鍍鋅鋼激光填粉焊接的粉末輸送及工藝研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的高速發(fā)展和車身的輕量化趨勢，能有效地降低車身重量的激光對接焊接將替代傳統(tǒng)的搭接焊。然而，激光對接焊接對工件的裝配精度要求高。為了保證焊接性能的同時，降低激光焊接對裝配精度的要求，一些焊接衍生技術(shù)也因此而產(chǎn)生。激光填粉焊接是一種高柔性化焊接加工技術(shù)，能有效降低激光焊接裝配精度。因此，本文利用自行開發(fā)的側(cè)向送粉裝置進(jìn)行了鍍鋅鋼的激光填粉焊接粉末輸送及工藝研究。
　　 本文首先基于粉末分布密度與圖像灰度的相關(guān)性，開展了粉

2、末輸送有效性的研究。通過測量粉束截面的灰度分布得到了焊接平面的粉末分布密度。同時，研究了粉末落點(diǎn)位置對有效送粉面積的影響。根據(jù)粉末分布密度和有效送粉面積與粉末有效輸送率的相互關(guān)系，建立了粉末落點(diǎn)與粉末有效輸送率之間的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)送粉噴嘴以45°側(cè)向送粉時，獲得最佳粉末有效輸送率的粉末落點(diǎn)位置為-1.75mm。當(dāng)粉末落點(diǎn)過于靠近激光束時易于導(dǎo)致粉末燒損，遠(yuǎn)離激光束則會降低粉末有效輸送率，兩者均不利于金屬粉末有效熔入熔池。粉末的最佳落點(diǎn)為-

3、4mm，此時，焊縫中心銅含量最高。最后，研究了送粉速度對焊縫材料增量的影響。隨著送粉速度降低，焊縫中心銅含量線性減小。送粉速度低于1.15g/min時，粉末將無法有效添加入焊縫。
　　 本文也進(jìn)行了高強(qiáng)鍍鋅鋼激光填粉焊接的工藝試驗(yàn)研究，優(yōu)化了激光功率、焊接速度、離焦量等焊接工藝參數(shù)。當(dāng)激光填粉焊接速度過低時，焊縫易于產(chǎn)生熔質(zhì)堆積和焊接孔洞，而離焦量的增加則有利于粉末的添加。對比試驗(yàn)結(jié)果得出高強(qiáng)鍍鋅鋼激光填粉焊接的最佳工藝參數(shù)為:

4、激光功率1500W，焊接速度30mm/s，離焦量12mm。最后，本文研究了填充粉末對焊縫接頭性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:填充粉末能明顯提高焊縫表面質(zhì)量，降低焊縫塌陷，細(xì)化熱影響區(qū)晶粒，提高焊縫組織性能，提高裝配間隙裕度，降低工件對激光焊接裝配精度的要求。在裝配間隙為0.25mm(母材厚度的31％)時，添加粉末后的焊接接頭強(qiáng)度超過了母材強(qiáng)度。
　　 粉末輸送有效性的研究結(jié)果將為提高激光填粉焊接過程中的粉末利用率提供理論依據(jù)，優(yōu)化后的