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不锈钢装饰管原料光亮退火分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-09  浏览次数:10 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网系列报道:在生产不锈钢管时,先成形扁平的钢带,随后使得其外形成为圆管状。一旦成形后,管子的接缝必须被焊接到一起

中华不锈钢网系列报道:在生产不锈钢管时,先成形扁平的钢带,随后使得其外形成为圆管状。一旦成形后,管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不锈钢管的制造中各自得到了应用。
  高频感应焊
  在高频接触焊和高频感应焊中,提供电流的设备和提供挤压力的设备是相互独立的。此外,两种方法都能使用磁棒,它是软磁性元件,被置于管体内部,它有助于在钢带边缘汇聚焊接流。
  在这两种情况下,钢带被切割并清理后,被卷起,然后送到焊接点。另外,对在加热过程中使用的感应线圈进行冷却使用了冷却剂。最后,一些冷却剂将被用于挤压过程。这里,在挤压滑轮上作用了很大的力,以避免在焊接区域产生多孔性;然而,使用了更大的挤压力将导致毛刺(或者焊珠)增多。因此,特殊设计的刀具被用来清除管子内部和外部的毛刺。
  高频焊接过程的主要优势之一是,它能够对钢管进行高速加工。然而,在大部分固相锻接中存在的典型情况是,高频焊接的接点若使用传统非破坏性技术(NDT)不容易进行可靠的测试。焊接裂缝可能在低强度连接处的平薄区域出现,这种裂缝使用传统方法无法检测出来,因而在一些高要求的汽车应用中可能缺乏可靠性。
  钨极气体保护电弧焊(GTAW)
  传统上来看,钢管生产厂选择将钨极气体保护电弧焊(GTAW)完成焊接过程。GTAW在两个非消耗性的钨电极之间产生了一个电焊弧。同时,从喷枪中导入惰性保护气体,以屏蔽电极、产生电离化的等离子体流,以及保护熔化的焊池。这是一个已经确立了的,并已被人们理解了的过程,它将可重复完成高质量的焊接过程。
  这一工艺的优势在于可重复性,焊接过程无溅出物,并且消除了多孔性。GTAW被认为是一个电传导的过程,所以,相对来说,过程比较缓慢。
  高频电弧脉冲
  中华不锈钢网系列报道:近年来,GTAW焊接电源,又称为高速开关,使得电弧脉冲超过10,000Hz。钢管加工厂的客户最先受益于这一新技术,高频电弧脉冲导致了电弧向下的压力与传统GTAW相比大了五倍。所带来的具有代表性的改进特性还包括:爆破强度被提高,焊接线速度更快,废品减少。
  钢管生产厂的客户很快发现,此焊接工艺得到的焊接外形需要减小。此外,焊接速度还是相对较慢。
  激光焊接
  在所有的钢管焊接应用中,钢带的边缘被熔化,当使用夹紧支架把钢管边缘挤压到一起时,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。
  光斑尺寸的影响
  在不锈钢管厂的焊接中,焊接深度是由钢管的厚度决定的。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,还必须考虑轧管机的准确性。此外,轧管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。
  在钢管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。压力太大将导致钢管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,钢管将被进一步修整。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不锈钢管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,钢管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。
  另一方面,激光焊缝跟踪可以实现所需要的精确度。一般来讲,激光光线或者激光光点被投射在焊缝表面,得到的图像被反馈到CMOS摄像机,该摄像机通过算法来确定焊缝、错误接合和间隙的位置。
  虽然成像速度是很重要的,但是在提供必要的闭环控制以直接在接缝上移动激光聚焦头时,激光焊缝跟踪器必须有足够快的控制器来精确编译焊缝的位置。因此,焊缝跟踪的准确性很重要,而响应时间也同样重要。
  总的来说,焊缝跟踪技术已经得到充分发展,也能够允许钢管制造厂利用更高质量的激光束,来生产可成形性更好的不锈钢管。

1)消除加工硬化获取满意的金相组织
  光亮退火炉主要用来进行不锈钢装饰管在保护气氛下的成品热处理。当使用性能要求不同时,对光亮退火后金相组织的要求就不同,光亮热处理的工艺也不同。
  300系列奥氏体不锈钢典型的热处理工艺是固溶处理。在升温过程中使碳化物溶入奥氏体,加热到1050~1150℃,适当保温一段短时间,使碳化物全部溶解于奥氏博彩公司体,然后迅速冷却到350℃以下,得到过饱和固溶体即均匀的单向奥氏体组织。这一热处理工艺的关键是快速冷却,要求冷却速度达到55℃/s,快速通过碳化物固溶后的再析出温度区(550~850℃)。保温时间要尽量短,否则晶粒粗大,影响表面光洁度。
  400系列铁素体不锈钢加热温度比较低(900℃左右),并较多采用缓冷获得退火软化组织。马氏体不锈钢采用退火方式,还可采用分段淬火再回火的方式处理。
  从上述可知300系列与400系列不锈钢装饰管在热处理制度上差异很大,要想获得合格的金相组织,就要求光亮退火炉的冷却段设备有很大的调节余地。所以,现代先进的光亮退火炉,在其冷却段往往采用强对流冷却,设三个冷却段,可单独调节风量。沿带钢的宽度方向又分三个区段,通过风量导流调节带钢宽度方向的冷却速度,控制板型
  不锈钢装饰管用冷轧带钢热处理的另一关键问题是要求整根带钢在宽度、长度上组织都很均匀。马弗式光亮退火炉采用大尺寸马弗管,从马弗管外部均匀地组织加热气流螺旋式环绕而过,使带钢均匀加热。而要确保带钢沿长度方向的组织均匀,就要保持带钢在加热炉中的线速度不变。所以,在现代立式光亮热处理炉前后都装有可精密调整的辊式张力调整装置。它不但要使带钢进出口速度满足热处理速度的要求,不受活套量空套或满套的影响,而且要根据带钢的板型情况建立并精密调整带钢小张力,满足板型的要求。
  2)获得无氧化光亮的表面
  光亮退火,是在H2保护气氛下对带钢进行热处理。要达到BA板的要求,必须非常严格地控制炉内保护气氛,尽量避免氧化。H2保护气氛下氧化是怎样发生的呢
  不锈带钢的主要合金成分有Fe、Cr、Ni、Mn、Ti、Si等。在退火温度范围内,Fe、Ni的氧化不是主要问题。但Cr、Mn、Si、Ti的氧化区间恰好在加热温度范围内。正是这些合金元素的氧化影响了带钢的表面光亮度。特别是铬的氧化使带钢表面脱铬,会降低不锈钢的耐蚀性。当Cr含量在17%~18%、Ti含量在0.5%时,H2露点必须低于-60℃,才能避免Cr、Ti在800C~1150℃加热区间内的氧化。
  中华不锈钢网系列报道:此外,在炉内如何保持保护气体的纯净度也是关键问题。就这一点来说,马弗罩密封性好,又不会发生如电加热炉体材料对保护气氛的污染,提供了较纯净的环境空间。加之,立式炉的带钢出入口都位于炉子的最下部,炉压稳定,因而与卧式炉相比,空气进入的危险小得多。但光亮退火炉的进出口密封箱、带钢运送段、张力调节辊及炉顶导向辊箱都应确保达到百万分之几(ppM级)的密封要求,使氧气、水汽不能进入,保护气体不能泄出。

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