[发明专利]一种管件的超声焊接工艺

说明书

本发明提出了一种管件的超声焊接工艺，所述管件包括第一管壁（1）、第二管壁（2）、第三管壁（3）和第四管壁（4），所述第一管壁（1）、第二管壁（2）、第三管壁（3）和第四管壁（4）共同形成第一焊缝（5）和第二焊缝（6），所述第一管壁（1）和第二管壁（2）形成第三焊缝（8），所述第三管壁（3）和第四管壁（4）形成第四焊缝（7），所述第一焊缝（5）和第二焊缝（6）沿管件的轴向延伸，且所述第一焊缝（5）的长度短于第二焊缝（6）的长度，所述第三焊缝（8）与第四焊缝（7）沿管件的周向延伸，且所述第三焊缝（8）与第四焊缝（7）沿所述管件的轴向错开设置。

技术领域

本发明涉及超声焊接工艺，尤其涉及一种管件的超声焊接工艺。

背景技术

超声波在焊接领域的应用有两种方式：一种是将超声能转换为热能，实现材料连接；另一种是将超声能与焊接热能复合，改变普通焊接能源的特性，能够实现普通焊接难以达到的效果。

采用超声焊接工艺进行管状部件的焊接，可以有效提高管件的力学性能，而一般的管件焊接过程中容易出现十字交叉焊缝，这种焊缝易引起应力集中，使管件弯曲部分在使用过程中存在质量隐患。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种管件的超声焊接工艺。

所述管件包括第一管壁(1)、第二管壁(2)、第三管壁(3)和第四管壁(4)，所述第一管壁(1)、第二管壁(2)、第三管壁(3)和第四管壁(4)共同形成第一焊缝(5)和第二焊缝(6)，所述第一管壁(1)和第二管壁(2)形成第三焊缝(8)，所述第三管壁(3)和第四管壁(4)形成第四焊缝(7)，所述第一焊缝(5)和第二焊缝(6)沿管件的轴向延伸，且所述第一焊缝(5)的长度短于第二焊缝(6)的长度，所述第三焊缝(8)与第四焊缝(7)沿管件的周向延伸，且所述第三焊缝(8)与第四焊缝(7)沿所述管件的轴向错开设置，所述管件的超声焊接工艺包括以下步骤：

步骤1：通过工装夹具将第一管壁(1)、第二管壁(2)、第三管壁(3)和第四管壁(4)组合固定在一起，各焊缝的焊接顺序依次为第一焊缝(5)、第二焊缝(6)、第三焊缝(8)、第四焊缝(7)；

步骤2：进行第一焊缝(5)的焊接，焊前对管件进行表面处理，在管壁内外两侧各去掉0.2～0.3mm的表面层，采用的超声波振幅为35μm、焊接气压为0.5MPa、焊接时间为3s，焊接过程中进行气保护，其中所述保护气为由8-15％体积或12％体积的氧气、20-30％体积的二氧化碳和72-55％体积的氩气组成的混合气；

步骤3：进行第二焊缝(6)的焊接，超声波振动频率为15～60KHz，振幅为5～50μm，引入超声时间为0.1～30s，在预压阶段施加预压压力0.1～20MPa，焊接阶段设置焊接电流30KA、焊接时间2.5s；

步骤4：进行第三焊缝(8)的焊接，采用激光填丝焊接，光纤激光器波长设定为1060～1070nm，传导光纤芯径为200μm，准直镜焦距为200mm，聚焦镜焦距为250mm，聚焦光斑直径为0.3mm，选用ER4047焊丝，焊丝直径为1.2mm，管壁内外两侧均采用氩气进行气保护，流量为10L/min，激光功率3kW，焊接速度3m/min，送丝速率3m/min。

步骤5：进行第四焊缝(7)的焊接，超声波采用纵波，频率为20～40Hz，振幅为5～50μm，并在焊接过程中调整振动频率，使其避开管件金属材质的液态熔池的共振频率区间；激光功率为1kW～5kW，焊接速度为0.5～3m/min，采用氩气保护，氩气流量为5L/min～35L/min。

本发明的超声焊接工艺，可提高焊接效率，减少焊接气孔缺陷，通过细化焊缝组织，提高接头力学性能，可有效降低焊接载荷，通过再结晶细化焊缝金属晶粒，提高接头力学性能。

附图说明

图1为本发明的管件分解结构示意图；