徐國建1,李響1,杭爭翔1,普雄鷹2,張超逸2,沓名宗春3
(1.沈陽工業(yè)大學 材料科學與工程學院,遼寧省 沈陽市 110870;2.鞍山煜宸科技有限公司,遼寧省 鞍山市 114051;3.最新激光技術研究中心,日本愛知縣 安城市 4460026)
摘要:為了研究焊接參數(shù)對光纖激光焊接熔深和熔寬的影響,采用2 kW光纖激光器對780MPa高強鋼板進行了焊接。研究了離焦量、焊接速度、脈沖頻率和峰值功率占比對熔深和熔寬的影響,并對不同的焊接速度得到的焊縫組織進行了光學顯微鏡、SEM和硬度分析。研究表明,在離焦量范圍為-5~+1mm時,隨著離焦量的增加,熔深的變化不大,熔寬逐漸減小;焊接速度小于150mm/min的情況下,熔深和熔寬與焊接速度成反比,而與焊接結合速度成正比;方形波或三角形波激光焊接時,脈沖頻率對熔深和熔寬的影響很小。在方形波脈沖激光焊接時,影響焊接熔深的主要因素是暫載率而不是脈沖頻率。經研究確定焊縫金屬中存在柱狀貝氏體(BC)組織。
關鍵詞:光纖激光焊接;離焦量;焊接速度;結合速度;脈沖頻率;方形波;三角形波;焊接熔深
由于激光焊接具有加熱面積小、熱輸入量低、焊接效率高、焊接質量高、焊接質量穩(wěn)定[1]、非接觸加工、加工柔性好及不受環(huán)境的影響[2]等特點,被廣泛用于汽車和電子行業(yè)制造行業(yè),并逐步向能源電力、航天航空及造船行業(yè)等深入。在未來的焊接技術發(fā)展領域,激光焊接將顯示其強大的生命力。
光纖激光在1990年問世以來[3],到目前為止,其輸出功率已達到100kW。由于光纖激光具有光束質量好、與CO2激光相比波長短、免維護、運行成本低及加工柔性高[4]等特點,在先進制造技術領域得到了快速發(fā)展。
本試驗采用了2kW光纖激光焊接系統(tǒng),對780MPa高強鋼進行焊接,研究了激光連續(xù)輸出和脈沖輸出時的焊接參數(shù)對焊接性能的影響。
1 實驗過程
1.1 光纖激光焊接系統(tǒng)
光纖激光焊接系統(tǒng)的焊接頭部分照片如圖1所示。該系統(tǒng)由2kW光纖激光器、6軸聯(lián)動機器人、配套水冷機、傳輸光纖及激光焊接頭等組成。激光焊接頭準直鏡焦長為100 mm、聚焦鏡焦長為200 mm,傳輸光纖芯徑為150 μm。由此激光束的焦點直徑約為0.3mm。為防反射光的危害,焊接時激光的入射角度為6°。
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