基于局部負(fù)壓方式零間隙鍍鋅鋼板激光搭接焊的研究.pdf

1、鍍鋅鋼板因其具有優(yōu)良的耐腐性性能而廣泛用于汽車車身的制造，而大功率激光焊接技術(shù)也以其高質(zhì)量，高速度，以及無(wú)接觸柔性加工而越來越受到汽車制造商的親睞，有逐漸取代車身電阻點(diǎn)焊的趨勢(shì)。然而鍍鋅鋼板由于其表層鋅的沸點(diǎn)(907℃)遠(yuǎn)低于鋼的熔點(diǎn)(1530℃)，零間隙激光搭接焊過程中導(dǎo)致搭接面產(chǎn)生大量高溫高壓鋅蒸汽，這些鋅蒸汽如不能順暢逸出則造成孔洞、氣孔和飛濺等嚴(yán)重焊接缺陷。目前普遍應(yīng)用的方式是焊接時(shí)上下兩板沖壓成特殊的搭接接頭形式而預(yù)留一定的間

2、隙，以利于鋅蒸汽的逸出，而該方法會(huì)增加一道加工工序，從而增加成本。
　　針對(duì)鍍鋅鋼板激光搭接焊存在的問題，本文提出一種在焊縫上方提供負(fù)壓環(huán)境以此促進(jìn)高溫高壓鋅蒸汽從小孔逸出的方法焊接鍍鋅鋼板。研究這種方式對(duì)熱鍍鋅鋼板零間隙激光搭接焊工藝性能的影響，通過試驗(yàn)獲得無(wú)缺陷焊縫并得到使焊縫成形最佳的工藝參數(shù)范圍。試驗(yàn)過程借助高速攝像等設(shè)備對(duì)焊接過程中的等離子體，熔池及小孔進(jìn)行在線觀察，利用測(cè)溫?zé)犭娕紝?shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程溫度的測(cè)量，并采用X-射線

3、同步光源檢測(cè)焊縫殘余鋅元素的分布。試驗(yàn)同時(shí)研究搭接接頭的金相組織和顯微硬度，對(duì)不同工藝條件下的搭接接頭進(jìn)行了相關(guān)力學(xué)性能的測(cè)試。利用Fluent軟件模擬焊縫上方氣流的分布狀態(tài)以及等離子體在側(cè)吸作用下的行為。
　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用側(cè)吸方式能夠獲得基本無(wú)缺陷的搭接焊縫，焊縫內(nèi)部組織無(wú)氣孔，裂紋等缺陷，組織性能較好，搭接焊縫強(qiáng)度能夠達(dá)到使用要求。該條件下最佳的工藝參數(shù)為激光功率3.4kW，焊接速度2.4m/min，焊接方向?yàn)榧す庠谇扒?/p>

4、氣嘴作用位置為激光光斑作用點(diǎn)上方。
　　研究發(fā)現(xiàn)焊接過程由于采用側(cè)吸的方式而大大降低了焊縫區(qū)殘留的鋅元素，說明側(cè)吸方式能夠加速鋅從熔池和小孔逸出。高速攝像觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用側(cè)吸方式時(shí)等離子體變得十分穩(wěn)定，小孔也基本保持張開的狀態(tài)。通過Fluent軟件模擬結(jié)果顯示在氣嘴出口附近會(huì)產(chǎn)生一定區(qū)域范圍內(nèi)的負(fù)壓環(huán)境，對(duì)等離子體的模擬結(jié)果與通過高速攝像拍到的等離子體有很高的吻合度。
　　通過工藝試驗(yàn)，高速攝像以及焊縫區(qū)鋅元素掃描結(jié)果的分析