304不锈钢光纤及CO2激光焊接影响因子的研究.pdf

学兔兔 ， 荸 304不锈钢光纤及 CO2激光焊接影响因子的研究 S ⑩ ⅡⅡ丑舒 @吼G@Fsctoz◎ F 鹕 龇 CO2 Lasez Ⅱ西 g of 304 S屯aim【Ⅱ@ss S @鲫 文／冷晓春’- 金伟芳 黄 坚 (1一上海第一机床厂有限公司；2一上海交通大学) 摘 要：为了研究光纤激光及CO，激光焊接功率和焊接速度对焊缝成形的影响，按照均匀设计试验方 法设计了一组参数，随后分别用光纤激光器和CO，激光器焊接了两组试件。本文通过对试验数据进行回 归分析，确定了两种激光的功率和焊接速度对其熔深和熔宽的影响因素，并得到了回归方程。结果表 明：焊接热输入(即激光功率和焊接速度的比值)对两种激光焊接方法均有非常显著的影响。但对 于光纤激光，焊接功率对焊缝成形的影响较大；而对于CO，激光，焊接速度对焊缝成形的影响较大。 关键词：激光焊接；影响因子；均匀设计i回归分析 随着大功率激光焊的普及，激光焊的应用 验方案，通过对所得焊缝数据的统计分析获得 领域逐渐由薄板向中厚板延伸。在焊接特定厚 焊缝熔深和熔宽相对于激光功率和焊接速度的 度的零件时，国内外一r艺人员往往采用控制变 回归方程，并将光纤激光和C0 激光的结果进行 量法，通过多次试验获得相对合理的参数” 。这 了对比。 类试验方法耗时耗力，获得的参数也不一定为 最优参数，且每焊接一种零件都需要重新调试 1 光纤激光与CO，激光 焊接参数。如果能够在快速找到合适的焊接参 一 般来说，对于304不锈钢等铁基材料，当 数以获得所需熔深的同时使形成的焊缝尽量窄 功率密度低于lO~W／cm2时，仅 件表面的温度升 小以减少焊接变形，则会极大地减少研发周期、 高；功率密度在1 ～1(rw m 之间时，工件表面 成本并提高焊接质量。国外有研究 从热力学的 开始熔化；功率密度在1 ～1 w，( m 之间时，T 角度结合试验数据进行数值模拟，从而对焊缝 件表面开始沸腾，产生熔化和气化，小孔效应 熔深和熔宽进行预测，但这些研究还没有考虑 开始形成；当功率密度达到1 ～l 07w／cm 时，T 实际焊接过程中的JJ,~L形状、小孑L内能量吸收、 件表面强烈气化，在形成小孔的同时在_T件上方 等离子体等影响因素，激光功率也较小并缺少 形成光致等离子体 因此，对一般铁基材料，将 奥氏体不锈钢的数据，故所得结果和实际情况 T件表面功率密度在lo4～lOW／em-~之间激光焊接 的拟合还不够好。本研究按均匀设计法制定试 称为热导焊；工件表面功率密度在1 0_；～1 w m 作者简介．冷晓存 (1985一)．男．I‘槲师，主要从事核电设备的焊接方面的研究 现『t焊接 2015年第11期 总第155期 J一33 学兔兔 之间激光焊接称为深熔焊，热导焊的熔化一凝 即激光功率和焊接速度；后者指每个影响因素 固过程类似于钨极气体保护焊，而深熔焊则以 下的实际参数，本研究中激光功率取中厚板激 小孔效应为特征。 光焊接常用的参数范嗣：激光功率6~15 kW，共 目前世界上，光纤激光和CO，激光均已研发 10个水平，焊接速度10～lO0~ s，共lo+水平。 出了功率15kW以上的激光器，且都拥有较好的 2．1．3 试验方案 光束质量，因此广泛应用于中厚