解析304不锈钢光纤及co2激光焊接影响因子的研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com，荸304不锈钢光纤及CO2激光焊接影响因子的研究S⑩ⅡⅡ丑舒@吼G@Fsctoz◎F鹕龇CO2LasezⅡ西gof304S屯aim【Ⅱ@ssS@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)

2、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1光纤激光与CO，激光最优参数，且每焊接一种零件都需要重新调

3、试焊接参数。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(rwm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1～1w，(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～l07w／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

4、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～lO'W／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10_；～1wm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www.xuetutu.com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

5、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6~15kW，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板的焊接。确定了因素和水平数后，首先选择适用的顾名思义，CO，激)El~3,co，气体作为工作介均匀设计表U(r)，其中u为均匀表代号；n质，其激光波长为10．6I11，而光纤激光则以光表示需要做的试验次数；袁示水平数；1表示可纤作为一作介质，其激光波长为1．07m。激光容

6、纳的最大因素数；“表示此均匀设计表传输方面。CO，激光通过反射镜传播．在传播路有更好的均匀性。本研究的两个因素下均有10径上需充N，或惰性气体保护；光纤激光的光纤个水平，故试验方案应选用U(10)表。随后既是激光介质也是导波介质，基本不需要特别再根据使用表将因素安排在适当的列中，本研维护。T作环境方面，CO，激光除了光路系统需究的两个因素分别放在第1和第6列。最终的试要通保护气外，还对震动、灰尘等比较敏感，验方案如表1所示。光纤激光则可在更为恶劣的环境下]一作，且由2．1．4试件制备于光纤具有很高的“表面积／体积”比，散热效首先准备200mmX100mmX20m

7、m的304不锈果好，无需庞大的水冷系统。焊接质量方面，钢试板40块，两两组对点焊后置于平焊位置，相同功率下，光纤激光的熔深一般较大。用表1所示的焊接参数分别用光纤激光和CO，激光焊接各10组试件。2试验方案及数据处理方法随后在焊缝的中间位置取金相试样，两端2．1试验方案设计在磨床上磨至表面粗糙度Ra0．8后再用800目金2．1．1均匀设计的特点相砂纸打磨。本研究采用“均匀设计”法制定试验方案，2_2数据处理方法原因如下：2．2．1数据获取(1)相对于控制变量法(全面试验)，均在金相砂纸磨好的金相试样上测量焊缝熔匀设汁法能够挑选出代表f生强的少数试验方案；深，每块

8、试样的两端均需测量，测量