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激光焊接在不锈钢薄板实际应用研究

发表时间：2021/6/9 来源：《科学与技术》2021年第29卷2月5期作者：蒙焕静

[导读] 激光焊接技术由于具有高效率、质量可控性好、焊接精度高、热输入小

        蒙焕静
        广西柳州格瑞米智能装备制造有限公司广西柳州 545000
        【摘要】激光焊接技术由于具有高效率、质量可控性好、焊接精度高、热输入小、焊接热影响区小、焊接薄板类产品变形小等优点，其应用领域逐步拓展到航空航天、汽车制造、工业生产、机械修复等各个领域，针对不锈钢薄板的激光焊接进行了研究并结合我公司的不锈钢产品阴极板进行激光焊接试验和设计改良，经过结构改良后焊接几乎无变形，经过分析了激光工艺参数对超薄不锈钢板焊接质量的影响。结果表明，对于不锈钢薄板激光焊接，激光功率和焊接速度对焊缝成形影响很大。在合适的工艺参数下，不锈钢薄板焊缝成形良好，焊接接头基本与母材等强。
        【关键词】不锈钢板薄板、激光焊接、工艺、阴极板
        （一）焊接技术
        不锈钢焊接目前普遍采用的主要焊接方法有MIG 焊和氩弧焊。MIG 焊主要用于焊接板厚大于 3mm 的不锈钢，并且熔化极电弧焊焊接不锈钢时其保护气体主要用 99%Ar+1%O2，但混合气体配比较为困难使用气体量大时候成本较高；氩弧焊，氩弧焊焊接质量因人而已，熟练的氩弧焊工焊接的焊缝质量美观，焊接缺陷少，但是焊接速度较慢不适用工厂批量化生产，同时焊接热量也较大，焊接焊缝长且面积薄板类零件时候变形也无法控制。因焊热输入大，熔池高温停留时间长，不锈钢存在元素偏析和组织过热倾向，导致焊接后材料变脆容易开裂的问题；本次研究的工艺为采用连续激光焊接方法，激光焊接具有功率密度高、能量集中、热输入小、焊缝窄和变形小等优点而且激光束聚焦后可获得很小的光斑，能精确定位，这些特点使得激光焊接比其他焊接方法更适合不锈钢薄板的焊接。
（二）焊接试验
        试验采用304不锈钢板，将硬化过的阴极板不锈钢板制成1.95mm×500mm×650mm 的试板，试验时将不锈钢方管与不锈钢板拼合焊接焊缝为双面全焊方式焊缝总长度为1000mm，在激光焊接过程中，用夹具夹紧焊件定位，装配时两个零件之间的装配间隙为一定的间隙，焊接前用清洗剂进行清洗干净焊接区域，焊接时自动送丝填充不锈钢焊丝，试验使用的激光焊机为锐科2000W激光焊，额定输出功率 1000W、1500W、2000W进行试验研究，保护气体为纯氩气。

图2 为不熔合金相照片。可以看到有明显的枝晶区，没有明显的等轴晶区域，焊缝区的组织形态与母材相比有很大差别，图3为熔合状态既可以看到明显的枝晶区，也可以看到明显的等轴晶区域。
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　　图3熔合
（三）阴极板的激光焊接应用
通过激光焊接实验后焊接还有因阴极板尺寸为500mm×650mm板面较大还有2mm焊接变形，为了进一步解决焊接变形通过对不锈钢管进行设计改进在不锈钢管两侧增加两条加强筋作为增强结构作用，通过采用冲压方式在不锈钢管上压出筋条，经过改进后焊变形小于1mm，满足客户小于3mm要求，同时相比传统的MIG焊也减少70%焊丝和氩气的使用量。

（四）结束语
由于不锈钢良好的焊接性能和耐腐蚀性，其焊接技术也得到不断地发展。在不锈钢的激光焊工艺技术中，激光焊是一个复杂的过程，涉及到多个工艺参数(激光功率密度、脉冲频率和宽度、焊接速度、保护气体流量等)，激光功率和焊接速度对焊缝是否熔透的影响是不同的，通过研究更好的掌握激光焊接技术并很好应用于实际生产。