[發明專利]哈氏合金超薄板的焊接工藝

在審

• 申請號: 201711074132.9
• 申請日: 2017-11-05
• 公開（公告）號: CN107552960A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 徐德生;賈鵬飛;徐國成;王軍超
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23K26/32
• 分類號: B23K26/32
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

本發明涉及哈氏合金焊接領域，特別涉及一種哈氏合金超薄板的焊接工藝。

背景技術

作為鎳基合金的一種，哈氏合金有耐腐蝕性好，耐高溫高壓等優點，具有較高的強度和韌性，在國并已經廣泛應用與石油、化工、環保、航空航天和核工業等諸多領域，且主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼，非金屬材料等無法使用的強腐蝕性介質場合。雖然哈氏合金本身屬于鎳基合金，但它們又不同于一般的純鎳(Ni200)和Monel合金，它以鉻鉬作為主要的合金元素，旨在提高對各種介質和溫度的適應能力，并針對不同行業應用進行了專門的優化。

就化工行業來說，目前發展迅速且在實際生產過程中普遍追求高產能，不斷的完善和改進工藝，用提高溫度和壓力等催化條件的方法來加快反應速度。這樣，就容易造成生產過程中難以預料的情況，造成器械的非計劃內檢修。Hastelloy alloy（哈氏合金）正是為了滿足這樣的一種需求，適應于各種無法預計的惡劣環境，將非計劃檢修降到最低。而且，該合金還具有良好的加工焊接性能，便于現場維修。

眾所周知，如果一種合金材料不具備優良的焊接性，那么它即使性能再好，也很難在實際應用中發揮作用。在實際應用中，哈氏合金多是以薄壁車套管的方式存在，其焊接以及焊縫區域的性能問題就成為影響產品工作壽命的關鍵因素。因此，能否解決其焊接問題，就成了哈氏合金在實際應用過程中的關鍵問題之一。哈氏合金的焊接經驗和相關資料在國內外不多，這就要求我們通過大量的試驗來改進其在焊接過程中所遇到的問題并進行改進。

采用傳統的手工焊接時，焊接過程中存在很多的不確定性，容易造成如熱影響區大、變形大，易被氧化、焊穿等缺點，造成焊縫區域抗腐蝕性能與表面酎磨性能的下降，從而嚴重影響了哈氏合金整體工件的使用壽命。這就要求許多焊接工作必須由熟練的工作人員來操作才能達到要求，并且實際操作過程中的效率也不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種哈氏合金超薄板的焊接工藝，解決了現有技術中存在的焊接過程中的不確定性，容易造成如熱影響區大、變形大，易被氧化、焊穿等問題。本發明采用激光焊接方式，具有高功率密度、大熔深、高速度、窄焊道以及較小的熱影響區。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

哈氏合金超薄板的焊接工藝，利用激光焊接裝置對哈氏合金超薄板進行焊接，所述激光焊接裝置包括固體脈沖激光器、激光柔性傳輸光路、激光頭、工業機器人，所述激光頭安裝在所述工業機器人上，且通過激光柔性傳輸光路連接所述固體脈沖激光器，激光頭的內部設有聚焦透鏡和視頻監測系統，且激光束的聚集光斑圓心與視頻監測系統中的十字線中心同軸；焊接工藝包括以下步驟，

101、對焊口進行修磨處理，使焊口材料露出金屬光澤，然后對焊口進行清洗并吹干，除去材料表面存在的高熔點溫度的氧化膜以及存在的油脂、粉塵；

102、通過工業機器人的控制系統和傳動機構，對激光頭進行精確定位，使激光頭中的視頻監測系統的十字線中心與工件對縫保持在同一條線上；

103、根據哈氏合金超薄板的規格調整激光焊接裝置的焊接工藝參數為：激光功率為650~750w、焊接速度為180~300mm/min、離焦量為+2~+4mm；

104、啟動激光焊接裝置，同時向焊縫正反兩面吹高純惰性氣體進行保護，激光頭按照控制系統中預先設定的程序移動自動完成哈氏合金板的焊縫焊接。

該工藝還包括拋光工序，采用拋光機進行拋光，拋光機的轉速為900轉每分鐘進行拋光，拋光的過程中使用拋光液。

拋光工序完成后進行烘干工序，所述烘干工序是采用熱風吹干。

所述的哈氏合金超薄板的厚度為0.2-1mm。

所述的惰性氣體為氬氣，其純度大于99.99％、壓力為0.2-0.4MPa。

所述的對焊口進行清洗，采用的焊口清洗溶劑為丙酮或者酒精中的一種。

所述的激光焊接裝置的激光功率為700w，焊接速度為300mm/min，離焦量為+2mm時焊接效果最好。

所述的固體脈沖激光器采用NCLT CW-1000型固體脈沖激光器。

所述的工業機器人采用FANUC R-2000iB/125L型多功能智能機器人。

所述的激光頭的激光光軸偏離待焊接哈氏合金超薄板的表面的垂直法向量1~3°。

本發明的有益效果在于：

l、由于是無接觸加工，并且高能量的激光束具有能量和移動速度都可以調節的特點，因此可以實現多種加工；