镀锌钢板的CO2激光焊焊接性

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1、第!"卷#第$期焊接学报789:!"##*8:$!%%$年&月’()*+),’-.*+./’01,0-*)2134-*5-*+’-’6’-.*);<;=#>#!%%$镀锌钢板的!"激光焊焊接性#?，!!!崔怀洋，#陈#铠，#左铁钏########（?:北京航空航天大学应用物理系，北京#?%%%&@；!:北京工业大学##########国家产学研激光中心，北京#?%%%!!）摘#要：以裁焊板工业生产为背景，对汽车用镀锌钢板的,.!激光切割板坯的,.!激光焊焊接性进行了试验研究。对于不等厚和等厚的镀锌板拼接进行,.!激光焊接，在激光功率$%%%2时其焊接速

2、度可达%:?AB=。对镀锌钢板激光切口拼接的激光焊接与铣口拼接的激光焊接的焊缝形貌和硬度进行了比较，它们产生的焊缝宽度在%:"C?:%AA范围，激光焊缝最大硬度比母材硬度高出?C?:"倍，激光焊接对激光切口拼接与铣口拼接两者都可获得等同的宏观焊接质量。关键词：裁焊板；激光焊接；镀锌钢板中图分类号：’5DD"##文献标识码：)##文章编号：%!"@E@D%F（!%%$）%$E??"E%$崔怀洋%#序##言近年来，国外广泛使用了裁焊板（’GH98IJKLJ9MKJKN9GOP）以降低汽车制造成本。裁焊板是几种不同强度、厚度和镀层的钢板焊接在一起构成一块平［

3、?C$］板，它被用来冲压成一个完整的汽车部件。图?为采用裁焊板制造的几种典型的汽车部件，它们结构复杂，板厚不等，是厚度%:&C?:&AA的大块薄板，加工过程中需要用专门设计的高精度装夹具。在裁焊板生产中，一些工厂的生产方法为，镀锌钢板由精密剪床裁剪后，再拼接，由压滚焊焊接成裁［?］［?，"］焊板。也有采用激光焊接取代压滚焊。激光焊接具有许多优点，它具有的狭窄焊缝使得镀锌钢图$%裁焊板制造的几种典型汽车部件，［"］板的防腐蚀性和深冲性能几乎不受焊接影响。其长#&’(，宽#&)(现在的激光加工系统具有较好的激光光束质*+,-$%./0+12302456(2

4、789:52+39487;83787<32=>6:94量，它往往即可进行高质量的金属焊接又可进行高%%124(2=?:215?48，;+5@6+A89:2<9?5#&’(质量的金属切割。因此，作者采用激光切割取代裁39=,2=7#&)(;+75@%%%%%%%焊板生产中的精密剪切和激光焊接取代压滚焊的技术方案，以裁焊板生产为背景，对汽车用镀锌钢板的计了薄板激光焊接的装夹具以控制拼接的动态精确,.!激光切割板坯的,.!激光焊焊接性进行了试度。为了控制裁焊板激光焊接的焊缝形貌，S8AN8［U］验研究。E,GIH=>GOTE,等设计了焊接过程的在线监控系镀锌

5、钢板的,.!激光焊接中存在的主要问统，以及质量统计方法。题［DC&］有，锌易蒸发，易形成等离子体并对激光束有针对锌的影响，以及激光焊接的薄板还要适合屏蔽阻断作用，另外，薄板拼接的准确性对激光焊接于后续的深冲加工（制造汽车部件），作者对焊接性有直接影响。QJRG=Q［D］等在激光焊接过程中采用研究主要解决以下问题。与激光束同轴吹保护气体抑制等离子体，并专门设（?）要抑制激光焊接中的光致等离子体对激光传输的影响。即采用侧吹保护气体的方法把锌的影收稿日期：!%%@E%@E?$响减小到最低限度。（!）焊接强度要大于或等于母板，焊接板的成#!!"焊#接#学#报第

6、$%卷束相对试样表面法线方向向薄板一侧倾斜!%B。形性要好于或等于母板。因此研究了各种工艺参数下的激光焊缝显微结构和硬度分布，以优化激光焊$#试验结果与分析接工艺。试验中使用的激光光束能量束腰半径约56!"锌对激光焊接的影响&’$((，它对被焊接的薄板有很高的规格要求，薄锌在多大程度上影响大功率激光焊接过程，取板边缘必须平直和方正。例如，要焊接长!(决于镀锌层厚度、激光功率密度和控制措施等因素。厚!((的薄板，拼缝间隙不能大于&’!((，那么锌的沸点为4&"C，易于蒸发，在未采取任何控制措缝长与缝宽的比值不能大于&’&!)。由于激光焊施的情况下，锌的蒸

7、发不仅会导致表面镀锌层的大接过程中存在热应力，因此这个拼接要求必须是在面积破坏，还会由于锌蒸气的等离子体屏蔽而阻断动态下实现。所以，使用数控机床*+$激光切割以［<，"，7］激光束传输，从而造成焊接行为的不稳定。为求切口平直和方正。而薄板边缘必须清洁。任何线此，在镀锌钢板的大功率激光焊接中，通常采用对焊度大于&’!((的灰尘颗粒都可能给焊缝带来瑕逢吹保护气以抑制等离子体形成。疵。因此要求作业现场清洁。试验中，采用对焊逢侧吹保护气以抑制焊接中锌的等离子体形成，同时也在一定程度上抑制了铁!#试验材料和试验方法的等离子体形成。对汽车用镀锌钢板，钢板厚&’3D

8、$((，镀锌层厚度约!&D$&!(，锌物质含量试验材料为上海宝山钢铁厂生产的热镀锌约!)左右，