远程激光焊接使镀锌钢板的边缘配置实现零缺口

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1、指导教师评定成绩(五级制)：指导教师签字：附件C：译文远程激光焊接使镀锌钢板的边缘配置实现零缺口摘要：镀锌钢板的远程激光焊接技术对汽车行业来说是一个巨大的挑战，同时也提供了高潜力的灵活性和成本。在最先进的应用程序中,钢板板材中被加入有预设差距的重叠配置以保持锌蒸发的稳定性。这篇论文研究了没有预设差距和使加工过程稳定的因素的远程激光焊接钢板。呈现出了工艺参数对焊接质量和加工稳定性的影响。实验数据证明,通过毛细管和后熔池蒸发是锌的主要蒸发机制。化学分析热浸镀锌的锌涂层证明锌铁合金相比于纯锌作为中间介质，是这种机制有效性

2、受限的原因。关键词：远程激光焊接、角焊接、零缺口、锌传输机制1、简介远程激光焊接是一种逐渐兴起的加入汽车行业技术。通常，主要使用镀锌钢板以防止车身受到腐蚀破坏。由于锌的沸点与钢相比相对较低,锌蒸发过程中产生的蒸气会扰乱加工过程区,导致飞溅和焊缝缺陷。因此了解锌蒸发机制是实现稳定的焊接加工过程的关键。在先进的远程激光焊接应用中预设加入物质之间的差距可用于稳定锌通过毛细管蒸发。这额外的流程步骤导致额外的成本,过程时间和再现性方面的问题。因此选使用有锌涂层的钢板是必要的的替代方法。[克鲁普2003]和[PIETERS20

3、06]实验证明,在边缘一圈配置没有焊接预设差距使得焊接过程稳定。至今没有一个完整的实验研究能够找出影响加工过程的主要参数,以及这些参数对焊缝质量和材料边缘加工的稳定性的作用。同时在某种意义上的一个分析模型中,许多调查分析了重叠配置中的锌蒸发，只有少数调查研究关节角的机制。因此本文提出了一种有关边缘配置的锌焊接传输机制的实验研究和分析关系。研究了主要过程参数对焊缝质量和边缘加工过程稳定性的影响，提出了一个有关研究基本原则的模型。1.1基本信息如果焊接重叠配置，不同的调查车型提供了有关锌蒸发通过该处理区的机制。[KAE

4、GELER2009]对锌蒸发通过毛细管和通过后熔料池做了区分。实验研究和模拟显示，预设一个的超过50微米的差距，可以在毛细管熔膜前形成一个稳定的孔径，进而使锌蒸汽流稳定的通过毛细管孔径。锌在毛细管前的压力增加,直到它扩大爆炸。这扰乱了熔体流动,导致飞溅和焊缝缺陷。12[2006FABBRO]提出了一种不同的模型，其中他描述了锌蒸气作为高压喷射，它贯通了前毛细血管壁。这可能在熔体池中形成干扰，从碰撞而导致锌喷射飞击后毛细血管壁。可以通过使锌喷射点向下并通过下部毛细管孔进行蒸发减小上述现象的发生。[PAN2010]支持

5、这种模式，锌涂层厚于20μm可以导致锌喷射压力更高，因此，通过扩大毛细管可以使锌持续不断的蒸发。[KAEGELER2009年，PAN2012]描述了第二个锌蒸发机制。由于等温线的特点，除了熔体池中的外，多余的锌蒸发出来。如果没有间隙存在于锌通过在熔体池的后部爆炸，这导致大的飞溅、蒸气膨胀、蒸发以及形成井喷孔。[HESSE2008]给出了一个实验来验证这两个不同的锌蒸发机制的存在原因，在[HESSE2008]试样上的某些区域中的锌的位置被消除了。通过使用高速视频分析它结果表明，该焊接在重叠配置镀锌钢板具有零间隙的过程

6、中动态起因于上述的两种不同的机制的叠加。只有少数调查，对镀锌钢板的边缘一圈配置进行激光焊接。[GRUPP2003]提出了相对于光束定位于边缘和横梁倾斜度作为主要工艺参数的焊接圆角。在无涂层钢板得到令人满意的焊缝是通过依赖侧吹角度将激光光束定位在一个0.5mm左右的范围内实现的。由[2006PIETERS]指导开展的后来研究把溅射作为主要的问题，这一问题可以在低的焊接速度下得到解决。分析横截面的显示锌积聚在下部片焊缝的旁边。从这个事实可得出结论，认为在工艺区前的锌蒸气蒸发到边缘棉卷的自由侧并推动液体熔体外，因此它不能

7、影响工艺区。由于没有进一步的实验证明这种假设提出这个额外的机制并不能说明所描述的飞溅，进一步调查是必要的。1.2实验步骤实验中使用了最大输出功率为6千瓦的yoffb：yoffAG纤维激光源。该束与扫描仪相结合使用，结果是形成了640微米的焦点直径和472毫米焦距。这一特性是专为焊接圆角而设计的，精确度达到了±20μm。夹子被气动启动，为按片提供300N的力实现了零间隙。一个附加的空气流直压上片以减少金属蒸气和激光束之间的相互作用和消除从光源头的偏转发射飞溅。金属片用于实验有厚度dB=0.8毫米，热镀锌dx54与涂层

8、厚度7和20μM和涂层DC04。采用锌箔组成的99.99%纯锌厚度在25和70μM为裸片之间的一种研究了纯锌对焊接过程的影响2工艺参数的实验分析。2.1束定位及倾斜的影响12工件的激光定位和激光束横向倾斜角是影响焊缝几何结构的主要因素（参照图1）。如图1（左）光束定位yoff垂直于焊接方向支配实现接合宽度和接缝轮廓。如果光束是定位更到下部的片材（yoff关<