脈沖激光焊接工藝參數(shù)對304不銹鋼管焊縫成形的影響
浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員,通過研究脈沖激光焊焊接厚度為1mm的304不銹鋼管時(shí),焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響,分析脈沖激光焊焊接304不銹鋼管缺陷產(chǎn)生的原因與防止措施,研究了焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能,并對脈沖激光焊薄板不銹鋼的工藝進(jìn)行優(yōu)化,為獲得綜合性能優(yōu)質(zhì)的焊接接頭提供基本數(shù)據(jù)。脈沖激光焊接薄壁不銹鋼管時(shí),存在深熔焊和傳導(dǎo)焊兩種焊接模式,所形成的熔池形貌截然不同。深熔焊的焊縫橫截面整體就像一個杯子狀的漏斗,開口處較大,中部和底部窄且深,而傳導(dǎo)焊的焊縫橫截面像一個很淺的U型形貌,熔池很淺,開口處很寬。傳導(dǎo)焊時(shí),熔深過淺,不能形成可靠的焊接接頭,脈沖激光焊接1mm的304不銹鋼管需要采用深熔焊。
對試驗(yàn)過程中所發(fā)現(xiàn)的焊接缺陷的產(chǎn)生原因及其防止措施進(jìn)行了分析研究。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脈沖激光焊接薄壁不銹鋼管時(shí)不當(dāng)?shù)暮附庸に囀钱a(chǎn)生焊接缺陷的主要原因,當(dāng)脈沖頻率偏低時(shí),焊點(diǎn)不連續(xù),易形成較大的圓錐形的工藝性氣孔,提高脈沖頻率能有效的避免這種氣孔的產(chǎn)生;使用脈沖激光焊時(shí),調(diào)整適宜的工藝參數(shù)組合,也能有效的避免小孔型氣孔;適當(dāng)?shù)奶岣呙}沖頻率、脈寬和焊接速度,降低電流,能有效的避免了各種焊接缺陷的產(chǎn)生。對不銹鋼薄板焊縫質(zhì)量影響最大的工藝參數(shù)是脈沖頻率,其余依次是電流,脈寬和焊接速度。當(dāng)脈沖頻率為15Hz和30Hz時(shí),焊縫工藝氣孔不能完全消失,氣孔的形狀為圓錐形、不規(guī)則形和球形。不論脈寬頻率與其他參數(shù)以何種方式組合,均不能形成合格的焊縫。而當(dāng)脈沖頻率為45Hz時(shí),電流,焊接速度和脈沖寬度不論選取何值,焊縫中均無工藝氣孔。當(dāng)電流為180A時(shí),容易出現(xiàn)焊接飛濺,降低電流至160A以下,能有效的減小焊接飛濺。當(dāng)焊接速度為800mm/分鐘時(shí),焊縫容易發(fā)生咬邊,適當(dāng)降低焊接速度,能減小咬邊出現(xiàn)的傾向性。
從焊縫區(qū)域的顯微組織圖中可以看出,脈沖激光焊接薄壁不銹鋼管時(shí),焊縫顯微組織一般都有明顯的分層現(xiàn)象,靠近熔合線的區(qū)域?yàn)榧?xì)長的樹枝晶,這些樹枝晶均是向著焊縫表面指向焊縫中心,遠(yuǎn)離熔合線的焊縫中部為排列無序的枝晶,焊縫中心為細(xì)小的等軸晶。脈沖激光焊接工藝參數(shù)之間相互聯(lián)系,相互制約,需要適宜的參數(shù)組合才能獲得合格的焊接接頭,對于薄板不銹鋼的焊接,為了得到成形較好的焊縫,在選取工藝參數(shù)時(shí),應(yīng)盡量選取小電流,高脈沖頻率,大脈寬,高焊接速度。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脈沖激光焊接奧氏體不銹鋼時(shí),脈沖頻率對焊縫質(zhì)量的影響最大,選取合適的脈沖頻率尤為重要。針對1mm厚度的304不銹鋼管,離焦量可取-1mm,電流可取120A~130A,脈沖頻率可取50Hz~60Hz,脈寬可取2.5ms~3.0ms,焊接速度可取600mm/min~720mm/min之間都能得到成形較好的焊縫,接頭的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到母材的95%以上。且當(dāng)離焦量取-1mm,電流為130A,脈沖頻率為50Hz,脈寬為3.0ms,焊接速度為600mm/min時(shí),接頭的抗拉強(qiáng)度高于母材的,且其外觀成形和力學(xué)性能都是最優(yōu)的。關(guān)于脈沖激光焊接薄壁不銹鋼管,可以對焊縫區(qū)尺寸和工藝參數(shù)進(jìn)行定量分析,找出不同熔透模式下激光束能量的利用規(guī)律,以提高激光能量利用率。可以對各工藝參數(shù)組合進(jìn)行更為細(xì)致的研究,從而指導(dǎo)各工藝參數(shù)的組合。同時(shí),可以對脈沖激光焊接不銹鋼薄板的應(yīng)力場和變形進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
本文標(biāo)簽:304不銹鋼管
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