介绍不锈钢薄板光纤激光焊接的组织与性能觹

《介绍不锈钢薄板光纤激光焊接的组织与性能觹》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、研究与开发机机电工程技术电工程技术2011年第40卷第1期不锈钢薄板光纤激光焊接的组织与性能觹11231王少华，郭亮，庞振华，李胜，张庆茂（1．华南师范大学激光加工技术实验室，广东广州510006；2．广州市光机电技术研究院，广东广州510631；3．东莞理工学院机械工程学院，广东东莞523808）摘要：采用GSI的JK－200FL型连续光纤激光器实现了0．2mm厚304不锈钢片的对接焊。在氩气保护下，优化后工艺参数为激光功率90W，光斑直径0．2mm，焊接速度1200mm／min，获得成形良好、无缺陷的焊缝。采用金相显微镜可见焊缝组织由边

2、缘细小的柱状晶和中心部位细小的等轴晶组成。经硬度测试和弯折测试，表明焊缝处的硬度和强度均达到甚至超过母材。关键词：光纤激光；焊接；超薄不锈钢；焊缝品质中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1009－9492(2011)01－0052－021引言台上进行焊接。激光焊设备为GSI的JK－200FL型连续光在发达国家，超薄不锈钢薄壁板材（壁厚小于纤激光器，在预实验的基础上，进行焊接时的工艺参数0．3mm）在生物制药、医疗器械、微电子、精密仪器制造、如表1。核工业、航空航天等领域得到了广泛应用。由于材料厚度表1优化的的工艺参数太薄，超薄不锈

3、钢材料的精密连接便成为较难解决的问题。目前采用不锈钢焊接技术的研究主要集中在电阻焊、激光功率焊接速度光斑直径离焦方式保护气体高能束焊、搅拌摩擦焊等焊接方法上。由于电阻焊（主要90W1200mm／min0．2mm正Ar有点焊和缝焊）一般为搭接接头，在很多情况下会影响器件的使用和外观；钨极氩弧焊虽然是焊接不锈钢的合适方由于焊接试件非常薄，用线切割方法在焊接区域截取法，但对于超薄不锈钢片也无能为力［1］；受到焊接工艺和焊缝横断面，用金相试样镶嵌机镶嵌后做成标准试样。用搅拌头的限制，搅拌摩擦焊（FSW）还不能进行超薄不锈200＃、500＃、800＃

4、、1000＃金相砂纸从粗到细进行粗磨、钢片的焊接。精磨。经过抛光机抛光后，用超声波清洁机清洗试样，然光纤激光焊接具有功率密度高、光束质量优良、能量后利用王水溶液（溶液配比为HCl:HNO3＝3:1）腐蚀试样，集中、小巧灵活等优点，而且激光束聚焦后可获得很小的直到组织显现为止。试样腐蚀完立刻用清水冲洗干净，再光斑，能精密定位，这些特点使得光纤激光焊接比其它焊用吹风机吹干，之后用金相显微镜在100×和400×下观察。接方法更适合于小尺寸工件的焊接。对于超薄片状材料的采用HV－1000显微硬度计进行硬度测试，根据材料激光焊接，特别是对接焊，由于材

5、料本身很薄，表面少量的特性选用的压头载荷为1．96N，从焊缝中心向基体每隔汽化都会使焊点成孔，甚至形成烧穿，因此在保证焊透的0．2mm取一个测试点。情况下获得一条连续的、无烧穿的、平整的焊缝便成为超将试样加工成近似拉伸试样，中间宽度2mm，边缘用薄片状材料激光焊接的关键所在。本文采用功率为90W砂纸打磨光滑，然后进行弯折实验。用力弯折48次后，的连续光纤激光，实现了0．2mm厚304不锈钢片的对接试样断裂。焊，获得成形良好、无缺陷的焊缝。3结果讨论与分析2实验材料和方法3．1焊缝的外观试验用304不锈钢片的尺寸为80mm×20mm×0．2m

6、m。通过图1，可以看到连续光纤激光焊接的焊缝正面和采用特制夹具将两片焊接试样对接固定在激光焊接工作背面都很光滑，图2为放大10倍的焊缝图，从图2的细觹东莞市科技计划（编号：2008108101021），广东省教育部产学研结合项目（编号：2008B090500132），粤港关键领域重点突破项目（编号：20092052060010），广东省教育部科技部企业特派员行动计划（编号：2009B090600001），广州市科技计划项目（编号：200922－D601）收稿日期：2010－07－0752机机电工程技术电工程技术2011年第40卷第1期研究与

7、开发节处可以看出，焊缝与母材基本平齐，而且焊缝颜色与母3．2焊缝横截面形貌和显微组织材相近似，远观时，分辨不出母材和焊缝，总体来说，整在获得良好焊缝表面形貌的基础上，对焊缝横截面形体焊缝光滑平整，能够满足工业对焊缝外观的需求。从图貌进行了观察，图3是焊缝的横截面抛光图，焊缝区域与1也看到收弧处有轻微的凹陷，这是因为在焊缝收弧处，母材平齐，从图3分辨不出焊缝区域和母材。整体上，焊激光停留时间稍长，受热多些，部分材料汽化。这些可以缝横截面形貌良好，无缺陷。没有出现因熔化金属的少量通过程序设计将凹陷去除。汽化和填充对接试板的间隙导致焊缝厚度较母材

8、减薄的现象，也没有焊缝正、反表面出现凹陷的现象［2－4］。（a）正面图3焊缝的横截面图从图4的金相图，可以看到融化金属的凝结的先后顺序：先从靠近基体的部分先凝固，然后再到中心区。