不銹鋼管的焊接指南
材料加工方面的進(jìn)步為不銹鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域帶來(lái)了獨特的機遇。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(chǎn)不銹鋼管時(shí)，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(gè)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(mǎn)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(shù)就極為重要。無(wú)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(jīng)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。不銹鋼管的焊接指南,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(diǎn)。不銹鋼管的焊接指南,另外，對在加熱過(guò)程中使用的感應線(xiàn)圈進(jìn)行冷卻使用了冷卻劑。*后，一些冷卻劑將被用于擠壓過(guò)程。這里，在擠壓滑輪上作用了很大的力，以避免在焊接區域產(chǎn)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(lái)**管子內部和外部的毛刺。
高頻焊接過(guò)程的主要優(yōu)勢之一是，它能夠對鋼管進(jìn)行高速加工。不銹鋼管的焊接指南,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(diǎn)若使用傳統非破壞性技術(shù)(NDT)不容易進(jìn)行可靠的測試。焊接裂縫可能在低強度連接處的平薄區域出現，這種裂縫使用傳統方法無(wú)法檢測出來(lái)，因而在一些高要求的汽車(chē)應用中可能缺乏可靠性。
鎢極氣體保護電弧焊(GTAW):傳統上來(lái)看，鋼管生產(chǎn)廠(chǎng)選擇將鎢極氣體保護電弧焊(GTAW)完成焊接過(guò)程。GTAW在兩個(gè)非消耗性的鎢電極之間產(chǎn)生了一個(gè)電焊弧。同時(shí)，從噴槍中導入惰性保護氣體，以屏蔽電極、產(chǎn)生電離化的等離子體流，以及保護熔化的焊池。這是一個(gè)已經(jīng)確立了的，并已被人們理解了的過(guò)程，它將可重復完成高質(zhì)量的焊接過(guò)程。這一工藝的優(yōu)勢在于可重復性，焊接過(guò)程無(wú)濺出物，并且消除了多孔性。不銹鋼管的焊接指南,GTAW被認為是一個(gè)電傳導的過(guò)程，所以，相對來(lái)說(shuō)，過(guò)程比較緩慢。
高頻電弧脈沖:近年來(lái)，GTAW焊接電源，又稱(chēng)為高速開(kāi)關(guān)，使得電弧脈沖超過(guò)10,000Hz。鋼管加工廠(chǎng)的客戶(hù)*先受益于這一新技術(shù)，高頻電弧脈沖導致了電弧向下的壓力與傳統GTAW相比大了五倍。不銹鋼管的焊接指南,所帶來(lái)的具有代表性的改進(jìn)特性還包括：爆破強度被提高，焊接線(xiàn)速度更快，廢品減少。鋼管生產(chǎn)廠(chǎng)的客戶(hù)很快發(fā)現，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(shí)，邊緣發(fā)生凝固。然而，對激光焊接來(lái)說(shuō)，特有的性質(zhì)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(chǎn)生了一個(gè)匙孔，以至焊縫外形很窄。功率密度低于1MW/cm2的話(huà)，如GTAW技術(shù)，就產(chǎn)生不了足夠的能量密度以產(chǎn)生匙孔。這樣，無(wú)匙孔的工藝得到的焊接外形寬且淺。不銹鋼管的焊接指南,激光焊接的高精度帶來(lái)了更高效率的穿透，這又減少了晶粒生長(cháng)，帶來(lái)更好的金相質(zhì)量;另一方面，GTAW更高的熱能輸入與較慢的冷卻過(guò)程導致了粗糙的焊接結構。
通常來(lái)說(shuō)，人們認為激光焊接過(guò)程比GTAW快，它們有同樣的廢品率，而前者帶來(lái)更好的金相特性，這就帶來(lái)了更高的爆破強度和更高的可成形性。不銹鋼管的焊接指南,當與高頻焊接相比時(shí)，激光加工材料過(guò)程不發(fā)生氧化，這就使得廢品率更低，可成形性更高。
光斑尺寸的影響:在不銹鋼管廠(chǎng)的焊接中，焊接深度是由鋼管的厚度決定的。這樣，生產(chǎn)目標就是通過(guò)減小焊接寬度來(lái)提高可成形性，同時(shí)實(shí)現更高的速度。在選擇*合適的激光時(shí)，人們不能只考慮光束質(zhì)量，還必須考慮軋管機的準確性。此外，軋管機在尺寸上的誤差起作用以前還必須先考慮減小光斑時(shí)受到的限制。在鋼管焊接中特有的尺寸上的問(wèn)題很多，然而，影響焊接的主要因素是，在焊接盒(更具體的說(shuō)，是焊接卷)上的接縫。一旦鋼帶經(jīng)過(guò)成形加工準備進(jìn)行焊接時(shí)，焊縫的特徵包括了：鋼帶間隙、嚴重/輕微的焊接錯位、焊縫中線(xiàn)的變化。間隙決定了要用多少材料來(lái)形成焊池。壓力太大將導致鋼管頂部或者內徑材料過(guò)剩。另一方面，嚴重或者輕微的焊接錯位會(huì )導致焊接外形不佳。
此外，經(jīng)過(guò)焊接盒之后，鋼管將被進(jìn)一步修整。這包括了尺寸調整和形狀(外形)上的調整。另一方面，額外的工作能夠去除一些嚴重/輕微的焊接缺陷，但是可能無(wú)法全部**。當然，我們希望實(shí)現零缺陷。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)驗法則是焊接缺陷不要超過(guò)材料厚度的百分之五。超過(guò)這個(gè)數值，將影響焊接產(chǎn)品的強度。*后，焊接中線(xiàn)的存在對于高質(zhì)量不銹鋼管的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是很重要的。隨著(zhù)汽車(chē)巿場(chǎng)對可成形性的日益重視，與之直接相關(guān)的就是需要更小的熱影響區(HAZ)，并且減小焊接外形。反過(guò)來(lái)，這就促進(jìn)激光技術(shù)的發(fā)展，即提高光束質(zhì)量以減小光斑尺寸。隨著(zhù)光斑尺寸不斷變小，我們需要更多的關(guān)注于掃描接縫中線(xiàn)時(shí)的**度。一般來(lái)說(shuō)，鋼管制造商會(huì )盡可能的減小這個(gè)偏差，但是實(shí)際上，要達到0.2mm(0.008英寸)的偏差是很困難的。
這帶來(lái)了使用焊縫跟蹤系統的需要。*普遍的兩種跟蹤技術(shù)是機械掃描和激光掃描。一方面，機械系統使用了探針來(lái)接觸焊接池的接縫上游，它們會(huì )沾灰，磨損和振動(dòng)。這些系統的**度是0.25mm(0.01英寸)，這對于高光束質(zhì)量的激光焊接來(lái)說(shuō)是不夠**的。另一方面，激光焊縫跟蹤可以實(shí)現所需要的**度。一般來(lái)講，激光光線(xiàn)或者激光光點(diǎn)被投射在焊縫表面，得到的圖像被反饋到CMOS攝像機，該攝像機通過(guò)算法來(lái)確定焊縫、錯誤接合和間隙的位置。雖然成像速度是很重要的，但是在提供必要的閉環(huán)控制以直接在接縫上移動(dòng)激光聚焦頭時(shí)，激光焊縫跟蹤器必須有足夠快的控制器來(lái)**編譯焊縫的位置。因此，焊縫跟蹤的準確性很重要，而響應時(shí)間也同樣重要。
總的來(lái)說(shuō)，焊縫跟蹤技術(shù)已經(jīng)得到充分發(fā)展，也能夠允許鋼管制造廠(chǎng)利用更高質(zhì)量的激光束，來(lái)生產(chǎn)可成形性更好的不銹鋼管。因此，激光焊接找到了用武之地，它被用于降低焊接的多孔性，減小焊接外形，同時(shí)保持或者提高焊接速度。激光系統，如擴散冷卻板條激光器，已經(jīng)提高了光束質(zhì)量，通過(guò)降低焊接寬度進(jìn)一步提高可成形性。這項發(fā)展導致了鋼管廠(chǎng)中更嚴格的尺寸控制和激光焊縫跟蹤的必要性。這樣，不銹鋼管廠(chǎng)焊接過(guò)程的成功有賴(lài)于所有個(gè)別技術(shù)的整合，所以必須把它當成一個(gè)完整系統來(lái)對待。
