基于局部負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焊的趨勢。然而鍍鋅鋼板由于其表層鋅的沸點(907℃)遠低于鋼的熔點(1530℃)，零間隙激光搭接焊過程中導致搭接面產(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、氣孔和飛濺等嚴重焊接缺陷。目前普遍應(yīng)用的方式是焊接時上下兩板沖壓成特殊的搭接接頭形式而預留一定的間

2、隙，以利于鋅蒸汽的逸出，而該方法會增加一道加工工序，從而增加成本。
　　針對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壓環(huán)境以此促進高溫高壓鋅蒸汽從小孔逸出的方法焊接鍍鋅鋼板。研究這種方式對熱鍍鋅鋼板零間隙激光搭接焊工藝性能的影響，通過試驗獲得無缺陷焊縫并得到使焊縫成形最佳的工藝參數(shù)范圍。試驗過程借助高速攝像等設(shè)備對焊接過程中的等離子體，熔池及小孔進行在線觀察，利用測溫熱電偶實現(xiàn)對焊接過程溫度的測量，并采用X-射線

3、同步光源檢測焊縫殘余鋅元素的分布。試驗同時研究搭接接頭的金相組織和顯微硬度，對不同工藝條件下的搭接接頭進行了相關(guān)力學性能的測試。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缺陷的搭接焊縫，焊縫內(nèi)部組織無氣孔，裂紋等缺陷，組織性能較好，搭接焊縫強度能夠達到使用要求。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，焊接方向為激光在前且

4、氣嘴作用位置為激光光斑作用點上方。
　　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產(chǎn)生一定區(qū)域范圍內(nèi)的負壓環(huán)境，對等離子體的模擬結(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，高速攝像以及焊縫區(qū)鋅元素掃描結(jié)果的分析