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加硬镀铬钢管激光焊接时的优缺点及解决方法

作者:www.jxbxf.net 发布于:2019/2/27 12:05:56 点击量:

加硬镀铬钢管采用激光焊接的优缺点如下:

(1)加硬镀铬钢管位置需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内。

(2)加硬镀铬钢管需使用夹治具时,必须确保加硬镀铬钢管的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。

(3)最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过30mm的加硬镀铬钢管生产线上不适合使用激光焊接。

(4)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等,焊接性会受激光所改变。

(5)当进行中能量至高能量的激光束焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。

(6)能量转换效率太低,通常低于15%。

(7)焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。

(8)设备昂贵。

为了消除或减少加硬镀铬钢管激光焊接的缺陷,更好地应用这一优秀的焊接方法,提出了一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺,主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外还提出了各种辅助工艺措施,如激光填丝焊、外加磁场辅助增强激光焊、保护气控制熔池深度激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。

(1)功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于加硬镀铬钢管去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在10^3~10^6W/CM^2。

(2)激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于厚度较薄的加硬镀铬钢管焊接更为重要。当高强度激光束射至加硬镀铬钢管表面,金属表面将会有65~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。

(3)激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于加硬镀铬钢管去除和熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

(4)离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离做文章一,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。

离焦方式有两种:正离焦与负离焦。焦平面位于加硬镀铬钢管上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离焦平面与焊接平面距离相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。

实验表明,激光加热50~250us加硬镀铬钢管开始熔化,形成液相金属并出现问分汽化,形成市压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,加硬镀铬钢管内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向加硬镀铬钢管更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄加硬镀铬钢管时,宜用正离焦。


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