基于光學(xué)掃描振鏡的超薄板激光焊接技術(shù).pdf

1、激光焊接技術(shù)具有焊接速度快、精度高、焊件變形小以及自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，將掃描振鏡用于激光焊接中能在原來(lái)基礎(chǔ)上更充分的發(fā)揮激光焊接優(yōu)勢(shì)，又能很好提高激光束的偏移靈活度。但是目前在國(guó)內(nèi)對(duì)于掃描振鏡激光焊接設(shè)備及其在焊接中的應(yīng)用研究非常少，且由于設(shè)備條件限制，國(guó)內(nèi)在該方面僅有的研究都集中在小功率方面。本文研究了掃描振鏡激光焊接設(shè)備的工作原理和組建過(guò)程，并使用該系統(tǒng)研究了0.3mm304不銹鋼的搭接與對(duì)接焊；以及0.3mmT3紫銅的對(duì)接焊。最后

2、為了解超薄板激光焊接過(guò)程及焊后冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)的分布，使用ANSYS軟件模擬了焊接溫度場(chǎng)。
　　研究中，自行采用500W光纖激光器、水冷擴(kuò)束鏡、掃描振鏡、f-θ平場(chǎng)透鏡、控制軟件以及設(shè)計(jì)的機(jī)架組建的掃描振鏡激光焊接系統(tǒng)性能可靠、穩(wěn)定且操作簡(jiǎn)單，能很好用于超薄板的焊接試驗(yàn)研究。
　　工藝試驗(yàn)研究表明，對(duì)于0.3mm304不銹鋼搭接焊，當(dāng)激光功率一定時(shí)，隨著焊接速度在一定范圍內(nèi)增大，焊縫表面成形逐漸變好、表面熔寬均勻，且焊縫周?chē)w

3、濺物少；隨焊接速度增加，焊縫由寬大的“馬蹄狀”逐漸變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)的“釘狀”，其最大深寬比可達(dá)15；三種功率下隨焊接速度的增大，接頭的拉伸剪切強(qiáng)度都呈現(xiàn)出先增大再減小的趨勢(shì)，接頭的拉伸剪切強(qiáng)度最大可達(dá)母材強(qiáng)度的95％左右；金相組織顯示焊縫組織為均勻細(xì)小的等軸晶和柱狀晶，物相組成為奧氏體；由于所用304不銹鋼母材經(jīng)過(guò)冷作硬化，從而使焊縫的顯微硬度低于母材的硬度。
　　采用兩種參數(shù)類(lèi)型（低功率小速度和高功率大速度）進(jìn)行了0.3mm304不銹鋼

4、的對(duì)接焊。發(fā)現(xiàn)高功率大速度時(shí)焊縫的表面成形更好些，焊接接頭的變形相對(duì)較小，且焊縫周?chē)哪覆氖軣嵊绊戄^小顏色光亮；對(duì)于低功率小速度，在能焊透情況下（V<150mm/s），焊縫為上下寬度幾乎一樣大的“馬蹄狀”，但在高功率大速度時(shí)，焊接速度增大到270mm/s后，焊縫幾乎都為錐形；且該種情況下對(duì)接接頭的強(qiáng)度整體相對(duì)較高，其最大拉伸強(qiáng)度可達(dá)母材的96%左右；金相組織顯示焊縫為均勻細(xì)小的等軸晶和柱狀晶。焊縫的顯微硬度低于周?chē)覆牡挠捕?，其原因與搭

5、接接頭出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因相同。
　　對(duì)0.3mm T3紫銅的對(duì)接焊，在試驗(yàn)組裝的設(shè)備條件下，當(dāng)激光功率為500W，焊接速度為8mm/s，離焦量為0時(shí)可獲得各方面性能相對(duì)較好的接頭；在500W的激光功率下，隨焊接速度的增大，焊縫表面飛濺物減少且成形逐漸變均勻；拉伸試驗(yàn)顯示焊縫的拉伸強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度，其最大強(qiáng)度約為母材的70%左右；焊縫與母材的微觀組織形態(tài)相差很大，母材為片狀組織，而焊縫為細(xì)小的等軸晶；焊縫細(xì)小的等軸晶組織形態(tài)使其硬度