激光用于不銹鋼管的焊接

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:1836

最近幾年,由于人們對環(huán)境問題越來越關注,在提高燃料效率方面,汽車制造商受到的壓力日益增長。更加嚴格、約束性更強的法規(guī)給工業(yè)生產和材料加工帶來了技術上的挑戰(zhàn)。在這些趨勢中包括了降低廢氣的排放,車身更輕,以及延長零件的使用壽命。
    材料加工方面的進步為不銹鋼管生產領域帶來了獨特的機遇。具體來說,人們要求生產商生產這樣的零件,它們必須有更輕的重量,但是仍必須有防腐蝕特點,并且滿足強度要求。此外,車身的空間局限性更強調了可成形性的重要性。典型的應用包括了排氣管、燃料管、噴油嘴和其他組件。
    在生產不銹鋼管時,先成形扁平的鋼帶,隨后使得其外形成為圓管狀。一旦成形后,管子的接縫必須被焊接到一起。這個焊縫很大程度上影響了零件的可成形性。因此,若要得到能夠滿足制造業(yè)內嚴格的測試要求的焊接外形,選擇合適的焊接技術就極為重要。無庸置疑,鎢極氣體保護電弧焊(GTAW)、高頻(HF)焊,以及激光焊接已經在不銹鋼管的制造中各自得到了應用。
高頻感應焊
    在高頻接觸焊和高頻感應焊中,提供電流的設備和提供擠壓力的設備是相互獨立的。此外,兩種方法都能使用磁棒,它是軟磁性元件,被置于管體內部,它有助于在鋼帶邊緣匯聚焊接流。
    在這兩種情況下,鋼帶被切割并清理后,被卷起,然后送到焊接點。另外,對在加熱過程中使用的感應線圈進行冷卻使用了冷卻劑。最后,一些冷卻劑將被用于擠壓過程。這里,在擠壓滑輪上作用了很大的力,以避免在焊接區(qū)域產生多孔性;然而,使用了更大的擠壓力將導致毛刺(或者焊珠)增多。因此,特殊設計的刀具被用來清除管子內部和外部的毛刺。
    高頻焊接過程的主要優(yōu)勢之一是,它能夠對鋼管進行高速加工。然而,在大部分固相鍛接中存在的典型情況是,高頻焊接的接點若使用傳統(tǒng)非破壞性技術(NDT)不容易進行可靠的測試。焊接裂縫可能在低強度連接處的平薄區(qū)域出現(xiàn),這種裂縫使用傳統(tǒng)方法無法檢測出來,因而在一些高要求的汽車應用中可能缺乏可靠性。
鎢極氣體保護電弧焊(GTAW)
    傳統(tǒng)上來看,鋼管生產廠選擇將鎢極氣體保護電弧焊(GTAW)完成焊接過程。GTAW在兩個非消耗性的鎢電極之間產生了一個電焊弧。同時,從噴槍中導入惰性保護氣體,以屏蔽電極、產生電離化的等離子體流,以及保護熔化的焊池。這是一個已經確立了的,并已被人們理解了的過程,它將可重復完成高質量的焊接過程。
   這一工藝的優(yōu)勢在于可重復性,焊接過程無濺出物,并且消除了多孔性。GTAW被認為是一個電傳導的過程,所以,相對來說,過程比較緩慢。 高頻電弧脈沖
   近年來,GTAW焊接電源,又稱為高速開關,使得電弧脈沖超過10,000Hz。鋼管加工廠的客戶最先受益于這一新技術,高頻電弧脈沖導致了電弧向下的壓力與傳統(tǒng)GTAW相比大了五倍。所帶來的具有代表性的改進特性還包括:爆破強度被提高,焊接線速度更快,廢品減少。
   鋼管生產廠的客戶很快發(fā)現(xiàn),此焊接工藝得到的焊接外形需要減小。此外,焊接速度還是相對較慢。
激光焊接
    在所有的鋼管焊接應用中,鋼帶的邊緣被熔化,當使用夾緊支架把鋼管邊緣擠壓到一起時,邊緣發(fā)生凝固。然而,對激光焊接來說,特有的性質是它具有高能量的光束密度。激光光束不僅熔化了材料的表層,還產生了一個匙孔,以至焊縫外形很窄。
    功率密度低于1 MW/cm2的話,如GTAW技術,就產生不了足夠的能量密度以產生匙孔。這樣,無匙孔的工藝得到的焊接外形寬且淺。激光焊接的高精度帶來了更高效率的穿透,這又減少了晶粒生長,帶來更好的金相質量;另一方面,GTAW更高的熱能輸入與較慢的冷卻過程導致了粗糙的焊接結構。

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