[发明专利]一种翅片管焊接方法及系统

说明书

本发明提供一种翅片管焊接方法，所述方法包括：清除翅片及待焊接管材表面的杂质，并将所述翅片及待焊接管材安装在夹持装置上；将焊接头连接在光纤耦合半导体激光器的光纤输出端，并调整所述翅片和待焊接管材的待焊接部位到所述焊接头之间的距离；利用所述光纤耦合半导体激光器发射类高斯多模激光光束，并将所述激光光束汇聚于所述翅片与待焊接管材的待焊接部位进行焊接。本发明还提供一种翅片管焊接系统，基于本发明提供的翅片管焊接方法及系统，能够在保证翅片表面焊接质量、以及翅片与待焊接管材之间焊接熔深的同时，大大提高焊接效率，降低生成成本。

技术领域

本发明涉及翅片管焊接领域，尤其涉及一种翅片管焊接方法及系统。

背景技术

翅片管广泛应用于电力、水泥、冶金、化工等工业各领域的热交换管道管路，通过在管材外表面增加翅片的方法，大大提高热媒介的接触面积，提高热交换效率。随着对于翅片管性能需求的提高，对于翅片的焊接性能要求(焊接强度、熔深、表面缺陷、效率)也却来越高。翅片管的制造工艺主要包括：轧制成型翅片管、高频焊翅片管、铸造翅片管、张力缠绕翅片管、镶片管、YAG激光焊接翅片管。其中目前应用最为广泛的方案为轧制成型翅片管及高频焊翅片管。

轧制成型翅片管采用轧辊轧制的方案，将管材直接成型为翅片管。由于管材及外部翅片的一体性，这种方法具有良好翅片的结合强度。但是由于其采用轧辊压应力在管材上的塑性变形来成型，因此其能够生产的翅片管的翅片间距不能过小、翅片高度也不能过高，生产效率过低，尤其对于高强度的翅片管材料，成型困难。

高频焊翅片管通过在管材及翅片之间施加高频的电流，利用电流的集肤效应在管材的近外表面及翅片的根部产生高温焊接成型，具有很高的效率(焊接线速度)，但是对于高要求的翅片管，由于该方法的焊接熔深浅结合强度差(奥氏体不锈钢焊接抗拉强度在170Mpa左右)，同时作为接触焊的一种方法，焊接表面质量差、杂质多，容易产生焊接缺陷进而影响热交换效率。

近年来在高质量焊接翅片管的工艺研究过程中，出现了采用脉冲YAG激光器直接输出(硬光路)的翅片管焊接方案，大大提高了翅片的焊接质量，具有非常优秀的焊接结合强度，但是存在YAG激光器光电转换效率低(＜15％)的问题，导致单位焊接长度能耗所带来的成本增加，焊接速度受限。同时采用硬光路，焊接设备的柔性差，不能满足各种结构规格的翅片管焊接。

因此，如何提供一种能够高效稳定的、适合大部分翅片管尺寸规格的高焊接质量的翅片管翅片焊接方法一直是该领域最为关注的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光纤耦合半导体激光器的翅片管焊接方法，充分利用半导体激光器光电转换效率高(约50％)的优点，通过非接触式的焊接方法及系统，在保证翅片表面焊接质量、以及翅片与待焊接管材之间焊接熔深的同时，大大提高焊接效率，降低生成成本。并且，本发明采用光纤耦合半导体激光器作为光源，即软光路的方式，可以显著提高焊接的柔性，能够完成各种复杂形状的焊接过程，具有广阔的市场前景。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种翅片管焊接方法，所述方法包括：清除翅片及待焊接管材表面的杂质，并将所述翅片及待焊接管材安装在夹持装置上；将焊接头连接在光纤耦合半导体激光器的光纤输出端，设置所述翅片和待焊接管材的待焊接部位到所述焊接头之间的距离；利用所述光纤耦合半导体激光器发射类高斯多模激光光束，将所述激光光束汇聚于所述翅片与待焊接管材的待焊接部位进行焊接；其中，将激光光束汇聚于所述翅片与待焊接管材的待焊接部位进行焊接，具体包括：将所述焊接头与待焊接管材的轴向夹角设置为不大于88°，根据所述翅片与所述待焊接管材的厚度调节光斑直径为0.6mm-0.8mm、以及焊接线速度为35mm/s-100mm/s，将所述光纤耦合半导体激光器发射的类高斯多模激光光束汇聚于所述翅片与待焊接管材的待焊接部位进行焊接；所述光纤耦合半导体激光器的输出功率为600W-1200W，所述光纤耦合半导体激光器的波长为808nm-1064nm。