遭到的压力日益增长。更加严峻、捆绑性更强的法规给工业出产和材料加工带来了技术上的应战。在这些趋势中包括了下降废气的排放,车身更轻,以及延伸零件的运用寿数。

   材料加工方面的行进为不锈钢管出产范畴带来了共同的时机。详细来说,人们要求出产商出产这样的零件,它们有必要有更轻的分量,但是仍有必要有防腐蚀特征,并且满意强度要求。此外,车身的空间局限性更强调了可成形性的重要性。典型的运用包括了排气管、燃料管、喷油嘴和其他组件。
   不锈钢管时,先成形扁平的钢带,随后使得其外构成为圆管状。一旦成形后,管子的接缝有必要被焊接到一同。这个焊缝很大程度上影响了零件的可成形性。因此,若要得到能够满意制造业界严峻的检验要求的焊接外形,选择适合的焊接技术就极为重要。无庸置疑,钨极气体保护电弧焊(GTAW)、高频(HF)焊,以及激光焊接现已在不锈钢管的制造中各自得到了运用。在出产
   激光焊接
   在全部的钢管焊接运用中,钢带的边沿被熔化,当运用夹紧支架把钢管边沿揉捏到一一同,边沿发作凝结。但是,对激光焊接来说,特有的性质是它具有高能量的光束密度。激光光束不只熔化了材料的表层,还发作了一个匙孔,致使焊缝外形很窄。
   功率密度低于1 MW/cm2的话,如GTAW技术,就发作不了满意的能量密度以发作匙孔。这样,无匙孔的工艺得到的焊接外形宽且浅。激光焊接的高精度带来了更高功率的穿透,这又减少了晶粒生长,带来更好的金相质量;另一方面,GTAW更高的热能输入与较慢的冷却进程导致了粗糙的焊接结构。
   一般来说,人们认为激光焊接进程比GTAW快,它们有相同的废品率,而前者带来更好的金相特性,这就带来了更高的爆破强度和更高的可成形性。当与高频焊接比较时,激光加工材料进程不发作氧化,这就使得废品率更低,可成形性更高。
   光斑标准的影响
   在不锈钢管厂的焊接中,焊接深度是由钢管的厚度抉择的。这样,出产政策就是通过减小焊接宽度来行进可成形性,一同结束更高的速度。在选择最适合的激光时,人们不能只考虑光束质量,还有必要考虑轧管机的精确性。此外,轧管机在标准上的过失起作用从前还有必要先考虑减小光斑时遭到的束缚。
   在钢管焊接中特有的标准上的问题许多,但是,影响焊接的首要因素是,在焊接盒(更详细的说,是焊接卷)上的接缝。一旦钢带通过成形加工准备进行焊接时,焊缝的特徵包括了:钢带空地、严峻/纤细的焊接错位、焊缝中线的变化。空地抉择了要用多少材料来构成焊池。压力太大将导致钢管顶部或许内径材料过剩。另一方面,严峻或许纤细的焊接错位会导致焊接外形不佳。
   此外,通过焊接盒之后,钢管将被进一步修整。这包括了标准调整和形状(外形)上的调整。另一方面,额外的作业能够去除一些严峻/纤细的焊接缺陷,但是可能无法全部根除。当然,咱们期望结束零缺陷。一般来说,阅历法则是焊接缺陷不要逾越材料厚度的百分之五。逾越这个数值,将影响焊接产品的强度。
   终究,焊接中线的存在关于高质量不锈钢管的出产来说是很重要的。跟着轿车巿场对可成形性的日益重视,与之直接相关的就是需求更小的热影响区(HAZ),并且减小焊接外形。反过来,这就促进激光技术的展开,即行进光束质量以减小光斑标准。跟着光斑标准不断变小,咱们需求更多的重视于扫描接缝中线时的精确度。一般来说,钢管制造商会尽可能的减小这个差错,但是实际上,要抵达0.2mm(0.008英寸)的差错是很困难的。
   这带来了运用焊缝跟踪系统的需求。最遍及的两种跟踪技术是机械扫描和激光扫描。一方面,机械系统运用了探针来接触焊接池的接缝上游,它们会沾灰,磨损和振动。这些系统的精确度是0.25mm(0.01英寸),这关于高光束质量的激光焊接来说是不可精确的。
   另一方面,激光焊缝跟踪能够结束所需求的精确度。一般来讲,激光光线或许激光光点被投射在焊缝表面,得到的图像被反应到CMOS摄像机,该摄像机通过算法来断定焊缝、过错接合和空地的方位。
   尽管成像速度是很重要的,但是在供应必要的闭环操控以直接在接缝上移动激光聚焦头时,激光焊缝跟踪器有必要有满意快的操控器来精确编译焊缝的方位。因此,焊缝跟踪的精确性很重要,而呼应时间也相同重要。
   总的来说,焊缝跟踪技术现已得到充沛展开,也能够答应钢管制造厂运用更高质量的激光束,来出产可成形性更好的不锈钢管。
   因此,激光焊接找到了用武之地,它被用于下降焊接的多孔性,减小焊接外形,一同坚持或许行进焊接速度。激光系统,如涣散冷却板条激光器,现已行进了光束质量,通过下降焊接宽度进一步行进可成形性。这项展开导致了钢管厂中更严峻的标准操控和激光焊缝跟踪的必要性。
   高频感应焊
   在高频接触焊和高频感应焊中,供应电流的设备和供应揉捏力的设备是互相独立的。此外,两种方法都能运用磁棒,它是软磁性元件,被置于管体内部,它有助于在钢带边沿集聚焊接流。
   在这两种情况下,钢带被切开并整理后,被卷起,然后送到焊接点。其他,对在加热进程中运用的感应线圈进行冷却运用了冷却剂。终究,一些冷却剂将被用于揉捏进程。这儿,在揉捏滑轮上作用了很大的力,以避免在焊接区域发作多孔性;但是,运用了更大的揉捏力将导致毛刺(或许焊珠)增多。因此,特别规划的刀具被用来根除管子内部和外部的毛刺。
    高频焊接进程的首要优势之一是,它能够对钢管进行高速加工。但是,在大部分固相锻接中存在的典型情况是,高频焊接的接点若运用传统非破坏性技术(NDT)不容易进行牢靠的检验。焊接裂缝可能在低强度联接处的平薄区域出现,这种裂缝运用传统方法无法检测出来,因此在一些高要求的轿车运用中可能短少牢靠性。
   钨极气体保护电弧焊(GTAW)
   传统上来看,钢管出产厂选择将钨极气体保护电弧焊(GTAW)结束焊接进程。GTAW在两个非消耗性的钨电极之间发作了一个电焊弧。一同,从喷枪中导入慵懒保护气体,以屏蔽电极、发作电离化的等离子体流,以及保护熔化的焊池。这是一个现已确立了的,并已被人们理解了的进程,它将可重复结束高质量的焊接进程。
   这一工艺的优势在于可重复性,焊接进程无溅起物,并且消除了多孔性。GTAW被认为是一个电传导的进程,所以,相对来说,进程比较缓慢。
   高频电弧脉冲
   近年来,GTAW焊接电源,又称为高速开关,使得电弧脉冲逾越10,000Hz。钢管加工厂的客户最早获益于这一新技术,高频电弧脉冲导致了电弧向下的压力与传统GTAW比较大了五倍。所带来的具有代表性的改进特性还包括:爆破强度被行进,焊接线速度更快,废品减少。
   钢管出产厂的客户很快发现,此焊接工艺得到的焊接外形需求减小。此外,焊接速度仍是相对较慢。
   这样,不锈钢管厂焊接进程的成功有赖于全部单个技术的整合,所以有必要把它当成一个无缺系统来对待。

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