對(duì)于數(shù)控激光焊接汽車(chē)用高強(qiáng)鋼工藝參數(shù)的優(yōu)化

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com數(shù)控激光焊接汽車(chē)用高強(qiáng)鋼工藝參數(shù)的優(yōu)化口任成高口申曉龍湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院長(zhǎng)沙410208摘要：在cO：激光焊接加工中，影響高強(qiáng)鍍鋅鋼板焊接質(zhì)量的因素很多。根據(jù)試驗(yàn)加：r-x,t-相關(guān)因素進(jìn)行了分析，并給出了一套可以有效控制焊接高強(qiáng)鋼加工質(zhì)量的優(yōu)化工藝參數(shù)，從而確保汽車(chē)用高強(qiáng)銅的焊接質(zhì)量。關(guān)鍵詞：激光焊接高強(qiáng)鋼焊接質(zhì)量工藝參數(shù)優(yōu)化中圖分類(lèi)號(hào)：TH161；TG456．7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—4998(2009)07—0048—04數(shù)控激光焊接是一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，它

2、是以高1．2CO2激光焊接的工作原理強(qiáng)度的激光束輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬的相CO：激光焊接利用單色相干的激光，調(diào)節(jié)激光光互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻束，使激光器為連續(xù)輸出模式TEM0。。波長(zhǎng)為10．6m、結(jié)晶形成焊接的方法¨】。因?yàn)榧す饽芰扛叨燃校咏股顉為3mm、聚焦元件的焦距．廠(chǎng)為127mill的硒化鋅熱、冷卻過(guò)程極其迅速，加之高精度、高生產(chǎn)率和高適透鏡，在細(xì)聚焦的高能激光束輻射條件下，激光束聚焦應(yīng)性的特點(diǎn)，在板金加工行業(yè)激光焊已經(jīng)起到了越來(lái)在一個(gè)很小的面積上，見(jiàn)圖1。激光深熔焊接

3、的本質(zhì)特越重要的作用。激光焊接工藝具有許多其它焊接方法征就是存在著小孔(Key—h01e)效應(yīng)【61。根據(jù)試驗(yàn)用激所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，如光束易于控制、焊接接頭成形光器的光束發(fā)散角(半角)及聚焦元件的焦距由好、焊縫深寬比大、熱影響區(qū)狹窄、可在大氣壓下焊接、d=可以估算激光的焦斑直徑，試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)焦斑直無(wú)須填充材料、焊接過(guò)程的自動(dòng)化程度和可靠性高等，徑約為0．42mm，在焦點(diǎn)處獲得極高的功率密度。CO：具有優(yōu)良的性能價(jià)格比，在機(jī)械工業(yè)中無(wú)論是車(chē)身組激光器焊接板材時(shí)，當(dāng)激光功率大于1．2kW時(shí)，焦斑裝，還是汽車(chē)零部件的

4、生產(chǎn)，特別是在汽車(chē)零部件的連功率密度可達(dá)到8．7X10W／cm以上，可以實(shí)現(xiàn)有小續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)中，激光焊獲得了廣泛的應(yīng)用I2】?？仔?yīng)的深熔焊接。在實(shí)際加工中，由于各個(gè)方面的因素和工藝參數(shù)的匹配不當(dāng)，造成焊接表面變形和焊縫質(zhì)量、精度受到很大的影響，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的加工要求】。本文采用PHC一15OO折疊式準(zhǔn)封離型連續(xù)CO激光器對(duì)1．5mm厚高強(qiáng)鋼板進(jìn)行了深熔焊接工藝試驗(yàn)，獲得了較好的焊接效果，并對(duì)焊接接頭性能評(píng)價(jià)等方面做了一定的研究，并給出了一套可以有效控制焊接板材加工質(zhì)量的優(yōu)化工藝參數(shù)，從而確保高強(qiáng)鍍鋅鋼板的焊接質(zhì)量

5、。1CO激光焊接工作原理．1．1激光焊接熱循環(huán)激光焊接分為傳熱焊和深熔焊，功率密度小于10～10W／cm為傳熱焊，熔深淺，焊接速度慢。當(dāng)功率密度大于105～107W／cm：l~J"，金屬表面受熱作用下凹激光器發(fā)射出的激光聚焦在被加工零件板材表成“孔穴”，形成深熔焊，焊接速度快，深寬比大H】。深熔面，焦點(diǎn)溫度迅速升高，在足夠高的功率密度光束照射焊的焊接熱循環(huán)與傳統(tǒng)焊接方法有所不同，焊接熱影響下，材料產(chǎn)生蒸發(fā)產(chǎn)生小孔，這個(gè)充滿(mǎn)蒸氣的小孔猶如區(qū)(HAZ)的溫度梯度大，高溫停留時(shí)間短，HAZ的峰值一個(gè)黑體，幾乎全部吸收

6、入射光束能量，孔腔內(nèi)平衡溫溫度可達(dá)2000℃。細(xì)晶鋼CO激光焊距焊縫中心0．7度達(dá)到25000℃左右，熱量從這個(gè)高溫孔腔#1-壁傳遞mm處的峰值溫度為968oC，最大加熱速度90000℃／s，出來(lái)，使包圍著孔腔四周的金屬熔化nl。小孔和圍著孔峰值溫度為500oC的平均冷卻速度是2035℃／st。壁的熔融金屬隨著前導(dǎo)光束前進(jìn)速度向前移動(dòng)，熔融收稿日期：2008~12月金屬填充著掀開(kāi)移開(kāi)后留下的空隙并隨之冷凝，于是2009／7機(jī)械制造47卷第539期學(xué)兔兔www.xuetutu.com形成焊縫。這時(shí)只要使被加工板材

7、和激光束按一定的深。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)要求較大的熔深時(shí)，采用負(fù)規(guī)律相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即可焊接出所需的工件【8]。激光焊接時(shí)離焦。對(duì)大多數(shù)激光焊接應(yīng)用場(chǎng)合，通常將焦點(diǎn)位置設(shè)為獲得好的焊接質(zhì)量，通常需優(yōu)化工藝參數(shù)(光束質(zhì)置在工件表面下大約所需熔深的1／4處。本實(shí)驗(yàn)取焦量、激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置、保護(hù)氣體流量及等點(diǎn)位于212件表面以下0．4mm附近時(shí)，焊縫成形好，得離子體的控制)。激光焊接板材試驗(yàn)設(shè)備的布局見(jiàn)圖2。到了滿(mǎn)意的焊縫熔深效果。2．3焊接速度焊接速度主要影響焊縫熔深和熔寬，深熔焊接時(shí)，熔深幾'-T-與焊接

8、速度成反比。在一定的激光功率下，提高焊接速度，線(xiàn)能量(單位長(zhǎng)度焊縫輸入能量)下降，熔深減小。因而適當(dāng)降低焊接速度可加大熔深。提高速度會(huì)使焊接熔深變淺，甚至工件未被完全焊透；但速度過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致材料過(guò)度熔化，使焊縫加寬，表面凹陷，嚴(yán)重使工件焊穿。所以，對(duì)一定激光功率和一定厚度的某特定材料都有一個(gè)合適的焊接速度范圍，并在其中相應(yīng)速度值時(shí)可獲得最大熔深。同時(shí)與機(jī)械加工一樣，焊接速度越快，焊接表