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不锈钢板激光焊接变形的研究
时间:2016-11-10 来源(yuán):www.jichenshi.com

不锈钢材(cái)作(zuò)为一种新型材料,凭借自身具有耐腐蚀性、成(chéng)型(xíng)性等特(tè)点,在航空航天、汽车配件等领域得到了广泛应用。而激光焊接在不锈钢中的应用(yòng)占据十分(fèn)重要的位置(zhì),特别是汽车行业,车(chē)身全部采用焊接方式(shì)连(lián)接。但是,受到(dào)诸多因素的影(yǐng)响,不锈(xiù)钢板焊接存在(zài)变形问题、且控(kòng)制难度(dù)较大、不利于相关领域可持续发(fā)展(zhǎn)。因此,加强对不锈钢板激光焊接变形的研究具有重要意义。

1激光焊接概述

激光焊接主要是指利用激(jī)光(guāng)能作为热源融化并连接工件的一(yī)种焊接方法(fǎ)。激光焊(hàn)接过程中,激光(guāng)照射到被焊接(jiē)材料表面,与其产生作用,一部分被反射(shè)、余(yú)下的被吸收(shōu),进入材(cái)料内(nèi)部,完成焊接目标。简而言之(zhī),激(jī)光焊接的过程是使用经光学系统聚焦(jiāo)后具有的高功(gōng)率激光束,照射到被焊材料表面(miàn),然后充分(fèn)利用材料(liào)对光能吸收来进行加热等处理袁最后经过冷却形成焊接接头的一种融化焊接(jiē)过程。通常情况下,激光焊接(jiē)主要分为热导焊与深熔(róng)焊两类。

2焊接变(biàn)形产(chǎn)生的危害及影响焊接变形的主要因素

影响焊接(jiē)变形的主要因素有焊接电流、脉(mò)宽(kuān)及频率遥。焊接电流(liú)增加,焊缝宽(kuān)度也随之增加(jiā),逐(zhú)渐出现飞(fēi)溅等现象(xiàng),导致焊缝表面出现氧化变(biàn)形情况,并伴有粗糙(cāo)感;脉冲宽度增加,使得(dé)焊接接头强(qiáng)度增加,当脉冲(chōng)宽度达到一定程度时,材料表面的热传导能量消耗也随之增加,蒸发(fā)使得液(yè)体从熔(róng)池中溅出,导致焊点截面积变小,影响接头强度(dù);焊接频率(lǜ)对不锈钢板焊(hàn)接变形的影(yǐng)响与钢板厚(hòu)度等方面息息相关,如针对0.5mm不锈钢板(bǎn)来看,当频率达到2Hz时,焊缝重叠率较高(gāo);而当频率达到5Hz时,焊缝灼烧严重,热影响区范围较广,产生变形情况。由此可见,加强对焊接变(biàn)形的有效(xiào)控制势在必行。

3避免激光焊接变形的有效对策(cè)

为了减少激(jī)光焊接变形问(wèn)题,提高不锈钢板焊接质量,可以从(cóng)优化焊接工(gōng)艺参数入手,具(jù)体(tǐ)操作方法(fǎ)如下:

3.1积极引进正交实验法

正交实验法主要是指一种通过正交表分析和安排多因素试验的数(shù)理统计(jì)方法。其能够利用较少的试验获(huò)取有效的(de)结果(guǒ),并推断出最佳实(shí)施(shī)方案。同时,还能够进行深入分析,获(huò)取更多相关信息(xī),为(wéi)具体工(gōng)作提供依据(jù)。一般选择焊接电流、脉冲宽度及激光频率等作为重点考察对象,将焊接(jiē)变(biàn)形视为指标,将其控制在最小值,并坚持合理原则,将因素水平控制在适当范围内。如(rú)对于厚(hòu)度为0.5mm的不锈钢板,电流可以控制在80~96I/A之间;频率为2~5f/Hz之间等。

3.2正(zhèng)交表的选择

通常(cháng)情况下,试验因素水平数应与正交(jiāo)表(biǎo)中的(de)水平数相一致,因素(sù)个数应小于(yú)正交表中的列(liè)数,合理设计正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(dù)为0.5mm不锈钢板试验(yàn)结(jié)果来看,每列极差均不相等(děng),证明各要素不同水平具有(yǒu)特殊(shū)性,产生的影响也不尽相同,对激光焊接变形影响(xiǎng)依次为电流(liú)、脉宽(kuān)及频率,综合各项因素,激光最佳焊接工艺参数应将电流控制85A,脉(mò)宽为7ms,频率为3Hz,将焊接工艺(yì)参数控制在三个数值能够保障厚度为(wéi)0.5mm不锈钢板焊接变形最小。

对于(yú)不锈钢板厚度为0.8mm的不锈钢板,在满足焊缝抗拉强度基础上确保变形最小(xiǎo)时,应(yīng)将电流、脉宽及频率等参数分别控制在124A、8ms、4Hz。而厚度为1mm的不锈钢(gāng)板分别为160A、11MS、5Hz。在(zài)激(jī)光焊接(jiē)过(guò)程中,焊接人员将各项参数控制在合理(lǐ)范围内,不但能够提高焊接(jiē)质量(liàng)和(hé)效率,且能够避免钢板变形,满足生产(chǎn)需求。随着科(kē)学技术快速发展,控制焊接变形技术也随之发展,如有限元模拟在焊接变形控制中的应用等,通过借助(zhù)焊接温度及应力避免焊接变形问题,提升不锈钢板应力均衡性,在避免钢板焊接变形的同时,还能够提高焊(hàn)接质量,从而促进相关领(lǐng)域健康发展。

4结论

根据上文(wén)所述,激光焊接工艺作为一种有效焊(hàn)接技术,在提高焊接质量等方面发挥着积极(jí)作用。但是,受到激光电流等因素的(de)影响,不(bú)锈钢板激光焊接(jiē)存在变形等问题。对此,焊(hàn)接人员可(kě)以采取正(zhèng)交实验法获取不同厚度钢板最佳工艺参数(shù),结合参数进(jìn)行焊接工作,不断提高焊接质量(liàng),从而最大限(xiàn)度(dù)避免钢板变形情况的发生。


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