不鏽鋼管的焊接指南
材料加工方麵的進(jìn)步為不鏽鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域帶來了獨(dú)特的機(jī)遇。典型的應(yīng)用包括了排氣管、燃料管、噴油嘴和其他組件。在生產(chǎn)不鏽鋼管時，先成形扁平的鋼帶，隨後使得其外形成為圓管狀。一旦成形後，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，若要得到能夠滿足製造業(yè)內(nèi)嚴(yán)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。無庸置疑，鎢極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW)、高頻(HF)焊，以及激光焊接已經(jīng)在不鏽鋼管的製造中各自得到了應(yīng)用。
高頻感應(yīng)焊:在高頻接觸焊和高頻感應(yīng)焊中，提供電流的設(shè)備和提供擠壓力的設(shè)備是相互獨(dú)立的。不鏽鋼管的焊接指南,此外，兩種方法都能使用磁棒，它是軟磁性元件，被置於管體內(nèi)部，它有助於在鋼帶邊緣彙聚焊接流。
在這兩種情況下，鋼帶被切割並清理後，被卷起，然後送到焊接點(diǎn)。不鏽鋼管的焊接指南,另外，對在加熱過程中使用的感應(yīng)線圈進(jìn)行冷卻使用了冷卻劑。*後，一些冷卻劑將被用於擠壓過程。這裡，在擠壓滑輪上作用了很大的力，以避免在焊接區(qū)域產(chǎn)生多孔性;然而，使用了更大的擠壓力將導(dǎo)致毛刺(或者焊珠)增多。因此，特殊設(shè)計的刀具被用來**管子內(nèi)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?qū)︿摴苓M(jìn)行高速加工。不鏽鋼管的焊接指南,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(tǒng)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(qiáng)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(yīng)用中可能缺乏可靠性。
鎢極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW):傳統(tǒng)上來看，鋼管生產(chǎn)廠選擇將鎢極氣體保護(hù)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(chǎn)生了一個電焊弧。同時，從噴槍中導(dǎo)入惰性保護(hù)氣體，以屏蔽電極、產(chǎn)生電離化的等離子體流，以及保護(hù)熔化的焊池。這是一個已經(jīng)確立了的，並已被人們理解了的過程，它將可重複完成高質(zhì)量的焊接過程。這一工藝的優(yōu)勢在於可重複性，焊接過程無濺出物，並且消除了多孔性。不鏽鋼管的焊接指南,GTAW被認(rèn)為是一個電傳導(dǎo)的過程，所以，相對來說，過程比較緩慢。
高頻電弧脈衝:近年來，GTAW焊接電源，又稱為高速開關(guān)，使得電弧脈衝超過10,000Hz。鋼管加工廠的客戶*先受益於這一新技術(shù)，高頻電弧脈衝導(dǎo)致了電弧向下的壓力與傳統(tǒng)GTAW相比大了五倍。不鏽鋼管的焊接指南,所帶來的具有代表性的改進(jìn)特性還包括：爆破強(qiáng)度被提高，焊接線速度更快，廢品減少。鋼管生產(chǎn)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(yīng)用中，鋼帶的邊緣被熔化，當(dāng)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(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)生了一個匙孔，以至焊縫外形很窄。功率密度低於1MW/cm2的話，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，無匙孔的工藝得到的焊接外形寬且淺。不鏽鋼管的焊接指南,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(zhì)量;另一方麵，GTAW更高的熱能輸入與較慢的冷卻過程導(dǎo)致了粗糙的焊接結(jié)構(gòu)。
通常來說，人們認(rèn)為激光焊接過程比GTAW快，它們有同樣的廢品率，而前者帶來更好的金相特性，這就帶來了更高的爆破強(qiáng)度和更高的可成形性。不鏽鋼管的焊接指南,當(dāng)與高頻焊接相比時，激光加工材料過程不發(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:在不鏽鋼管廠的焊接中，焊接深度是由鋼管的厚度決定的。這樣，生產(chǎn)目標(biāo)就是通過減小焊接寬度來提高可成形性，同時實(shí)現(xiàn)更高的速度。在選擇*合適的激光時，人們不能隻考慮光束質(zhì)量，還必須考慮軋管機(jī)的準(zhǔn)確性。此外，軋管機(jī)在尺寸上的誤差起作用以前還必須先考慮減小光斑時受到的限製。在鋼管焊接中特有的尺寸上的問題很多，然而，影響焊接的主要因素是，在焊接盒(更具體的說，是焊接卷)上的接縫。一旦鋼帶經(jīng)過成形加工準(zhǔn)備進(jìn)行焊接時，焊縫的特徵包括了：鋼帶間隙、嚴(yán)重/輕微的焊接錯位、焊縫中線的變化。間隙決定了要用多少材料來形成焊池。壓力太大將導(dǎo)致鋼管頂部或者內(nèi)徑材料過剩。另一方麵，嚴(yán)重或者輕微的焊接錯位會導(dǎo)致焊接外形不佳。
此外，經(jīng)過焊接盒之後，鋼管將被進(jìn)一步修整。這包括了尺寸調(diào)整和形狀(外形)上的調(diào)整。另一方麵，額外的工作能夠去除一些嚴(yán)重/輕微的焊接缺陷，但是可能無法全部**。當(dāng)然，我們希望實(shí)現(xiàn)零缺陷。一般來說，經(jīng)驗(yàn)法則是焊接缺陷不要超過材料厚度的百分之五。超過這個數(shù)值，將影響焊接產(chǎn)品的強(qiáng)度。*後，焊接中線的存在對於高質(zhì)量不鏽鋼管的生產(chǎn)來說是很重要的。隨著汽車巿場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(qū)(HAZ)，並且減小焊接外形。反過來，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。隨著光斑尺寸不斷變小，我們需要更多的關(guān)注於掃描接縫中線時的**度。一般來說，鋼管製造商會儘可能的減小這個偏差，但是實(shí)際上，要達(dá)到0.2mm(0.008英寸)的偏差是很困難的。
這帶來了使用焊縫跟蹤係統(tǒng)的需要。*普遍的兩種跟蹤技術(shù)是機(jī)械掃描和激光掃描。一方麵，機(jī)械係統(tǒng)使用了探針來接觸焊接池的接縫上遊，它們會沾灰，磨損和振動。這些係統(tǒng)的**度是0.25mm(0.01英寸)，這對於高光束質(zhì)量的激光焊接來說是不夠**的。另一方麵，激光焊縫跟蹤可以實(shí)現(xiàn)所需要的**度。一般來講，激光光線或者激光光點(diǎn)被投射在焊縫表麵，得到的圖像被反饋到CMOS攝像機(jī)，該攝像機(jī)通過算法來確定焊縫、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)控製以直接在接縫上移動激光聚焦頭時，激光焊縫跟蹤器必須有足夠快的控製器來**編譯焊縫的位置。因此，焊縫跟蹤的準(zhǔn)確性很重要，而響應(yīng)時間也同樣重要。
總的來說，焊縫跟蹤技術(shù)已經(jīng)得到充分發(fā)展，也能夠允許鋼管製造廠利用更高質(zhì)量的激光束，來生產(chǎn)可成形性更好的不鏽鋼管。因此，激光焊接找到了用武之地，它被用於降低焊接的多孔性，減小焊接外形，同時保持或者提高焊接速度。激光係統(tǒng)，如擴(kuò)散冷卻板條激光器，已經(jīng)提高了光束質(zhì)量，通過降低焊接寬度進(jìn)一步提高可成形性。這項發(fā)展導(dǎo)致了鋼管廠中更嚴(yán)格的尺寸控製和激光焊縫跟蹤的必要性。這樣，不鏽鋼管廠焊接過程的成功有賴於所有個彆技術(shù)的整合，所以必須把它當(dāng)成一個完整係統(tǒng)來對待。
