基于光學掃描振鏡的超薄板激光焊接技術.pdf

1、激光焊接技術具有焊接速度快、精度高、焊件變形小以及自動化程度高等優(yōu)勢，將掃描振鏡用于激光焊接中能在原來基礎上更充分的發(fā)揮激光焊接優(yōu)勢，又能很好提高激光束的偏移靈活度。但是目前在國內對于掃描振鏡激光焊接設備及其在焊接中的應用研究非常少，且由于設備條件限制，國內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備的工作原理和組建過程，并使用該系統(tǒng)研究了0.3mm304不銹鋼的搭接與對接焊；以及0.3mmT3紫銅的對接焊。最后

2、為了解超薄板激光焊接過程及焊后冷卻過程溫度場的分布，使用ANSYS軟件模擬了焊接溫度場。
　　研究中，自行采用500W光纖激光器、水冷擴束鏡、掃描振鏡、f-θ平場透鏡、控制軟件以及設計的機架組建的掃描振鏡激光焊接系統(tǒng)性能可靠、穩(wěn)定且操作簡單，能很好用于超薄板的焊接試驗研究。
　　工藝試驗研究表明，對于0.3mm304不銹鋼搭接焊，當激光功率一定時，隨著焊接速度在一定范圍內增大，焊縫表面成形逐漸變好、表面熔寬均勻，且焊縫周圍飛

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

4、的對接焊。發(fā)現(xiàn)高功率大速度時焊縫的表面成形更好些，焊接接頭的變形相對較小，且焊縫周圍的母材受熱影響較小顏色光亮；對于低功率小速度，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，焊接速度增大到270mm/s后，焊縫幾乎都為錐形；且該種情況下對接接頭的強度整體相對較高，其最大拉伸強度可達母材的96%左右；金相組織顯示焊縫為均勻細小的等軸晶和柱狀晶。焊縫的顯微硬度低于周圍母材的硬度，其原因與搭

5、接接頭出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因相同。
　　對0.3mm T3紫銅的對接焊，在試驗組裝的設備條件下，當激光功率為500W，焊接速度為8mm/s，離焦量為0時可獲得各方面性能相對較好的接頭；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；拉伸試驗顯示焊縫的拉伸強度低于母材強度，其最大強度約為母材的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，而焊縫為細小的等軸晶；焊縫細小的等軸晶組織形態(tài)使其硬度