黄铜激光焊接工艺参数(黄铜的焊接工艺)
激光焊接机的参数表图
直径接头形式工艺参数接头性能输出功/J脉冲脉冲宽度/ms最大载荷/N电阻/Ω301
不锈钢
(1Cr17Ni7) Φ0.33对接83.0970.003重叠83.01030.003十字83.01130.003T形83.41060.003Φ0.79对接103.41450.002重叠103.41570.002十字103.41810.002T形113.61820.002Φ0.38+Φ0.79对接103.41060.002重叠103.41130.003十字103.41160.003T形113.61020.003Φ0.38+Φ0.40T形113.6890.001铜Φ0.38对接103.4230.001重叠103.4230.001十字103.4190.001T形113.6140.001镍Φ0.51对接103.4550.001重叠72.8350.001十字93.2300.001T形113.6570.001钽Φ0.38对接83.0520.001重叠83.0400.001十字93.2420.001T形83.0500.001Φ0.63对接113.5670.001重叠113.5580.001T形113.5770.001Φ0.65+Φ0.38T形113.6510.001铜和钽Φ0.38对接103.4170.001重叠103.4240.001十字103.4180.001T形103.4180.001
激光焊接中的主要参数包括哪些,分别是如何影响焊缝成形的
激光焊接中的主要参数包括激光功率、焊接速度和焦点位置。激光功率增大时,熔深增大。焊接速度增大时,熔深及熔宽均下降。当焦点位于工件较深部位时,形成V形焊缝;当焦点在工件以上较高距离(正离焦量大)时,形成“钉头”状焊缝,且熔深减小;而当焦点位于工件表面以下1mm左右时,焊缝截面两侧接近平行。
激光焊接技术的工艺参数
连续CO2激光焊的工艺参数 厚度/mm 焊速/(cm/s) 缝宽/mm 深宽比 功率/kw 对接焊缝 321不锈钢(1Cr18Ni9Ti) 0.13 3.81 0.45 全焊透 5 0.25 1.48 0.71 全焊透 5 0.42 0.47 0.76 部分焊透 55 17-7不锈钢(0Cr7Ni7A1) 0.13 4.65 0.45 全焊透 5 302不锈钢(1Cr18Ni9) 0.13 2.12 0.50 全焊透 5 0.20 1.27 0.50 全焊透 5 0.25 0.42 1.00 全焊透 5 6.35 2.14 0.80 7 3.5 8.9 1.27 1.00 3 8 12.7 0.42 1.00 5 20 20.3 21.1 1.00 5 20 6.35 8.47 —— 3.5 16 因康镍合金600 0.10 6.35 0.25 全焊透 5 0.25 1.69 0.45 全焊透 5 镍合金200 0.13 1.48 0.45 全焊透 5 蒙乃尔合金400 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 工业纯钛 0.13 5.92 0.38 全焊透 5 0.25 2.12 0.55 全焊透 5 低碳钢 1.19 0.32 —— 0.63 0.65 搭接焊缝 镀锡钢 0.30 0.85 0.76 全焊透 5 302不锈钢(1Cr18Ni9) 0.40 7.45 0.76 部分焊透 5 0.76 1.27 0.60 部分焊透 5 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 角缝焊 321不锈钢(1Cr18Ni9Ti) 0.25 0.85 —— —— 5 端接焊缝 321不锈钢(1Cr18Ni9Ti) 0.13 3.60 —— —— 5 0.25 1.06 —— —— 5 0.42 1.90 —— —— 5 17-7不锈钢(0Cr17Ni7A1) 0.13 3.60 —— —— 5 因康镍合金600 0.10 1.06 —— —— 5 0.25 0.60 —— —— 5 0.42 0.76 —— —— 5 镍合金200 0.18 1.06 —— —— 5 蒙乃尔合金400 0.25 激光深熔焊接的主要工艺参数 激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池,当某些材料焊接可不计较表面氧化时则也可不考虑保护,但对大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护,使工件在焊接过程中免受氧化。氦气不易电离(电离能量较高),可让激光顺利通过,光束能量不受阻碍地直达工件表面。这是激光焊接时使用最有效的保护气体,但价格比较贵。氩气比较便宜,密度较大,所以保护效果较好。但它易受高温金属等离子体电离,结果屏蔽了部分光束射向工件,减少了焊接的有效激光功率,也损害焊接速度与熔深。使用氩气保护的焊件表面要比使用氦气保护时来得光滑。氮气作为保护气体最便宜,但对某些类型不锈钢焊接时并不适用,主要是由于冶金学方面问题,如吸收,有时会在搭接区产生气孔。使用保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。特别在高功率激光焊接时,由于其喷出物变得非常有力,此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是对驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽很有效。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云,金属蒸气周围的保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多,激光束在某种程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二种能量存在于工作表面,使得熔深变浅、焊接熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子三体碰撞来增加电子的复合速率,以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻,碰撞频率越高,复合速率越高;另一方面,只有电离能高的保护气体,才不致因气体本身的电离而增加电子密度。表 常用气体和金属的原子(分子)量和电离能
材料 氦 氩 氮 铝 镁 铁原子(分子)量 4 40 28 27 24 56电离能(eV) 24.46 15.68 14.5 5.96 7.61 7.83从表可知,等离子体云尺寸与采用的保护气体不同而变化,氦气最小,氮气次之,使用氩气时最大。等离子体尺寸越大,熔深则越浅。造成这种差别的原因首先由于气体分子的电离程度不同,另外也由于保护气体不同密度引起金属蒸气扩散差别。氦气电离最小,密度最小,它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。所以用氦作保护气体,可最大程度地抑制等离子体,从而增加熔深,提高焊接速度;由于质轻而能逸出,不易造成气孔。当然,从我们实际焊接的效果看,用氩气保护的效果还不错。等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时,它的影响就会减弱。保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的,喷嘴的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。它必须以足够大以驱使喷出的保护气体覆盖焊接表面,但为了有效保护透镜,阻止金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜,喷口大小也要加以限制。流量也要加以控制,否则保护气的层流变成紊流,大气卷入熔池,最终形成气孔。为了提高保护效果,还可用附加的侧向吹气的方式,即通过一较小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保护气体不仅抑制了工件表面的等离子体云,而且对孔内的等离子体及小孔的形成施加影响,熔深进一步增大,获得深宽比较为理想的焊缝。但是,此种方法要求精确控制气流量大小、方向,否则容易产生紊流而破坏熔池,导致焊接过程难以稳定。 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制
激光深熔焊接时,不管焊缝深浅,小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时,焊缝尾端将出现凹坑。另外,当激光焊层覆盖原先焊缝时,会出现对激光束过度吸收,导致焊件过热或产生气孔。为了防止上述现象发生,可对功率起止点编制程序,使功率起始和终止时间变成可调,即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值,并调节焊接时间,最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。
黄铜和黄铜焊接方法
黄铜的焊接工艺
1、黄铜的焊接性 黄铜是铜锌合金,由于锌的沸点较低,仅为907℃,故焊接过程中极容易蒸发,这一点成为黄铜焊接的最大问题。在焊接高温作用下,焊条电弧焊时锌的蒸发量高达40%,锌的大量蒸发,导致焊接接头的力学性能和耐蚀性能下降,还使之对应力腐蚀的敏感性增大。蒸发的锌在空气中立即被氧化成氧化锌,形成白色的烟雾,给操作带来很大困难,而且影响焊工身体健康,因此,焊接黄铜的场所,应加强通风等防护措施。黄铜的焊接性不良,焊接时会产生气孔、裂纹、锌的蒸发和氧化等问题。为了解决这些问题,在焊接时常用含硅的焊丝,因为硅在熔池表面会形成一层致密的氧化硅薄膜,阻碍锌的蒸发和氧化,并防止氢的入侵。焊后可经470~560℃的退火处理,以消除应力防止“自裂”现象。
2、黄铜的焊接方法 生产中常用的焊接黄铜的方法是焊条电弧焊和氩弧焊等,其工艺要点如下:
(1) 焊条电弧焊 焊条采用青铜芯焊条,如ECuSn-B(T227)、ECuAl-C(T237)。补焊要求不高的黄铜铸件可采用纯铜芯焊条,如ECu(T107)。电源采用直流正接,V型坡口角度不应小于60°~70°。板厚超过14mm时,焊前焊件表面应仔细清理,清除一切会产生氢气的油类杂质。
操作时应当用短弧焊接,焊条不做横向和前后摆动,只沿焊缝的直线移动。焊接速度要快,不应低于0.2~0.3m/min。多层焊时,层与层之间的氧化膜及渣应清除干净。黄铜的铜液流动性大,故溶池最好处于水平位置,若溶池必须倾斜,则倾角不应大于15°
(2) 氩弧焊 手工钨极氩弧焊时,焊丝采用锡黄铜焊丝HSCuZ-1(HS221)、铁黄铜焊丝HSCuZn-2(HS222)、硅黄铜焊丝HSCuZn-4(HS224)。这些焊丝含锌较高,焊接时烟雾较大。亦可用青铜焊丝HSCuSi(HS211)、HSCuSn(HS212)。手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数见表。
手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数
材料 板厚/mm 坡口形式 钨极直径/mm 电源种类及极性 焊接电流/A氩气流量/(L/min)预热温度/℃
普通黄铜1.2 端接 3.2 直流正接 185 7 不预热
锡黄铜 2 V型 3.2 直流正接 180 7 不预热
由于锌的蒸发破坏氩气的保护效果,所以焊接黄铜时应选用较大的喷嘴孔径和氩气流量。焊前一般不预热,只有焊接厚度大于10mm的接头和焊接边缘厚度相差比较大的接头时才需预热,后者只预热焊件边缘较厚的部分。
电源可采用直流正接,也可以采用交流。用交流电源焊接时,锌的蒸发量较小。焊接参数宜采用较大的焊接电流和较快的焊接速度。厚16~20mm黄铜板的焊接参数为:焊接电流260~300A,钨极直径5mm,焊丝直径3.5~4.0mm,喷嘴孔径14~16mm,氩气流量20~25L/min。
为了减少锌的蒸发,操作时可将填充焊丝与焊件“短接”,在填充焊丝上引弧和保持电弧,尽可能避免电弧直接作用到母材上,母材主要靠熔池金属的传热来加热熔化。焊接时,应尽可能进行单层焊,板厚小于5mm的接头,最好能一次焊完。
焊后焊件应加热到300~400℃进行退火处理,消除焊接应力,以防止黄铜构件在使用时破裂。
[img]激光复合焊接的技术要领
一,概述
激光(Laser)是利用辐射激发光放大原理而产生一种单色、方向性强、光亮度大的光束经透射或反射镜聚焦后获得高密度功率的能束。它可用于焊接、切割和材料表面处理的热源。激光焊(LW)是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。按照激光发生器工作性质的不同激光分为固体、液体、气体、半导体等激光;按照激光对工件的作用和激光器输出能量的不同激光焊可分为连续激光焊和脉冲激光焊;按照激光聚焦后光斑作用在工件上的功率密度激光焊可分为传热焊(熔透焊)和深熔焊(锁孔焊、穿孔焊、小孔焊)。
激光焊机主要由激光器(核心部分,目前主要是YAG固体激光器和CO2气体激光器)、光束传输和聚焦系统、焊炬、工作台、电源和控制装置、气源、水源、操作盘数控装置等组成。目前常见激光焊机的型号有:HH200~500、XHY-LF200~3000、NJH-30、JKg、DH-WM01、GD-10-1等等。主要应用在航空、电子议表、机械、汽车、医疗、食品、核能等领域。
激光焊有其显著的优点:具有很高功率密度(10³W/cm²),可小孔焊和高速焊;激光能发射、透射,能通过光纤、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦,特别适于微型另件、难以接近的部位或远距离的焊接;一台激光器可供多个工作台进行不同的工作(焊接、切割、合金化、热处理等);激光可穿过玻璃等透明物体,适于在玻璃制成的密封容器内焊接铍合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响,没有X射线;激光在大气中损耗不大,也不需要真空保护;除了能焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、硅钢、铝、钛等有色金属,在一定条件下,铜-镍、镍-钛、铜-钛、钛-钼、黄铜-铜、低碳钢-铜、不锈钢-铜等异种金属材料可进行激光焊,也可以焊接金属与陶瓷、玻璃、复合材料等非金属,对于高熔点金属、非金属材料(陶瓷、有机玻璃等)、对热输入敏感的材料进行激光焊,焊后无需热处理。激光焊没有得到广泛应用主要是:价格太贵;对焊件加工、组装、定位要求高;光能转换率低(10~20%)。
二,激光复合焊介绍
为了扩大激光焊的应用范围、提高激光焊的质量、增加焊件厚度以及避免单纯激光焊的局限性,便出现了新的焊接工艺:激光复合焊,这里要注意激光复焊的优点不单单是两种焊接方法的叠加!特别是能量的利用率远远大于两种热源的简单相加。激光复合焊的优点在于:能量利用率提高,母材处于固态时对激光的吸收率很低,而熔化后对激光的吸收率提高到50~100%;熔深增加很多,在电弧的作用下,母材熔化形成熔池,而激光又作用在电弧形成的底部,加上液态金属对激光束的吸收率高,因此激光复合焊要比单纯激光焊熔深要大;电弧很稳定,比如单独用TIG或MIG焊接时,焊接电弧有时不稳定特别是在小电流情况下,当焊接速度提高到一定值时会引起电弧漂移,而采用激光复合焊时,激光产生的等离子体有助于稳定电弧;提高激光焊接时对接接头间隙的适应性,降低激光焊的装配精度从而实现高效率。
1,激光焊的工艺参数,脉冲激光焊有四个主要参数:脉冲能量、脉冲宽度、功率密度和离焦量;连续激光焊的参数主要有:激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量、保护气体的种类和流量等;双光束激光焊的参数有:光束排布方式、间距、两光束角度、聚焦位置、两光束的能量比等。激光复合焊种类有:激光-电弧复合焊、激光-高频焊、激光-压焊、激光-钎焊等;其中激光-电弧焊最为常见,如激光-氩弧焊(TIG)、激光-气保焊(MIG)等。按照激光与电弧的相对位置不同有:同轴复合式、交叉复合式、偏离复合式。
2,应用在大厚板深熔焊接,由于单纯激光焊严格的装配要求和大功率激光器成本高限制了厚板焊接。采用激光-电弧复合焊可进行厚板深熔焊接,并且提高对焊接坡口的制备、光束对中性和接头装配间隙的适应性。在造船业得到很好的应用,对于低合金高强度钢可不预热焊接,用激光-电弧复合焊单道焊熔深可达15mm,双道焊熔深达30mm焊接变形量仅为双丝焊的1/10,焊接厚度16mm的T形接头焊接速度可达3m/min。
3,应用在铝合金的激光焊接,激光焊接铝合金存在反射率大,易产生气孔、裂纹、成分变化等问题。采用激光-电弧复合焊,由于电弧的作用,激光束能够直接照射到液态熔池表面,增大吸收率,提高熔深。采用交流TIG或直流反接,可在激光焊前面清理氧化膜,同时电弧形成的熔池在激光束前方移动,增大熔池与固态金属之间的润湿性,防止咬边。
4,应用在搭接接头,搭接焊缝广泛应用于汽车的框架和底板结构中,目前汽车壳体焊接中很多都采用了镀锌钢板搭接焊和铝板焊接。采用激光-电弧复合焊可以减小焊接部件的变形量、消除下凹、咬边等缺陷,并大大提高焊接速度。比如:采用10kW的CO2激光与MIG电弧复合热源焊接低碳钢板的搭接接头,可实现间隙为0.5~1.5mm的搭接焊,熔深可达地板厚度的40%。又如:采用2.7kW的YAG激光-MIG电弧复合高速焊接的铝合金搭接接头,焊接速度可达8m/min。
5,应用在薄板高速焊上,激光高速焊接薄板的主要问题是焊缝成形连续性差,焊道表面易出现隆起等缺陷。采用等离子弧辅助YAG或CO2激光进行薄板(0.14mm)复合焊接,焊接速度为单独激光焊提高1倍,即使焊接速度达到100m/min电弧也很稳定,可获得较宽的焊道和光滑的焊缝表面。
三,焊后处理
一般地讲激光焊焊后不处理,但对于像马氏体、铁素体不锈钢等有淬火倾响的材料要进行焊后热处理。
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