铁素体不锈钢管焊接方法主要有TIG焊、高频感应焊、等离子弧焊和激光焊。但是TIG焊焊接速度慢,通常在5cm/min以下,焊接热影响区宽,晶粒长大严重,而且铁素体不锈钢不能通过热处理方法细化晶粒,使不锈钢管的冷加工成形(如弯管、扩管)性能受到影响,废品率很高。汽车排气管装置主要用管材连接,由于连接的部位和形状不同,需要对钢管进行弯曲、扩管和卷边成形加工,所以要求铁素体不锈钢管具有良好的冷加工成形性能。
激光焊与传统的熔化焊相比具有焊接速度快、能量密度高、热输入小的特点,因而热影响区窄、焊接变形小、容易实现自动化焊接、厚板也可单道一次焊透,其中最重要的特点是I形坡口对接焊不需填充材料。
激光焊焊接参数为:焊接功率P=2300W,焊接速度=3.5mm/s, 离焦量=0,焊缝正反面氩气保护,氩气流量为12L/min.
激光焊接铁素体不锈钢的焊接熔池体积、热影响区宽度、晶粒度大小均明显小于TIG焊接铁素体不锈钢。这主要是因为激光焊能量集中,焊接区功率密度高,焊接加热和冷却速度都很快,激光焊焊接接头性能与母材相当。接头抗拉强度等于或略高于母材。同时保持焊缝金属具有相当高的韧性,,从而使激光焊焊接接头的性能明显优于常规焊。这一点从以下试验数据也能得到充分证明:4kW的二氧化碳激光焊接与2kW的TIG焊和4kW的等离子弧焊焊接厚度6mm的钢板,焊接速度分别为16mm/s.2mm/s和6.7mm/s;焊接线能量分别为250J/mm、1000J/mm和600J/mm.可以看出激光焊在焊接速度高于TIG焊8倍、等离子弧焊2.4倍的情况下,焊接线能量却只有TIG焊的1/4、等离子弧焊的1/2.4.这就是激光焊接409D铁素体不锈钢焊缝金属的晶粒度大大小于TIG焊和等离子弧焊的原因。