数控激光焊接汽车用高强钢工艺参数的优化及概要.pdf

学兔兔 数控 激 光 焊接 汽 车 用 高 强钢 工 艺参 数 的优 化 口 任成高 口 申晓龙 湖南工业职业技术学院 长沙 410208 摘 要：在cO：激光焊接加工中，影响高强镀锌钢板焊接质量的因素很多。根据试验加：r-x,t-相关因素进行了分析，并 给出了一套可以有效控制焊接高强钢加工质量的优化工艺参数，从而确保汽车用高强铜的焊接质量。 关键词：激光焊接 高强钢 焊接质量 工艺参数 优化 中图分类号：TH161；TG456．7 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2009)07—0048—04 数控激光焊接是一种先进的焊接技术，它是以高 1．2 CO2激光焊接的工作原理 强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相 CO：激光焊接利用单色相干的激光，调节激光光 互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却 束 ，使激光器为连续输出模式 TEM0。。波长为10．6 m、 结晶形成焊接的方法¨】。因为激光能量高度集中，加 焦深 z为3 mm、聚焦元件的焦距 ． 厂为127 mill的硒化锌 热、冷却过程极其迅速，加之高精度、高生产率和高适 透镜，在细聚焦的高能激光束辐射条件下，激光束聚焦 应性的特点 ，在板金加工行业激光焊 已经起到 了越来 在一个很小的面积上，见图1。激光深熔焊接的本质特 越重要的作用。激光焊接工艺具有许多其它焊接方法 征就是存在着小孔(Key—h01e)效应【61。根据试验用激 所无法比拟的优越性，如光束易于控制、焊接接头成形 光器的光束发散角(半角) 及聚焦元件的焦距 由 好、焊缝深宽比大、热影响区狭窄、可在大气压下焊接、 d= 可以估算激光的焦斑直径，试验时实测焦斑直 无须填充材料、焊接过程的自动化程度和可靠性高等， 径约为0．42 mm，在焦点处获得极高的功率密度。CO： 具有优良的性能价格比，在机械工业中无论是车身组 激光器焊接板材时，当激光功率大于1．2 kW时，焦斑 装，还是汽车零部件的生产，特别是在汽车零部件的连 功率密度可达到8．7 X 10 W／cm 以上，可以实现有小 续生产线中，激光焊获得了广泛的应用I2】。 孔效应的深熔焊接。 在实际加工中，由于各个方面的因素和工艺参数 的匹配不当，造成焊接表面变形和焊缝质量、精度受到 很大的影响 ，无法满足实际的加工要求 】。本文采用 PHC一15OO折叠式准封离型连续 CO 激光器对1．5 mm 厚高强钢板进行了深熔焊接工艺试验，获得了较好的 焊接效果 ，并对焊接接头性能评价等方面做了一定的 研究，并给出了一套可以有效控制焊接板材加工质量 的优化工艺参数，从而确保高强镀锌钢板的焊接质量。 1 CO 激光焊接工作原理 ． 1．1 激光焊 接 热循 环 激光焊接分为传热焊和深熔焊 ，功率密度小于 10 ～10 W／cm 为传热焊，熔深浅 ，焊接速度慢。当功 率密度大于105～107 W／cm：l~J，金属表面受热作用下凹 激光器发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，深宽比大H】。深熔 面，焦点温度迅速升高，在足够高的功率密度光束照射 焊的焊接热循环与传统焊接方法有所不同，焊接热影响 下，材料产生蒸发产生小孔，这个充满蒸气的小孔犹如 区(HAZ)的温度梯度大，高温停留时间短，HAZ的峰值 一 个黑体，几乎全部吸收入射光束能量，孔腔内平衡温 温度可达2 000℃。细晶钢 CO 激光焊距焊缝中心0．7