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宝钢spa-h耐候钢板焊接方法之激光焊接

作者: 发布于:2019/7/10 15:54:30 点击量:

最近几年,由于人们对环境问题越来越关注,在提高燃料效率方面,汽车制造商受到的压力日益增长。更加严格、约束性更强的法规给工业生产和材料加工带来了技术上的挑战。在这些趋势中包括了降低废气的排放,车身更轻,以及延长零件的使用寿命。材料加工方面的进步为宝钢spa-h耐候钢板生产领域带来了独特的机遇。具体来说,人们要求生产商生产这样的零件,它们必须有更轻的重量,但是仍必须有防腐蚀特点,并且满足强度要求。此外,车身的空间局限性更强调了可成形性的重要性。典型的应用包括了排气板、燃料板、喷油嘴和其他组件。在生产宝钢spa-h耐候钢板时,先成形扁平的钢带,随后使得其外形成为圆板状。一旦成形后,板子的接缝必须被焊接到一起。这个焊缝很大程度上影响了零件的可成形性。因此,若要得到能够满足制造业内严格的测试要求的焊接外形,选择合适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,以及激光焊接已经在宝钢spa-h耐候钢板的制造中各自得到了应用。

一、激光焊接

在所有的宝钢spa-h耐候钢板焊接应用中,钢带的边缘被熔化,当使用夹紧支架把钢板边缘挤压到一起时,边缘发生凝固。然而,对激光焊接来说,特有的性质是它具有高能量的光束密度。激光光束不仅熔化了材料的表层,还产生了一个匙孔,以至焊缝外形很窄。功率密度低于1MW/cm2的话,如GTAW技术,就产生不了足够的能量密度以产生匙孔。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效率的穿透,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过程导致了粗糙的焊接结构。通常来说,人们认为激光焊接过程比GTAW快,它们有同样的废品率,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。当与高频焊接相比时,激光加工材料过程不发生氧化,这就使得废品率更低,可成形性更高。

二、光斑尺寸的影响

在宝钢spa-h耐候钢板的焊接中,焊接深度是由钢板的厚度决定的。这样,生产目标就是通过减小焊接宽度来提高可成形性,同时实现更高的速度。在选择最合适的激光时,人们不能只考虑光束质量,还必须考虑轧板机的准确性。此外,轧板机在尺寸上的误差起作用以前还必须先考虑减小光斑时受到的限制。在钢板焊接中特有的尺寸上的问题很多,然而,影响焊接的主要因素是,在焊接盒(更具体的说,是焊接卷)上的接缝。一旦钢带经过成形加工准备进行焊接时,焊缝的特徵包括了:钢带间隙、严重/轻微的焊接错位、焊缝中线的变化。间隙决定了要用多少材料来形成焊池。压力太大将导致钢板顶部或者内径材料过剩。另一方面,严重或者轻微的焊接错位会导致焊接外形不佳。此外,经过焊接盒之后,钢板将被进一步修整。这包括了尺寸调整和形状(外形)上的调整。另一方面,额外的工作能够去除一些严重/轻微的焊接缺陷,但是可能无法全部清除。当然,我们希望实现零缺陷。一般来说,经验法则是焊接缺陷不要超过材料厚度的百分之五。超过这个数值,将影响焊接产品的强度。

最后,焊接中线的存在对于高质量宝钢spa-h耐候钢板的生产来说是很重要的。随着汽车巿场对可成形性的日益重视,与之直接相关的就是需要更小的热影响区(HAZ),并且减小焊接外形。反过来,这就促进激光技术的发展,即提高光束质量以减小光斑尺寸。随着光斑尺寸不断变小,我们需要更多的关注于扫描接缝中线时的精确度。一般来说,钢板制造商会尽可能的减小这个偏差,但是实际上,要达到0.2mm(0.008英寸)的偏差是很困难的。这带来了使用焊缝跟踪系统的需要。最普遍的两种跟踪技术是机械扫描和激光扫描。一方面,机械系统使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),这对于高光束质量的激光焊接来说是不够精确的。


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