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焊接波纹管的微束等离子弧焊接

作者：北京化工大学杨怀文

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索引：采用焊接工艺制造的焊接波纹管，可以根据使用需要设计出各种波形膜片，选择较大的内外直径差，为采用新型弹性材料制造波纹管开辟了一条新途径。

关键词：焊接波纹管，波纹膜片，微束等离子弧焊接

金属波纹管分为三大类：液压波纹管、焊接波纹管和电成形波纹管。把带有波纹的金属膜片，在内径和外径上交替焊接而成的波纹管称为焊接波纹管。随着科学技术的发展，焊接波纹管的应用领域正在日趋扩大。焊接波纹管的主要用途是：作为控制机构、变送器或调节器的检测元件也可用作温度、压力和液位的测量元件，还可作各种密封以及能量传递元件等。

采用焊接工艺制造的焊接波纹管，可以根据使用需要设计出各种波形膜片，选择较大的内外直径差，为采用新型弹性材料制造波纹管开辟了一条新途径。

(1)波纹膜片的制造

波纹膜片是组成焊接波纹管的主体。波纹膜片的形状可以分为正弦波形、圆弧波形、平板波形和U形波形几种。波纹膜片的加工质量直接影响焊接质量和波纹管的使用性能。因此，保证波纹膜片的加工质量是制造优质焊接波纹管的前提。
焊接波纹管膜片的材料通常是1Crl8Ni9Ti不锈钢、因康乃尔、蒙乃尔、高弹性合金等，厚度一般为0．05～0．3mm。为了保证获得优质焊缝，对波纹膜片有以下要求：

a 波纹膜片被焊边缘必须乎整，不翘曲、无皱纹和坑凹不平，波纹饱满、均匀，
b．波纹膜片内外直径上无毛刺，
c．波纹膜片的内径和外径的圆度以及波形与内外径的同心度应符合技术要求，一般不超过波纹膜片厚度的10％～20％；
d．两种焊在一起的波纹膜片的内径和外径应一致，这是保证焊接波纹管焊缝均匀、光滑的重要条件；要求波纹膜片的内径和外径的允许误差不超过其厚度的20％，以保证组装焊接时波纹膜片的错边量不超过允许值。厚度0．Imm以下的波纹膜片的制造，通常采用无间隙冲裁工艺，即用一个带波形的钢模作上模或是下模(取决于结构)，另一个是用橡皮或聚氨酯制作的软模。采用软模制造波纹膜片。的优点是降低了模具加工配合功精度，方便实用：缺点是波形随橡皮的成形力而变，波形精度较硬模低。如果上下模都采用钢模，要求加工精度很高，一般是采用双柱式复合模座，上下模之间间隙很小。

(2)波纹膜片的微束等离子弧焊接

波纹膜片通常采用微束等离子弧焊接，只有被焊的波纹膜片厚度大于0．2mm时才用小功率钨极氩弧焊。

1)内圆焊接

内圆焊接之前，要求将波纹膜片仔细清洗，去除油污和氧化膜。清洗好的波纹膜片要用无水乙醇浸泡，取出后立即吹干或烘干。清洗好的波纹膜片不能再用手接触，必须用金属镊子夹取，操作者应戴好白纱手套。对两种相同波形的波纹膜片用内圆焊接夹具组装固定，如图1.1所示。先将两个待焊波纹膜片和压环装在定位轴上，以保证待焊波纹膜片彼此同心，然后把定位轴放人转轴中，使待焊波纹膜片与转轴同心。

图1.1

启动微束等离子弧焊机，调整等离子焊枪的空间位置，然后引弧，待等离子弧稳定后,将维弧打出喷嘴并对准波纹膜片的内径(见图1.2)，开动焊机使转轴旋转。观察维弧是否稳定和被焊波纹膜片是否偏心。待一切正常后，可以施加焊接电流。

图1-2

1Crl8Ni9Ti不锈钢波纹膜片内圆微束等离子弧焊接的工艺参数见表1-3。钨极直径为lmm。

图1-3

波纹膜片内圆焊好后要逐个进行检漏，不允许有泄露现象。否则，待焊成波纹管整体后再发现内圆焊缝泄露就无法修补，只好报废。

2)外圆焊接

把焊好内圆的波纹膜片在专用夹具上组装，进行波纹膜片的外圆焊接。图1-4所示为波纹膜片外圆焊接的夹具组装。

图1-4

芯轴1与微束等离子弧焊机机头连接，焊接时芯轴1带动被焊波纹膜片对6旋转，微束等离子焊枪不动。焊前先将已焊好内圆的波纹膜片对6分别装上卡环3(卡环由两半环组成)。卡环3的作用是使波纹膜片彼此贴紧并保证被焊接处散热。卡环通常用黄铜材料制造，卡环的外径要比波纹膜片的外径小0．8--1．5mm。装夹好的已焊完内圆的波纹膜片按图1-5所示进行外圆微束等离子弧焊。调整好焊枪的位置，启动焊机。观察被焊波纹膜片是否偏心和彼此贴紧状况是否良好，若不符合要求可重新调整。特别是波纹管比较长时，要仔细调整已焊好内圆的波纹膜片彼此的同心度，这一点非常重要。同心度不好，如果错边量大于波纹膜片厚度的20％，焊缝将出现锯齿状，外形不美观，密封达不到要求。

图1-5

焊接工艺参数的调整与波纹膜片的内圆焊接相同，先通过试焊来调整工艺参数，待焊缝质量稳定后，可进行微束等离子弧自动焊接，一般由左至右逐条焊缝施焊。1Crl8Ni9Ti不锈钢波纹膜片外圆的微束等离子弧焊的工艺参数见表1-6。

图1-6

不锈钢材料经过冷加工和焊接热循环后会产生内应力，存在由于变形不均匀造成的不稳定状态。为了消除应力，有时进行焊后加热稳定处理。对于1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢,热稳定处理温度350-400摄氏度,保温时间为8-10小时.
焊接完成的波纹膜片外圆，必须进行整体气密性检验。气密性检验有两种方法；水检和真空检漏。

波纹膜片在进行微束等离子弧焊接时，要注意以下问题。

①钨极对中要好钨极是发射电子的阴极，对中不好容易引起双弧(燃烧在钨极与喷嘴、喷嘴端面与被焊波纹膜片之间的电弧)，严重地破坏等离子弧的稳定性，影响焊接质量。要尽量使钨极中心与喷嘴中心相重合，偏差越小越好。选用稍粗一点的钨极，平直性好，对中较好；但是粗钨极降低了电流密度，对引弧稳弧不利，为此将钨极的端头磨制成锥状。使用细钨极一定要有对中环。

②经常清理喷嘴喷嘴是等离子弧的通道，经过一段工作时间后它的内壁会留下一些杂质，不及时清除就无法正常进行焊接。严重时会堵塞喷嘴，使等离子弧无法转移到被焊波纹膜片上。经常清理喷嘴是保证等离子弧正常工作所必须的。清理方法如下：用细铁丝卷上脱脂棉，在无水乙醇中浸一下，然后在喷嘴内孔中擦洗，直至喷嘴内孔中无脏物为止。

③经常修磨钨极钨极经过一段工作时间之后，它的尖端形状会改变，影响电子的发射，等离子弧就会失去稳定性。当焊接过程中等离子弧忽大忽小不稳定或等离子弧建立不起来时，应检查钨极是否有问题。如果钨极尖端形状不符合要求应立即修磨，·使钨极尖端保持30~锥体形状。修磨钨极可用电极磨光机，也可用砂轮或油石手工磨修。

参考书籍：《特种焊接技术及应用》李亚江，王娟，刘鹏编著，化学工业出版社
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文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/31/2004)


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