对于数控激光焊接汽车用高强钢工艺参数的优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com数控激光焊接汽车用高强钢工艺参数的优化口任成高口申晓龙湖南工业职业技术学院长沙410208摘要：在cO：激光焊接加工中，影响高强镀锌钢板焊接质量的因素很多。根据试验加：r-x,t-相关因素进行了分析，并给出了一套可以有效控制焊接高强钢加工质量的优化工艺参数，从而确保汽车用高强铜的焊接质量。关键词：激光焊接高强钢焊接质量工艺参数优化中图分类号：TH161；TG456．7文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)07—0048—04数控激光焊接是一种先进的焊接技术，它

2、是以高1．2CO2激光焊接的工作原理强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相CO：激光焊接利用单色相干的激光，调节激光光互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却束，使激光器为连续输出模式TEM0。。波长为10．6m、结晶形成焊接的方法¨】。因为激光能量高度集中，加焦深z为3mm、聚焦元件的焦距．厂为127mill的硒化锌热、冷却过程极其迅速，加之高精度、高生产率和高适透镜，在细聚焦的高能激光束辐射条件下，激光束聚焦应性的特点，在板金加工行业激光焊已经起到了越来在一个很小的面积上，见图1。激光深熔焊接

3、的本质特越重要的作用。激光焊接工艺具有许多其它焊接方法征就是存在着小孔(Key—h01e)效应【61。根据试验用激所无法比拟的优越性，如光束易于控制、焊接接头成形光器的光束发散角(半角)及聚焦元件的焦距由好、焊缝深宽比大、热影响区狭窄、可在大气压下焊接、d=可以估算激光的焦斑直径，试验时实测焦斑直无须填充材料、焊接过程的自动化程度和可靠性高等，径约为0．42mm，在焦点处获得极高的功率密度。CO：具有优良的性能价格比，在机械工业中无论是车身组激光器焊接板材时，当激光功率大于1．2kW时，焦斑装，还是汽车零部件的

4、生产，特别是在汽车零部件的连功率密度可达到8．7X10W／cm以上，可以实现有小续生产线中，激光焊获得了广泛的应用I2】。孔效应的深熔焊接。在实际加工中，由于各个方面的因素和工艺参数的匹配不当，造成焊接表面变形和焊缝质量、精度受到很大的影响，无法满足实际的加工要求】。本文采用PHC一15OO折叠式准封离型连续CO激光器对1．5mm厚高强钢板进行了深熔焊接工艺试验，获得了较好的焊接效果，并对焊接接头性能评价等方面做了一定的研究，并给出了一套可以有效控制焊接板材加工质量的优化工艺参数，从而确保高强镀锌钢板的焊接质量

5、。1CO激光焊接工作原理．1．1激光焊接热循环激光焊接分为传热焊和深熔焊，功率密度小于10～10W／cm为传热焊，熔深浅，焊接速度慢。当功率密度大于105～107W／cm：l~J"，金属表面受热作用下凹激光器发射出的激光聚焦在被加工零件板材表成“孔穴”，形成深熔焊，焊接速度快，深宽比大H】。深熔面，焦点温度迅速升高，在足够高的功率密度光束照射焊的焊接热循环与传统焊接方法有所不同，焊接热影响下，材料产生蒸发产生小孔，这个充满蒸气的小孔犹如区(HAZ)的温度梯度大，高温停留时间短，HAZ的峰值一个黑体，几乎全部吸收

6、入射光束能量，孔腔内平衡温温度可达2000℃。细晶钢CO激光焊距焊缝中心0．7度达到25000℃左右，热量从这个高温孔腔#1-壁传递mm处的峰值温度为968oC，最大加热速度90000℃／s，出来，使包围着孔腔四周的金属熔化nl。小孔和围着孔峰值温度为500oC的平均冷却速度是2035℃／st。壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融收稿日期：2008~12月金属填充着掀开移开后留下的空隙并随之冷凝，于是2009／7机械制造47卷第539期学兔兔www.xuetutu.com形成焊缝。这时只要使被加工板材

7、和激光束按一定的深。所以，在实际生产中，当要求较大的熔深时，采用负规律相对运动，即可焊接出所需的工件【8]。激光焊接时离焦。对大多数激光焊接应用场合，通常将焦点位置设为获得好的焊接质量，通常需优化工艺参数(光束质置在工件表面下大约所需熔深的1／4处。本实验取焦量、激光功率、焊接速度、焦点位置、保护气体流量及等点位于212件表面以下0．4mm附近时，焊缝成形好，得离子体的控制)。激光焊接板材试验设备的布局见图2。到了满意的焊缝熔深效果。2．3焊接速度焊接速度主要影响焊缝熔深和熔宽，深熔焊接时，熔深几'-T-与焊接

8、速度成反比。在一定的激光功率下，提高焊接速度，线能量(单位长度焊缝输入能量)下降，熔深减小。因而适当降低焊接速度可加大熔深。提高速度会使焊接熔深变浅，甚至工件未被完全焊透；但速度过低又会导致材料过度熔化，使焊缝加宽，表面凹陷，严重使工件焊穿。所以，对一定激光功率和一定厚度的某特定材料都有一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时可获得最大熔深。同时与机械加工一样，焊接速度越快，焊接表