不銹鋼箔帶激光

李曉萱+朱榮華+謝明輝+劉鮮鮮+張一帆+宗珂樸

摘 要：介紹了采用激光—粘接復合焊技術(shù)連接304不銹鋼箔帶，基于正交試驗設(shè)計了激光焊接參數(shù)對復合焊接頭性能的影響，制備了復合連接的接頭試樣，并通過拉伸試驗測試了各參數(shù)下接頭的性能，為實際應(yīng)用的不銹鋼箔波紋管制坯的焊接參數(shù)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：激光焊接；波紋管；不銹鋼箔

中圖分類號：TG44 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0054-02

1 概述

波紋管（又稱伸縮節(jié)、膨脹節(jié)等），由一個或幾個波紋管及結(jié)構(gòu)件組成（如圖1所示），可做成圓形或矩形，可分為單式、復式、外壓軸向等類型。波紋管主要用于管道的熱變形補償、吸收管線沉降、減震等作用，廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、儀器儀表等行業(yè)。

波紋管的制造流程一般為：波紋管管坯的制造，波紋成形，熱處理，表面處理等。波紋管管坯的制造一般分為無縫和有縫管坯。無縫管坯主要為不銹鋼薄壁無縫管或金屬板，通過拉深或旋壓拉深工藝來制造。有縫管坯的制造，一般通過板材或帶材卷筒后對焊而成。采用焊接方法制造波紋管管坯，是生產(chǎn)高效、壁厚控制容易、適應(yīng)性強和成本低的一種工藝方法。目前多用于制造大直徑波紋管和軟管所用管坯[1][2]。

波紋管有縫管坯的制造，目前主要采用的是氬弧焊、等離子焊、電子束焊及激光焊等焊接工藝方法。焊接厚度一般為1～5mm，材料為1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2及GH169等。激光焊接和電子束焊接工藝由于能量集中，熱影響區(qū)小，適合于金屬箔的微焊連接。激光焊接與電子束焊接工藝相比，靈活度較高，焊接過程不需要采用X射線，因此更加安全[3-6]。此外波紋管管坯的焊接制造，主要集中在厚度較厚的金屬板，而對薄壁金屬箔帶的焊接研究較少。而提高能源及資源的利用率已成為制造業(yè)的一項基本要求，因此，節(jié)省材料降低厚度成為一種重要手段，因此箔帶的焊接連接的研究顯得尤為重要。由于薄壁材料的激光焊接裝配要求較高，因此，本研究采用激光焊和粘接相結(jié)合的復合連接法進行不銹鋼箔的連接。

2 試驗與分析

選用304不銹鋼箔帶作為研究對象，焊接設(shè)備為EFE-1LS-350型ND：YAG激光焊接機，箔板的厚度為0.1mm，其化學成分如表1所示。不銹鋼箔激光-粘接復合焊焊接接頭設(shè)計如圖3所示。

本實驗采用的粘接材料為3M DP420型耐高溫AB膠，其為雙組份環(huán)氧樹脂粘接膠水，增韌性、高剝離強度、低拉伸率，在室溫下即可固化。

實驗采用激光焊與粘接相結(jié)合的連接工藝，圖4所示為該連接工藝的流程。先對不銹鋼箔粘接部位進行表面化學清洗處理，然后涂膠搭接，將被連接不銹鋼箔粘接在一起，然后采用激光焊機進行熔化焊，最后對接頭進行固化處理。激光焊接的主要工藝參數(shù)為：激光功率、離焦量、焊接速度、光斑直徑、保護氣流量等。根據(jù)預(yù)期的結(jié)果，選取脈沖電流、脈沖寬度、頻率和焊接速度4個因素，每個因素各取四水平。選用 L16（44）的正交實驗表。正交實驗設(shè)計方案如表2所列。激光光斑直徑選取2mm。

通過正交試驗設(shè)計分別制備了不同參數(shù)下的不銹鋼箔帶的激光—粘接復合焊的試樣，并對試樣進行了拉伸試驗，從而獲得了合適的激光—粘接復合連接工藝參數(shù)為：脈沖電流為60A，脈寬為1ms，頻率為3Hz，焊接速度為2mm/s。

3 結(jié)束語

通過采用激光—粘接復合焊的連接技術(shù)來焊接不銹鋼箔帶，不僅具有傳統(tǒng)粘接和激光焊的優(yōu)點，同時實現(xiàn)了“線”與“面”的相互結(jié)合，強度進一步提高。膠粘劑有助于優(yōu)化激光焊接裝配，縮短生產(chǎn)周期時間?；谡辉囼灥膹秃虾竻?shù)設(shè)計，可快速獲得合適的激光焊接-膠接復合連接參數(shù)，為實際應(yīng)用的不銹鋼箔波紋管制坯的焊接參數(shù)提供依據(jù)。

參考文獻：

[1]曹寶璋，陳永忠，俞彬，等.金屬波紋管成型方法的分析與比較[J].設(shè)計與研究，2001，2：11-15.

[2]李劍，廖丹佩，詹艷然.螺形波紋管旋壓成形過程的尺寸變化特點[J].精密成形工程，2016，8（2）：55-58.

[3]耿平，楊玉玲，張多.18-8型奧氏體不銹鋼低功率Nd：YAG激光焊接研究[J].激光與紅外，2007，37（1）：34-36.

[4]劉黎明，王紅陽，王恒，等.鎂合金激光膠接焊接頭微觀及力學性能[J].中國機械工程，2007，18（3）：352-356.

[5]王銘茂，陶汪，馬軼男，等.激光膠接復合點焊工藝特性[J].焊接學報，2012，33（7）：101-104.

[6]梅麗芳，陳根余，金湘中，等.車用鋁合金光纖激光搭接焊的研究[J].中國激光，2010，37（8）：2091-2097.endprint