大功率光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深和气孔的影响_赵琳

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1、第４０卷第１１期中国激光Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１１２０１３年１１月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳＮｏｖｅｍｂｅｒ，２０１３大功率光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深和气孔的影响赵琳１２２１３塚本进荒金吾郎张岩田志凌１中国钢研科技集团有限公司，新冶高科技集团有限公司，北京１０００８１烄烌２物质·材料研究机构，筑波３０５－００４７日本３中国钢研科技集团有限公司，北京烆１０００８１烎摘要采用７ｋＷ光纤激光器，研究了未熔透光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深、气孔的影响，讨论了小孔深度与熔深的对应关系，并利用激光功率三角波脉冲的方法研究了功率调制对小孔型气孔的抑制作用。结果表明，

2、激光焊接熔深与小孔深度基本一致。随着焊接速度的增大，焊缝熔深减小，气孔倾向降低。当离焦量为０时，焊缝熔深和气孔倾向最大；当焦点位置偏离工件表面时熔深和气孔倾向减小。在较宽的频率范围内（２０～１２５Ｈｚ），三角波调制激光功率有效地减少了光纤激光焊接小孔型气孔的产生，最佳频率为６０Ｈｚ。利用Ｘ射线透射成像系统分析了小孔行为，发现激光功率脉冲调制提高了小孔的稳定性，从而减小了气孔倾向。关键词激光技术；光纤激光焊接；焊接工艺参数；脉冲调制；熔深；气孔中图分类号ＴＧ４５６．７文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１３４０．１１０３００４ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＷｅｌｄｉｎｇＰａｒ

3、ａｍｅｔｅｒｓｏｎｗｅｌｄＤｅｐｔｈａｎｄＰｏｒｏｓｉｔｙｉｎＨｉｇｈＰｏｗｅｒＦｉｂｅｒＬａｓｅｒＷｅｌｄｉｎｇ１２２１３ＺｈａｏＬｉｎＴｓｕｋａｍｏｔｏＳｕｓｕｍｕＡｒａｋａｎｅＧｏｒｏＺｈａｎｇＹａｎＴｉａｎＺｈｉｌｉｎｇ１ＮｅｗＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＨｉ－ＴｅｃｈＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，ＣｈｉｎａＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐ，烄烌Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ２ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，Ｔｓｕｋｕｂａ３０５－００４７，Ｊａｐａｎ３烆ＣｈｉｎａＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｃｈＩ

4、ｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ烎ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｗｅｌｄｄｅｐｔｈａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｐａｒｔｉａｌｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｕｓｉｎｇ７ｋＷｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｗｅｌｄａｎｄｋｅｙｈｏｌｅｄｅｐｔｈｅｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｒｉａｎｇｕｌａｒｗａｖｅｐｏｗｅｒｍｏ

5、ｄｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｈｏｌｅｄｅｐｔｈｃｏｉｎｃｉｄｅｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｗｉｔｈｔｈｅｗｅｌｄｄｅｐｔｈｉｎｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅｗｅｌｄｄｅｐｔｈａｎｄｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｒｅｄｕｃｅｗｉｔｈｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｏｃｕｓｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ０，ｔｈｅｗｅｌｄｄｅｐｔｈａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｒａｔｉｏｒｅａｃｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓ，ｗｈｅｒｅａｓｂｏｔｈｏｆｔｈｅｍｄｅｃｒｅａｓｅａｓｔｈｅｌａｓｅｒｆｏｃｕｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｏｆｆｔｈｅｓａｍ

6、ｐｌｅｓｕｒｆａｃｅ．Ｉｎａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｐｕｌｓｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（２０～１２５Ｈｚ），ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｒｉａｎｇｕｌａｒｗａｖｅｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ６０Ｈｚ．ＴｈｅｋｅｙｈｏｌｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙＸ－ｒａｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｏｆｉｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｋｅｙｈｏｌｅｉｓｐｒｏｍｏｔｅｄｂｙｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉ

7、ｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｐｏｒｏｓｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｗｅｌｄｄｅｐｔｈ；ｐｏｒｏｓｉｔｙＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１４０．３３９０；１１０．７４４０；１６０．３９００；３５０．３８５０［１－７］１引言一。关于光纤激光焊接工艺参数和熔深的对应［８－１１］由于具有光电转换效率高、光束质量好、生产效关系，各国学者纷纷发表了相关的研究数据。［８］率高