【摘要】：在不同氣壓的高純N_2、Ar及N_2/Ar混合氣體保護條件下,采用光纖激光器對厚度為2mm的奧氏體304薄板進行了焊接試驗,研究了保護氣體壓強、氣體類型和混合比例對焊接接頭形貌及力學性能的影響。結(jié)果表明,保護氣體壓強越大,焊縫熔深就越大,但氣體壓強對焊縫強度和硬度無明顯影響。使用N_2/Ar混合氣體作為保護氣體時,N_2在保護氣體中所占比例越大,焊縫的熔深就越大,而且使用不同比例的保護氣體得到的焊縫均呈"丁"字形;保護氣體類型及比例對焊縫強度和硬度沒有顯著影響,但焊縫的強度和硬度均大于母材。
【圖文】：

５４，０１１４０４（２０１７）激光與光電子學進展ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ數(shù)保護氣體時，焊件沒有被焊透，焊件的拉伸斷裂位置位于焊縫。保護氣體壓強與抗拉強度的關(guān)系如圖５所示。由圖可以看出，焊件的抗拉強度隨著氣體壓強的增大而增加；使用Ｎ２作為保護氣體比使用Ａｒ的焊件抗拉強度大；混合氣體中Ｎ２的氣體壓強比例越大，焊件的抗拉強度越大。圖４混合氣體氣壓對焊縫熔深的影響Ｆｉｇ．４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｘｉｎｇｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｗｅｌｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ圖５不同種類保護氣體下的氣壓對焊件抗拉強度的影響。（ａ）單一保護氣體；（ｂ）混合保護氣體Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｅｌｄｓ．（ａ）Ｓｉｎｇｌｅｋｉｎｄｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ；（ｂ）ｍｉｘｉｎｇｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ比較圖３和圖５可以發(fā)現(xiàn)，焊件的抗拉強度與焊縫的熔深有關(guān)，焊縫熔深越大抗拉強度也越大。當焊件被焊透時，試樣的拉伸斷裂位置位于母材，焊縫的抗拉強度高于母材抗拉強度。從圖６可以看出，母材區(qū)域由晶粒較粗大的等軸晶組成，熔合線附近母材的晶粒沒有明顯長大，不存在明顯的熱影響區(qū)。焊縫區(qū)域發(fā)生晶粒細化的晶體主要是沿垂直于熔合線的方向生長的柱狀晶［１２］。焊縫的邊緣靠近固相金屬，導熱率高、溫度梯度較大、結(jié)晶速度較小，因此成分過冷區(qū)較小，有利于柱狀晶的形成。柱狀晶依附于母材晶粒生長，當晶粒最容易生長的方向與散熱最快方向一致時，晶粒沿垂直于熔合線方向向焊縫中心生長［１３］。焊縫區(qū)域較母材區(qū)域的晶粒尺寸細，根據(jù)霍爾佩奇公式可以

ｉｏｎｄｅｐｔｈ圖５不同種類保護氣體下的氣壓對焊件抗拉強度的影響。（ａ）單一保護氣體；（ｂ）混合保護氣體Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｅｌｄｓ．（ａ）Ｓｉｎｇｌｅｋｉｎｄｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ；（ｂ）ｍｉｘｉｎｇｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ比較圖３和圖５可以發(fā)現(xiàn)，焊件的抗拉強度與焊縫的熔深有關(guān)，焊縫熔深越大抗拉強度也越大。當焊件被焊透時，試樣的拉伸斷裂位置位于母材，焊縫的抗拉強度高于母材抗拉強度。從圖６可以看出，母材區(qū)域由晶粒較粗大的等軸晶組成，熔合線附近母材的晶粒沒有明顯長大，不存在明顯的熱影響區(qū)。焊縫區(qū)域發(fā)生晶粒細化的晶體主要是沿垂直于熔合線的方向生長的柱狀晶［１２］。焊縫的邊緣靠近固相金屬，導熱率高、溫度梯度較大、結(jié)晶速度較小，因此成分過冷區(qū)較小，，有利于柱狀晶的形成。柱狀晶依附于母材晶粒生長，當晶粒最容易生長的方向與散熱最快方向一致時，晶粒沿垂直于熔合線方向向焊縫中心生長［１３］。焊縫區(qū)域較母材區(qū)域的晶粒尺寸細，根據(jù)霍爾佩奇公式可以推測出焊縫的強度大于母材的強度，這與試驗結(jié)果相符合［１４］。圖６光纖激光焊接接頭的微觀組織Ｆｉｇ．６Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｗｅｌｄｊｏｉｎｔｂｙｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ３．３保護氣體對焊縫硬度的影響使用不同氣體壓強的Ｎ２作為保護氣體的焊件顯微硬度如圖７所示。從圖中可以看出，保護氣體的壓０１１４０４－５

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