SUS304不锈钢薄板激光焊接工艺及接头性能研究

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薄板不锈钢在工业中的应用越来越广泛,尤其是在汽车和航天工业中。在薄板不锈钢的焊接中,采用传统的电弧焊容易产生焊接变形,不能满足工业的使用要求。为了减小薄板不锈钢焊接过程中的变形,一般采用能量密度集中的激光焊,线能量小的TIG焊等焊接方法。本文研究脉冲激光焊焊接厚度为1mm的SUS304不锈钢薄板时焊接工艺参数对焊缝成形的影响,分析脉冲激光焊焊接SUS304不锈钢薄板缺陷产生的原因与防止措施,研究焊接接头的显微组织和力学性能,并对脉冲激光焊薄板不锈钢的工艺进行优化,为获得综合性能优质的焊接接头提供基本数据。脉冲激光焊接工艺参数之间相互联系,相互制约,需要适宜的参数组合才能获得合格的焊接接头。在各工艺参数中,通过正交试验,发现脉冲频率对焊缝质量的影响最大,选取合适的脉冲频率尤为重要。对于薄板不锈钢的焊接,为了得到成形较好的焊缝,在选取工艺参数时,应遵循小电流,高脉冲频率,大脉宽,高焊接速度的原则。脉冲激光焊接不锈钢薄板时,若焊接工艺设置不当,容易产生气孔、飞溅、咬边等焊接缺陷。对于1mm的SUS304不锈钢薄板,当脉冲频率为15Hz和30Hz时,均不能完全消除工艺气孔,且工艺气孔的形状有圆锥形、不规则形和球形。而当脉冲频率为45Hz时,电流,焊接速度和脉冲宽度不论选取何值,焊缝中均无工艺气孔。当电流为180A时,容易出现焊接飞溅,降低电流至160A以下,能有效的减小焊接飞溅。当焊接速度为800mm/min时,焊缝容易发生咬边,适当降低焊接速度,能减小咬边出现的倾向性。脉冲激光焊接不锈钢薄板时,焊缝显微组织一般都有明显的分层现象,靠近熔合线的区域为细长的树枝晶,这些树枝晶均是有焊缝熔合线指向焊缝中心,近邻熔合线附近树枝晶的焊缝组织为方向各异的细小枝晶,焊缝中心为细小的等轴晶。对于1mm的SUS304不锈钢薄板,离焦量为-1mm,电流为120A~130A,脉冲频率为50Hz~60Hz,脉宽为2.5ms~3.0ms,焊接速度为600mm/min~720mm/min能,能得到焊缝成形和力学性能都较好的焊接接头,接头的抗拉强度可达到母材的95%以上。且当工艺离焦量取-1mm,电流为130A,脉冲频率为50Hz,脉宽为3.0ms,焊接速度为600mm/min时,接头的抗拉强度高于母材的强度,成形和性能均最优。
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