不锈钢材(cái)作为一种新型材料,凭借自身具有耐(nài)腐蚀性、成型性等特点(diǎn),在航空航天、汽车配件等领域得(dé)到了广泛应用。而激光焊接在不锈(xiù)钢中的应用占(zhàn)据十分重要的位置,特别是汽(qì)车(chē)行业,车身全部采用焊接方式连接(jiē)。但是,受到(dào)诸多因素(sù)的影响,不锈钢板焊接存在变形(xíng)问题、且控制难度较大、不利于相关领域(yù)可持续发展。因此,加强对不锈钢(gāng)板激光(guāng)焊接变形的研究具有重要意义。
1激光焊接(jiē)概述(shù)
激光焊接主要是指利用激光能作为热源融化并连接工件的一种焊接方法。激光焊接过程中(zhōng),激光照射到(dào)被焊接材料表面,与其产生作用,一部分被反射、余下的被吸收(shōu),进入材料(liào)内部,完成焊接目(mù)标。简而言之,激光焊接的过程是使用经(jīng)光学(xué)系统聚焦后具有的高功率激光束,照射到被(bèi)焊材料表面,然后充分利(lì)用材料对光(guāng)能吸收来进行加热等处理袁最后经过冷却形成(chéng)焊接(jiē)接头的一种融化焊接过程。通常情况下,激光焊接主要分为热导焊与(yǔ)深熔焊两类。
2焊接变形产生的危害(hài)及影响焊接变形的主要因素
影响焊接变形的主要因素有焊接电流、脉宽及频(pín)率遥(yáo)。焊(hàn)接电流增加,焊缝宽度也随之增加,逐渐出现飞(fēi)溅等现(xiàn)象,导致焊缝表(biǎo)面出现氧化变形情况,并伴有(yǒu)粗糙感;脉冲(chōng)宽度增加,使得焊接接(jiē)头强度增加,当脉冲宽度达到一定程度时,材(cái)料表面的(de)热传导能量消耗也随之增加,蒸(zhēng)发使得液体从熔池中溅出,导致焊点截面积(jī)变小,影响接头强度;焊接(jiē)频率对不锈钢板焊接变形的影响与钢板厚度等方面息息相关,如针对0.5mm不锈钢板来(lái)看,当频率达到2Hz时,焊缝重叠率(lǜ)较高;而当(dāng)频率达到5Hz时,焊缝灼烧严重,热影响区范围较广,产生变形情况。由此(cǐ)可见,加强对焊接变形的有效控制势在(zài)必行。
3避免激光焊接变形的有效对策
为了减少激光焊接变形问(wèn)题,提高不锈钢板焊接质(zhì)量,可(kě)以从优化焊接工艺(yì)参数入手,具体操作方法如下:
3.1积极引进正交实验法
正交实验法主要是指(zhǐ)一种通过正交(jiāo)表分析(xī)和安排多因素试验的数理统计方(fāng)法。其能够利用较少的试验获取有效的结果,并推断出最佳(jiā)实施方(fāng)案。同时,还能(néng)够进行深入分析,获(huò)取更多相关信息,为具体工作提供依据。一般(bān)选择焊接电流、脉冲宽度及激光频率等作为重点考察对象,将焊接变形视为指标,将其控制在最小值,并坚持合理原(yuán)则,将因素水平控制在适当范围(wéi)内。如对于厚度为0.5mm的不锈钢(gāng)板,电(diàn)流可以控制在80~96I/A之间;频率为2~5f/Hz之间等。
3.2正交表的选(xuǎn)择(zé)
通常情况下,试验因素水平(píng)数应与正交表中(zhōng)的水平数相一致,因素(sù)个数应小于正(zhèng)交表中的(de)列(liè)数,合理设计正(zhèng)交表能够为后续研究工作提供相应支持和帮助。
3.3试验结果(guǒ)极差分析
通过对厚度为0.5mm不锈钢板试验结果来看,每列极(jí)差均不相等,证明(míng)各要素不同水平具有特殊性,产生的影响也不尽相同,对激光焊(hàn)接变形(xíng)影响依次为电流、脉宽及频率,综(zōng)合各项因(yīn)素,激光最佳焊接工艺(yì)参数应将电流控(kòng)制85A,脉宽为7ms,频率为3Hz,将焊接工艺参数(shù)控制在(zài)三个数值能够(gòu)保障(zhàng)厚度为0.5mm不锈钢板焊接变形最小(xiǎo)。
对于不锈钢板厚(hòu)度为0.8mm的不(bú)锈钢板,在(zài)满足焊(hàn)缝(féng)抗拉强度基础上确保变形最小时,应将电流、脉宽及频率等参数分别(bié)控制在124A、8ms、4Hz。而厚度为1mm的不锈钢板分别为160A、11MS、5Hz。在激光焊接过程中,焊接(jiē)人员将各项参数控制在(zài)合理范围内,不但能够提高(gāo)焊接质(zhì)量和效率,且(qiě)能够避免钢板变形,满足生产需(xū)求。随着科(kē)学技术快速(sù)发展,控(kòng)制焊接变形技术也随之发展,如有限(xiàn)元模拟在焊接变形控制中的应用等,通过借助焊(hàn)接温度及(jí)应力避免焊接变形问(wèn)题,提(tí)升不(bú)锈(xiù)钢板应力均衡性,在避免钢板焊接变形的(de)同时,还能够提高(gāo)焊接质量,从而促进相关领域健康发展。
4结论
根据上文所述,激(jī)光焊接工艺作为一种有效焊接技术(shù),在提高焊接质(zhì)量等方(fāng)面发挥着积极作用。但是,受到激光电(diàn)流等因素的影响,不锈钢板(bǎn)激光焊接存在变形等问题。对此,焊接(jiē)人员可以采取正交实验法获取不(bú)同厚度钢板(bǎn)最佳工艺参(cān)数,结合参数进行(háng)焊接工作,不(bú)断提高焊接质量,从而最大限度避免钢板变形情况的发生。
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