浙江杰德管業(yè)科技有限公司
Zhejiang Jiede Pipeline Technology Co., Ltd
焊接過程中如何防止咬邊和未焊透-杰德資訊|不銹鋼|雙相鋼|管件|彎頭|法蘭|三通|大小頭|翻邊|管帽|預(yù)制管|多通管
奧氏體不銹鋼激光焊中，咬邊（焊縫邊緣凹陷）和未焊透（根部未熔合）是兩種常見缺陷。它們的形成機(jī)制不同，但都與熱輸入分布失配有關(guān)。以下是系統(tǒng)化的防控方案，可直接落地執(zhí)行：
一、咬邊 vs 未焊透：根本原因?qū)Ρ?/h3>表格復(fù)制 缺陷類型 直接原因 典型場景 咬邊 熔池金屬過度流失或鋪展不足 熱輸入過高、速度過慢、離焦量過大 未焊透 熔深不足或匙孔未穿透 熱輸入過低、速度過快、離焦量過小
二、防咬邊的關(guān)鍵措施
1. 降低邊緣熱積累
- 速度優(yōu)化：將焊接速度提高至1.2–1.5倍臨界速度（臨界速度=出現(xiàn)咬邊的最低速度）。
- 離焦量調(diào)整：改用正離焦（+1~+2 mm），擴(kuò)大光斑直徑，降低能量密度峰值。
- 光束整形：使用環(huán)形光斑（如IPG AMB激光器）或擺動(dòng)焊接（振幅0.3-0.5 mm），均勻熔池溫度場。
2. 熔池支撐技術(shù)
- 保護(hù)氣體側(cè)吹：采用30°側(cè)吹氬氣（流量15-20 L/min），抑制等離子體并穩(wěn)定熔池。
- 背面托底：薄板焊接時(shí)使用銅襯墊（開槽0.5 mm寬），防止熔池下塌。
? 三、防未焊透的關(guān)鍵措施
1. 增加有效熔深
- 功率-速度匹配：確保線能量密度 （2 mm板厚示例）。
- 負(fù)離焦聚焦：采用**-1 mm負(fù)離焦**，使激光焦點(diǎn)位于板厚1/3處，增強(qiáng)匙孔穿透力。
- 坡口設(shè)計(jì)：厚板（>3 mm）開Y型坡口（鈍邊1 mm，角度60°），減少熔深需求。
2. 匙孔穩(wěn)定性控制
- 擺動(dòng)頻率：采用500-1000 Hz高頻擺動(dòng)（振幅0.2 mm），破除匙孔閉合傾向。
- 雙光束焊接：主光束（1200 W）+ 輔光束（300 W，滯后2 mm），防止匙孔塌陷。
四、實(shí)時(shí)監(jiān)控與閉環(huán)控制
1. 傳感監(jiān)測
- 高速紅外測溫：監(jiān)測熔池邊緣溫度梯度，若溫度>1400℃（奧氏體不銹鋼熔點(diǎn)），立即觸發(fā)降功率或提速。
- 匙孔深度反饋：使用**OCT（光學(xué)相干層析）**實(shí)時(shí)測量熔深，偏差>0.1 mm時(shí)調(diào)整功率。
2. AI算法干預(yù)
- PID控制：建立功率-速度-熔深的動(dòng)態(tài)模型，實(shí)時(shí)修正參數(shù)（如TRUMPF BrightLine Weld系統(tǒng)）。
五、工藝驗(yàn)證清單（可直接執(zhí)行）
表格復(fù)制 檢測項(xiàng)目 合格標(biāo)準(zhǔn) 工具 咬邊深度 ≤ 0.1t（t為板厚） 焊縫尺/激光輪廓儀 熔透率 ≥ 90%板厚 金相顯微鏡 氣孔率 ≤ 1%（X射線） X-ray檢測設(shè)備
“防咬邊靠減熱+穩(wěn)熔池，防未焊透靠增熱+穩(wěn)匙孔”，需通過離焦量、擺動(dòng)參數(shù)、氣體吹掃三維聯(lián)動(dòng)，并輔以在線傳感閉環(huán)控制。
復(fù)制
| 缺陷類型 | 直接原因 | 典型場景 |
|---|---|---|
| 咬邊 | 熔池金屬過度流失或鋪展不足 | 熱輸入過高、速度過慢、離焦量過大 |
| 未焊透 | 熔深不足或匙孔未穿透 | 熱輸入過低、速度過快、離焦量過小 |
速度優(yōu)化：將焊接速度提高至1.2–1.5倍臨界速度（臨界速度=出現(xiàn)咬邊的最低速度）。
離焦量調(diào)整：改用正離焦（+1~+2 mm），擴(kuò)大光斑直徑，降低能量密度峰值。
光束整形：使用環(huán)形光斑（如IPG AMB激光器）或擺動(dòng)焊接（振幅0.3-0.5 mm），均勻熔池溫度場。
保護(hù)氣體側(cè)吹：采用30°側(cè)吹氬氣（流量15-20 L/min），抑制等離子體并穩(wěn)定熔池。
背面托底：薄板焊接時(shí)使用銅襯墊（開槽0.5 mm寬），防止熔池下塌。
功率-速度匹配：確保線能量密度 （2 mm板厚示例）。
負(fù)離焦聚焦：采用**-1 mm負(fù)離焦**，使激光焦點(diǎn)位于板厚1/3處，增強(qiáng)匙孔穿透力。
坡口設(shè)計(jì)：厚板（>3 mm）開Y型坡口（鈍邊1 mm，角度60°），減少熔深需求。
擺動(dòng)頻率：采用500-1000 Hz高頻擺動(dòng)（振幅0.2 mm），破除匙孔閉合傾向。
雙光束焊接：主光束（1200 W）+ 輔光束（300 W，滯后2 mm），防止匙孔塌陷。
高速紅外測溫：監(jiān)測熔池邊緣溫度梯度，若溫度>1400℃（奧氏體不銹鋼熔點(diǎn)），立即觸發(fā)降功率或提速。
匙孔深度反饋：使用**OCT（光學(xué)相干層析）**實(shí)時(shí)測量熔深，偏差>0.1 mm時(shí)調(diào)整功率。
PID控制：建立功率-速度-熔深的動(dòng)態(tài)模型，實(shí)時(shí)修正參數(shù)（如TRUMPF BrightLine Weld系統(tǒng)）。
復(fù)制
| 檢測項(xiàng)目 | 合格標(biāo)準(zhǔn) | 工具 |
|---|---|---|
| 咬邊深度 | ≤ 0.1t（t為板厚） | 焊縫尺/激光輪廓儀 |
| 熔透率 | ≥ 90%板厚 | 金相顯微鏡 |
| 氣孔率 | ≤ 1%（X射線） | X-ray檢測設(shè)備 |
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