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汽车高强钢板光纤激光焊

文章来源:深圳晨皓达自动化激光设备厂家    时间:2022-02-26 15:07:24
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新葡萄京官网国汽车工业对轻量化、安全、排放、成本控制及燃油经济性要求越来越高,这就驱使汽车工业采用高强钢板和--些高强度轻量化材料。北京工业大学王鹏等采用IPG YLR 6000ST2光纤激光器对宝钢生产的车用1. 5mm厚高强钢板进行焊接,并对焊接质量与缺陷进行了分析。




一、激光焊接材料及方法


试验材料为宝钢生产的高强钢板,抗拉强度为700MPa,厚度为1.5mm。试样尺寸为100mmX 50mmX 1.5mm, 50mm边对接焊,不开坡口。焊接设备采用IPG新葡萄京官网生产的YLR 6000- ST2激光器,最大输出功率为6kW,使用200pμm的光纤进行传输,扩束镜直径为150mm,焊接头为Precite新葡萄京官网生产的YW50,焦距为250mm,聚焦光斑直径为0. 33mm。


焊接前采用丙酮对焊接部位进行清洗,然后将工件固定在自制的焊接夹具上,装配间隙控制在板厚的1/10以内,保证焊缝均匀平整。焊接过程中采用Ar作为保护气和等离子体控制气。焊接中采用的工艺参数见表3. 27。




焊接前采用丙酮对焊接部位进行清洗,然后将工件固定在自制的焊接夹具上,装配间隙控制在板厚的1/10以内,保证焊缝均匀平整。焊接过程中采用Ar作为保护气和等离子体控制气。焊接中采用的工艺参数见表3.27。


二、激光焊接工艺参数对熔深、熔宽的影响


在激光功率为1~2kW时,焊缝熔深随着功率的增大而增加,此时焊接的主要形式为热导焊接;当激光功率达到2. 2kW时,熔深突然增大,这是因为焊接的模式由热导焊接转变为深熔焊接。深熔焊接模式的特征是小孔的出现,小孔出现后材料对激光的吸取率急剧增大,熔深增加;当功率达到一定值,激光的能量过强导致蒸发金属也被电离,出现等离子体对激光的屏蔽作用,熔深反而减小。


熔宽随激光功率变化的规律与熔深相似。功率较低时,熔宽随功率的逐渐增大而慢慢变宽。当功率超过3kW之后,熔宽反而随功率的增加而减小,可能是因为等离子体对激光屏蔽作用的加强,导致到达材料表面的能量降低,熔宽变窄。


相同功率下,熔深随焊接速度的增加而减小。这是由于随着焊接速度的增加,激光热输人减小,明显地降低了激光作用到材料表面的能量,因此熔深减小。对于高强钢板来说,要增加焊接熔深,可适当增大激光功率或降低焊接速度。


三、激光焊接接头组织特征


激光焊接头的热影响区较窄,截面上表面处热影响区宽度约为0.2mm,下表面处约为0. 25mm。焊缝组织均匀细小,为低碳马氏体,含有极少量的铁素体和残余奥氏体,还有针状铁素体存在,有效提高了焊缝横向的抗拉强度,力学性能优于母材。热影响区过热粗晶区组织也为低碳马氏体,但相对尺寸比常规电弧焊接头要小。由于激光焊热输人大,冷却速度快,在焊缝和熔合区附近容易形成淬冷后的马氏体组织。热影响区细晶区发生完全重结晶,形成了细小的铁素体和马氏体组织。


四、激光焊接接头的性能


对激光焊接头试样进行拉伸试验,加载速度为1mm/min,结果两次均断于母材,可知激光焊接头的抗拉强度(1020MPa) 高于母材,这是由于焊缝组织含有一定量的板条马民体,提高了焊缝强度。激光焊接头试样无明显的拉长,断口也没有明显的缩颈现象,可以判定断裂为脆性断裂。
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